Нанесение на чертежах допусков и посадок. Принцип взаимозаменяемости.

Полем допуска называют поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом же изображении оно заключают между линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям нулевой линии.

При нанесении на чертежи размеров с верхним и нижним отклонением следует соблюдать определенные правила:

Верхнее или нижнее отклонения, равные нулю, не указываются.

Количество знаков в верхним и нижнем отклонениях выравнивают, при необходимости для сохранения одинокого числа знаков справа дописывают нули, например Æ .

Верхнее и нижнее отклонения записывают в две строки, причем верхнее отклонение располагают над нижним; высота цифр отклонения примерно вдвое меньше цифр номинального размера;

В случае симметричного расположения поля допуска относительно нулевой линии, т.е. когда верхнее отклонение равно по абсолютной величине нижнему отклонению, но противоположно по знаку, их значение указывают после знака ± цифрами, равными по высоте цифрам номинального размера;

Поле допуска характеризует не только величину допуска, но и расположение его относительно номинального размера или нулевой линии. Оно может быть расположено выше, ниже, симметрично, односторонне и асимметрично относительно нулевой линии. Для наглядности на чертежах деталей над размерной линией после номинального размера принято указывать верхнее и нижнее отклонение в миллиметрах с их знакам, а также для наглядности строят схемы расположения поля допуска вала или отверстия относительно нулевой линии; при этом верхние и нижние отклонения откладывают в микрометрах, а не в миллиметрах.

Посадка - характер соединения детали, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Различают посадки трех тиков:

С зазором,

с натягом

переходные.

Отметим, что вал и отверстие, образующие посадку, имеют один и тот же номинальный размер и различаются верхними и нижними отклонениями. По этой причине на чертежах над размерной линией, посадку обозначают после номинального размера дробью, в числители которой записывают предельные отклонения для отверстия, а в знаменателе – аналогичные данные для вала.

Разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия, называется натягом N . Посадка с натягом – это посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении, а поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала.

Наименьший N min и наибольший N max натяги имеют важные значения для посадки с натягом:

N min имеет место в соединении, если в отверстии с наибольшим предельным размером D max будет запрессован вал наименьшего предельного размера d min ;

N max имеет место при наименьшим предельном размере отверстия D min и наибольшим предельном размере вала d max .

Разность размеров отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше отверстия вала, называют зазором S . Посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении и поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала, называют посадкой с зазором. Ее характеризует наименьший S min и наибольший S max зазоры:

S min имеет место в соединении отверстия с валом образуется, если в отверстии с наименьшим предельным размером D min , будет установлен вал с наибольшим предельным размером d max;

S max имеет место при наибольшем предельном размере отверстия D max и наименьшим предельном размере вала d min .

Разность между наибольшим наименьшим зазорами или сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединения, называются допуском посадки .

А посадка, при которой возможно получение, как зазора, так и натяга, называют переходной посадкой . В данном случае поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью.

Вследствие неизбежного колебания размеров вала и отверстия от наибольшего до наименьшего значений, при сборке деталей, возникает колебание зазоров и натягов. Наибольшие и наименьшие зазоры, а также натяги рассчитываются по формулам. И чем меньше колебание зазоров или натягов, тем выше точность посадки.

Принцип взаимозаменяемост и

Свойство конструкции составной части изделия, обеспечивающих возможность ее применения вместо другой без дополнительной обработки, с сохранением заданного качества изделия, в состав которого он входит, называется взаимозаменяемостью. При полной взаимозаменяемости однотипные детали, изделия, например, болты, шпильки, могут быть изготовлены и установлены на “свои места” без дополнительной обработки или предварительной пригонки.

Наряду с полной взаимозаменяемостью допускается сборка изделий методами неполной и групповой взаимозаменяемости, регулирование и пригонка.

К неполной взаимозаменяемости относят сборку изделий на основе теоретико-вероятностных расчетов.

При групповой взаимозаменяемости детали, изготовленные на распространенном станочном оборудовании с технологически выполненными допусками, сортируются по размерам на несколько размерных групп; затем проверяют сборку детали одинакового номера группы.

Метод регулирования предполагает сборку с регулированием положения или размеров одной или нескольких отдельных, заранее выбранных деталей изделия, называемых компенсаторами.

Метод пригонки - сборка изделий с пригонкой одной и собираемых деталей. Взаимозаменяемостью обеспечивает высокое качество изделий и снижает их стоимость, способствуя при этом развитию прогрессивной технологии и измерительной технике. Без взаимозаменяемости невозможно современное производство. Взаимозаменяемость базируется на стандартизации - нахождения решения для повторяющихся задач в сфере науки, технике и экономики, направленного на достижения оптимальной степени упорядочение в определенной области. Стандартизация направлена на совершенствование и управления народным хозяйством, повышения технического уровня и качества продукции и т. д. Главной задачей стандартизации является создания системы нормативно-технической документации, которая устанавливает требования к объектам стандартизации, обязательна для использования в определенных областях деятельности. Важнейшим нормативно-техническим документом стандартизации является стандарт, разрабатываемый на основе достижения отечественной и зарубежной науки, техники, технологии передового опыта и предусматривающий решения, оптимальные для экономического и социального развития страны.

Допуски и посадки нормированы государственными стандартами, входящими в две системы: ЕСДП - “Единая система допусков и посадок” и ОНВ - “Основные нормы взаимозаменяемости”. ЕСДП распространяется на допуски и посадки размеров гладких элементов деталей и на посадки, образуемые при соединении этих деталей. ОНВ регламентирует допуски и посадки шпоночных, шлицевых, резьбовых и конических соединений, а также зубчатых передач и колес.

Допуски и посадки указывают на чертежах, эскизах технологических картах и в другой технологической документации. На основе допусков и посадок разрабатываются технологические процессы изготовления деталей и контроля их размеров, а также сборки изделий.

На рабочим чертеже детали проставляют размеры, называемые номинальными, предельные отклонения размеров и условные обозначения полей допусков. Номинальный размер отверстия обозначают через D , а номинальный размер вала - d . В том случаи, когда вал и отверстие образует одно соединение за номинальный размер соединения, принимают общий размер вала и отверстия, обозначаемый d(D). Номинальный размер выбирают из ряда нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69. ограничивающих число применяемых размеров. Для размеров в интервале 0,001-0,009 мм установлен ряд: 0,001; 0,002; 0,003;..0,009 мм . Предусмотрены четыре основных ряда нормальных размеров (Ra5; Ra10; Ra20; Ra40) и один ряд дополнительных размеров. Предпочтительны ряды с более крупной градацией размеров, т.е. ряд Ra5 сведут предпочесть ряду Ra10 и т.д.

Обработать деталь точно по номинальному размеру практически невозможно из-за многочисленных погрешностей, влияющих на прочес обработки. Размеры обрабатываемой детали отличаются от заданного номинального размера. Поэтому их ограничивают двумя придельными размерами, один из которых (больший) называется наибольшим предельным размером, а другой (меньший) - наименьшим предельным размером. Наибольший предельный размер отверстий обозначают D max , вала d max ; соответственно наименьший предельный размер отверстия D min , и вала d min .

Измерение отверстия или вала с допустимой погрешностью определяют их действительный размер. Деталь является годной, если ее действительный размер больше наименьшего предельного размера, но не превосходит наибольшего предельного размера.

На чертежах вместо предельных размеров рядом с номинальным размером указывают два предельных отклонения, например .

Отклонением называется алгебраическая разность между размеров и соответствующим номинальным размером. Таким образом, номинальный размер служит также началом отсчета отклонений и определяет положение нулевой линии.

Действительное отклонение – алгебраическая разность между действительным и номинальным размером.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальными размерами. Одно из двух предельных отклонений называется верхним, а другое – нижним.

Верхнее и нижнее отклонение могут быть положительными, т.е. со знаком “плюс”, отрицательными, т.е. со знаком “минус”, и равные нулю.

Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок (ГОСТ 25346-82). Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительное отклонение откладывается вверх от нее, а отрицательное – вниз.

Система допусков и посадок

Стандарты ЕСДП распространяются на гладкие сопрягаемые и несопрягаемые элементы деталей с номинальными размерами до 10 000 мм (табл. 1)

Табл. 1 Стандарты ЕСДП

Квалитеты

Классы (уровни, степени) точности в ЕСДП названы квалитетами, что отличает их от классов точности в системе ОСТ. Квалитет (степень точности) - ступень градации значений допусков системы.

Допуски в каждом квалитете возрастают с увеличением номинальных размеров, но они соответствуют одному и тому же уровню точности, определяемому квалитетом (его порядковым номером).

Для данного номинального размера допуск для разных квалитетов неодинаков, так как каждый квалитет определяет необходимость применения тех или иных методов и средств обработки изделий.

В ЕСДП установлено 19 квалитетов, обозначаемых порядковым номером: 01; 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16 и 17. Наивысшей точности соответствует квалитет 01, а наинизшей - 17-й квалитет. Точность убывает от квалитета 01 к квалитету 17.

Допуск квалитета условно обозначают прописными латинскими буквами ІТ с номером квалитета, например, ІТ6 - допуск 6-го квалитета. В дальнейшем под словом допуск понимается допуск системы. Квалитеты 01, 0 и 1 предусмотрены для оценки точности плоскопараллельных концевых мер длины, а квалитеты 2, 3 и 4 - для оценки гладких калибров-пробок и калибров-скоб. Размеры деталей высокоточных ответственных соединений, например подшипников качения, шеек коленчатых валов, деталей, соединяемых с подшипниками качения высоких классов точности, шпинделей прецизионных и точных металлорежущих станков и другие выполняют по 5-му и 6-му квалитетам. Квалитеты 7 и 8 являются наиболее распространенными. Они предусмотрены для размеров точных ответственных соединений в приборостроении и машиностроении, например деталей двигателей внутреннего сгорания, автомобилей, самолетов, металлорежущих станков, измерительных приборов. Размеры деталей тепловозов, паровых машин, подъемно-транспортных механизмов, полиграфических, текстильных и сельскохозяйственных машин преимущественно выполняют по 9-му квалитету. Квалитет 10 предназначен для размеров неответственных соединений, например для размеров деталей сельскохозяйственных машин, тракторов и вагонов. Размеры деталей, образующих неответственные соединения, в которых допустимы большие зазоры и их колебания, например размеры крышек, фланцев, деталей, полученных литьем или штамповкой, назначают по 11-му и 12-му квалитетам.

Квалитеты 13-17 предназначены для неответственных размеров деталей, не входящих в соединения с другими деталями, т. е. для свободных размеров, а также для межоперационных размеров.

Допуски в квалитетах 5-17 определяют по общей формуле:

1Тq = аі , (1)

где q - номер квалитета; а - безразмерный коэффициент, установленный для каждого квалитета и не за висящий от номинального размера (его называют “число единиц допуска”); і - единица допуска (мкм) - множитель, зависящий от номинального размера;

для размеров 1-500 мкм

для размеров св. 500 до 10 000 мм

где D с - среднее геометрическое граничных значений

где D min и D max – наименьшее и наибольшее граничное значение интервала номинальных размеров, мм .

При заданных квалитете и интервале номинальных размеров значение допуска постоянно для валов и отверстий (их поля допусков одинаковы). Начиная с 5-го квалитета, допуски при переходе к соседнему менее точному квалитету увеличиваются на 60% (знаменатель геометрической прогрессии равен 1,6). Через каждые пять квалитетов допуски увеличиваются в 10 раз. Например, для деталей номинальных размеров св. 1 до 3 мм допуск 5-го квалитета ІТ5 = 4 мкм ; через пять квалитетов он увеличивается в 10 раз, т. е. ІТ1О =.40 мкм и т. д.

Интервалы номинальных размеров в диапазонах св. 3 до 180 и св. 500 до 10000 мм в системах ОСТ и ЕСДП совпадают.

В системе ОСТ до 3 мм установлены следующие интервалы размеров: до 0,01; св. 0,01 до 0,03; св. 0,03 до 0,06; св. 0,06 до 0,1 (исключение); от 0,1 до 0,3; св. 0,3 до 0,6; св. 0,6 до 1 (исключение) и от 1 до 3 мм . Интервал св. 180 до 260 мм разбит на два промежуточных интервала: св. 180 до 220 и св. 220 до 260 мм . Интервал св.-260 до 360 мм разбит на интервалы: св. 260 до 310 и св. 310 до 360 мм . Интервал св. 360 до 500 мм разбит на интервалы: св. 360 до 440 и св. 440 до 500 мм .

При переводе классов точности по ОСТ в квалитеты по ЕСДП необходимо знать следующее. Так как в системе ОСТ допуски подсчитывали по формулам, отличающихся от формул (2) и (3), то нет точного совпадения допусков по классам точности и квалитетам. Первоначально в системе ОСТ были установлены классы точности: 1; 2; 2a; 3; 3a; 4; 5; 7; 8; и 9. Позднее система ОСТ была дополнена более точными классами 10 и 11. В системе ОСТ допуски валов 1, 2 и 2а классов точности установлены меньшими, чем для отверстий тех же классов точности.

Это связано с трудностью обработки отверстий по сравнения с валами.

Основные отклонения

Основное отклонение - одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии. Таким отклонением является ближайшее отклонение от нулевой линии. Для полей допусков вала (отверстия), расположенных выше нулевой линии, основное отклонение является нижним отклонением, вала еі (для, отверстия EI) со знаком “плюс”, а для полей допусков, расположенных ниже нулевой линии, основное отклонение - верхнее отклонение вала еѕ (для отверстия ЕЅ) со знаком “минус”. От границы основного отклонения начинается поле допуска. Положение второй границы поля допуска (т. е. второе предельное отклонение) определяется как алгебраическая сумма значения основного отклонения и допуска квалитета точности.

Для валов установлено 28 основных отклонений и столько же основных отклонений для отверстий (ГОСТ 25346 - 82). Основные отклонения обозначаются одной или двумя буквами латинского алфавита: для вала - строчными буквами от а до zc, а для отверстия - прописными буквами от А до ZС (рис. 1, г). Значения основных отклонений приведены в таблицах.

Основные отклонения валов от а до g (верхнее отклонения еѕ со знаком “минус”) и основное отклонение вала h (еѕ равно нулю) предназначены для образования полей допусков валов в посадках с зазором; от ј (ј ѕ) до n - в переходных посадках от р до zс (нижние отклонения еі со знаком “плюс”) - в посадках с натягом. Аналогично основные отклонения отверстий от А до G (нижние отклонения ЕІ со знаком “плюс”) и основное отклонение отверстия Н (для него ЕІ = 0) предназначены для образования полей допусков отверстий в посадках с зазором; от Ј (Ј ѕ) до N - в переходных посадках и от Р до ZС (верхние отклонения ЕЅ со знаком “минус”) - в посадках с натягом. Буквами ј ѕ и Ј ѕ обозначено симметричное расположение допуска относительно нулевой линии. В этом случае числовые значения верхнего еѕ (ЕЅ) и нижнего еі(ЕІ) отклонении вала (отверстия) численно равны, но противоположны по знаку (верхнее отклонение со знаком “плюс”, а, нижнее - со знаком “минус”).

Основные отклонения вала и отверстия, обозначенные одноименной буквой (для данного интервала размеров), равны по величине, но противоположны по знаку; они увеличиваются с возрастанием значения интервала размеров.

Система отверстия и система вала

Сочетанием полей допусков валов и отверстий может быть получено большое число посадок. Различают посадки в системе отверстия и в системе вала.

Посадки в системе отверстия - посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных по размеру валов с одним основным отверстием (рис.1, а), поле допуска которого (для данного квалитета и интервала размеров) постоянно для всей совокупности посадок. Поле допуска основного отверстия расположено неизменно относительно нулевой

линии так, что его нижнее отклонение ЕІ = 0 (оно является основным отклонением Н), а верхнее отклонение ЕЅ со знаком + “плюс” численно равно допуску основного отверстия. Поля допусков валов в посадках с зазором расположены ниже нулевой линии (под полем допуска основного отверстия), а в посадках с натягом - выше поля допуска основного отверстия (рис. 1, б). В переходных посадках поля допусков валов частично или полностью перекрывают поле допуска основного отверстия.

Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных по размеру отверстий с одним основным валом, поле допуска которого (для данного квалитета и интервала размеров) постоянно для всей совокупности посадок. Поле допуска основного вала расположено неизменно относительно нулевой линии так, что его верхнее отклонение еѕ = 0, а нижнее отклонение еі со знаком - “минус” численно равно допуску основного вала. Поля допусков отверстий в посадках с зазором расположены выше поля допуска основного вала, а в посадках с натягом - ниже поля допуска основного вала.

Система отверстия характеризуется более простой технологией изготовления изделий по сравнению с системой вала, а поэтому она получила преимущественное применение. По системе вала соединяют подшипники качения с отверстиями втулок или корпусов изделий, а также поршневой палец с поршнем и шатуном и т. п.

В отдельных случаях для получения соединений с очень большими зазорами используют комбинированные посадки - посадки, образованные полями допусков отверстий из системы вала и полями допусков валов из системы отверстия.

Для номинальных размеров менее 1 и св. 3150 мм, а также для 9-12-го квалитетов при номинальных размерах 1-3150 мм посадки образуются сочетанием полей допусков отверстий и валов одинакового квалитета точности, например, Н6/р6; Н7/е7; Е8/h8; Н9/е9 и В11/h1. В 6-м и 7-м квалитетах при номинальных размерах 1-3150 мм по технологическим соображениям поле допуска отверстия рекомендуется выбирать на один квалитет грубее, чем поле допуска вала, например, Н7/k6; Е8/h7.

Кроме посадок, указанных в таблицах, в технически обоснованных случаях допускаются к применению и другие посадки, образованные из полей допусков ЕСДП. Посадка должна относиться к системе отверстия или системе вала, а при неодинаковых допусках отверстия и вала больший допуск должно иметь отверстие. Допуски отверстия и вала могут различаться не более чем на два квалитета.

Выбор и назначение допусков и посадок осуществляют на основе расчетов необходимых зазоров или натягов с учетом опыта эксплуатации подобных соединений.

Размеров на чертежах

Введение

В условиях массового производства важно обеспечить взаимозаменяемость одинаковых деталей. Взаимозаменяемость позволяет заменить сломавшуюся во время работы механизма деталь запасной. Новая деталь должна по своим размерам и форме точно соответствовать заменяемой.

Основным условием взаимозаменяемости является изготовление детали с определенной точностью. Какой должна быть точность изготовления детали, указывают на чертежах допустимыми предельными отклонениями.

Поверхности, по которым соединяются детали, называют сопрягаемыми . В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую поверхность и охватываемую. Наиболее распространены в машиностроении соединения с цилиндрическими и плоскими параллельными поверхностями. В цилиндрическом соединении поверхность отверстия охватывает поверхность вала (рис. 1, а). Охватывающую поверхность принято называть отверстие , охватывающую – вал . Эти же термины отверстие и вал условно применяют и для обозначения любых других нецилиндрическим охватывающим и охватываемым поверхностям (рис. 1, б).

Рис. 1. Пояснение терминов отверстие и вал

Посадка

Любая операция сборки деталей заключается в необходимости соединить или, как говорят, посадить одну деталь на другую. Отсюда в технике принято выражение посадка для обозначения характера соединения деталей.

Под термином посадка понимают степень подвижности собранных деталей относительно друг друга.

Различают три группы посадок: с зазором, с натягом и переходные.

Посадки с зазором

Зазором называют разность размеров отверстия D и вала d, если размер отверстия больше размера вала (рис. 2, а). Зазор обеспечивает свободное перемещение (вращение) вала в отверстии. Поэтому посадки с зазором называют подвижными посадками. Чем больше зазор, тем больше свобода в перемещении. Однако в действительности при конструировании машин с подвижными посадками выбирают такой зазор, при котором будет минимальным коэффициент трения вала и отверстия.

Рис. 2. Посадки

Посадки с натягом

Для этих посадок диаметр отверстия D меньше диаметра вала d (рис. 2, б). .Реально осуществить это соединение можно под прессом, при нагреве охватывающей детали (отверстия) и (или) охлаждении охватываемой (вала).

Посадки с натягом называют неподвижными посадками , так как взаимное перемещение соединяемых деталей исключено.

Переходные посадки

Переходными эти посадки названы потому, что до сборки вала и отверстия нельзя сказать, что будет в соединении – зазор или натяг. Это означает, что в переходных посадках диаметр отверстия D может быть меньше, больше или равен диаметру вала d (рис. 2, в).

Допуск размера. Поле допуска. Квалитет точности Основные понятия

Размеры на чертежах деталей оценивают количественно величину геометрических форм детали. Размеры подразделяют на номинальные, действительные и предельные (рис. 3).

Номинальный размер – это основной рассчитанный размер детали с учетом ее назначения и требуемой точности.

Номинальный размер соединения – это общий (одинаковый) размер для отверстия и вала, составляющих соединение. Номинальные размеры деталей и соединений выбирают не произвольно, а по ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры». В реальном производстве при изготовлении деталей номинальные размеры не могут быть выдержаны и поэтому введено понятие действительных размеров.

Действительный размер – это размер, полученный при изготовлении детали. Он всегда отличается от номинального в большую или меньшую сторону. Допустимые пределы этих отклонений устанавливаются посредством предельных размеров.

Предельными размерами называют два граничных значения, между которыми должен находиться действительный размер. Большее из этих значений называют наибольшим предельным размером , меньшее – наименьшим предельным размером . В повседневной практике на чертежах деталей предельные размеры принято указывать посредством отклонений от номинального.

Предельное отклонение – это алгебраическая разность между предельными и номинальными размерами. Различают верхнее и нижнее отклонения. Верхнее отклонение – это алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным размером. Нижнее отклонение – это алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным размером.

Номинальный размер служит началом отсчета отклонений. Отклонения могут быть положительными, отрицательными и равными нулю. В таблицах стандартов отклонения указывают в микрометрах (мкм). На чертежах отклонения принято указывать в миллиметрах (мм).

Действительное отклонение – это алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами. Деталь считают годной, если действительной отклонение проверяемого размера находится между верхним и нижним отклонением.

Допуск размера – это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями.

Под квалитетом понимают совокупность допусков, изменяющихся в зависимости от величины номинального размера. Установлено 19 квалитетов, соответствующих различным уровням точности изготовления детали. Для каждого квалитета построены ряды полей допуска

Поле допуска – это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Все поля допуска для отверстий и валов обозначаются буквами латинского алфавита: для отверстий – прописными буквами (H, K, F, G и т. д.); для валов – строчными (h, k, f, g и т. д.).

Рис. 3. Пояснения к терминам

Квалитеты составляют основу действующей на сегодняшний день системы допусков и посадок. Квалитет представляет собой некую совокупность допусков, которые применительно ко всем номинальным размерам соответствуют одной и той же степени точности.

Таким образом, можно сказать, что именно квалитетами определяется то, насколько точно изготовлено изделие в целом или его отдельные детали. Название этого технического термина происходит от слова «qualitas », что по-латыни означает «качество ».

Совокупность тех допусков, которые для всех номинальных размеров соответствуют одному и тому же уровню точности, именуется системой квалитетов.

Стандартом установлено 20 квалитетов – 01 , 0 , 1 , 2...18 . С возрастанием номера квалитета допуск увеличивается, т. е. точность убывает. Квалитеты от 01 до 5 предназначены преимущественно для калибров. Для посадок предусмотрены квалитеты с 5-го по 12-й.

Совокупность допусков и посадок, которая создана на основании теоретических исследований и экспериментальных изысканий, а также построена на основании практического опыта, называется системой допусков и посадок. Основным ее предназначением является выбор таких вариантов допусков и посадок для типичных сочленений различных деталей машин и оборудования, которые минимально необходимы, но полностью достаточны.

Основу стандартизации измерительных средств и режущих инструментов составляют именно наиболее оптимальные градации допусков и посадок. Кроме того, благодаря им достигается взаимозаменяемость различных деталей машин и оборудования, а также повышение качества готовой продукции.

Для оформления единой системы допусков и посадок используются таблицы. В них указываются обоснованные значения предельных отклонений для различных номинальных размеров.

При конструировании различных машин и механизмов разработчики исходят из того, что все детали должны соответствовать требованиям возможности повторяемости, применяемости и взаимозаменяемости, а также быть унифицированными и соответствовать принятым стандартам. Одним из наиболее рациональных способов выполнения всех этих условий является применение на этапе проектирования максимально большого количества таких составных частей, выпуск которых уже освоен промышленностью. Это позволяет, ко всему прочему, существенно сократить сроки разработки и затраты на нее. При этом необходимо обеспечивать высокую точность взаимозаменяемых комплектующих изделий, узлов и деталей в части их соответствия геометрическим параметрам.

С помощью такого технического метода, как модульная компоновка, являющаяся одним из способов стандартизации, удается эффективно обеспечить взаимозаменяемость узлов, деталей и агрегатов. Помимо этого, она существенно облегчает ремонт, что серьезно упрощает работу соответствующего персонала (особенно в сложных условиях), и позволяет организовать поставки запасных частей.

Современное промышленное производство ориентировано, главным образом, на массовый выпуск изделий. Одним из его обязательных условий является своевременное поступление на сборочный конвейер таких компонентов готовых изделий, которые для их монтажа не требуют дополнительной подгонки. Помимо этого, должна быть обеспечена такая взаимозаменяемость, которая не отражается на функциональных и прочих характеристиках готовой продукции.

Изначально производство было единоличным делом. Один человек изготавливал какой-либо механизм от начала и до конца, не прибегая к посторонней помощи. Соединения подгонялись в индивидуальном порядке. На одной фабрике невозможно было найти 2 одинаковые детали. Так продолжалось вплоть до середины 18 века, пока люди не осознали эффективность разделения труда. Это дало большую производительность, но следом возник вопрос о взаимозаменяемости изделий. Для этого разработали систему нормирования уровней точности изготовления деталей. В ЕСДП установлены квалитеты (иначе степени точности).

Нормирование уровней точности

Разработка методов стандартизации производства — сюда входят допуски, посадки, квалитеты точности - осуществляется метрологическими службами. Прежде чем приступить непосредственно к их изучению, нужно понимать смысл слова «взаимозаменяемость». Что скрывается под этим определением?

Взаимозаменяемость — это свойство деталей собираться в единый узел и выполнять свои функции без проведения их механической обработки. Условно говоря, одна деталь изготавливается на одном заводе, другая на втором, и при этом они могут быть собраны на третьем и подходить друг к другу.

Целью такого разделения является повышение производительности, которое образуется в силу следующих причин:

• Развитие кооперирования и специализации. Чем более разнообразна номенклатура производства, тем больше времени необходимо для наладки оборудования под каждую конкретную деталь.
• Сокращение разновидностей инструмента. Меньшее количество типов инструмента также повышает эффективность изготовления механизмов. Происходит это по причине сокращения времени на его замену в процессе производства.

Понятие о допуске и квалитете

Понять физический смысл допуска без введения термина «размер» затруднительно. Размер — это физическая величина, характеризующая расстояние между двумя точками, лежащими на одной поверхности. В метрологии существуют следующие его разновидности:

• Действительный размер получается непосредственным измерением детали: линейкой, штангенциркулем и прочим мерительным инструментом.
• Номинальный размер показан непосредственно на чертеже. Он является идеальным с точки зрения точности, так что получение его в реальности является невозможным в силу наличия определенной погрешности оборудования.
• Отклонение — это разность между номинальным и действительным размерами.
• Нижнее предельное отклонение показывает разницу между наименьшим и номинальным размером.
• Верхнее предельное отклонение указывает разницу между наибольшим и номинальным размерами.

Для наглядности рассмотрим эти параметры на примере. Представим, имеется вал диаметром 14 мм. Технически определено, что он не потеряет своей работоспособности при точности его изготовления от 15 до 13 мм. В конструкторской документации это обозначается 〖∅14〗_(-1)^(+1).

Диаметр 14 является номинальным размером, «+1» - верхним предельным отклонением, а «-1» - нижним предельным отклонением. Тогда вычитание из верхнего предельного отклонения нижнего даст нам значение допуска вала. То есть в нашем случае он составит +1- (-1) = 2.

Все размеры допусков стандартизированы и объединены в группы - квалитеты. Иными словами, квалитет показывает точность изготовляемой детали. Всего существует 19 таких групп или классов. Схема их обозначения представлена определенной последовательностью чисел: 01, 00, 1, 2, 3...17. Чем точнее размер, тем меньший квалитет он имеет.

Таблица квалитета точности

Понятие посадки

До этого мы рассматривали точность одной детали, которая задавалось только допуском. А что будет с точностью при соединении нескольких деталей в один узел? Как они будут взаимодействовать друг с другом? И так, здесь необходимо ввести новый термин «посадка», который будет характеризовать расположение допусков деталей друг относительно друга.

Подбор посадок производится в системе вала и отверстия

Система вала — совокупность посадок, в которых величина зазора и натяга подбирается за счет изменения размера отверстия, а допуск вала остается неизменным. В системе отверстия все наоборот. Характер соединения определяется подбором размеров вала, допуск отверстия считается постоянным.

В машиностроении 90% продукции производится в системе отверстия. Причина этому служит боле сложный процесс изготовления отверстия с технологической точки зрения, по сравнению с валом. Система вала применяется при возникновении затруднений обработки наружной поверхности детали. Ярким примером этого являются шарики подшипника качения.

Все виды посадочных соединений регулируются стандартами и также имеют квалитеты точности. Целью такого разделения посадок на группы является повышение производительности за счет увеличения эффективности взаимозаменяемости.

Виды посадок

Тип посадки и ее квалитет точности выбирают, исходя из условий работы и способа сборки узла. В машиностроении разделяют следующие их разновидности:

• Посадки с зазором — соединения, которые гарантированно образуют зазор между поверхностью вала и отверстия. Обозначают их буквами латиницы: A, B…H. Они применяются в узлах, в которых детали «ходят» относительно друг друга и при центрировании поверхностей.
• Посадки с натягом — соединения, в которых допуск вала перекрывает допуск отверстия, в результате чего образуются дополнительные напряжения сжатия. Посадка с натягом относится к не разборным типам соединения. Они применяются в высоко нагруженных узлах, главным параметром которых является прочность. Это - крепление на вал уплотнительных металлических колец и седел клапанов головки блока цилиндров, установка крупных муфт и шпонок под шестеренок и т.д и т.п. Посадку вала на отверстие с натягом производят двумя способами. Наиболее простой из них это — запрессовывание. Вал центрируют по отверстию, а затем ставят под пресс. При большем натяге используют свойства металлов расширяться при воздействии на них повышенных температур и ссужаться при понижении температуры. Этот метод отличается большей точностью сопряжения поверхностей. Непосредственно перед соединением вал предварительно охлаждают, а отверстие нагревают. Далее производят установку деталей, которые по истечению некоторого времени возвращают свои прежние размеры, образуя тем самым нужную нам посадку с зазором.
• Переходные посадки. Предназначены для неподвижных соединений, которые часто подвержены разборке и сборке (например, при ремонте). По своей плотности они занимают промежуточное положение среди разновидностей посадок. Данные посадки имеют оптимальное соотношение точности и прочности соединения. На чертеже обозначаются буквами k, m, n, j. Ярким примером их применения является посадка внутренних колец подшипника на вал.

Обычно использование той или иной посадки указано в специальной технической литературе. Мы просто определяем тип соединения и выбираем нужный нам тип посадки и квалитет точности. Но стоит отметить, что в особо ответственных случаях стандартом предусмотрен индивидуальный подбор допуска сопрягаемых деталей. Производится этой с помощью специальных расчетов, указанных в соответствующих методологических пособиях.