Справочник технолога-машиностроителя 2

Основные понятий к определения (по ГОСТ 25346-82).

Размер — числовое значение линейной ве­личины (диаметр, длина и т. д.) в выбранных единицах измерения.

Действительный размер — размер, устано­вленный измерением с допустимой погреш­ностью.

Предельные размеры – два предельно допу­стимых размера, между которыми должен на­ходиться или которым может быть равен дей­ствительный размер.

Наибольший предельный размер — больший из двух предельных размеров.

Наименьший предельный размер — меньший из двух предельных размеров.

Номинальный размер - размер, относитель­но которого определяются предельные раз­меры и который служит также началом отсче­та отклонений.

Отклонение - алгебраическая разность ме­жду размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером.

Действительное отклонение — алгебраиче­ская разность между действительным и но­минальным размерами.

Предельное отклонение — алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее от­клонения.

Верхнее отклонение — алгебраическая раз­ность между наибольшим предельным и но­минальными размерами.

Нижнее отклонение - алгебраическая раз­ность между наименьшим предельным и но­минальным размерами.

Нулевая линия — линия, соответствующая номинальному размеру, от которой отклады­ваются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок. Если нуле­вая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные — вниз.

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

Допуск системы (стандартный допуск) - любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок.

Поле допуска — поле, ограниченное верх­ним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положе­нием относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответ­ствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии.

Основное отклонение — одно из двух откло­нений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относи­тельно нулевой линии. В системе СЭВ таким отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии.

Квалитет — совокупность допусков, со­ответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

Единица допуска — множитель в формулах (уравнениях) допусков системы, являющийся функцией номинального размера.

Допуск равен произведению единицы допу­ска на безразмерный коэффициент, устано­вленный для данного квалитета и независящий от номинального размера.

Вал — термин, применяемый для обозначе­ния наружных (охватываемых) элементов де­талей.

Отверстие — термин, применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) эле­ментов деталей.

Основной вал - вал, верхнее отклонение ко­торого равно нулю.

Основное отверстие — отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.

Проходной предел — термин, применяемый к тому из двух предельных размеров, который соответствует максимальному количеству ма­териала, а именно верхнему пределу для вала, нижнему для отверстия. (В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом проходным калиб­ром.)

Непроходной предел — термин, применя­емый к тому из двух предельных размеров, ко­торый соответствует минимальному количе­ству материала, а именно нижнему пределу для вала, верхнему пределу для отверстия. (В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом не­проходным калибром.)

Посадка — характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов.

Номинальный размер посадки — номиналь­ный размер, общий для отверстия и вала, со­ставляющих соединение.

Допуск посадки — сумма допусков отвер­стия и вала, составляющих соединение.

Зазор — разность размеров отверстия и ва­ла, если размер отверстия больше размера вала.

Натяг — разность размеров вала и отвер­стия до сборки, если размер вала больше раз­мера отверстия.

Посадка с зазором — посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении. (Поле до­пуска отверстия расположено над полем допу­ска вала.)

К посадкам с зазором относят также по­садки, в которых нижняя граница поля допу­ска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала.

Посадка с натягом - посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении. (Поле до­пуска отверстия расположено под полем допу­ска вала.)

Переходная посадка — посадка, при кото­рой возможно получение как зазора, так и на­тяга. (Поля допусков отверстия и вала пере­крываются частично или полностью.)

Наименьший и наибольший зазоры - два предельных значения, между которыми дол­жен находиться зазор.

Наименьший и наибольший натяги — два предельных значения, между которыми дол­жен находиться натяг.

Посадки в системе отверстия — посадки, в которых различные зазоры и натяги полу­чаются соединением различных валов с ос­новным отверстием.

Посадки в системе вала - посадки, в ко­торых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом.

Пояснение к некоторым основным понятиям и определениям. Номинальный размер — размер определяется конструктором исходя из реше­ния задачи, стоящей перед функциональным назначением детали или соединения; им могут быть проведены тепловые, динамические, ки­нематические, прочностные или другие рас­четы в зависимости от тех воздействий, ко­торые будут оказывать на деталь (соединение) рабочая среда или другие детали при функцио­нировании изделия.

Действительный размер некоторые авторы соотносят с «истинным». С увеличением точ­ности измерения мы приближаемся к «исти­не», т. е. к тому фактическому значению ли­нейной величины, которая представляет собой измеренный размер при отсутствии погрешно­сти измерения.

Предельные размеры. Из-за наличия по­грешностей при изготовлении и измерении размеров деталей и изделий, так как абсолют­но точное изготовление и измерение невоз­можно, введены понятия предельных разме­ров, которые и предусматривают допустимую неточность изготовления деталей.

Больший из двух предельных размеров на­зван наибольшим предельным размером, мень­ший — наименьшим предельным размером. Для упрощения точностных расчетов, а также со­кращения и упрощения надписей размеров на чертежах введены понятия предельных откло­нений (соответственно верхнего и нижнего).

Расположение полей допусков отверстия и вала при посадке с зазором представлено на рис. 1.

Рис. 1,а на практике для упрощения заме­няется схемой (рис. 1,б). В упрощенной схеме ось изделия (не показанная на рис. 1,б) всегда располагается под схемой. На рис. 1, а и б от­клонения вала имеют отрицательный знак, а оба отклонения отверстия — положительный.

Примечание. Здесь и в дальнейшем термины «вал» и «отверстие» относятся не только к цилинд­рическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей другой формы (например, огра­ниченным двумя параллельными плоскостями).

В ГОСТ 25346-82 применены следующие условные обозначения отклонений:

верхнее отклонение отверстия ES (на­чальные буквы французских слов Ecart — от­клонение, Superieur — верхнее);

верхнее отклонение вала es;

нижнее отклонение отверстия EI; на­чальные буквы французских слов Ecart — от­клонение, Inferieur - нижнее); нижнее отклоне­ние вала ei.

Посадки, При соединении двух деталей образуется посадка, определяемая разностью их размеров до сборки, т. е. величиной полу­чающихся зазоров или натягов в соединении.

Посадка характеризует свободу относительно­го перемещения соединяемых деталей или сте­пень сопротивления их взаимному смещению. В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия или вала посадка может быть с зазором, с натягом, переходной, когда возможно получение как зазора, так и натяга.

На рис. 1 показана посадка с зазором, а на рис. 2 даны схемы полей допусков для разных случаев посадок.

Применяются, как правило, посадки в си­стеме отверстия и в системе вала, показанные на рис. 3.

Единица допуска — это множитель в форму­лах допусков системы. Зависимость между единицей допуска i и номинальным значением размера D выражается формулой

где D — в мм; i — в мкм.

Зависимость (1) представляет кубическую параболу (рис. 4), a i — является мерой точно­сти, так как допуск получается произведением i на безразмерный коэффициент а:

Т = ai.     (2)

Для наиболее распространенного в маши­ностроении диапазона размеров от 1 до 500 мм, для которого справедлива формула (1), стандартизация числовых значений допусков проведена путем установления 13 основных стандартных интервалов размеров.

Точное соблюдение зависимости (1) для всех размеров диапазона от 1 до 500 мм неце­лесообразно, так как для близких друг к другу размеров нет смысла изменять допуски. По­этому при составлении стандартизованных числовых значений допусков диапазона 1—500 мм отобрано 13 значений единиц допусков, равных ординатам средних геометрических значений интервалов: до 3, 3 — 6, 6—10, 10—18, 18-30, 30-50, 50-80, 80-120, 120-180, 180-250, 250-315, 315-400, 400-500. Други­ми словами, для каждого интервала принята постоянная величина i (а следовательно, и допу­ска Т), равная ординате среднегеометрическо­го значения интервала D; значит при подсчете единицы допуска по формуле (1) кубический корень извлекается не из любого заданного числа, а из среднего геометрического значения интервала размеров, в котором находился размер. Например, расчет на прочность (или дру­гой расчет) при конструировании детали (узла) изделия дал результат 12 мм. Так как размер 12 мм находится в интервале 10—18 мм, то среднее геометрическое значение интервала D = ]. Значит, для диаметра 12 мм D = = 13,4 мм (средний геометрический размер) i = 0,45  + 0,001 · 13,4 = 1,08 мкм. Разбивка диапазона 1-500 мм на 13 интервалов проведена таким образом, чтобы значения i, подсчи­танные [по формуле (1)] по крайним значе­ниям интервала, не отличались по величине более чем на 5 — 8%.

Квалитет характеризуется числом единиц допуска. Квалитет отражает точность техноло­гического процесса. В ЕСДП СЭВ для разме­ров до 500 мм установлено 19 квалитетов: IT01, IT0, IT1, IT2, IT3,..,IТ17, IT- Inter­national Tolerance (Международный допуск или допуск ИСО). IT8, например, означает до­пуск системы по 8-му квалитету ИСО, Число единиц допусков в формуле (2) представляет собой ряд геометрической прогрессии R5 со знаменателем φ =  ≈ 1,6 (табл. 1).

При существующем многообразии техно­логических процессов оказалось, что вы­бранный для регламентации их ряд R5 вполне достаточен, с одной стороны, для обеспечения действительно необходимой точности для вы­полнения деталями или изделиями их функ­ционального назначения, с другой стороны, ра­ционально ограничивает выбор значений чис­ла единиц допуска до числа, действительно необходимого и экономически целесообразно­го.

Стандартизация единицы допуска как функции размера (диаметра) и числа единиц допуска как функции технологического процес­са и экономической целесообразности позво­лила регламентировать числовые значения допусков для всего диапазона до 500 мм (табл. 2).

Регламентированных числовых значений допусков во всем наиболее часто применяе­мом в машиностроении диапазоне до 500 мм недостаточно для задания точности на черте­же. Необходимо задать положение поля допу­ска относительно нулевой линии. Этой задаче служит понятие основное отклонение — расстоя­ние ближайшей границы поля допуска до нуле­вой линии. Все размеры в системе допусков на типовые соединения деталей изделий класси­фицированы на охватывающие (отверстия), т, е. размеры, увеличивающиеся при обработке или «охватывающие» измерительные средства при измерении, и охватываемые (валы), т. е. размеры, уменьшаемые при обработке или «охватываемые» измерительным средством при измерении. В системе ЕСДП СЭВ для диапазона до 500 мм установлено 27 вариан­тов основных отклонений (рис. 5). Основные отклонения отверстий обозначены прописны­ми (большими) буквами латинского алфавита, валов — строчными (малыми) буквами.

Числовые значения основных отклонений отверстий и валов приведены в ГОСТ 25346—82. Числовые значения стандартных ос­новных отклонений должны охватывать все встречающиеся в практике машиностроения (и не только машиностроения) случаи образова­ния соединения деталей изделий. Предельные отклонения регламентированных ГОСТ 25347 — 82 полей допусков для диапазона от 1 до 500 мм приведены в табл. 3, 4.

Различные посадки (характер соединений) в сопряжении отверстия и вала образуются следующим образом:

1) сохранением предельных размеров от­верстия для одного квалитета постоянными и изменением предельных размеров вала в за­висимости от требуемого характера соедине­ния. При этом основное отклонение отверстия принимают равным нулю (т. е. Н — см. рис. 5). Такая система образования посадок названа системой основного отверстия, или системой отверстия;

2) сохранением предельных размеров вала для одного квалитета постоянными и измене­нием предельных размеров отверстия в зави­симости от требуемого характера соединения. При этом основное отклонение вала принимают равным нулю (т. е. h — см. рис. 5). Та­кая система образования посадок названа си­стемой основного вала, или системой вала;

3) изменением предельных размеров как отверстия, так и вала. Из всех перечисленных возможностей образования посадок наиболь­шее распространение получила система отвер­стия, так как при этом сокращается потреб­ность в осевом режущем инструменте (зенке­рах, развертках, протяжках), которая опреде­ляется сменой поля допуска отверстия, тогда как валы окончательно обрабатываются на то­карных и шлифовальных станках без замены инструмента при смене поля допуска вала (из­меняется только настройка станков). Таким образом, для выполнения различных посадок в системе отверстия требуется один набор ре­жущих инструментов для обработки валов и один для обработки отверстий. В системе вала во столько раз увеличивается потреб­ность в наборах режущих инструментов для отверстий, сколько имеется посадок. Однако на практике бывают случаи необходимости применения системы вала (посадки наружных колец подшипников в корпус, посадки на один вал отверстий разных деталей, когда нецелесообразно делать ступенчатый вал, и т. п.).

Третий вариант образования посадок неце­лесообразен из-за необходимости увеличения номенклатуры режущего и измерительного ин­струмента, а также оснастки.

Системы отверстия и вала принято назы­вать основанием системы — основным кон­структивным признаком системы допусков и посадок. Если представить себе, что для каж­дого из 19 квалитетов в практике образования посадок можно использовать все 27 основных отклонений, то получается 27 · 19 = 513 полей допусков, а в двух системах — отверстия и ва­ла, мы имели бы более 1000 полей допусков. Такая задача становится непосильной с точки зрения организации производства режущего и измерительного инструментов оснастки. Да и в этом нет необходимости. Здесь использо­ван принцип предпочтительности и рациональ­ного ограничения. Во-первых, мы уже отмети­ли, что система отверстия — наиболее рациональная система. ГОСТ 25347-82 устанавли­вает поля допусков отверстий и валов, являю­щихся ограничительным отбором для общего применения из всей возможной совокупности полей допусков, полученных различным соче­танием основных отклонений и допусков. Этим стандартом дан отбор для следующих диапазонов номинальных размеров:

1) до 1 мм;

2) от 1 до 500 мм;

3) св. 500 до 3150 мм.

Для наиболее распространенного диапазо­на - от 1 до 500 мм отобраны для применения поля допусков валов (см. табл. 4) и отверстий (см. табл. 3). Остальные возможные поля до­пусков являются специальными (не запол­ненные клетки), и их применение допускается лишь в технически и экономически обосно­ванных случаях, если применение полей допус­ков по ГОСТ 25347-82 не может обеспечить требования, предъявляемые к изделиям, или если они предусмотрены в других стандартах СЭВ для соответствующих видов продукции, материалов или способов обработки.

Предельные отклонения, регламентиро­ванные для размеров валов и отверстий, пред­ставлены в ГОСТ 25347-82.

Примеры обозначений полей допусков и посадок на чертежах приведены на рис. 6.