Допуски изделий и средства измерений

Каждое индустриальное государство имеет свою систему допусков и посадок или использует международную систему ISO. Про­ мышленность нашей страны с 1929 г. работала по системе ОСТ, а с 1977 г. работает по единой системе допусков и посадок (ЕСДП, ранее ЕСДП СЭВ — система допусков и посадок для стран — членов СЭВ), которая построена на основе международной системы допусков и посадок ISO. Использование системы ISO создает более широкие возможности для промышленной кооперации, промыш­ ленного и научного обмена между странами и повышает конкурент­ носпособность продукции на мировом рынке.

Все вышеупомянутые системы допусков и посадок (ISO, ЕСДП, ОСТ) основаны на единых принципах.

П р и н ц и п 1. С п о с о б ы о б р а з о в а н и я п о с а ­ д о к — с и с т е м а о т в е р с т и я и с и с т е м а в а л а .

При образовании посадок различают: размер одной детали — как основной, размер второй детали — как посадочный. Отклоне­ ние основного размера устанавливается независимо от посадки, значение его определяется степенью точности (квалитетом и клас­ сом точности) и номинальным размером. Второе отклонение равно нулю: для отверстия — нижнее (EI = 0), а для вала — верхнее

Если основной размер принадлежит отверстию, а различные зазо­ ры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием, то такие посадки осуществлены в системе отверстия (сис­ тема основного отверстия). Если же основной размер принадлежит валу, то посадка осуществлена в системе вала (система основного вала).

Системой отверстия (СА) называется такой способ образова­ ния посадок, при котором для одной степени точности и одного номинального размера предельные размеры отверстия остаются постоянными, а различные посадки обеспечиваются за счет изме­ нения предельных размеров валов.

Системой вала (СВ) называется такой способ образования по­ садок, при котором для одной степени точности и одного номи­ нального размера предельные размеры вала остаются постоянны­ ми, а различные посадки обеспечиваются за счет изменения пре­ дельных размеров отверстий.

На рис. 14 показаны два способа образования различных посадок (с зазором, переходная, с натягом): в системе отверстия (см. рис. 14, а) и в системе вала (см. рис. 14, б) и схемы расположения полей допус­ ков. Для каждого из этих двух способов в стандартах предусмотрены таблицы предельных отклонений размеров деталей.

Характер соединений с одноименными посадками, выполнен­ ными в СА и в СВ, одинаков, т. е. одинаковыми являются значения предельных зазоров и натягов в соединении. Поэтому системы отверстия и вала являются технически равноценными (равноправ­ ными). Выбор той или иной системы для посадки определяется конструктивными и технологическими соображениями.

Система отберетия (С А )

Рис. 14

Точные отверстия под посадку обрабатывают размерным ре­ жущим инструментом (зенкерами, развертками, протяжками

ит. д.) и измеряют калибрами — пробками. Каждый из этих инструментов и калибров предназначен для отверстий определен­ ного размера.

Точные валы обрабатывают резцами и шлифовальными кругами,

аконтролируют универсальными измерительными средствами (гладкими микрометрами, рычажными скобами и т. д.)

Следовательно, чем больше набор (номенклатура) предельных размеров отверстий, тем больше (по номенклатуре) требуется раз­ личных размерных инструментов и калибров — пробок. Поэтому экономически выгодно применять такой способ образования по­ садок, который позволяет уменьшить набор типоразмеров режущих

иизмерительных инструментов. Это — система отверстия. Напри­ мер, для отверстий, показанных на рис. 14, а, требуется (для трех посадок) три одинаковых набора режущих инструментов и ка­ либров — пробок, а для отверстий на рис. 14, б — три различных набора, которые будут обходиться дороже при изготовлении. При назначении посадок по системе отверстия снижается, по срав­ нению с системой вала, себестоимость деталей за счет удешевления инструментов и калибров.

ности и малой шероховатости. Они широко используются в со­ единениях деталей, и при этом валы механически не обрабатыва­ ют, а посадки осуществляют только за счет обработки отверстий.

Систему вала также выгоднее использовать в том случае, если на валу одного номинального размера необходимо получить несколько различных посадок. На рис. 15, а показано соединение штифта с крышкой и корпусом. Штифт в одной из деталей обыч­ но «сидит» свободно (посадка с зазором), а в другой — неподвижно (посадка с натягом). Если детали изготовлены в системе отвер­ стия (рис. 15, б), то штифт будет ступенчатым; в системе вала — гладким (рис. 15, в). Гладкие штифты удобнее при сборке и дешев­ ле в изготовлении.

Многие стандартные изделия (подшипники качения, электро­ двигатели, радиотехнические изделия и др.) поставляются на пред­ приятия с постоянными (независимыми от посадки) отклонениями. Поэтому посадка должна осуществляться за счет изменения размеров других деталей. Например, требуемые посадки внутреннего кольца подшипника качения будут обеспечиваться изменением размеров вала, т. е. в системе отверстия (рис. 16), а посадки наружного коль­ ца — изменением размера отверстия, т. е. в системе вала.

П р и н ц и п 2. Р а с п о л о ж е н и е п о л я д о п у с к а о с н о в н о й д е т а л и ( о с н о в н о г о р а з м е р а ) .

Расположение поля допуска основной детали основано на принципе экономии металла, умень­ шения его массы. Во всех системах допусков и посадок принято одностороннее предельное расположение полей допусков основных раз­ меров (рис. 17).

Для основного отверстия (т. е. отверстия в сис­ теме отверстия) это означает, что его нижнее отклонение всегда равно нулю (EI = 0), а верхнее отклонение ES только положительное. Для ос­ новного вала (т. е. вала в системе вала) это оз­ начает, что его верхнее отклонение всегда равно нулю (es = 0), а нижнее отклонение ei только отрицательное. Следовательно, поле допуска ос­

новного отверстия откладывается вверх, а поле допуска основного вала — вниз от нулевой линии, т. е. в материал детали.

Отклонение основного отверстия условно обозначается в ЕСДП латинской буквой Н (Н6, Н7, Н8 и т. п.); в системе ОСТ — русской буквой А с цифровым индексом или без него (Ар А, А2а, А3 и т . п .). Отклонение основного вала в ЕСДП обознача­ ется латинской буквой h (h6, h7, h8 и т. п.); в системе ОСТ — русской буквой В (Вх, В, В2а, В3 и т. п.).

П р и н ц и п 3. И н т е р в а л ы р а з м е р о в ( г р а д а ­ ц и я р а з м е р о в ) .

Для упрощения таблиц допусков и посадок близкие но­ минальные размеры сгруппированы в интервалы, в каждом из которых допуски всех номинальных размеров приняты оди­ наковыми. Допуски рассчитаны по среднему значению интерва­ ла, а сами интервалы подобраны так, чтобы допуски для их край­ них значений отличались от расчетного значения не более чем на 5-8 %.

Кроме основных интервалов для некоторых посадок предус­ мотрены промежуточные интервалы.

П р и н ц и п 4. Е д и н и ц а д о п у с к а i.

Как показывают экспериментальные данные, погрешности размеров деталей, обрабатываемых различными методами, зависят от режимов и методов обработки (например, черновое точение, чистовое точение, шлифование и др.), а также от значения линей­ ного размера. В связи с этим допуски изменяются в зависимости от уровня точности (квалитета или класса точности) и значе­ ния номинального размера. Эта закономерность записывается выражением:

где Т — допуск размера (мкм); а — количество единиц допуска (коэффициент точности), характеризующее изменение допуска в зависимости от уровня точности; i — единица допуска, выража­ ющая зависимость допуска от номинального размера (мкм).

В ЕСДП единица допуска для размеров до 500 мм (и квалитетов от 5-го до 17-го) выражается зависимостью:

для размеров свыше 500 мм:

где i — единица допуска (мкм); £>и — среднее геометрическое значение крайних размеров (£>и max, Dи min) интервала, в который входит данный номинальный размер, мм:

Пример 7. Дано: номинальный диаметр соединения d н с= 53 мм. Требуется определить единицу допуска.

Ре ш е н и е . Размер 53 мм входит в интервал 50-80 мм. По

(42)среднее геометрическое значение для указанного интервала

Ии = VA*maxAimin = ^80 •50 = 63,2 мкм.

По (40) единица допуска

i = 0,45 ^ + 0,00 И)И= 0,453ТбЗ^ + 0,001 •63,2 = 1,86 МКМ.

В системе ОСТ для размеров от 1 до 500 мм единица допуска

где i — единица допуска (мкм); Dc — среднее арифметическое значение крайних размеров (Dh6, Dhm) интервала (мм);

а для размеров свыше 500 до 10 000 мм — зависимостью (40), но вместо Пи надо подставлять Dc по (43а).

П р и н ц и п 5. У р о в н и т о ч н о с т и ( к в а л и т е т ы , к л а с с ы т о ч н о с т и).

Каждая деталь и каждый элемент ее геометрических элемен­ тов имеют разные назначения и выполняются с различными уров­ нями точности. Для нормирования точности в ЕСДП предусмот­ рено 19 квалитетов: 01, 0,1, 2, 3,4, 5, 6, 7,8, 9,10,11,12,13,14,15,16, 17. Квалитет 01 соответствует самому высокому уровню точности, квалитет 17 — самому низкому.

Допуски различных номинальных размеров, но одного квалитета, характеризуются одним уровнем точности. Значения допусков квалитетов от 5-го до 17-го рассчитаны по (39), причем каждому квалитету соответствует определенное значение а. Детали одного номинального размера из-за разных уровней точности могут быть изготовлены с различными допусками, т. е. в выражении (39) единица допуска i постоянна, а величина а переменна (возрастает приближенно по геометрической прогрессии при переходе к более грубым квалитетам). С другой стороны, детали одного уровня точ­ ности могут иметь различные допуски из-за изменений единицы допуска, т. е. в (39) величина а постоянна, а единица допус­ ка i переменна. Таким образом, точность размера характеризуется числом единиц допуска а в допуске.

Пример 8. Дано: партия деталей 0 35 мм, изготовленных с допуском Td= 25 мкм, и партия деталей 0 210 мм с Td= 29 мкм. Требуется определить, детали какой партии изготовлены более точно.

Р е ш е н и е. По (39) рассчитаем число единиц допуска для каждого диаметра. Для 0 35 мм

Td 25 мкм

CL — -----—-------------------= 1Ь, i 1,56 мкм

где / = 1,56 мкм — единица допуска для интервала 30-50 мм по (40).

где i = 2,89 мкм — единица допуска для интервала 180-250 мм по (40).

Таким образом, партия деталей 0 210 мм (а = 10) выполнена более точно, чем детали 0 35 мм (а = 16).

Пример 9. Дано: размер 53 мм. Требуется определить допуск

для 6-го квалитета.

В системе ОСТ для нормирования уровня точности размеров от 1 до 500 мм установлено 18 классов точности (2-й класс счита­ ется основным): 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09,1, 2, 2а, 3, За, 4, 5, 7, 8, 9 (точность уменьшается от 02-го к 9-му классу точности).

По коэффициенту точности (числу единиц допуска) а квалите-

от одного квалитета к следующему по геометрической прогрессии

со знаменателем ф = лЯо = 1,6.

Допуски по квалитетам (и классам точности) применяются для различных целей:

квалитеты 01-4 предусмотрены для инструментального про­ изводства, в частности, квалитеты 01, 0, 1 — для оценки точности плоскопараллельных концевых мер длины, квалитеты 2-4 — для калибров и особо точных изделий;

квалитеты 4-12 предусмотрены на размеры сопрягаемых деталей, в частности, квалитеты 4, 5 применяют в особо точных соединениях, квалитеты 6, 7 — в точных соединениях, квалитеты 8, 9, 10 — для соединений средней и пониженной точности, a l l , 12 — для достаточно грубых соединений с большими зазорами;

квалитеты 13-17 применяются для несопрягаемых размеров, не входящих в соединение с другими деталями, т. е. для свободных (от посадок) размеров.

Квалитеты и классы точности характеризуют степень точности размера, определяют необходимость применения тех или иных средств и методов обработки конструкционных материалов. На­ пример, возможные финишные операции для обработки деталей квалитетов от 5-го до 17-го:

квалитеты 5 (валы), 6 (отверстия) — суперфиниш (две опера­ ции), доводка, обтачивание и растачивание алмазными резцами из эльбора, кермета и др., хонингование (две операции), тонкое шлифование, развертывание тремя развертками, прецизионное пла­ стическое деформирование;

квалитеты 6 (валы), 7 (отверстие) — чистое шлифование, обта­ чивание и растачивание на точных станках и прецизионных ав­ томатах продольного точения, развертывание, протягивание, хо­ лодная штамповка с зачисткой и калибровкой;

квалитеты 7 (валы), 8 (отверстие) — шлифование понижен­ ной точности, чистовое обтачивание и растачивание, разверты­ вание двумя развертками при повышенной глубине отверстия, развертывание одной разверткой при малой глубине отверстия, протягивание;

квалитеты 8, 9 — обтачивание и растачивание на токарных и повышенной точности токарно-револьверных станках, развер­ тывание одной разверткой после сверления (до 12 мм), зенкерования, расточки, прецизионное фрезерование алмазными фрезами, точное литье под давлением цинковых, магниевых и алюминиевых сплавов (9 квалитет);

квалитеты 10, 11 — обтачивание и растачивание на токарно­ револьверных станках и автоматах, на неточных токарных станках, зенкерование и сверление в кондукторе, точное литье под дав­ лением и по выплавляемым моделям, а также в оболочковые

формы, точное прессование и литье деталей из некоторых марок пластмасс;

квалитеты 12, 13 — черновое обтачивание на любых станках, обработка на многорезцовых станках, сверление без кондуктора, нормальное фрезерование и строгание, точность пластмассовых деталей и деталей, получаемых литьем по выплавляемым моде­ лям и в оболочковые формы;

квалитеты 14-17 — грубая механическая обработка, автомати­ ческая газовая резка, отрезка пилой, резцом, фрезой, горячая ковка в штампах, горячая вырубка и пробивка, литье в песчаные формы.

П р и н ц и п 6. Н о р м а л ь н а я т е м п е р а т у р а п р и к о н т р о л е .

Допуски и отклонения, указанные в таблицах стандартов, относятся к деталям, размеры которых определяются при темпе­ ратуре 20 °С.

Градуировка и аттестация всех линейных и угловых мер и из­ мерительных приборов, а также точные измерения должны про­ изводиться при нормальной температуре и в условиях, установ­ ленных ГОСТ 8.050-73.

Стандартом предусмотрены: допускаемые отклонения темпе­ ратуры деталей и средств измерений от 20 °С (например, для размеров 50-500 мм 6-8-го квалитетов ±1 °С; 9-10-го квалитетов ±2 °С), колебание температуры окружающей среды, время выдержки де­ талей, освещенность и т. д.

П р и н ц и п 7. П о л я д о п у с к о в п р е д п о ч т и т е л ь ­

но г о п р и м е н е н и я .

Всоответствии с принципом унификации в системе допусков

ипосадок выделены предпочтительные поля допусков. При на­ значении посадок следует пользоваться этими полями, а при не­ возможности обеспечить ими требуемые посадки разрешено при­ менять остальные поля допусков.

Выделение предпочтительных полей допусков повышает уро­ вень унификации изделий, облегчает взаимозаменяемость и создает условия для более экономичного производства инструментов, калибров и др.

П р и н ц и п 8. П о л я д о п у с к о в д л я п о с а д о к . Предусмотренные для размеров отклонения (поля допусков) поз­

воляют при сборке деталей в узлы и машины обеспечивать необхо­ димые посадки с зазором, с натягом и переходные.

В ЕСДП установлены правила получения полей допусков, в соответствии с которыми они образуются сочетанием так называе­ мого основного отклонения и допуска (квалитета).

Основным называется одно из двух предельных отклонений (верх­ нее или нижнее), которое расположено ближе всего к линии номи­

садок (с зазором, натягом, переходных) данное поле можно ис­ пользовать. Например, если основное отклонение вала будет отри­ цательным (со знаком «минус»), то предельные размеры вала бу­ дут меньше номинального, и такие валы применяют, как правило, для посадок с зазором.

На чертежах основные отклонения условно обозначают одной или двумя буквами латинского алфавита: основные отклонения валов — строчными (малыми), а основные отклонения отверстий — прописными (заглавными).