МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по УР ЮТИ ТПУ « » В.Л. Бибик 2013 г. Н.Н. Самсонова, Е.А. Алфёрова МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов всех форм обучения технических направлений и специальностей Издательство Юргинского технологического института (филиала) Томского политехнического университета 2013 УДК 006:91 ББК 30.10 М54 М54 Метрология, стандартизация и сертификация: методические указания к выполнению практических работ для студентов всех форм обучения технических направлений и специальностей / сост.: Н.Н. Самсонова, Е.А. Алфёрова: Юргинский технологический институт. – Юрга: Изд-во Юргинского технологического института (филиала) Томского политехнического университета, 2013. – 20 с. УДК 006:91 ББК 30.10 Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры ТМС ЮТИ ТПУ « » 2013 г. Зав. кафедрой ТМС кандидат технических наук __________ Председатель учебно-методической комиссии А.А. Моховиков __________ Н.А. Сапрыкина Рецензент Кандидат технических наук, зав. кафедрой МЧМ ЮТИ ТПУ А.А. Сапрыкин © Составление. ФГБОУ ВПО НИ ТПУ Юргинский технологический институт (филиал), 2013 © Самсонова Н.Н., Алфёрова Е.А.., составление, 2013 2 1. Цель выполнения практических работ Целью практических занятий является закрепление студентами теоретических знаний, полученных на лекциях по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация». Важнейшей целью является получение студентами практических навыков по работе со справочной литературой, по расчету допусков, предельных размеров, предельных зазоров, натягов, по выбору отклонений формы и расположения поверхностей, а также по обозначению на чертежах параметров шероховатости поверхности, отклонения формы, отклонения размеров. 2. Оформление и условие сдачи практических работ Каждая практическая работа должна быть выполнена на отдельном листе бумаги, обложка оформляется в соответствии с приложением А. Отчет о практической работе должен иметь цель работы, вариант задачи, условие задачи, решение, необходимые эскизы и выводы по работе. Выполненная работа подлежит защите, в ходе которой преподавателем задаются вопросы по сути выполняемой работы, в результате ответов на которые делается заключение о понимании студентом хода и сути выполняемой практической работы. Все практические работы должны быть защищены на соответствующем им практическом занятии, не позднее начала зачетной недели соответствующего учебного семестра. Для выполнения практических работ необходимо использовать учебное пособие «Метрология, стандартизация и сертификация» автора Самсоновой Н.Н. [1], где представлены теоретические сведения, примеры решения задач, задачи и справочные данные к решению задач. Практическая работа № 1 Определение величины допуска, предельных размеров, графического изображения полей допусков по заданным размерам Цель работы: научиться определять предельные размеры, допуски по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям; изображать графически поля допусков и по схемам рассчитывать предельные размеры и допуски. 3 Порядок выполнения работы: из учебного пособия решить задачи № 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6; 1.7 из учебного пособия [1] стр. 30-31 (или [2] стр. 34-36), по вариантам указанным преподавателем. Примеры выполнения задач: Задача 1.2 Определить величину допуска, наибольший и наименьший предельные размеры по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям. Изобразить схему расположения полей допусков. Дано: Ø 16Н8+0,027 Решение: Dmax = D + ES = 16 + 0,027 = 16,027 мм. Dmin = D + EI = 16 + 0 = 16 мм. ТD = Dmax – Dmin = 16,027 – 16 = 0,027 мм. Графическое изображение поля допуска представлено на рис. 1. Поле допуска изображается с соблюдением масштаба по высоте, а по горизонтали произвольно. 4 Рис. 1. Схема расположения поля допуска Ø 16 +0,027 Дано: Ø16 00,,016 034 dmax = d + es = 16 – 0,016 = 15,984 мм dmin = d + ei = 16 – 0,034 = 15,966 мм Тd = dmax – dmin = 15,984 – 15,966 = 0,018 мм Рис. 2. Схема расположения поля допуска вала 16 00,,016 034 Задача 1.3 Определить верхнее и нижнее предельные отклонения вала по заданным номинальным и предельным размерам. Дано: номинальный размер d = 16 мм dmax = 15, 984 мм dmin = 15, 966 мм. Решение: dmax = d + es. Из этого уравнения es = dmax – d = 15,984 – 16 = –0,016 мм. dmin = d + ei. Из этого уравнения ei = dmin– d = 15,966 – 16 = –0,034 мм. Ответ: Размер вала: 16 00,,016 034 Задача 1.4 и 1.5 5 Обе задачи решаются аналогично задаче 1.2. Контрольные вопросы: 1. Что такое допуск? 2. Дайте определения предельным размерам, предельным отклонениям Как они обозначаются? 3. Как определяются предельные размеры? 4. Что такое точность? 5. Дайте определение вала и отверстия, основного вала и основного отверстия. 6. Что такое взаимозаменяемость? 7. Назовите виды взаимозаменяемости? Практическая работа № 2 Изучение единых принципов построения систем допусков и посадок для типовых соединений деталей машин Цель работы: изучение единых принципов построения систем допусков и посадок; определение предельных отклонений размеров по справочной литературе [5], [1]. Порядок выполнения работы: решить задачи № 2.3; 2.4; 2.5; 2.6; 2.8; 2.1; 2.2 стр.30-32 учебного пособия [1] (или стр. 44-46 [2]), по вариантам указанным преподавателем. Для решения задач использовать справочный материал стр. 35-41, таблицы 9.1, 9.2, формулы 9.6 и 9.7 на стр. 214 учебного пособия [1] (или стр. 49-55, стр. 232 [2]). Примеры выполнения задач: Задача 2.3 Нанести на чертежах предельные отклонения валов или отверстий по заданным номинальным размерам и полям допусков. Дано: Дано: 150Е9, 40u8. Решение: Находим отклонения по таблицам и записываем их в миллиметрах. 0, 099 Ответ: 150E9( 00,,185 085 ),40u8( 0, 060 ). Задача 2.4 6 Дано: диаметр вала: d = 50 мм, допуск вала: Тd = 160 мкм. Решение: величина допуска определяется по формуле: Т = ai , где i – единица допуска, а – количество единиц допуска. Величину i можно определить по формуле i 0,45 3 D 0,001 D или по таблице 9.2 [1,2]. Определяем единицу допуска i: i = 1,56 мкм табл. 9.2 [1,2] для d = 50мм, тогда: 160 = а·1,56. Определяем количество единиц допуска а из формулы, а= 160 102 ,6 . 1,56 По величине а, по таблице 9.1 учебного пособия [1] определяем номер квалитета. Ответ: квалитет 11 (IT11). Задача 2.5 Решается аналогично задаче 2.4. Задача 2.6 Определить величину допуска по заданному номинальному размеру и полю допуска по таблицам 2.9, 2.11.Изобразить графически поля допусков. Дано: 70р6 Решение: находим предельные отклонения по таблице – 70 р6( 00,,051 032 ) , изображаем графически поле допуска аналогично задаче 1.2. Контрольные вопросы: 1. Что такое квалитет? Как он обозначается? 2. Как определяется величина допуска? 3.Что такое основное отклонение? Сколько основных отклонений валов и отверстий существует? Как они обозначаются? 4. Какие буквы основных отклонений применяются для посадок с зазором, с натягом, для переходных посадок? 5.Что такое посадки в системе вала? 6. Что такое посадки в системе отверстия? Практическая работа № 3 Изображение схем расположения полей допусков по заданным посадкам 7 Цель работы: научиться определять предельные отклонения по заданным номинальным размерам и полям допусков по справочной литературе, определять вид посадки, рассчитывать предельные зазоры, натяги и допуск посадки, изображать графически поля допусков. Порядок выполнения работы: из учебного пособия [1-2] необходимо решить задачу № 2.7, по вариантам указанным преподавателем. Для решения задачи использовать справочный материал стр.35-41, формулы 1.1-1.6 на стр.14 [1] (или стр. 49-55 [2]); дать эскизы сопрягаемых деталей по одному из диаметров (рис. 2). Пример выполнения задачи: По заданным номинальным диаметрам и посадкам табл. 2.5 и табл. 2.6 [1] (или табл.2.6, 2.7 [2]): а) изобразить схемы расположения полей допусков отверстия и вала, указав на схемах предельные отклонения, взятые из справочного материала табл. 2.8, 2.10 [1] (или табл.2.9, 2.11 [2]); б) подсчитать наибольшие и наименьшие размеры отверстий и валов, наибольшие, наименьшие и средние зазоры или натяги, а также допуск посадки; в) изобразить в сборе и отдельно детали сопряжений и обозначить на них размеры условными обозначениями полей допусков и числовыми величинами предельных отклонений. Указать, является ли заданная посадка посадкой предпочтительного применения. Результаты оформить в виде таблицы 2.7 [1] (или табл. 2.8 [2]). Решение: Предельные размеры, допуск: Отверстия 45Н7(+0,025), Dmin = 45 мм, Dmax = 45,000 + 0,025 = 45,025мм, ТD = 45,025 – 45 = 0,025 мм. Вала 45f7 00,,025 050 , dmin =45,000 – 0,050 = 44,950мм, dmax =45,000 – 0,025 = 44,975 мм, Тd = 44,975 – 44,950 = 0,025 мм; Smax = 45,025 – 44,950 = 0,075 мм, Smin = 45,000 – 44,975 = 0,025 мм. ТS = 0,075 – 0,025 = 0,050 мм. Проверим полученные данные: ТS = TD + Td = 0,025 + 0,025 = 0,050мм. 8 Эскизы сопрягаемых деталей приведены на рис. 2, схема расположения полей допусков на рис. 3. Рис. 2. Эскизы соединения сопрягаемых деталей Рис. 3. Схема расположения полей допусков Результаты решения запишем в таблицу 1 Таблица 1 Сводная таблица результатов решения задачи 2.7 Посадка Ø45 Н7/f7 вал es -25 Отклонение, мкм отверстие ei ES EI -50 +25 0 Допуск, мкм Td 25 TD TS,TN 50 50 Зазоры, мкм Sma Smin Sср. Натяги, мкм x x 25 Контрольные вопросы: 9 75 50 Nma - Nmin Nср. - - 1.Что такое посадки в системе отверстия? 2. Что такое посадки в системе вала? 3. Как подсчитываются предельные зазоры и натяги? 4. Как определяется допуск отверстия, допуск вала? 5. Как определяется допуск посадки? 6. Какие системы посадок существуют? Практическая работа № 4 Расчет исполнительных размеров гладких калибров для контроля цилиндрических деталей Цель работы: научиться рассчитывать исполнительные размеры калибров-пробок для отверстия и исполнительные размеры калибровскоб для вала. Порядок выполнения работы: из задачи 2.7 стр. 31 учебного пособия [1] (или стр. 46 [2]) для диаметра Д2 с соответствующими вариантами полей допусков рассчитать исполнительные размеры калибров пробок и калибров скоб, нарисовать схемы расположения полей допусков, изобразить эскизы калибра пробки и калибра скобы с исполнительными размерами. Методика расчета, схемы расположения полей допусков и эскизы калибра пробки и калибра скобы представлены в учебном пособии: пример 4.6 и 4.7 стр.113 – 116 (или 130 – 135 [2]), справочный материал на стр. 127 [1] (или стр. 147 [2]). Контрольные вопросы: 1. Что такое калибр? 2. Какие бывают калибры? 3. Как проводится контроль калибрами? 4. Как расположены поля допусков калибров по отношению к полю допуска контролируемого размера? 5. Какие допуски устанавливают для калибров-пробок, калибровскоб? 6. Как маркируют калибры и где? 7. Для чего нужны калибры? 10 Практическая работа № 5 Обозначение на чертежах отклонений формы и расположения поверхностей Цель работы: научиться определять и обозначать отклонения формы и расположения поверхностей на чертежах деталей. Порядок выполнения работы: решить задачи № 3.2; 3.3; 3.4; 3.5; 3.6; 3.7; 3.8; 3.10; 3.17 учебного пособия стр. 61-72 [1] (или стр. 77-81 [2]) по вариантам, указанным преподавателем. Для решения задач необходимо использовать теоретические сведения стр. 42-55, примеры решения задач № 3.1-3.5 стр.55-57, справочный материал стр. 77-80 учебного пособия [1] или (56-73 справочный материал стр. 95-98 [2]). Примеры выполнения задач: Задача 3.2 Нанести на чертеже рис. 3.24, а требования к отклонению от плоскостности бруска в зависимости от заданных размеров и степени точности на погрешность формы Дано: L = 60 мм; В = 16 мм; Степень точности 8. Решение: Рисуем эскиз детали и наносим размеры и отклонения формы рис. 6. Рис. 6. Эскиз детали 11 Аналогичным образом решаются последующие задачи 3.3-3.10 и 3.17. Контрольные вопросы: 1.Какие отклонения формы поверхностей устанавливает стандарт? 2. Какими символами обозначают отклонения формы на чертежах и где их ставят? 3. Какие отклонения расположения поверхностей устанавливает стандарт? 4. Какими символами обозначают отклонения расположения поверхностей? 5. Что такое «база»? Каким символом ее обозначают и как ставят на чертеже? 6. Что такое зависимый и независимый допуск? 7.Где и как берутся отклонения формы и расположения поверхностей? Практическая работа № 6 Изучение обозначения шероховатости поверхности на чертежах Цель работы: изучить, как определяются параметры шероховатости, какая шероховатость поверхности получается при различных видах обработки, научиться обозначать шероховатость поверхности на чертежах. Порядок выполнения работы: Решить задачи № 3.15, 3.16, 3.18 учебного пособия [1] стр. 66 и 72 (или стр.83 и 90 [2]) по вариантам, указанным преподавателем. Для решения задач использовать примеры № 3.6; 3.7; 3.8 учебного пособия [1, 2]. Контрольные вопросы: 1.Что такое шероховатость поверхности? 2.Каким стандартом устанавливаются параметры шероховатости поверхности? 3.Сколько параметров шероховатости поверхности устанавливает стандарт, названный выше? 4.Назовите параметры шероховатости поверхности и формулы для их определения. 12 5.Каким образом наносятся параметры шероховатости поверхности на чертежах? 6. Как и какими приборами измеряется шероховатость поверхности? Практическая работа № 7 Расчет и выбор переходных посадок Цель работы: научиться рассчитывать и выбирать стандартную переходную посадку. Порядок выполнения работы: решить задачу № 4.4.1 стр.101-102 учебного пособия [1] (или стр. 120 [2]), по вариантам, указанным преподавателем. Изобразить схему расположения полей допусков, кривую распределения зазоров и натягов рис. 4.5 [1,2]. Для решения задачи необходимо использовать методику расчета, представленную на стр. 99-101 учебного пособия [1] (или 118-119 [2]) и справочный материал стр. 120-122, стр. 127, стр. 35-41 учебного пособия [1] (или стр. 139-141, стр. 146, стр. 49-55 [2]). Контрольные вопросы: 1.Что такое посадка? 2. Виды посадок? 3. Чем характеризуется переходная посадка? 4. Какие основные отклонения используются для образования переходных посадок? 5. В каких соединениях применяются переходные посадки? Практическая работа № 8 Расчет и выбор допусков и посадок подшипников качения Цель работы: изучить систему допусков и посадок подшипников качения. Порядок выполнения работы: решить одну из задач 4.5.2 стр. 110 учебного пособия [1] (или стр. 129 учебного пособия [2]). Условие: для подшипника качения выбрать посадки внутреннего и наружного колец, построить схемы расположения допусков, сделать проверку на наличие посадочного зазора по наибольшему натягу. 13 Задача 4.38 Условное обозначение подшипника 210, класс точности 6. Радиальная нагрузка R= 12 кН, вращается вал, нагрузка умеренная с малой вибрацией. Решение: 1. По номеру подшипника находим его размеры и технические характеристики, используя справочную литературу [5]. Подшипник легкой серии диаметров 2, узкой серии ширин 0. D = 90 мм, d = 50 мм, B =20 мм, r = 2,0 мм, C = 2750 кгс, С0 = 2020 кгс, n = 6300 об/мин, ж = 8000, Dт = 12,7, z = 10, масса 0,47 кг. 2. Интенсивность радиальной нагрузки определяется по формуле РR R К П F FA . B По таблицам 4.15, 4.16, 4.17 находим коэффициенты КП, F, FA. РR = 12000/ 20 111 = 600 н/мм. 3. По таблице 4.14 находим поле допуска для вала. Найденному значению интенсивности соответствует поле допуска – k (для 0 и 6 степени точности берем 6 квалитет) получаем – k6. Выбор поля допуска для наружного кольца, воспринимающего местное нагружение, производим по таблице 4.12. Для нагрузки с умеренными толчками и вибрацией следует при неразъемном корпусе выбрать поле допуска –G7. Определяем отклонения вала и отверстия под наружное кольцо по справочной литературе. 0.047 50k 6( 00,,018 002 ) ; 90 G7( ( 0,012 ) . Для колец подшипника находим отклонения по справочной литературе [4, табл. 4.82]. 50 L6 (-0,010); 90 l6 (-0,013). Изображаем схему расположения полей допусков. 4. Определение величины посадочного зазора. Схема расположения полей допусков внутреннего кольца и вала приведена на рис. 7. Значение натягов для этой посадки следующие: Nmax= 28 мкм; Nmin= 2 мкм. Величина посадочного радиального зазора g =gн – d1нб По табл. 2 находим: gн.нб = 29мкм; gн.нм. = 12 мкм; gн.ср. = 21 мкм; d1нб = 0,85 d/d0; d0=d+(D – d)/4 = 50 + (90 – 50)/4 = 60 мкм; d/d0 = 50/60 = 0,83; d1max = 0,85280,83 20 мкм; g = 21 – 20 = 1 мкм. 14 Рис. 7. Схема расположения полей допусков Таблица 2 в радиальных однорядных Начальные радиальные зазоры gn шарикоподшипниках Диаметр Диаметр отверстия Радиальный отверстия подшипника зазор, мкм подшипника d, мкм d, мкм свыш наиме наиболь свыш до до е ньший ший е 2,5 10 5 16 65 80 10 18 8 22 80 100 18 24 10 24 100 120 14 30 10 24 120 140 30 40 12 26 140 160 40 50 12 29 160 180 50 65 13 33 180 200 Радиальный зазор, мкм наимень наибольши ший й 14 36 16 40 20 46 23 53 23 58 24 65 29 75 Аналогичным образом решаются последующие задачи 4.39 – 4.51. Контрольные вопросы: 1. Какие классы точности устанавливает стандарт на подшипники качения? 2. По каким системам устанавливаются посадки на наружное и внутреннее кольцо подшипника? 3. Если вращается внутреннее кольцо подшипника, то какие посадки нужно обеспечить на кольцах подшипника? 15 4. По какому значению выбираются посадки для циркуляционнонагруженного кольца? 5. Как обозначаются классы точности подшипников качения? 6. Какие виды нагружения колец подшипника существуют Практическая работа № 9 Допуски угловых размеров и гладких конических соединений Цель работы: изучить систему допусков угловых и гладких конических соединений; научиться обозначать допуски угловых размеров и гладких конических цилиндрических соединений. Порядок выполнения работы: решить задачи № 5.1; 5.2; 5.3; 5.4; 5.5; 5.6; 5.7; 5.8 стр. 136 – 140 учебного пособия [1] или стр. 156 – 159 [2], по вариантам указанным преподавателем. Для решения задач необходимо использовать теоретические данные, представленные на стр. 129 – 131 учебного пособия [1] или стр. 149 – 154 [2], примеры № 5.1; 5.2; 5.3; 5.4 и справочный материал стр. 142 – 146 учебного пособия [1] или стр. 161 – 164 [2]. Примеры решения задач Задача 5.1 Определить значение конусности С наружных и внутренних конусов, если известны наибольшие Di и De и наименьшие di и de диаметры внутреннего или наружного конуса, а также длина конуса Li или Le. Дано: Di = 25 мм; di =20 мм; Li =100 мм; De = 25 мм; de = 20 мм; Le = 96 мм/ Решение: С= Di d i 25 20 5 1 . С= 1:20 = 0,05 Li 100 100 20 С= De d e 25 20 5 1 . С= 1:19,2 = 0,00521 Le 96 96 19 ,2 Контрольные вопросы: 1.Что называется конусностью? 2.Как обозначается конусность на чертеже? 16 3.Сколько степеней точности устанавливает стандарт? 4. Какие допуски устанавливает стандарт? 5.Какие зависимости между допусками углов существуют? 6.Что такое базорасстояние? Как оно определяется? 7. Назовите методы и средства контроля углов и конусов? 17 Приложение А Форма титульного листа отчета по практической работе Министерство образования и науки Российской Федерации Юргинский технологический институт (филиал) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национального исследовательского Томского политехнического университета» Кафедра технологии машиностроения Метрология, стандартизация и сертификация Практическая работа № НАЗВАНИЕ Исполнитель: Студент гр. Руководитель: Должность Юрга 20__ г. 18 Литература 1. Самсонова Н.Н. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебное пособие.– Юрга: ИПЛ ЮТИ ТПУ, 2006. – 250 с. 2. Самсонова Н.Н. Метрология, стандартизация и сертификация: учебное пособие / Н.Н. Самсонова; Юргинский технологический институт. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. –307 с. 3. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./ В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. – 6-е изд., перераб и доп. – Л.: Машиностроение. Ленинградское отд-ние.1982. – Ч.1. 543 с., ил. 4. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./ В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. – 6-е изд., перераб и доп. – Л.: Машиностроение. Ленинградское отд-ние.1983. – Ч.2. 448 с., ил. 5. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя. В 3х т. Т.2 – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1982. – 584 с., ил. 6. ЕСДП СЭВ в машиностроении и приборостроении. Справочник в 2т. – 2-е изд., перераб и доп. – М.: Издательство стандартов, 1989. – Т2: Контроль деталей. – 208 с. 7. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 343 с., ил. 19 Учебное издание МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов всех форм обучения технических направлений и специальностей Составители САМСОНОВА Наталья Николаевна АЛФЁРОВА Екатерина Александровна Печатается в редакции автора-составителя Отпечатано в Издательстве ЮТИ ТПУ в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета Подписано к печати 14.03.2013г. Формат 60х84/23 Бумага офсетная. Плоская печать. Усл. печ. л. 1,22. Уч-изд. л. 1,11. Тираж 20 экз. Заказ 1620. Цена свободная. ИПЛ ЮТИ ТПУ. Ризограф ЮТИ ТПУ. 652000, г. Юрга, ул. Московская, 17. 20