Единая система допусков и посадок в машиностроении


Единая система допусков и посадок в машиностроении: основные термины и расчеты

До великой промышленной революции 18 века каждый механизм изготавливался одним мастером – от начала и до конца. Самыми сложными механизмами в то время были часы, навигационные приборы и замки. Каждая деталь подгонялась к другой индивидуально, и в двух часах, вышедших с одной мануфактуры не было двух одинаковых деталей. При ремонте невозможно было вынуть износившуюся деталь и заменить ее новой, так как они не подходили друг к другу. Развитие промышленности и переход от мануфактур к фабрикам привнесло такие понятия, как разделение труда и серийное производство. Появилась необходимость стандартизации, которая позволяла бы изготавливать одинаковые (в определенных пределах) детали в рамках одной фабрики, а еще лучше - в рамках целой отрасли. Стандартные детали, выпускаемые одной фабрикой, можно было бы использовать на многих предприятиях, а при ремонте можно было бы просто выбросить износившуюся деталь и заменить ее новой.

Для этого было необходимо создать систему стандартов, которые позволили бы организовать производство деталей с четко определенными требованиями, сначала для каждой фабрики, а затем – для отрасли или всей промышленности в целом. Так появилась инженерная дисциплина, которая называется «основы взаимозаменяемости». Именно там родились такие термины, как допуски, посадки, расчет размерных цепей и многое другое.

В процессе обучения многих не раз путало и пугало понятие допусков и посадок. Попробуем разобраться с этим и понять, для чего они предназначены. Ведь без использования этих понятий невозможно правильное и точное соединение деталей в машиностроении и металлообработке.

Вся система допусков и посадок нацелена на стандартизацию деталей и обеспечение взаимозаменяемости их при сборке или ремонте механизмов и машин различной степени сложности. Для решения этой проблемы все серийно выпускаемые изделия должны быть выполнены с определенной точностью механической обработки. Точность производства деталей определяет система допусков и посадок, разработанных специалистами по стандартизации. Эти параметры всегда присутствуют в чертежах и технических заданиях на обработку. Задача этой статьи – научить правильно читать и понимать чертежи, а не только видеть номинальные габариты детали.

Описание основных определений и терминов

В основе построения системы посадок лежит понятие о системе отверстия (все посадки образуются соединением валов различного размера с основным отверстием) и системе вала (все посадки образуются соединением отверстий различного размера с основным валом).

Различают посадки, допуски размеров и посадок.

Допуском называют регламентированную область отклонений от номинального размера детали. При отображении на чертеже эта область составляет промежуток между линиями или числами, которые соответствуют верхнему и нижнему пределам отклонения от номинала.

Область допуска описывает не только величину допуска, но и размещение его относительно номинального размера детали или поверхности. Размещение области может быть относительно нулевой линии:

•      симметричным и асимметричным;

•      выше или ниже его;

•       со смещением в одну из сторон.

В инженерной графике принято указывать предельные отклонения в миллиметрах над размерной линией после обозначения номинала с учетом их знаков.

Посадка – параметр, который характеризует соединение деталей. Он определяется величиной получающихся при соединении зазоров или натягов. Все посадки делятся на три основных типа: 

•     с зазором;

•     с натягом;

•     переходные.

Допуском посадки считается разность между наибольшим и наименьшим зазором, которые составляют соединение.

Вследствие неизбежного возникновения области рассеяния размеров сопрягаемых деталей от наибольшего до наименьшего значения, возникает рассеяние зазоров и натягов.

Крайние значения зазоров и натягов рассчитываются по формулам. Точность посадки считается более высокой, если колебание зазоров или натягов минимально.

Допуски и посадки нормированы государственными стандартами:

1.         ЕСДП - “Единая система допусков и посадок”.

2.         ОНВ - “Основные нормы взаимозаменяемости”.

Первая система применяется при составлении допусков и посадок размеров гладких элементов деталей. Также, она работает для посадок, образуемых соединениями этих деталей.

ОНВ регламентирует минимальные и максимальные отклонения и зазоры в резьбовых и конических, шпоночных и шлицевых соединениях. Требования основных норм взаимозаменяемости учитываются при расчетах зубчатых передач.

Допуски и посадки необходимо указывать в технологической документации:

•       эскизах;

•       чертежах;

•       технологических картах и т.п.

Основой всех техпроцессов, при их составлении, служат правильно выбранные допуски и посадки. Осуществление контроля качества деталей в разрезе точности происходит на этапе производства путем проверки соответствия их предельных отклонений от номинальных размеров.

Номинальные размеры и отклонения от них

Когда создается деталь, то, прежде всего, формируется точный чертеж с ее номинальными размерами. Однако, на практике невозможно изготовление двух абсолютно точных деталей. Поэтому все изделия изготавливаются с тем или иным классом точности.

Чем выше этот класс, тем меньше размер отклонений от номинального размера детали. Таким образом, допуск характеризует величину отклонений в размере. Он бывает только положительным, хотя размер детали по факту обработки может отличаться от номинального, как в большую, так и в меньшую сторону.

Более точно допуском можно назвать разность между максимальным и минимальным размером детали при ее механической обработке. Предельные размеры определенны классом точности. Между ними должен находиться размер любой детали из партии. В результате использования мерительного инструмента мы, после воздействия на заготовку, можем установить ее действительный размер.

Принято считать, что, если фактический размер после обработки находится в пределах допусков, то деталь пригодна к сборке и является технологически годной.

Рассмотрим пример механической обработки детали «Штанга толкателя».

Данная деталь помогает своевременному открытию и закрытию клапанов ДВС и, при работе под нагрузкой, подвержена выработке. В частности, на головке штанги образуется борозда, которая может способствовать залипанию, заклиниванию клапанов в неправильном положении и, как следствие, приводить к неправильной работе двигателя. Для ликвидации подобной канавки (выработки) применяется токарная ремонтная операция: «Протачивание штанги толкателя» в пределах минимального значения допуска на механическую обработку.

Задача токаря при выполнении такой операции двояка:

1. Снятие металла, выравнивание поверхности головки штанги.

2. Замеры и выбраковка изделий.

То есть, квалифицированный рабочий должен сначала устранить шероховатость поверхности, после чего проверить соответствие на попадание обработанной поверхности в нижнее поле допуска. Штанга, головка которой попадает в значения нижнего отклонения допуска, считается отремонтированной и готовой к повторному использованию. Те же изделия, которые имеют меньший диаметр после обработки, чем указано в допуске, выбраковываются и идут на переплавку.

Итак, допуск - это модульное значение разницы между граничными отклонениями. Этот параметр задает допускаемые границы действительных размеров годных деталей в партии и фиксирует точность изготовления.

Говоря об экономической части понимания значения допуска, следует отметить, что с уменьшением размеров отклонений качество изделий возрастает. Однако, стоимость их производства нелинейно увеличивается. Крайне важно, при составлении чертежей, учитывать все условия, при которых будет эксплуатироваться каждая деталь. И формировать такие допуски на мехобрабоку, которые являются необходимыми и достаточными для данных условий. Ведь излишняя точность в классе изготовления детали могут сделать ее применение экономически нецелесообразным.

В вышеприведенном примере почти все штанги толкателей при малом допуске можно было бы забраковать, вместо их восстановления и возвращения на службу.

Посадки, как способ эффективного сопряжения поверхностей

Детали при сборке должны эффективно выполнять свои функции. Для обеспечения их регламентируемого взаимодействия выработана система посадок. В технологических процессах посадкой называют условия соединения деталей, которые определяются размерами зазоров между ними или натягов. Посадка описывает степень свободы взаимодействия деталей в паре. Как частный случай, может описывать степень сопротивления их взаимному смещению.

Рассмотрим классический случай с отверстием и валом, работающим в нем. Каждая из деталей имеет свой номинальный размер. Однако, каждая деталь из партии одинаковых изделий изготавливаются в пределах своих допусков.

Поэтому, при их соединении, возможен зазор, который технологически допустим. Величина такого зазора не может превышать разность допусков на обработку этих деталей. То есть, зазор определенной величины не послужит причиной неправильной работы соединения, а изделие сможет выполнять свои функции без повышенного износа или биения.

Также, возможно соединение вала и отверстия с натягом. Такой тип соединения возможен, когда фактический размер вала превышает размер отверстия в пределах допусков. Технологически осуществляется запрессовка такого вала в отверстие, при которой гарантируется качественная работа соединения.

На практике часто имеет место переходная посадка. Произвольно соединяя различные детали из партии, возможно получение как зазора между деталями, так и натяга. Фактически, мы имеем полное или частично перекрытие полей допусков изделий.

Расчет посадок и допусков по квалитетам точности

Квалитет – IT представляет собой степень точности, то есть совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров.

В ЕСПД классы точности называют для удобства квалитетами. С ростом квалитета точность изготовления деталей понижается вследствие увеличения допуска на ее механическую обработку. Всего насчитывают 19 квалитетов: от 01 до 17.

Существуют специальные сводные таблицы, в которых описано поле допусков по возрастанию номинальных размеров. Считается, что они соответствуют одному и тому же уровню точности, определяемому квалитетом, а именно - его порядковым номером.

Для каждого номинального размера допуск для разных квалитетов может быть неодинаков. Он колеблется в зависимости от способов обработки изделий. В ЕСДП наивысшим квалитетом точности считают 01, а допуск квалитета условно обозначают латиницей – IT. После этого обозначения проставляется номер квалитета.

При составлении технической документации, чертежей под словом допуск понимается допуск системы. Рассмотрим подробнее, для каких видов деталей предусмотрены различные квалитеты.

•   IT01, IT0 и IT1 оценивают точность измерительных приборов с плоскопараллельными поверхностями;

•   IT2, IT3 и IT4 регламентируют точность гладких калибров-пробок и калибров-скоб;

•   5-й и 6-й квалитеты используют при определении допусков деталей для высокоточных ответственных соединений, таких как шпинделей прецизионного оборудования, подшипников качения, шеек коленвалов и т.п.

•  IT7 и IT8 считаются самыми массовыми в машиностроении. С помощью этих квалитетов описывают допуски на изготовление размеров деталей ДВС, авто- и авиатранспорта, станков для обработки металла, измерительных приборов и т.д. Считается, что для ответственных соединений деталей в этих отраслях данной степени точности при их изготовлении достаточно и экономически – целесообразно.

•    IT9 оценивает точность размеров деталей в полиграфии и тепловозостроении, например, подшипники скольжения неточных валов; при изготовлении сельхозтехники, подъемно-транспортных механизмов, текстильных машин.

•   10-й квалитет используют для описания размеров неответственных соединений при производстве подвижного состава, сельскохозяйственных машин и посадочных мест холостых шкивов на валах.

•  IT11 и IT12 используют для регламентирования размеров в литых и штампованных деталях с большими зазорами, которые используются в неответственных соединениях.

•   Низшие квалитеты с 13го по 17й применяют для остальных неответственных размеров деталей. Как правило, это не входящие в соединения детали, в которых допускаются свободные размеры. Они же могут регламентировать межоперационные размеры.

Допуски в квалитетах 5—17 определяют по общей формуле:

1Tq = ai, где:

q — номер квалитета;

а — безразмерный коэффициент, именуемый числом единиц допуска. Устанавливается для каждого квалитета и не зависит от номинального размера;

i — единица допуска (мкм) — множитель, находящийся в функции от номинального размера;

Применяют следующее стандартное правило: заданным квалитетам и интервалам номинальных размеров соответствует значение допуска, которое является постоянным для валов и отверстий.

С 5-го квалитета, допуски с порядковым понижением квалитета увеличиваются на 60%, поскольку используется знаменатель геометрической прогрессии, который равен 1,6. Таким образом, мы имеем десятикратное увеличение допусков через каждые 5 квалитетов.

Особенности расчетов с помощью размерных цепей

Одним из важнейших моментов при разработке допусков и посадок является расчет размерной цепи. Совокупность всех зависимых размеров в конструкции изделия или машины, которые образуют замкнутую цепь и определяют взаимное положение осей или поверхностей, называют размерной цепью. Грамотный анализ необходим для определения оптимального соотношения размеров, которые взаимосвязаны. Подробные геометрические расчеты используют при создании машин и механизмов, приспособлений и приборов.  Без них не обойтись на стадии проектирования любого техпроцесса.

В любой определенной замкнутой размерной цепи выбирается некая точка отсчета. Размеры, образующие размерную цепь, не могут назначаться независимо. Параметры хотя бы одного из размеров определяются остальными. Определив такое ключевое звено, можно правильно подобрать значение и точность, остальных размеров в цепи.

Каждый из размеров механизма или машины, образующих размерную цепь, именуют звеном. Такими звеньями становятся угловые или линейные параметры изделия:

•   промежутки между плоскостями или осями;

•    натяги и зазоры;

•    диаметральные размеры;

•    перекрытия и мертвые ходы;

•    отклонения формы и расположения поверхностей.

Каждая размерная цепь имеет одно начальное звено и несколько составляющих звеньев, последнее из которых связано с исходным. За точку отсчета принимается исходное звено, к которому привязывается основное требование точности. В соответствии с техусловиями, качество изделия предопределяет точность его исходного звена.

При сборке изделия исходное звено часто замыкает размерную цепь. Его называют конечным или замыкающим. Оно представляет собой законченный результат изготовления всех остальных звеньев цепи в ходе выполнения последовательных действий.

Остановимся подробнее на звеньях, которые входят в цепь. Они подразделяются на две группы.

→  Группа увеличивающихся звеньев – ее составляют звенья, с увеличением которых увеличивается и конечное звено.

←  Группа уменьшающихся звеньев, к которой относят звенья, с убыванием их размера уменьшается и замыкающее звено.

Основные рекомендации для проведения размерного анализа можно свести к следующим критериям при нахождении ключевых звеньев:

1.         Грамотная постановка задачи, для решения которой производят расчет размерной цепи или группы цепей. Каждая цепь должна содержать не более одного замыкающего или исходного звена.

2.         Установка требований к точности изделия для правильного определения исходного звена, которые подразделяются на:

•    требования к качеству изделия по точности взаимного расположения сборочных единиц;

•    условия собираемости изделий, зависящие от точности взаимной ориентации его деталей и правильного соотношения сборочных размеров.

Теория размерных цепей помогает решить многочисленные технологические, конструкторские и метрологические задачи. Она является неотъемлемым этапом при производстве и эксплуатации изделий, не говоря уже о конструкторском, предваряющем производство, периоде. На этапе конструкторской разработки устанавливаются кинематические и геометрические связи между размерами. Инженеры-конструкторы производят расчет номиналов их значений, а также возможных отклонений и допусков в размерах звеньев.

В ходе составления нового технологического процесса проводят расчет межоперационных размеров, всех припусков и допусков. Для него крайне важно произвести:

•    обоснование последовательности операций;

•    просчет требуемой точности оснастки для изготовления изделий и их сборки;

•    разработку технических условий на машины, их составные части;

•    определение средств и методов измерений для контролируемых деталей.

Прямая и обратная задачи

Размерные цепи нашли широкое применение при решении прямой и обратной задач по определению допусков и посадок в деталях. Эти задачи отличает последовательность расчетов, собственно, откуда и происходят их названия. Они взаимосвязаны между собой, а решение одной из них может являться проверкой другой.

Итак, что же из себя представляет прямая задача? По сути, это расчет от определенного теоретически исходного звена. В ходе ее решения определяют номинальные размеры, допуски и предельные отклонения всех элементов (звеньев) размерной цепи. Причем, расчет ведется от заданных допусков и номиналов исходного звена.

При обратной задаче расчет ведется исходя из значений допусков и размеров составляющих звеньев. Процесс позволяет определить номинальный размер, допуск и предельные отклонения замыкающего звена.

Расчеты размерных цепей рекомендуют производить:

•   методом экстремумов, который принимает во внимание только предельные отклонения составляющих звеньев;

•   вероятностным методом, который учитывает закон нормального распределения размеров деталей при их изготовлении и случайный характер их сочетания в сборке.

Способы получения искомой точности начального звена

На практике применяются 5 способов необходимой точности начального звена:

1.         Полная взаимная заменяемость.

2.         Вероятностный метод.

3.         Способ селективной сборки.

4.         Пригонка.

5.         Регулировка положения относительно друг друга.

Классификация способов получения необходимой точности исходного звена изложена в таблице по стандартизации.

Конструктивные нюансы изделия, его функциональное назначение, стоимость изготовления и сборки, а также другие параметры важно учитывать при выборе способа получения заданной точности исходного или замыкающего звена. Уровень работы квалифицированного специалиста определяется выбором способа достижения точности с определенными параметрами, который позволит максимально сократить эксплуатационные и технологические издержки.

Самым перспективным, хотя не всегда возможным, является способ полной взаимной заменяемости. Необходимо стремиться к тому, чтобы сборка деталей или изделия производилась без подбора, пригонки или регулировки. Идеальный вариант, когда все собранные изделия отвечают всем параметрам взаимной заменяемости, не часто встречается.

Наиболее экономически оправданным во многих случаях является вероятностный метод. Он позволяет определять граничные, а значит более дешевые квалитеты при малом проценте бракованных деталей.

Четкая система допусков и посадок, а также методов их определения, позволяет избежать излишних затрат на всех этапах производства: от проектирования до серийного выпуска готовой продукции.

kospas.ru

Единая система допусков и посадок

ГОСТ 25346 – 89

ЕСПД в нашей стране была принята и вступила в силу 1 января 1977 года.

Единая система допусков и посадок – это их закономерная совокупность, которая построена на основе экспериментальных и технических изысканий, практического опыта, приведенная к единому стандарту и оформленная в его качестве. Основным ее предназначением является выбор минимально необходимых, но вполне достаточных для создания типовых соединений деталей различных машин и механизмов значений допусков и посадок. Измерительные средства и режущий инструмент стандартизируется на основе наиболее оптимальной градации допусков и посадок, благодаря чему обеспечивается взаимозаменяемость различных деталей, а также существенно повышается их качество.

Та система стандартизации допусков и посадок, которая принята в нашей стране и используется в настоящее время, была разработана с учетом положений и рекомендаций ISO (Международной организации по стандартизации). Ее предписания направлены на то, чтобы те системы допусков и посадок, которые действуют в различных странах мира, в итоге были заменены единой системой. Этого требует постоянно развивающаяся и углубляющаяся международная кооперация в области машиностроения, которая невозможна без того, чтобы отдельные сборочные единицы и детали, а также техническая документация не были унифицированы и единообразно оформлены.

Предельные отклонения и допуски для всех размеров устанавливаются при температуре окружающей среды +20 °С.

  • Система допусков и посадок
  • Обозначение допусков и посадок
  • Таблица квалитетов
  • Поля допусков валов
  • Поля допусков отверстий
  • Отклонения для неответственных изделий

Основные понятия о взаимозаменяемости

Взаимозаменяемость является одним из основных принципов, которые применяются в процессе разработки, конструирования и изготовления всех деталей машин и механизмов. Под ней подразумевается такое свойство изделий, которое позволяет безо всякой дополнительной обработки или подгонки заменять одни из них на другие таким образом, чтобы сборочная единица сохраняла свою работоспособность полном соответствии с теми техническими условиями, которые заданы изначально.

Следует заметить, что потребность во взаимозаменяемости возникла уже довольно давно, однако особую актуальность она приобрела в связи с бурным развитием металлообработки, когда различные машины и механизмы стали выпускаться в массовом порядке, в том числе и с использованием различных средств автоматизации производства.

При строгом следовании принципу взаимозаменяемости существенно упрощается процесс конструирования машин и механизмов, облегчается их сборка и ремонт, становится возможной эффективная специализация и кооперирование. При этом отдельные предприятия, располагающиеся в разных городах даже странах, могут выпускать отдельные детали, узлы и агрегаты, и поставлять их друг другу.

gk-drawing.ru

Система допусков и посадок

Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов. Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей машин, дает возможность стандартизовать режущие инструменты и калибры, облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а также обусловливает достижение их качества.

Система допусков и посадок ИСО для типовых деталей машин построена по единым принципам. Предусмотрены посадки в системе отверстия (СА) и в системе вала (СВ) (рис.4). Посадки в системе отверстия - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (рис.4, а), которое обозначают Н. Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (рис.4, б), который обозначают h.

Рисунок 4 - Примеры расположения полей допусков для посадок

в системе отверстия (а) и в системе вала (б)

Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия EI=0, т.е. нижняя граница поля допуска основного отверстия , всегда совпадает с нулевой линией. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es=0, т.е. верхняя граница поля допуска вала всегда совпадает с нулевой линией. Поле допуска основного отверстия откладывают вверх, поле допуска основного вала - вниз от нулевой линии, т.е. в материал детали.

Такую систему допусков называют односторонней предельной.

В системе отверстия различных по предельным размерам отверстий меньше, чем в системе вала, а следовательно, меньше номенклатура режущего инструмента, необходимого для обработки отверстий. В связи с этим преимущественное распространение получила система отверстия.

Для образования посадок с различными зазорами и натягами в системе ИСО для размеров до 500 мм предусмотрено 27 вариантов основных отклонений валов и отверстий. Основное отклонение - это одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии (рис.5).

Каждая буква обозначает ряд основных отклонений, значение которых зависит от номинального размера.

Основные отклонения отверстий построены так, чтобы обеспечить посадки в системе вала, аналогичные посадкам в системе отверстия. Они равны по абсолютному значению и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначаемых той же буквой.

Рисунок 5 - Основные отклонения, принятые в системе ИСО

В каждом изделии детали разного значения изготовляют с различной точностью. Для нормирования требуемых уровней точности установлены квалитеты изготовления деталей и изделий. Под квалитетомпонимают совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью для всех номинальных размеров данного диапазона (например, от 1 до 500 мм). Точность в пределах одного квалитета зависит только от номинального размера.

В системе ИСО установлено 19 квалитетов: 01,0,1,2,...,17. Для квалитетов 5-17 при переходе от одного квалитета к следующему, более грубому, допуски возрастают на 60%. Через каждые пять квалитетов допуски увеличиваются в 10 раз.

Для каждого квалитета построены ряды допусков, в каждом из которых различные размеры имеют одинаковую относительную точность.

Для построения рядов допуска каждый из диапазонов размеров, в свою очередь, разделен на несколько интервалов. Для номинальных размеров от 1 до 500 мм установлено 13 интервалов: до 3, свыше 3 до 6, свыше 6 до 10 мм, ..., свыше 400 до 500 мм. Для всех размеров, объединенных в один интервал, например для размеров свыше 6 до 10 мм, значения допусков приняты одинаковыми.

Калибры

Годность деталей с допуском от IT6 до IT17, особенно при массовом и крупносерийном производствах, наиболее часто проверяют предельными калибрами. Комплект рабочих предельных калибров для контроля размеров гладких цилиндрических деталей состоит из проходного калибра ПР (им контролируется предельный размер, соответствующий максимуму материала проверяемого объекта, рис.6) и непроходного калибра НЕ (им контролируют предельный размер, соответствующий минимуму материала проверяемого объекта). С помощью предельных калибров определяют не числовое значение контролируемых параметров, а годность детали, т.е. выясняют, выходит ли контролируемый параметр за нижний или верхний предел, или находится между двумя доступными пределами.

Рисунок 6 - Схема для выбора номинальных размеров

предельных гладких калибров

Деталь считают годной, если проходной калибр (проходная сторона калибра) под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, проходит, а непроходной калибр (непроходная сторона) не проходит по контролируемой поверхности детали. В этом случае действительный размер детали находится между заданными предельными размерами. Если проходной калибр не проходит, деталь является исправимым браком; если непроходной калибр проходит, деталь является неисправимым браком, так как размер такого вала меньше наименьшего допускаемого предельного размера детали, а размер такого отверстия - больше наибольшего допускаемого предельного размера.

Для контроля калибров-скоб применяют контрольные калибры К-И, которые являются непроходными и служат для изъятия из эксплуатации вследствие износа проходных рабочих скоб.

Для контроля валов используют главным образом скобы. Наиболее распространены односторонние двухпредельные скобы (рис.7).

Рисунок 7 - Односторонние двухпредельные скобы

Допуски калибров

ГОСТ 24853-81 на гладкие калибры устанавливает следующие допуски на изготовление: Н - рабочих калибров (пробок) для отверстий (Нs - тех же калибров, но со сферическими измерительными поверхностями); Н1 - калибров (скоб) для валов; Нp - контрольных калибров для скоб (рис.8).

Для проходных калибров, которые в процессе контроля изнашиваются, кроме допуска на изготовление, предусматривается допуск на износ. Для размеров до 500 мм износ калибров ПР с допуском до IT8 включительно может выходить за границу поля допуска детали на величину Y для пробок и Y1 для скоб; для калибров ПР с допусками от IT9 до IT17 износ ограничивается проходным пределом, т.е. Y = 0 и Y1 = 0.

Для всех проходных калибров поля допусков Н (Hs) и Н1 сдвинуты внутрь поля допуска изделия на величину Z для калибров-пробок и Z1 для калибров-скоб.

Необходимые для выполнения расчетно-практической работы значения Z, Y, Z1, Y1, H, Hs, h2, Hp приведены в приложении 2.

Рисунок 8 - Схемы расположения полей допусков калибров:

а - для отверстия;

б - для вала

megaobuchalka.ru

2. Единая система допусков и посадок

2.1. Принципы построения Единой Системы Допусков

и Посадок (ЕСДП)

Системой допусков и посадокназывают совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов. Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практического применения вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей машин. Кроме того, она позволяет проводить стандартизацию режущего инструмента и калибров, облегчает процесс конструирования, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, способствует повышению качества изделий и его составляющих элементов.

Большинство стран мира в настоящее время применяют международную систему допусков и посадок ISO. Эта система позволяет унифицировать национальные системы допусков и посадок и облегчить международные технические связи в металлообрабатывающей промышленности. Разработка национальных стандартов на базе рекомендацийISOпозволяет достичь взаимозаменяемости однотипных деталей, составных частей и изделий, изготовленных в различных странах. В свое время страны – члены СЭВ приняли решение о переходе на единую систему допусков и посадок (ЕСДП СЭВ), которая основывалась на стандартах и рекомендацияхISO. Необходимость такого перехода обуславливалась развитием специализации и кооперации промышленности стран – членов СЭВ, международной торговли и устранения препятствий к этому как в рамках СЭВ, так и за его пределами. Это позволило обеспечивать конкурентоспособность продукции стран – членов СЭВ на мировом рынке.

В настоящее время международная торговля и научно-технические связи России с другими странами расширяется. В связи с этим в отечественную промышленность все более внедряется международная стандартизация. Так, на ВАЗе автомобили “Жигули” изготавливают в основном с применением системы допусков и посадок ISO.

Переход на национальную систему допусков и посадок у нас в стране начат с 1.01.1977 г. и завершен к 1.01.1980 г., которая базируется на системе допусков и посадок ISOи полностью соответствует ЕСДП СЭВ. В Российской Федерации Единая система допусков и посадок нормируется государственным стандартом ГОСТ 25346 – 89. Этом стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 145 – 88. Системы допусков и посадок ГОСТ, ЕСДП СЭВ иISOдля типовых деталей машин построены по единым принципам. Таких принципов шесть.

система отверстия и система вала;

единица допуска и число единиц допуска;

интервалы размеров;

ряды точности (квалитеты);

поля допусков отверстий и валов;

нормальная температура.

В основу построения ЕСДП положены две системы: система отверстия и система вала (рисунок 2.1).

Система отверстия– это система, в которой для заданного диапазона размеров величина допуска остается постоянной, а необходимый характер сопряжения достигается изменением размера вала (рисунок 2.1, а). Отверстие в системе отверстия называетсяосновным отверстием. У основного отверстия нижнее отклонение всегда равно нулю (EI=0), т. е. всегда совпадает с нулевой линией. Верхнее отклонение всегда имеет знак “плюс”. Основное отверстие обозначается буквой “Н”.

Система вала– система, в которой для заданного диапазона размеров величина допуска вала остается постоянной, а необходимый характер сопряжения достигается изменением размера отверстия (рисунок 2.1, б). Вал в системе вала называетсяосновным валом. У основного вала верхнее отклонение всегда равно нулю (es= 0), т. е. Всегда совпадает с нулевой линией. Нижнее отклонение основного вала имеет знак “минус”. Основной вал в посадках обозначается буквой “h”.

0 0

0 0

а б

Рисунок 2.1. Схемы полей допусков посадок в системе отверстия (а) и в системе вала (б)

Характер одноименных посадок (предельные величины зазоров и натягов) в системе отверстия и в системе вала примерно одинаков. Выбор системы (отверстия или вала), в которой осуществляется посадка, определяется конструктивными, технологическими и экономическими соображениями.

Предпочтительнее система отверстия. Связано это со следующими факторами. Точные отверстия обрабатываются дорогостоящим режущим инструментом (зенкер, развертка, протяжка и т. д.). Каждый из этих инструментов предназначен для обработки только одного размера со строго нормированным полем допуска. Валы, независимо от их размера, обрабатываются одним и тем же резцом или шлифовальным кругом. Следовательно, в системе отверстия количество различных по предельным размерам отверстий меньше, чем в системе вала, значит и номенклатура режущего инструмента для обработки отверстий будет меньше. Уменьшение номенклатуры позволяет изготавливать инструмент централизованно, применяя производительное специальное оборудование.

Однако, иногда по конструктивным соображениям, систему отверстия применить не представляется возможным. Примером может служить конструкция, в которой чередуются соединения нескольких отверстий одинакового номинального размера, но с различными посадками с одним и тем же валом (рисунок 2.2). Вилка 1 с валом 3 соединены по посадке с натягом, а тяга 2 с валом 3 по посадке с зазором.

1

Ø20F8/h7

3

Ø20R7/h7 Ø20R7/h7

2

Рисунок 2.2. Шарнирное соединение вилки с валом и с тягой.

1– вилка; 2 – тяга; 3 – вал

При изготовлении деталей соединения, показанного на рис. 2.2. целесообразно использовать систему вала, т. к. при применении системы отверстия отдельные участки вала 3 необходимо обрабатывать с разной точностью, чтобы получить требуемый характер сопряжения. Осуществить это довольно сложно и экономически не целесообразно, поскольку такая обработка потребует большой трудоемкости. В системе вала, вал обрабатывается с одинаковой точностью, а подгонкой размера отверстия добиваются необходимой посадки.

Единица допуска(i ) – величина, отражающая влияние конструктивных и метрологических факторов, выражает зависимость допуска от номинального размера и является мерой точности. На основе анализа и систематизации опыта механической обработки цилиндрических деталей и экспериментальных исследований для интервала размеров от 1 до 500 мм было установлено, что погрешность их обработки (изготовления) ∆ в одинаковых технологических условиях меняется в зависимости от диаметра деталиD. Математически эта зависимость можно выразить

х___

∆ = С √ D, (2.1)

где х – показатель степени, изменяется от 2,5 до 3,5;

С – коэффициент, зависящий от вида детали (для шлифованных валов близок к 0,005, а для отверстий – к 0,008).

На основании указанных исследований единица допуска в мкм для размеров от 1 до 500 мм в системах ISO, ЕСДП СЭВ, а также ГОСТ 25346 – 89 была принята равной

3__

i= 0,45 √D+ 0,001D. (2.2)

Для размерных интервалов 500 – 3150 мм и 3150 – 10 000 мм, единица допуска определяется по формуле

i= 0,004D+ 2,1. (2.3)

где D– средний размер диапазона размеров (например, для диапазона раз- меров 18…30 –D= 24 мм).

Число единиц допуска – это величина, характеризующая взаимосвязь допуска с точностью (квалитетом). Для каждого квалитета установлено определенное число единиц допуска. Их значения приведены в таблице 2.1.

Число единиц допуска и единица допуска взаимосвязаны между собой зависимостью

T=a·i. (2.4)

Квалитеты(степени точности).В любом изделии детали разного функционального назначения изготавливают с различной точностью. Под квалитетом понимают совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью (определяемой коэффициентом “а”) для всех номинальных размеров данного диапазона (например от1 до 500 мм). Точность в пределах одного квалитета изменяется только с изменением номинального размера.

Таблица 2.1

Число единиц допуска по ГОСТ 25346-89 (СТ СЭВ 145-88)

Квалитет

Число

единиц

допуска, а

Примерное назначение квалитета

Квалитет

Число

единиц

допуска, а

Примерное

назначение

квалитета

01

1

Концевые меры длины

8

25

Сопрягаемые размеры

0

1,41

9

40

1

2

10

64

2

2,74

Калибры, особо точные размеры

11

100

3

3,74

12

160

4

5,12

13

250

5

7

Сопрягаемые размеры

14

400

Размеры с неуказанными допусками

6

10

15

640

7

16

16

1000

17

1600

В процессе разработки ЕСДП количество квалитетов устанавливалось в зависимости от потребностей различных отраслей промышленности, функциональных и технологических факторов, границ достижимой точности, а также принятый знаменатель φ геометрической прогрессии, по которой изменяется величина допуска при переходе от одного квалитета к другому. Учитывались и перспективы развития техники и технологии, позволяющей получать более высокую точность. С учетом изложенного в ЕСДП принято 19 квалитетов (01, 0, 1,2, ………….. 17). С увеличением номера квалитета точность убывает.

Интервалы размеров. В системеISO, ЕСДП СЭВ и ГОСТ предусматривается применение размеров от 1 до 10000 мм, которые разделены на три диапазона: 1 – 500 мм; 500 – 3150 мм и 3150 – 10000 мм. Для построения рядов допусков каждый из диапазонов разделен на несколько интервалов. Так, диапазон размеров от 1 до 500 мм разделен на 13 интервалов, причем с увеличением номинального размера интервал увеличивается (1..3; 3..6; 6…10; 10…18; …….250..315; 315..400; 400…500). В одном интервале размеров величина допуска остается постоянной (например, для размеров свыше 18 до 30 мм).

Ряды допусков. Для всех интервалов размеров в отечественной системе ЕСДП (до 1975 г.) допуски подсчитывались по среднему арифметическому значению размеров данного интервала:

dср = (dmax+dmin) / 2. (2.5)

В системах ISOи ЕСДП СЭВ и по новой отечественной системе ЕСДП (ГОСТ 25346-89) при расчете единицы допуска по формулам (2.2) и (2.3) размерDопределяется как среднее геометрическое значение крайних величин интервала размеров, т. е.

D= √Dmax·Dmin ; (2.6)

_

Для интервала размеров до 3 мм принимают D= √3 .

Полученный допуск принимают постоянным для всех размеров интервала. Распределение размеров по интервалам производится таким образом, чтобы допуски подсчитанные по средне геометрическим размерам (уравнение 2.6) и по среднему диаметру (уравнение 2.5) в том же интервале размеров отличались друг от друга не более чем на 5 – 8 %.

Нормальная температура. Допуски и отклонения, указанные в таблицах стандартов, относятся к размерам деталей при нормальной температуре, которая во странах принята равной плюс 200С. Эта температура близка к температуре рабочих помещений машиностроительных и приборостроительных предприятий. Аттестация и градуировка линейны и угловых мер, измерительных приборов, а также точные измерения должны производиться при нормальной температуре. Отклонения от нормальной температуры не должны превышать пределов , установленных ГОСТ 8.050-73. При измерениях необходимо соблюдать условие: температура детали и измерительного в момент контроля должны быть одинаковыми. Достичь этого можно путем выдержки в одинаковых условиях детали и измерительного средства (например, на чугунной плите).

Погрешность измерения может возникать и от местного нагрева. Например, от тепла рук контролера в течение 15 мин размер скобы для контроля валов диаметром 175 мм изменяется на 8 мкм, а скобы для контроля валов диаметром 280 мм – на 11 мкм. Поэтому применяют тепловую изоляцию (термоизоляционные накладки или ручки у скоб) или термоизолирующие перчатки для контролеров.

Величина температурной погрешности может быть определена с учетом разности коэффициентов линейного расширения материалов детали и измерительного средства по формуле

∆l=l(α1· ∆t1 –α2· ∆t2) , (2.7)

где l– измеряемый размер, мм;

α1, α2 – коэффициенты линейного расширения материалов детали и измерительного средства;

∆t1, ∆t2 – разность между температурами нагрева соответственно деталиt1и измерительного средстваt2 и нормальной температурой (∆t1 =t1– 200C, ∆t2 =t2– 200C).

Если выравнивание температур контролируемой детали и измерительного средства произошло, но эта температура отличается от 200С, то погрешности измерения будут возникать из-за разности коэффициентов линейного расширения детали и измерительного средства. В этом случае (∆t1 = ∆t2= ∆t) величина погрешности измерения может быть рассчитана по формуле

∆l=l· ∆t· (α1–α2). (2.8)

Формулы (2.7) и (2.8) являются приближенными, так как из-за сложностей конфигурации деталей деформация размеров при изменении температуры не носит линейный характер. Наиболее оптимальным вариантом устранения температурных погрешностей при измерениях это поддержание нормальной температуры (200С) в измерительных лабораториях, инструментальных, механических и сборочных цехах.

studfiles.net


Смотрите также