Нормирование точности и технические измерения

В. А. Слесарчук

НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ 
И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Допущено Министерством образования 

Республики Беларусь в качестве учебного пособия 

для учащихся учреждений образования,

реализующих образовательные программы 

среднего специального образования

по профилю «Техника и технологии»

2-е издание, исправленное

Минск 
РИПО
2016

УДК [621.713+621:53.08](075.32)
ББК 34.41я723

С47

Р е ц е н з е н т ы:

цикловая комиссия машиностроительных дисциплин

УО «Борисовс кий государственный политехнический колледж» (Л. А. Пилипенко);

заведующий кафедрой «Стандартизация, метрология и инфор ма ци онные

системы» Белорусского национального технического уни вер си тета,

доктор технических наук, доцент П. С. Серенков.

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее 

части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

Слесарчук, В. А.

Нормирование точности и технические измерения : учеб. пособие / В. А. Сле
сарчук. – 2-е изд., испр. – Минск : РИПО, 2016. – 225 с. 

ISBN 978-985-503-551-1.

В учебном пособии кратко изложены основы науки об измерениях, из
мерительных инструментах и приспособлениях, используемых при технических измерениях. Приведены примеры расчета допусков и посадок. Уделено 
внимание вопросам метрологического обеспечения измерений геометрических величин, рассмотрены современные средства измерений и перспективы 
их развития на ближайший период. Приведены сведения о технических измерениях с применением прогрессивных средств контроля и описаны методы измерений.

Предназначено для учащихся учреждений среднего специального обра
зования.

УДК [621.713+621:53.08](075.32)
ББК 34.41я723

ISBN 978-985-503-551-1 
 
   © Слесарчук В. А., 2012

© Слесарчук В. А., 2016, с изменениями
© Оформление. Республиканский институт

профессионального образования, 2016

С47

ПРЕдИСлОВИЕ

Дисциплина «Норми рование точности и технические измерения» рас
сматривает во просы нормирования точности различных поверхностей деталей и типовых соединений, включая поверхности деталей и соединений 
специ ального назначения, а также их технический контроль, позволяю щий 
приобрести необходимые навыки специалистам в их профессиональ ной 
деятельности.

В машино- и приборостроении 70–80 % всех измерений составляют из
мерения геометрических величин. Различные физические принципы преобразования размеров используются как в универсальных приборах для 
измерения линейных и угловых размеров, так и в средствах измере ний и 
контроля параметров резьбовых деталей и соединений, отклоне ний формы 
и расположения поверхностей, шероховатости, гладких цилиндрических 
изделий больших и малых размеров, зубчатых колес и передач, шпоночных 
и шлицевых соединений, конических соединений.

Повышение точностных характеристик средств измерений геомет ри чес
ких величин диктуется потребностями промышленности. Необ ходимость 
создания приборов высокой точности обусловливается тре бо ваниями, 
предъ являемыми к точности изготовляемых деталей. Так, шпиндельные 
узлы современных металлорежущих станков на гид ростатических опорах 
изготавливаются с комплексным биением 0,03– 0,05 мкм, а образцовые направляющие приборы из гранита – с отклонением от прямолинейности до 
десятых долей микрометра на метр.

Решение важнейшей задачи повышения качества выпускаемой про дук
ции невозможно без обеспечения единства измерений. Единство измерений включает совершенствование методов воспроизведения единиц физических величин и системы передачи их значений от го сударствен ных эталонов до рабочих мер и приборов, применяемых в производстве.

В области совершенствования традиционных универсальных средств 

измерений наблюдается тенденция перехода от нониусного и шкального 
отсчетов, основанных на механическом и оптическом принципах, к информативному – электрическому и оптоэлектронному цифровому отсчету с 
выдачей информации на периферийные устройства (микропроцессоры) с 
расчетом на последних основных статистических характеристик.

Появились новые универсальные средства измерений геометрических 

величин с практически неограниченными возможностями измерения разнообразных изделий – координатно-измерительные машины (КИМ) с программным управлением.

Материал курса «Нормирование точности и технические измерения» 

является базой для дальнейшего успешного изучения таких дисциплин, как 
«Детали машин», «Обработка конструкционных материалов», «Основы ремонта оборудования».

Материал учебного пособия изложен в соответствии с программой, ут
вержденной Министерством образования Республики Беларусь, и полностью отвечает ей.

Внедрение в промышленность, строительство и сельское хозяйство но
вой техники, эксплуатация современных машин, механизмов, приборов и 
аппаратов требуют подготовки высококвалифицированных специалистов, 
владеющих теорией точности и измерений, способные производить необходимые расчеты и выполнять измерения параметров и величин.

Подготовка квалифицированных рабочих в Беларуси для всех отраслей 

народного хозяйства осуществляется в плановом порядке путем обучения 
молодых специалистов в профессионально-технических училищах, колледжах, университетах, а также на производстве.

Профессия техника-механика на современном предприятии является 

одной из наиболее востребованных профессий, и ее значение с ростом механизации и автоматизации производственных процессов возрастает, так 
как в значительной мере бесперебойная работа оборудования зависит от 
техников-механиков. Учебное пособие призвано способствовать изучению 
материала по программе курса «Нормирование точности и технические 
измерения» для специальностей 36 01 «Машиностроительное оборудование и технологии», 36 09 «Производство продуктов питания», 37 01 «Автомобили, тракторы, электрифицированный наземный городской транспорт», 36 01 01 «Технология машиностроения» в средних специальных 
учебных заведениях.

ГлАВА 1

ОСНОВНыЕ ПОНЯТИЯ О 
дОПуСКАХ И ПОСАдКАХ

1.1. Основные сведения о взаимозаменяемости

Для обеспечения заданного уровня качества серийно выпускаемых из
делий необходимо, чтобы все обработанные детали в партии одного назначения (номенклатуры, типоразмера) соответствовали заданным требованиям точности. Различия между такими деталями должны быть в пределах требуемой точности, т. е. такого допуска на размер, что любая из них 
собирается с сопрягаемыми  деталями, а собранные вместе они составляют 
изделие, соответствующее заданному уровню точности и обеспечивающее 
необходимые эксплуатационные характеристики. Детали, их соединения, 
т. е. сборочные единицы, отвечающие поставленным требованиям, называются взаимозаменяемыми.

Взаимозаменяемость – это пригодность одного изделия, процесса или 

услуги для использования вместо другого изделия, процесса или услуги в 
целях выполнения одних и тех же требований.

Взаимозаменяемость можно рассматривать как одинаковость изделий, 

но, поскольку абсолютно одинаковых изделий не существует, очевидно, что 
при изготовлении следует всего лишь не допустить таких различий, которые выходят за оговоренные нормы. Эти нормы зафиксированы в документации (конструкторская документация, технические описания, паспорта 
и др.).

В современном производстве детали разных типов и конструкций из
готавливают строго по чертежам на разных рабочих местах, часто в разных 
цехах и на разных предприятиях. Детали в процессе обработки проходят 
много технологических операций, что означает их независимое изготовление.

В результате детали должны занимать свое место в сборочной единице 

без дополнительной обработки. Сборочная единица – это часть машины 
или прибора, состоящая из нескольких деталей, соединенных между собой. 
После установки сборочных единиц в корпусе получаем, например, короб

ку передач, которая является частью более сложной сборочной единицы 
какой-либо машины.

Таким образом, сборка заключается в последовательном соединении де
талей в сборочные единицы, а сборочных единиц в общую систему – механизм, машину, прибор.

В технике взаимозаменяемость изделий подразумевает возможность 

равноценной (с точки зрения оговоренных условий) замены одного другим 
в процессе изготовления или ремонта. Чем более подробно и жестко нормированы параметры изделий, тем проще реализуется замена, но тем сложнее обеспечить взаимозаменяемость. 

Взаимозаменяемость изделий и их составных частей (узлов, деталей, эле
ментов) следует рассматривать как единственную возможность обеспечения серийного и массового производств. Одинаковый и заданный уровень 
качества конечных изделий конкретного производства обеспечивается выполнением определенного набора требований. Требования предъявляются 
ко всем элементам деталей, которые обеспечивают нормальную работу, т. 
е. эксплуатационные характеристики (показатели) и функциональное назначение изделия. Обеспечение взаимозаменяемости, а значит, и заданного 
уровня качества изделий подразумевает:

установление комплекса требований ко всем параметрам, оказываюŠ

щим влияние на взаимозаменяемость и качество изделий (нормирование 
параметров и их точности);

соблюдение при изготовлении установленных норм, единых для одиŠ

наковых объектов, и эффективный контроль нормируемых параметров.

При этом «пробелы» при назначении норм или неправильный, нечетко 

определенный выбор их границ могут вызвать нарушение взаимозаменяемости изготавливаемых изделий, а следовательно, и несоблюдение заданного уровня к требованиям точности и качеству изделий. Неправильный 
или неполный набор при нормировании номенклатуры параметров может 
привести к нарушению взаимозаменяемости, при этом изготовителя формально нельзя обвинить в несоблюдении норм.

Таким образом, изготовление деталей с необходимой точностью и при
менение соединений, отвечающих условиям работы и сборки, обеспечивают работоспособность изделий при сборке без подгонки, т. е. взаимозаменяемость.

Взаимозаменяемость не обеспечивается одной только точностью гео
метрических параметров. Пусть, например, зубчатые колеса, поступившие 
на сборку, изготовлены по заданным размерам, но у части из них не обе

спечена необходимая твердость зубьев при термической обработке. Такие 
зубчатые колеса менее долговечны, и фактически взаимозаменяемость собранных узлов в данной партии будет нарушена. С учетом этого современным направлением взаимозаменяемости является функциональная взаимозаменяемость, при которой точность и другие эксплуатационные характеристики (показатели) деталей, сборочных единиц и комплектующих 
из делий должны быть согласованы с назначением и условиями работы конечной продукции. Например, функционально взаимозаменяемыми могут 
оказаться карандаш, шариковая или перьевая ручка, кусок мела, пишущая 
машинка, компьютер, если необходимо записать краткое сообщение (перечень составлен без учета экономических затрат и квалификации). Наложение экономических ограничений может резко сократить такой список. 
Термин «функциональная взаимозаменяемость» имеет свою особенность: 
приоритет выполняемых изделием функций (карандашом, мелом, ручкой и т. д. – пишут) при возможных существенных технических различиях используемых объектов. Функционально взаимозаменяемыми при определенной постановке задачи (своевременная явка на учебу) могут быть 
признаны такие транспортные средства, как трамвай, троллейбус, автобус, 
такси, велосипед или ноги человека. Взаимозаменяемость по геометрическим параметрам является частным видом функциональной взаимозаменяемости.

Взаимозаменяемость бывает полной и неполной, внешней и внутренней. 

Полная взаимозаменяемость позволяет получать заданные показатели качества без дополнительных операций в процессе сборки и подразумевает 
взаимозаменяемость изделий по всем нормируемым параметрам. Параметры и свойства, не имеющие принципиального значения для функционирования изделий, не нормируются. 

В число нормируемых параметров изделий могут входить:

геометрические (размеры, форма, расположение и шероховатость поŠ

верхностей);

физико-механические (твердость, масса, отражательная способность 
Š

и т. д.);

экономические (себестоимость, лимитная цена, производительность 
Š

и др.);

эргономические, эстетические, экологические и др.
Š
При неполной взаимозаменяемости при сборке сборочных единиц и ко
нечных изделий допускаются операции, связанные с подбором и регулировкой некоторых деталей и сборочных единиц. Она позволяет получать 

заданные технические и эксплуатационные показатели готовой продукции при меньшей точности деталей. Функциональная взаимозаменяемость может быть только полной, а геометрическая – полной и неполной.

Внешняя взаимозаменяемость — это взаимозаменяемость узлов и ком
плектующих изделий (электродвигателей, подшипников качения и пр.) 
по эксплуатационным параметрам и присоединительным размерам. Например, эксплуатационными параметрами для электродвигателей являются мощность, частота вращения, напряжение, ток; для подшипников 
качения – коэффициент работоспособности, предельная частота вращения, воспринимаемая нагрузка. К присоединительным размерам относятся диаметры, число и расположение отверстий в лапах электродвигателей, 
внутренний и наружный диаметры и ширина колец подшипников качения.

Внутренняя взаимозаменяемость обеспечивается точностью параме
тров, которые необходимы для сборки деталей в узлы, а узлов – в механизмы. Например, взаимозаменяемость шариков или роликов подшипников 
качения, узлов ведущего и ведомого валов коробок передач. 

Принципы взаимозаменяемости распространяются на детали, сбороч
ные единицы и комплектующие изделия.

1.2. Основные понятия о допусках и посадках

Размер – числовое значение линейной величины (диаметра, длины и 

т. п.) в выбранных единицах измерения. К линейным величинам относятся 
диаметр, высота, толщина, глубина и др. Кроме того, вместо термина «единицы измерения» следует использовать более корректный термин «единицы физической величины» или краткую форму «выбранные единицы».

Вал – термин, условно применяемый для обозначения наружных элемен
тов деталей, включая и нецилиндрические элементы (рис. 1.1, а – д).

Отверстие – термин, условно применяемый для обозначения внутренних 

элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы (рис. 1.1, е – и).

Действительный размер – размер элемента, установленный измерением. 

Любое измеренное значение размера можно считать действительным, что 
при не точных измерениях исключает возможность объективного заключения о годности контролируемого элемента. 

Предельные размеры – два предельно допустимых размера элемента, 

между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер (рис. 1.2).

Рис.1.1. Примеры элементов деталей: 

а–д – относящиеся к валам; 

е–и – к отверстиям; к–р – не относящиеся к валам и отверстиям

Наибольший предельный размер – наибольший допустимый размер эле
мента: Dmax = D + ES; dmax = d + es.

Наименьший предельный размер – наименьший допустимый размер эле
мента: Dmin = D + EI; dmin = d + ei.

Номинальный размер d(D) – размер, относительно которого определя
ются отклонения (рис. 1.3). 

Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от ко
торой откладываются отклонения размеров при графическом изображении полей допусков и посадок. Положительные отклонения откладываются вверх от нулевой линии, а отрицательные – вниз (рис. 1.3).

Отклонение – алгебраическая разность между размером (действитель
ным или предельным размером) и соответствующим номинальным размером (рис. 1.3).

Рис. 1.2. Условные обозначения размеров, отклонений 

и допусков отверстий и валов

Рис. 1.3. Пример обозначения отклонения

Действительное отклонение – алгебраическая разность между действи
тельным и соответствующим номинальным размерами.

Предельное отклонение – алгебраическая разность между предельным и 

соответствующим номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее 
предельные отклонения.

Верхнее предельное отклонение ES, es (Dmax – D = ES; dmax – d = es) – алге
браическая разность между наибольшим предельным и соответствующим 
номинальным размерами.

Нижнее предельное отклонение EI, ei (Dmin – D = EI; dmin – d = ei) – алге
браическая разность между наименьшим предельным и соответствующим 
номинальным размерами.

Основное отклонение – одно из двух предельных отклонений (верхнее 

или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии.