Основные термины и определения

  Государственные стандарты (ГОСТ 25346-89, ГОСТ 25347-82, ГОСТ 25348-89) заменили систему допусков и посадок ОСТ, которая действовала до января 1980 года.

  Термины приведены согласно ГОСТ 25346-89 "Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок".

Вал - термин, условно применяемый для обозначения наружных элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы;
Отверстие - термин, условно применяемый для обозначения внутренних элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы;
Основной вал - вал, верхнее отклонение которого равно нулю;
Основное отверстие - отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю;
Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения;
Действительный размер - размер элемента,установленный измерением с допускаемой точностью;
Номинальный размер - размер, относительно которого определяются отклонения;
Отклонение - алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и соответствующим номинальным размером;
Квалитет - совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров;
Посадка - характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки.
Зазор - это разность между размерами отверстия и вала до сборки, если отверстие больше размера вала;
Натяг - разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия;
Допуск посадки - сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение;
Допуск Т - разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями;
Стандартный допуск IT - любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок;
Поле допуска - поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска и его положением относительно номинального размера;
Посадка с зазором - посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему;
Посадка с натягом - посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наибольший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала или равен ему;
Переходная посадка - посадка, при которой возможно получение как зазора так и натяга в соединении, в зависимости от действительных размеров отверстия и вала;
Посадки в системе отверстия - посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия;
Посадки в системе вала - посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала.

  Поля допусков и соответствующие им предельные отклонения установлены различными диапазонами номинальных размеров:
до 1 мм - ГОСТ 25347-82;
от 1 до 500 мм - ГОСТ 25347-82;
свыше 500 до 3150 мм - ГОСТ 25347-82;
свыше 3150 до 10.000 мм - ГОСТ 25348-82.

  ГОСТ 25346-89 устанавливает 20 квалитетов (01, 0, 1, 2, ... 18). Квалитеты от 01 до 5 предназначены преимущественно для калибров.
  Допуски и предельные отклонения, установленные в стандарте, относятся к размерам деталей при температуре +20 o C.
  Установлено 27 основных отклонений валов и 27 основных отклонений отверстий. Основное отклонение – одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. Основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии. Основные отклонения отверстий обозначаются прописными буквами латинского алфавита, валов – строчными. Схема расположения основных отклонений с указанием квалитетов, в которых рекомендуется их применять, для размеров до 500 мм приведена ниже. Затемненная область относится к отверстиям. Схема показана в сокращении.

Назначение посадок. Посадки выбирают в зависимости от назначения и условий работы оборудования и механизмов, их точности, условий сборки. При этом необходимо учитывать и возможность достижения точности при различных методах обработки изделия. В первую очередь должны применяться предпочтительные посадки. В основном применяют посадки в системе отверстия. Посадки системы вала целесообразны при использовании некоторых стандартных деталей (например, подшипников качения) и в случаях применения вала постоянного диаметра по всей длине для установки на него нескольких деталей с различными посадками.

Допуски отверстия и вала в посадке не должны отличаться более чем на 1-2 квалитета. Больший допуск, как правило, назначают для отверстия. Зазоры и натяги следует рассчитывать для большинства типов соединений, в особенности для посадок с натягом, подшипников жидкостного трения и других посадок. Во многих случаях посадки могут назначаться по аналогии с ранее спроектированными изделиями, сходными по условиям работы.

Примеры применения посадок, относящиеся главным образом к предпочтительным посадкам в системе отверстия при размерах 1-500 мм.

Посадки с зазором . Сочетание отверстия Н с валом h (скользящие посадки) применяют главным образом в неподвижных соединениях при необходимости частой разборки (сменные детали), если требуется легко передвигать или поворачивать детали одну относительно другой при настройке или регулировании, для центрирования неподвижно скрепляемых деталей.

Посадку H7/h6 применяют:

Для сменных зубчатых колес в станках;
- в соединениях с короткими рабочими ходами, например для хвостовиков пружинных клапанов в направляющих втулках (применима также посадка H7/g6);
- для соединения деталей, которые должны легко передвигаться при затяжке;
- для точного направления при возвратно-поступательных перемещениях (поршневой шток в направляющих втулках насосов высокого давления);
- для центрирования корпусов под подшипники качения в оборудовании и различных машинах.

Посадку H8/h7 используют для центрирующих поверхностей при пониженных требованиях к соосности.

Посадки H8/h8, H9/h8, H9/h9 применяют для неподвижно закрепляемых деталей при невысоких требованиях к точности механизмов, небольших нагрузках и необходимости обеспечить легкую сборку (зубчатые колеса,муфты, шкивы и другие детали, соединяющиеся с валом шпонкой; корпуса подшипников качения, центрирование фланцевых соединений), а также в подвижных соединениях при медленных или редких поступательных и вращательных перемещениях.

Посадку H11/h11 используют для относительно грубо центрированных неподвижных соединений (центрирование фланцевых крышек, фиксация накладных кондукторов), для неответственных шарниров.

Посадка H7/g6 характеризуется минимальной по сравнению с остальными величиной гарантированного зазора. Применяют в подвижных соединениях для обеспечения герметичности (например, золотник во втулке пневматической сверлильной машины), точного направления или при коротких ходах (клапаны в клапанной коробке) и др. В особо точных механизмахприменяют посадки H6/g5 и даже H5/g4 .

Посадку Н7/f7 применяют в подшипниках скольжения при умеренных и постоянных скоростях и нагрузках, в том числе в коробках скоростей; центробежных насосах; для вращающихся свободно на валах зубчатых колес, а также колес, включаемых муфтами; для направлениятолкателей в двигателях внутреннего сгорания. Более точную посадку этого типа - H6/f6 - используют для точных подшипников, распределителей гидравлических передач легковых автомобилей.

Посадки Н7/е7, Н7/е8, Н8/е8 и Н8/е9 применяют в подшипниках при высокой частоте вращения (в электродвигателях, в механизме передач двигателя внутреннего сгорания), при разнесенных опорах или большой длине сопряжения, например, для блока зубчатых колес в станках.

Посадки H8/d9, H9/d9 применяют, например, для поршней в цилиндрах паровых машин и компрессоров, в соединениях клапанных коробок с корпусом компрессора (для их демонтажа необходим большой зазор из-за образования нагара и значительной температуры). Более точные посадки этого типа -H7/d8, H8/d8 - применяют для крупных подшипников при высокой частоте вращения.

Посадка H11/d11 применяется для подвижных соединений, работающих в условиях пыли и грязи (узлы сельскохозяйственных машин, железнодорожных вагонов), в шарнирных соединениях тяг, рычагов и т. п., для центрирования крышек паровых цилиндров с уплотнением стыка кольцевыми прокладками.

Переходные посадки. Предназначены для неподвижных соединений деталей, подвергающихся при ремонтах или по условиям эксплуатации сборке и разборке. Взаимная неподвижность деталей обеспечивается шпонками, штифтами, нажимными винтами и т.п. Менее тугие посадки назначают при необходимости в частых разборках соединения, при неудобствах требуется высокая точность центрирования, при ударных нагрузках и вибрациях.

Посадка Н7/п6 (типа глухой) дает наиболее прочные соединения. Примеры применения:

Для зубчатых колес, муфт, кривошипов и других деталей при больших нагрузках, ударах или вибрациях в соединениях, разбираемых обычно только при капитальном ремонте;
- посадка установочных колец на валах малых и средних электромашин; в) посадка кондукторных втулок, установочных пальцев, штифтов.

Посадка Н7/к6 (типа напряженной) в среднем дает незначительный зазор (1-5 мкм) и обеспечивает хорошее центрирование, не требуя значительных усилий для сборки и разборки. Применяется чаще других переходных посадок: для посадки шкивов, зубчатых колес, муфт, маховиков (на шпонках), втулок подшипников.

Посадка H7/js6 (типа плотной) имеет большие средние зазоры, чем предыдущая, и применяется взамен ее при необходимости облегчить сборку.

Посадки с натягом. Выбор посадки производится из условия, чтобы при наименьшем натяге были обеспечены прочность соединения и передача, нагрузки, а при наибольшем натяге - прочность деталей.

Посадку Н7/р6 применяют при сравнительно небольших нагрузках (например, посадка на вал уплотнительного кольца, фиксирующего положение внутреннего кольца подшипника у крановых и тяговых двигателей).

Посадки Н7/г6, H7/s6, H8/s7 используют в соединениях без крепежных деталей при небольших нагрузках (например, втулка в головке шатуна пневматического двигателя) и с крепежными деталями при больших нагрузках (посадка на шпонке зубчатых колес и муфт в прокатных станах, нефтебуровом оборудовании и др.).

Посадки Н7/u7 и Н8/u8 применяют в соединениях без крепежных деталей при значительных нагрузках, в том числе знакопеременных (например, соединение пальца с эксцентриком в режущем аппарате уборочных сельскохозяйственных машин); с крепежными деталями при очень больших нагрузках (посадка крупных муфт в приводах прокатных станов), при небольших нагрузках, но малой длине сопряжения (седло клапана в головке блока цилиндров грузового автомобиля, втулка в рычаге очистки зерноуборочного комбайна).

Посадки с натягом высокой точности Н6/р5, Н6/г5, H6/s5 применяют относительно редко и в соединениях, особо чувствительных к колебаниям натягов, например посадка двухступенчатой втулки на вал якоря тягового электродвигателя.

Допуски несопрягаемых размеров. Для несопрягаемых размеров допуски назначают в зависимости от функциональных требований. Поля допусков обычно располагают:
- в "плюс" для отверстий (обозначают буквой Н и номером квалитета, например НЗ, Н9, Н14);
- в "минус" для валов (обозначают буквой h и номером квалитета, например h3, h9, h14);
- симметрично относительно нулевой линии ("плюс - минус половину допуска" обозначают, например, ±IT3/2, ±IT9/2, ±IT14/2). Симметричные поля допусков для отверстий могут быть обозначены буквами JS (например, JS3, JS9, JS14), а для валов - буквами js (например, js3, js9, js14).

Допуски по 12-18 -му квалитетам характеризуют несопрягаемые или сопрягаемые размеры относительно низкой точности. Многократно повторяющиеся предельные отклонения в этих квалитетах разрешается не указывать у размеров, а оговаривать общей записью в технических требованиях.

При размерах от 1 до 500 мм

  Предпочтительные посадки помещены в рамку.

  Электронная таблица допусков отверстий и валов с указанием полей по старой системе ОСТ и по ЕСДП.

  Полная таблица допусков и посадок гладких соединений в системах отверстия и вала, с указанием полей допусков по старой системе ОСТ и по ЕСДП:

Похожие документы:

Таблицы Допусков углов
ГОСТ 25346-89 "Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений"
ГОСТ 8908-81 "Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные углы и допуски углов"
ГОСТ 24642-81 "Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения"
ГОСТ 24643-81 "Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения"
ГОСТ 2.308-79 "Единая система конструкторской документации. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей"
ГОСТ 14140-81 "Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски расположения осей отверстий для крепежных деталей"

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.

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.

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.

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.

На главную

раздел четвертый

Допуски и посадки.
Измерительный инструмент

Глава IX

Допуски и посадки

1. Понятие о взаимозаменяемости деталей

На современных заводах станки, автомобили, тракторы и другие машины изготовляются не единицами и даже не десятками и сотнями, а тысячами. При таких размерах производства очень важно, чтобы каждая деталь машины при сборке точно подходила к своему месту без какой-либо дополнительной слесарной пригонки. Не менее важно, чтобы любая деталь, поступающая на сборку, допускала замену ее другой одного с ней назначения без всякого ущерба для работы всей готовой машины. Детали, удовлетворяющие таким условиям, называют взаимозаменяемыми.

Взаимозаменяемость деталей - это свойство деталей занимать свои места в узлах и изделиях без всякого предварительного подбора или подгонки по месту и выполнять свои функции в соответствии с предписанными техническими условиями.

2. Сопряжение деталей

Две детали, подвижно или неподвижно соединяемые друг с другом, называют сопрягаемыми . Размер, по которому происходит соединение этих деталей, называют сопрягаемым размером . Размеры, по которым не происходит соединения деталей, называют свободными размерами. Примером сопрягаемых размеров может служить диаметр вала и соответствующий диаметр отверстия в шкиве; примером свободных размеров может служить наружный диаметр шкива.

Для получения взаимозаменяемости сопрягаемые размеры деталей должны быть точно выполнены. Однако такая обработка сложна и не всегда целесообразна. Поэтому техника нашла способ получать взаимозаменяемые детали при работе с приближенной точностью. Этот способ заключается в том, что для различных условий работы детали устанавливают допустимые отклонения ее размеров, при которых все же возможна безукоризненная работа детали в машине. Эти отклонения, рассчитанные для различных условий работы детали, построены в определенной системе, которая называется системой допусков.

3. Понятие о допусках

Характеристика размеров . Расчетный размер детали, проставляемый на чертеже, от которого отсчитываются отклонения, называется номинальным размером . Обычно номинальные размеры выражаются в целых миллиметрах.

Размер детали, фактически полученный при обработке, называется действительным размером .

Размеры, между которыми может колебаться действительный размер детали, называются предельными . Из них больший размер называется наибольшим предельным размером , а меньший - наименьшим предельным размером .

Отклонением называется разность между предельным и номинальным размерами детали. На чертеже отклонения обозначаются обычно числовыми величинами при номинальном размере, причем верхнее отклонение указывается выше, а нижнее - ниже.

Например, в размере номинальным размером является 30, а отклонениями будут +0,15 и -0,1.

Разность между наибольшим предельным и номинальным размерами называется верхним отклонением , а разность между наименьшим предельным и номинальным размерами - нижним отклонением . Например, размер вала равен . В этом случае наибольший предельный размер будет:

30 +0,15 = 30,15 мм;

верхнее отклонение составит

30,15 - 30,0 = 0,15 мм;

наименьший предельный размер будет:

30+0,1 = 30,1 мм;

нижнее отклонение составит

30,1 - 30,0 = 0,1 мм.

Допуск на изготовление . Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском . Например, для размера вала допуск будет равен разности предельных размеров, т. е.
30,15 - 29,9 = 0,25 мм.

4. Зазоры и натяги

Если деталь с отверстием насадить на вал с диаметром , т. е. с диаметром при всех условиях меньше диаметра отверстия, то в соединении вала с отверстием обязательно получится зазор, как это показано на рис. 70. В этом случае посадка называется подвижной , так как вал сможет свободно вращаться в отверстии. Если же размер вала будет т. е. всегда больше размера отверстия (рис. 71), то при соединении вал потребуется запрессовать в отверстие и тогда в соединении получится натяг.

На основании изложенного можно сделать следующее заключение:
зазором называют разность между действительными размерами отверстия и вала, когда отверстие больше вала;
натягом называют разность между действительными размерами вала и отверстия, когда вал больше отверстия.

5. Посадки и классы точности

Посадки . Посадки разделяются на подвижные и неподвижные. Ниже приводим наиболее применяемые посадки, причем в скобках даются их сокращенные обозначения.

Классы точности . Из практики известно, что, например, детали сельскохозяйственных и дорожных машин без вреда для их работы могут быть изготовлены менее точно, чем детали токарных станков, автомобилей, измерительных приборов. В связи с этим в машиностроении детали разных машин изготовляются по десяти различным классам точности. Пять из них более точные: 1-й, 2-й, 2а, 3-й, За; два менее точные: 4-й и 5-й; три остальные - грубые: 7-й, 8-й и 9-й.

Чтобы знать, по какому классу точности нужно изготовить деталь, на чертежах рядом с буквой, обозначающей посадку, ставится цифра, указывающая класс точности. Например, С 4 означает: скользящая посадка 4-го класса точности; Х 3 - ходовая посадка 3-го класса точности; П - плотная посадка 2-го класса точности. Для всех посадок 2-го класса цифра 2 не ставится, так как этот класс точности применяется особенно широко.

6. Система отверстия и система вала

Различают две системы расположения допусков - систему отверстия и систему вала.

Система отверстия (рис. 72) характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесенных к одному и тому же номинальному диаметру, отверстие имеет постоянные предельные отклонения, разнообразие же посадок получается за счет изменения предельных отклонений вала.

Система вала (рис. 73) характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесенных к одному и тому же номинальному диаметру, вал имеет постоянные предельные отклонения, разнообразие же посадок в этой системе осуществляется за счет изменения предельных отклонений отверстия.

На чертежах систему отверстия обозначают буквой А, а систему вала - буквой В. Если отверстие изготовляется по системе отверстия, то у номинального размера ставят букву А с цифрой, соответствующей классу точности. Например, 30А 3 означает, что отверстие должно быть обработано по системе отверстия 3-го класса точности, а 30А - по системе отверстия 2-го класса точности. Если же отверстие обрабатывается по системе вала, то у номинального размера ставят обозначение посадки и соответствующего класса точности. Например, отверстие 30С 4 означает, что отверстие нужно обработать с предельными отклонениями по системе вала, по скользящей посадке 4-го класса точности. В том случае, когда вал изготовляется по системе вала, ставят букву В и соответствующий класс точности. Например, 30В 3 будет означать обработку вала по системе вала 3-го класса точности, а 30В - по системе вала 2-го класса точности.

В машиностроении систему отверстия применяют чаще, чем систему вала, так как это сопряжено с меньшими расходами на инструмент и оснастку. Например, для обработки отверстия данного номинального диаметра при системе отверстия для всех посадок одного класса требуется только одна развертка и для измерения отверстия - одна /предельная пробка, а при системе вала для каждой посадки в пределах одного класса нужна отдельная развертка и отдельная предельная пробка.

7. Таблицы отклонений

Для определения и назначения классов точности, посадок и величины допусков пользуются специальными справочными таблицами. Так как допустимые отклонения являются обычно очень малыми величинами, то, чтобы не писать лишних нулей, в таблицах допусков их обозначают в тысячных долях миллиметра, называемых микронами ; один микрон равен 0,001 мм.

В качестве примера приведена таблица 2-го класса точности для системы отверстия (табл. 7).

В первой графе таблицы даны номинальные диаметры, во второй графе - отклонения отверстия в микронах. В остальных графах приводятся различные посадки с соответствующими им отклонениями. Знак плюс показывает, что отклонение прибавляется к номинальному размеру, а минус - что отклонение вычитается из номинального размера.

В качестве примера определим посадку движения в системе отверстия 2-го класса точности для соединения вала с отверстием номинального диаметра 70 мм.

Номинальный диаметр 70 лежит между размерами 50-80, помещенными в первой графе табл. 7. Во второй графе находим соответствующие отклонения отверстия . Следовательно, наибольший предельный размер отверстия будет 70,030 мм, а наименьший 70 мм, так как нижнее отклонение равно нулю.

В графе «Посадка движения» против размера от 50 до 80 указано отклонение для вала Следовательно, наибольший предельный размер вала 70-0,012 = 69,988 мм, а наименьший предельный размер 70-0,032 = 69,968 мм.

Таблица 7

Предельные отклонения отверстия и вала для системы отверстия по 2-му классу точности
(по ОСТ 1012). Размеры в микронах (1 мк = 0,001 мм)

Контрольные вопросы 1. Что называется взаимозаменяемостью деталей в машиностроении?
2. Для чего назначают допустимые отклонения размеров деталей?
3. Что такое номинальный, предельный и действительный размеры?
4. Может ли предельный размер равняться номинальному?
5. Что называется допуском и как определить допуск?
6. Что называется верхним и нижним отклонениями?
7. Что называется зазором и натягом? Для чего предусматриваются в соединении двух деталей зазор и натяг?
8. Какие бывают посадки и как их обозначают на чертежах?
9. Перечислите классы точности.
10. Сколько посадок имеет 2-й класс точности?
11. Чем отличается система отверстия от системы вала?
12. Будут ли изменяться предельные отклонения отверстия для различных посадок в системе отверстия?
13. Будут ли изменяться предельные отклонения вала для различных посадок в системе отверстия?
14. Почему в машиностроении система отверстия применяется чаще, чем система вала?
15. Как проставляются на чертежах условные обозначения отклонений в размерах отверстия, если детали выполняются в системе отверстия?
16. В каких единицах указаны отклонения в таблицах?
17. Определите, пользуясь табл. 7, отклонения и допуск на изготовление вала с номинальным диаметром 50 мм; 75 мм; 90 мм.

Глава X

Измерительный инструмент

Для измерения и проверки размеров деталей токарю приходится пользоваться различными измерительными инструментами. Для не очень точных измерений пользуются измерительными линейками, кронциркулями и нутромерами, а для более точных - штангенциркулями, микрометрами, калибрами и т. д.

1. Измерительная линейка. Кронциркуль. Нутромер

Измерительная линейка (рис. 74) служит для измерения длины деталей и уступов на них. Наиболее распространены стальные линейки длиной от 150 до 300 мм с миллиметровыми делениями.

Длину измеряют, непосредственно прикладывая линейку к обрабатываемой детали. Начало делений или нулевой штрих совмещают с одним из концов измеряемой детали и затем отсчитывают штрих, на который приходится второй конец детали.

Возможная точность измерений с помощью линейки 0,25-0,5 мм.

Кронциркуль (рис. 75, а) - наиболее простой инструмент для грубых измерений наружных размеров обрабатываемых деталей. Кронциркуль состоит из двух изогнутых ножек, которые сидят на одной оси и могут вокруг нее вращаться. Разведя ножки кронциркуля несколько больше измеряемого размера, легким постукиванием об измеряемую деталь или какой-нибудь твердый предмет сдвигают их так, чтобы они вплотную касались наружных поверхностей измеряемой детали. Способ переноса размера с измеряемой детали на измерительную линейку показан на рис. 76.

На рис. 75, 6 показан пружинный кронциркуль. Его устанавливают на размер при помощи винта и гайки с мелкой резьбой.

Пружинный кронциркуль несколько удобнее простого, так как сохраняет установленный размер.

Нутромер . Для грубых измерений внутренних размеров служит нутромер, изображенный на рис. 77, а, а также пружинный нутромер (рис. 77, б). Устройство нутромера сходное устройством кронциркуля; сходно также и измерение этими инструментами. Вместо нутромера можно пользоваться кронциркулем, заводя его ножки одна за другую, как показано на рис. 77, в.

Точность измерения кронциркулем и нутромером можно довести до 0,25 мм.

2. Штангенциркуль с точностью отсчета 0,1 мм

Точность измерения измерительной линейкой, кронциркулем, нутромером, как уже указывалось, не превышает 0,25 мм. Более точным инструментом является штангенциркуль (рис. 78), которым можно измерять как наружные, так и внутренние размеры обрабатываемых деталей. При работе на токарном станке штангенциркуль используется также для измерения глубины выточки или уступа.

Штангенциркуль состоит из стальной штанги (линейки) 5 с делениями и губок 1, 2, 3 и 8. Губки 1 и 2 составляют одно целое с линейкой, а губки 8 и 3 - одно целое с рамкой 7, скользящей по линейке. С помощью винта 4 можно закрепить рамку на линейке в любом положении.

Для измерения наружных поверхностей служат губки 1 и 8, для измерения внутренних поверхностей-губки 2 и 3, а для измерения глубины выточки --стержень 6, связанный с рамкой 7.

На рамке 7 имеется шкала со штрихами для отсчета дробных долей миллиметра, называемая нониусом . Нониус позволяет производить измерения с точностью 0,1 мм (десятичный нониус), а в более точных штангенциркулях - с точностью 0,05 и 0,02 мм.

Устройство нониуса . Рассмотрим, каким образом производится отсчет по нониусу у штангенциркуля с точностью 0,1 мм. Шкала нониуса (рис. 79) разделена на десять равных частей и занимает длину, равную девяти делениям шкалы линейки, или 9 мм. Следовательно, одно деление нониуса составляет 0,9 мм, т. е. оно короче каждого деления линейки на 0,1 мм.

Если сомкнуть вплотную губки штангенциркуля, то нулевой штрих нониуса будет точно совпадать с нулевым штрихом линейки. Остальные штрихи нониуса, кроме последнего, такого совпадения иметь не будут: первый штрих нониуса не дойдет до первого штриха линейки на 0,1 мм; второй штрих нониуса не дойдет до второго штриха линейки на 0,2 мм; третий штрих нониуса не дойдет до третьего штриха линейки на 0,3 мм и т. д. Десятый штрих нониуса будет точно совпадать с девятым штрихом линейки.

Если сдвинуть рамку таким образом, чтобы первый штрих нониуса (не считая нулевого) совпал с первым штрихом линейки, то между губками штангенциркуля получится зазор, равный 0,1 мм. При совпадении второго штриха нониуса со вторым штрихом линейки зазор между губками уже составит 0,2 мм, при совпадении третьего штриха нониуса с третьим штрихом линейки зазор будет 0,3 мм и т. д. Следовательно, тот штрих нониуса, который точно совпадет с каким-либо штрихом линейки, показывает число десятых долей миллиметра.

При измерении штангенциркулем сначала отсчитывают целое число миллиметров, о чем судят по положению, занимаемому нулевым штрихом нониуса, а затем смотрят, с каким штрихом нониуса совпал штрих измерительной линейки, и определяют десятые доли миллиметра.

На рис. 79, б показано положение нониуса при измерении детали диаметром 6,5 мм. Действительно, нулевой штрих нониуса находится между шестым и седьмым штрихами измерительной линейки, и, следовательно, диаметр детали равен 6 мм плюс показания нониуса. Далее мы видим, что с одним из штрихов линейки совпал пятый штрих нониуса, что соответствует 0,5 мм, поэтому диаметр детали составит 6 + 0,5 = 6,5 мм.

3. Штангенглубиномер

Для измерения глубины выточек и канавок, а также для определения правильного положения уступов по длине валика служит специальный инструмент, называемый штангенглубиномером (рис. 80). Устройство штангенглубиномера сходно с устройством штангенциркуля. Линейка 1 свободно перемещается в рамке 2 и закрепляется в ней в нужном положении при помощи винта 4. Линейка 1 имеет миллиметровую шкалу, по которой при помощи нониуса 3, имеющегося на рамке 2, определяется глубина выточки или канавки, как показано на рис. 80. Отсчет по нониусу ведется так же, как и при измерении штангенциркулем.

4. Прецизионный штангенциркуль

Для работ, выполняемых с большей точностью, чем до сих пор рассмотренные, применяют прецизионный (т. е. точный) штангенциркуль .

На рис. 81 изображен прецизионный штангенциркуль завода им. Воскова, имеющий измерительную линейку длиной 300 мм и нониус.

Длина шкалы нониуса (рис. 82, а) равна 49 делениям измерительной линейки, что составляет 49 мм. Эти 49 мм точно разделены на 50 частей, каждая из которых равна 0,98 мм. Так как одно деление измерительной линейки равно 1 мм, а одно деление нониуса равно 0,98 мм, то можно сказать, что каждое деление нониуса короче каждого деления измерительной линейки на 1,00-0,98 = = 0,02 мм. Эта величина 0,02 мм обозначает ту точность , которую может обеспечить нониус рассматриваемого прецизионного штангенциркуля при измерении деталей.

При измерении прецизионным штангенциркулем к количеству целых миллиметров, которое пройдено нулевым штрихом нониуса, надо прибавлять столько сотых долей миллиметра, сколько покажет штрих нониуса, совпавший со штрихом измерительной линейки. Например (см. рис. 82, б), по линейке штангенциркуля нулевой штрих нониуса прошел 12 мм, а его 12-й штрих совпал с одним из штрихов измерительной линейки. Так как совпадение 12-го штриха нониуса означает 0,02 х 12 = 0,24 мм, то измеряемый размер равен 12,0 + 0,24 = 12,24 мм.

На рис. 83 изображен прецизионный штангенциркуль завода «Калибр» с точностью отсчета 0,05 мм.

Длина нониусной шкалы этого штангенциркуля, равная 39 мм, разделена на 20 равных частей, каждая из которых принимается за пять. Поэтому против пятого штриха нониуса стоит цифра 25, против десятого - 50 и т. д. Длина каждого деления нониуса равна

Из рис. 83 видно, что при сомкнутых вплотную губках штангенциркуля только нулевой и последний штрихи нониуса совпадают со штрихами линейки; остальные же штрихи нониуса такого совпадения иметь не будут.

Если сдвинуть рамку 3 до совпадения первого штриха нониуса со вторым штрихом линейки, то между измерительными поверхностями губок штангенциркуля получится зазор, равный 2-1,95 = = 0,05 мм. При совпадении второго штриха нониуса с четвертым штрихом линейки зазор между измерительными поверхностями губок будет равен 4-2 X 1,95 = 4 - 3,9 = 0,1 мм. При совпадении третьего штриха нониуса со следующим штрихом линейки зазор составит уже 0,15 мм.

Отсчет на данном штангенциркуле ведется подобно изложенному выше.

Прецизионной штангенциркуль (рис. 81 и 83) состоит из линейки 1 с губками 6 и 7. На линейке нанесены деления. По линейке 1 может передвигаться рамка 3 с губками 5 и 8. К рамке привинчен нониус 4. Для грубых измерений передвигают рамку 3 по линейке 1 и после закрепления винтом 9 производят отсчет. Для точных измерений пользуются микрометрической подачей рамки 3, состоящей из винта и гайки 2 и зажима 10. Зажав винт 10, вращением гайки 2 подают микрометрическим винтом рамку 3 до плотного соприкосновения губки 8 или 5 с измеряемой деталью, после чего производят отсчет.

5. Микрометр

Микрометр (рис. 84) применяется для точного измерения диаметра, длины и толщины обрабатываемой детали и дает точность отсчета в 0,01 мм. Измеряемая деталь располагается между неподвижной пяткой 2 и микрометрическим винтом (шпинделем) 3. Вращением барабана 6 шпиндель удаляется или приближается к пятке.

Для того чтобы при вращении барабана не могло произойти слишком сильного нажатия шпинделем на измеряемую деталь, имеется предохранительная головка 7 с трещоткой. Вращая головку 7, мы будем выдвигать шпиндель 3 и поджимать деталь к пятке 2. Когда это поджатие окажется достаточным, при дальнейшем вращении головки ее храповичок будет проскальзывать и будет слышен звук трещотки. После этого прекращают вращение головки, закрепляют при помощи поворота зажимного кольца (стопора) 4 полученное раскрытие микрометра и производят отсчет.

Для производства отсчетов на стебле 5, составляющем одно целое со скобой 1 микрометра, нанесена шкала с миллиметровыми делениями, разделенными пополам. Барабан 6 имеет скошенную фаску, разделенную по окружности на 50 равных частей. Штрихи от 0 до 50 через каждые пять делений отмечены цифрами. При нулевом положении, т. е. при соприкосновении пятки со шпинделем, нулевой штрих на фаске барабана 6 совпадает с нулевым штрихом на стебле 5.

Механизм микрометра устроен таким образом, что при полном обороте барабана шпиндель 3 переместится на 0,5 мм. Следовательно, если повернуть барабан не на полный оборот, т. е. не на 50 делений, а на одно деление, или часть оборота, то шпиндель переместится на Это и есть точность отсчета микрометра. При отсчетах сначала смотрят, сколько целых миллиметров или целых с половиной миллиметров открыл барабан на стебле, затем к этому прибавляют число сотых долей миллиметра, которое совпало с линией на стебле.

На рис. 84 справа показан размер, снятый микрометром при измерении детали; необходимо сделать отсчет. Барабан открыл 16 целых делений (половинка не открыта) на шкале стебля. С линией стебля совпал седьмой штрих фаски; следовательно, будем иметь еще 0,07 мм. Полный отсчет равен 16 + 0,07 = 16,07 мм.

На рис. 85 показано несколько измерений микрометром.

Следует помнить, что микрометр - точный инструмент, требующий бережного отношения; поэтому, когда шпиндель слегка коснулся поверхности измеряемой детали, не следует больше вращать барабан, а для дальнейшего перемещения шпинделя вращать головку 7 (рис. 84), пока не последует звук трещотки.

6. Нутромеры

Нутромеры (штихмасы) служат для точных измерений внутренних размеров деталей. Существуют нутромеры постоянные и раздвижные.

Постоянный, или жесткий , нутромер (рис. 86) представляет собой металлический стержень с измерительными концами, имеющими шаровую поверхность. Расстояние между ними равно диаметру измеряемого отверстия. Чтобы исключить влияние тепла руки, держащей нутромер, на его фактический размер, нутромер снабжают державкой (рукояткой).

Для измерения внутренних размеров с точностью до 0,01 мм применяются микрометрические нутромеры. Устройство их сходно с устройством микрометра для наружных измерений.

Головка микрометрического нутромера (рис. 87) состоит из гильзы 3 и барабана 4, соединенного с микрометрическим винтом; шаг винта 0,5 мм, ход 13 мм. В гильзе помещается стопор 2 и пятка/с измерительной поверхностью. Удерживая гильзу и вращая барабан, можно изменять расстояние между измерительными поверхностями нутромера. Отсчеты производят, как у микрометра.

Пределы измерений головки штихмаса - от 50 до 63 мм. Для измерения больших диаметров (до 1500 мм) на головку навинчивают удлинители 5.

7. Предельные измерительные инструменты

При серийном изготовлении деталей по допускам применение универсальных измерительных инструментов (штангенциркуль, микрометр, микрометрический нутромер) нецелесообразно, так как измерение этими инструментами является сравнительно сложной и длительной операцией. Точность их часто недостаточна, и, кроме того, результат измерения зависит от умения работника.

Для проверки, находятся ли размеры деталей в точно установленных пределах, пользуются специальным инструментом - предельными калибрами . Калибры для проверки валов называются скобами, а для проверки отверстий - пробками .

Измерение предельными скобами . Двухсторонняя предельная скоба (рис. 88) имеет две пары измерительных щек. Расстояние между щеками одной стороны равно наименьшему предельному размеру, а другой - наибольшему предельному размеру детали. Если измеряемый вал проходит в большую сторону скобы, следовательно, его размер не превышает допустимого, а если нет, - значит размер его слишком велик. Если же вал проходит также и в меньшую сторону скобы, то это значит, что его диаметр слишком мал, т. е. меньше допустимого. Такой вал является браком.

Сторона скобы с меньшим размером называется непроходной (клеймится «НЕ»), противоположная сторона с большим размером - проходной (клеймится «ПР»). Вал признается годным, если скоба, опускаемая на него проходной стороной, скользит вниз под влиянием своего веса (рис. 88), а непроходная сторона не находит на вал.

Для измерения валов большого диаметра вместо двухсторонних скоб применяют односторонние (рис. 89), у которых обе пары измерительных поверхностей лежат одна за другой. Передними измерительными поверхностями такой скобы проверяют наибольший допускаемый диаметр детали, а задними - наименьший. Эти скобы имеют меньший вес и значительно ускоряют процесс контроля, так как для измерения достаточно один раз наложить скобу.

На рис. 90 показана регулируемая предельная скоба , у которой при износе можно путем перестановки измерительных штифтов восстановить правильные размеры. Кроме того, такую скобу можно отрегулировать для заданных размеров и таким образом небольшим набором скоб проверить большое количество размеров.

Для перестановки на новый размер нужно ослабить стопорные винты 1 на левой ножке, соответственно передвинуть измерительные штифты 2 и 3 и снова закрепить винты 1.

Широкое распространение имеют плоские предельные скобы (рис. 91), изготовляемые из листовой стали.

Измерение предельными пробками . Цилиндрический предельный калибр-пробка (рис. 92) состоит из проходной пробки 1, непроходной пробки 3 и рукоятки 2. Проходная пробка («ПР») имеет диаметр, равный наименьшему допустимому размеру отверстия, а непроходная пробка («НЕ») - наибольшему. Если пробка «ПР» проходит, а пробка «НЕ» не проходит, то диаметр отверстия больше наименьшего предельного и меньше наибольшего, т. е. лежит в допустимых пределах. Проходная пробка имеет большую длину, чем непроходная.

На рис. 93 показано измерение отверстия предельной пробкой на токарном станке. Проходная сторона должна легко проходить сквозь отверстие. Если же и непроходная сторона входит в отверстие, то деталь бракуют.

Цилиндрические калибры-пробки для больших диаметров неудобны вследствие их большого веса. В этих случаях пользуются двумя плоскими калибрами-пробками (рис. 94), из которых один имеет размер, равный наибольшему, а второй - наименьшему допускаемому. Проходная сторона имеет, большую ширину, чем пепроходная.

На рис. 95 показана регулируемая предельная пробка . Ее можно отрегулировать для нескольких размеров так же, как регулируемую предельную скобу, или восстановить правильный размер изношенных измерительных поверхностей.

8. Рейсмасы и индикаторы

Рейсмас . Для точной проверки правильности установки детали в четырехкулачковом патроне, на угольнике и т. п. применяют рейсмас .

С помощью рейсмаса можно производить также разметку центровых отверстий в торцах детали.

Простейший рейсмас показан на рис. 96, а. Он состоит из массивной плитки с точно обработанной нижней плоскостью и стержня, по которому передвигается ползушка с иглой-чертилкой.

Рейсмас более совершенной конструкции, показан на рис. 96, б. Игла 3 рейсмаса при помощи шарнира 1 и хомута 4 может быть подведена острием к проверяемой поверхности. Точная установка осуществляется винтом 2.

Индикатор. Для контроля точности обработки на металлорежущих станках, проверки обработанной детали на овальность, конусность, для проверки точности самого станка применяют индикатор.

Индикатор (рис. 97) имеет металлический корпус 6 в форме часов, в котором заключен механизм прибора. Через корпус индикатора проходит стержень 3 с выступающим наружу наконечником, всегда находящийся под воздействием пружины. Если нажать на стержень снизу вверх, он переместится в осевом направлении и при этом повернет стрелку 5, которая передвинется по циферблату, имеющему шкалу в 100 делений, каждое из которых соответствует перемещению стержня на 1/100 мм. При перемещении стержня на 1 мм стрелка 5 сделает по циферблату полный оборот. Для отсчета целых оборотов служит стрелка 4.

При измерениях индикатор всегда должен быть жестко закреплен относительно исходной измерительной поверхности. На рис. 97, а изображена универсальная стойка для крепления индикатора. Индикатор 6 при помощи стержней 2 и 1 муфт 7 и 8 закрепляют на вертикальном стержне 9. Стержень 9 укрепляется в пазу 11 призмы 12 гайкой 10 с накаткой.

Для измерения отклонения детали от заданного размера подводят к ней наконечник индикатора до соприкосновения с измеряемой поверхностью и замечают начальное показание стрелок 5 и 4 (см. рис. 97, б) на циферблате. Затем перемещают индикатор относительно измеряемой поверхности или измеряемую поверхность относительно индикатора.

Отклонение стрелки 5 от ее начального положения покажет величину выпуклости (впадины) в сотых долях миллиметра, а отклонение стрелки 4-в целых миллиметрах.

На рис. 98 показан пример использования индикатора для проверки совпадения центров передней и задней бабок токарного станка. Для более точной проверки следует установить между центрами точный шлифованный валик, а в резцедержателе - индикатор. Подведя кнопку индикатора к поверхности валика справа и заметив показание стрелки индикатора, перемещают вручную суппорт с индикатором вдоль валика. Разность отклонений стрелки индикатора в крайних положениях валика покажет, на какую величину следует передвинуть в поперечном направлении корпус задней бабки.

С помощью индикатора можно также проверить торцовую поверхность детали, обработанной на станке. Индикатор закрепляют в резцедержателе взамен резца и перемещают вместе с резцедержателем в поперечном направлении так, чтобы пуговка индикатора касалась проверяемой поверхности. Отклонение стрелки индикатора покажет величину биения торцовой плоскости.

Контрольные вопросы 1. Из каких деталей состоит штангенциркуль с точностью 0,1 мм?
2. Как устроен нониус штангенциркуля с точностью 0,1 мм?
3. Установите на штангенциркуле размеры: 25,6 мм; 30,8 мм; 45,9 мм.
4. Сколько делений имеет нониус прецизионного штангенциркуля с точностью 0,05 мм? То же, с точностью 0,02 мм? Чему равняется длина одного деления нониуса? Как прочитать показания нониуса?
5. Установите по прецизионному штангенциркулю размеры: 35,75 мм; 50,05 мм; 60,55 мм; 75 мм.
6. Из каких деталей состоит микрометр?
7. Чему равняется шаг винта микрометра?
8. Как производят отсчет измерения по микрометру?
9. Установите по микрометру размеры: 15,45 мм; 30,5 мм; 50,55 мм.
10. В каких случаях применяют нутромеры?
11. Для чего применяют предельные калибры?
12. Каково назначение проходной и непроходной сторон предельных калибров?
13. Какие конструкции предельных скоб вам известны?
14. Как проверять правильность размера предельной пробкой? Предельной скобой?
15. Для чего служит индикатор? Как им пользоваться?
16. Как устроен рейсмас и для чего его применяют?

Метрология - это наука об измерениях, средствах и методах обеспечения их единства, а также способах достижения необходимой точности. Ее предметом является выделение количественной информации о параметрах объектов с заданной достоверностью и точностью. для метрологии - это стандарты. В данной статье нами будет рассмотрена система допусков и посадок, являющаяся подразделом этой науки.

Понятие о взаимозаменяемости деталей

На современных заводах тракторы, автомобили, станки и другие машины производятся не единицами и не десятками, а сотнями и даже тысячами. При таких объемах производства весьма важно, чтобы каждая изготавливаемая деталь или узел при сборке точно подходили к своему месту без дополнительных слесарных подгонок. Ведь такие операции довольно трудоемки, дорогостоящи и занимают много времени, что при массовом производстве не допустимо. Не менее важным является то, чтобы детали, поступающие на сборку, допускали замену на другие общего с ними назначения, без какого-либо ущерба для функционирования всего готового агрегата. Такая взаимозаменяемость частей, узлов и механизмов называется унификацией. Это весьма важный момент в машиностроении, он позволяет экономить не только затратную часть на проектировку и изготовление деталей, но и время производства, кроме того, упрощается ремонт изделия в результате его эксплуатации. Взаимозаменяемость - это свойство узлов и механизмов занимать свои места в изделиях без предварительного подбора и выполнять свои основные функции в соответствии с

Сопряжение деталей

Две детали, неподвижно или подвижно соединяемые между собой, называют сопрягаемыми. А величину, по которой осуществляется это сочленение, принято называть сопрягаемым размером. В качестве примера можно привести диаметр отверстия в шкиве и соответствующий ему диаметр вала. Величину, по которой не происходит соединение, принято называть свободным размером. Например, наружный диаметр шкива. Для обеспечения взаимозаменяемости сопрягаемые величины деталей всегда должны иметь точное исполнение. Однако подобная обработка весьма сложна и зачастую нецелесообразна. Поэтому в технике применяется способ получения взаимозаменяемых частей при работе с так называемой приближенной точностью. Он заключается в том, что для разных условий работы узлы и детали задают допустимые отклонения их размеров, при которых возможно безукоризненное функционирование данных частей в агрегате. Такие отступы, рассчитанные для разнообразных условий работы, построены в заданной определенной схеме, ее название - "единая система допусков и посадок".

Понятие о допусках. Характеристика величин

Расчетные данные детали, поставляемые на чертеже, от которого производится отсчет отклонений, принято называть номинальным размером. Обычно эта величина выражается в целых миллиметрах. Размер детали, который фактически получается при обработке, называется действительным. Величины, между которыми колеблется этот параметр, принято называть предельным. Из них максимальный параметр - это наибольший предельный размер, а минимальный - наименьший. Отклонения - это разность между номинальной и предельной величиной детали. На чертежах этот параметр принято обозначать в числовой форме при номинальном размере (верхнее значение указывается выше, а нижнее - ниже).

Пример записи

Если на чертеже указано значение 40 +0,15 -0,1 , то это означает, что номинальный размер детали - 40 мм, наибольший предел - +0,15, наименьший - -0,1. Разницу между номинальной и максимальной предельной величиной называют верхним отклонением, а между минимальным - нижним. Отсюда легко определяются фактические значения. Из данного примера следует, что наибольшая предельная величина будет равна 40+0,15=40,15 мм, а наименьшая: 40-0,1=39,9 мм. Разность между наименьшим и наибольшим предельными размерами называют допуском. Вычисляется следующим образом: 40,15-39,9=0,25 мм.

Зазоры и натяги

Рассмотрим конкретный пример, где допуски и посадки имеют ключевое значение. Предположим, что нам необходимо деталь с отверстием 40 +0,1 насадить на вал с размерами 40 -0,1 -0,2 . Из условия видно, что диаметр при всех вариантах будет меньше отверстия, а значит при таком соединении обязательно возникнет зазор. Такую посадку принято называть подвижной, т. к. вал свободно будет вращаться в отверстии. Если размер детали будет 40 +0,2 +0,15 , тогда при любом условии она будет больше диаметра отверстия. В таком случае вал необходимо запрессовывать, и в соединении возникнет натяг.

Выводы

На основании вышеизложенных примеров можно сделать следующие заключения:

• Зазором называется разность между действительными размерами вала и отверстия, когда последние больше первого. При таком соединении детали имеют свободное вращение.
• Натягом принято называть разницу между действительными размерами отверстия и вала, когда последний больше первого. При таком соединении детали запрессовываются.

Посадки и классы точности

Посадки принято разделять на неподвижные (горячая, прессовая, легкопрессовая, глухая, тугая, плотная, напряженная) и подвижные (скользящая, ходовая, движения, легкоходовая, широкоходовая). В машино- и приборостроении существуют определенные правила, которые регламентируют допуски и посадки. ГОСТ предусматривает определенные классы точности при изготовлении узлов с использованием заданных отклонений в размерах. Из практики известно, что детали дорожных и сельскохозяйственных машин без вреда для их функционирования могут быть изготовлены с меньшей точностью, чем для токарных станков, измерительных приборов, автомобилей. В связи с этим допуски и посадки в машиностроении имеют десять различных классов точности. Самые точные из них - это первые пять: 1, 2, 2а, 3, 3а; следующие два относятся к средней точности: 4 и 5; а три последних к грубым: 7, 8 и 9.

Для того чтобы узнать, по какому классу точности следует изготовить деталь, на чертеже рядом с литерой, означающей посадку, ставят цифру, указывающую этот параметр. Например, маркировка С4 означает, что тип скользящий, класс 4-й; Х3 - тип ходовый, класс 3-й. Для всех посадок второго класса цифровое обозначение не ставится, так как он наиболее распространен. Получить подробную информацию о данном параметре можно из двухтомного справочника «Допуски и посадки» (Мягков В. Д., 1982 год издания).

Система вала и отверстия

Допуск и посадки принято рассматривать в качестве двух систем: отверстия и вала. Первая из них характеризуется тем, что в ней все типы с одной степенью точности и класса относятся к одному номинальному диаметру. Отверстия имеют постоянные значения предельных отклонений. Разнообразие посадок в такой системе получается в результате изменения предельного отклонения вала.

Вторая из них характеризуется тем, что все типы с одной степенью точности и класса относятся к одному номинальному диаметру. Вал имеет постоянные значения предельных отклонений. Разнообразие посадок осуществляется в результате изменения значений предельных отклонений отверстий. На чертежах системы отверстий принято обозначать литерой А, а вала - литерой В. Возле буквы ставится знак класса точности.

Примеры обозначений

Если на чертеже указано "30А3", то это значит, что рассматриваемую деталь необходимо обработать системе отверстия третьего класса точности, если будет указано "30А", значит по той же системе, но второго класса. Если допуск и посадки изготавливаются по принципу вала, то у номинального размера указывают необходимый тип. Например, деталь с обозначением "30В3" соответствует обработке по системе вала третьего класса точности.

В своей книге М. А. Палей («Допуски и посадки») объясняет, что в машиностроении принцип отверстия применяется чаще, чем вала. Это связано с тем, что он требует меньших затрат на оснастку и инструменты. Например, для того чтобы обработать отверстие заданного номинального диаметра по этой системе, для всех посадок данного класса необходима только одна развертка, для изменения диаметра - одна предельная пробка. При системе вала для обеспечения каждой посадки в рамках одного класса необходимы отдельная развертка и отдельная пробка.

Допуски и посадки: таблица отклонений

Для определения и выбора классов точности принято пользоваться специальной справочной литературой. Так, допуски и посадки (таблица с примером приведена в этой статье) являются, как правило, весьма малыми величинами. Для того чтобы не писать лишние нули, в литературе их обозначают в микронах (тысячных долях миллиметра). Один микрон соответствует 0,001 мм. Обычно в первой графе такой таблицы указывают номинальные диаметры, а во второй - отклонения отверстия. Остальные графы приводят различные величины посадок с соответствующими им отклонениями. Знак "плюс" возле такого значения показывает, что его следует прибавить к номинальному размеру, знак "минус" - что его необходимо вычесть.

Резьбы

Допуск и посадки резьбовых соединений должны учитывать тот факт, что резьба сопрягается только по сторонам профиля, исключение могут составлять только паронепроницаемые типы. Поэтому основной параметр, который определяет характер величин отклонений, - это усредненный диаметр. Допуск и посадки для наружного и внутреннего диаметра устанавливают так, чтобы полностью исключить вероятность защемления по впадинам и вершинам резьбы. Погрешности уменьшения наружного размера и увеличения внутренней величины не повлияют на процесс свинчивания. Однако отклонения в и угле профиля приведут к заклиниванию крепежной детали.

Допуски резьбы с зазором

Наиболее распространенными являются допуск и посадки с зазором. В таких соединениях номинальное значение среднего диаметра равно наибольшей средней величине резьбы гайки. Отклонения принято отсчитывать от линии профиля перпендикулярно оси резьбы. Это определено ГОСТом 16093-81. Допуски для диаметра резьбы гаек и болтов назначаются в зависимости от заданной степени точности (обозначается числом). Принят следующий ряд значений этого параметра: д1=4, 6, 8; д2=4, 6, 7, 8; Д1=4, 6, 7, 8; Д2=4, 5, 6, 7. Допуски для них не устанавливаются. Размещение полей диаметра резьбы относительно значения номинального профиля способствует определению основных отклонений: верхние для наружных значений болтов и нижние для внутренних величин гаек. Эти параметры напрямую зависят от точности и шага соединения.

Допуски, посадки и технические измерения

Для производства и обработки деталей и механизмов с заданными параметрами токарю приходится использовать разнообразные Обычно для грубых замеров и проверки размеров изделий используют линейки, кронциркули и нутромеры. Для более точных измерений - штангенциркули, микрометры, калибры и т. д. Что представляет собой линейка, знает каждый, поэтому не будем на ней останавливаться.

Кронциркуль - это простой инструмент для измерений наружных величин обрабатываемых деталей. Он состоит из пары поворотных изогнутых ножек, закрепленных на одной оси. Еще существует пружинный вид кронциркуля, его выставляют на необходимый размер с помощью винта и гайки. Такой инструмент немного удобнее простого, т. к. сохраняет заданную величину.

Нутромер предназначен для снятия внутренних замеров. Бывает обычного и пружинного типа. Устройство этого инструмента схоже с кронциркулем. Точность приборов составляет 0,25 мм.

Штангенциркуль - это более точное приспособление. Им можно измерять как наружные, так и внутренние поверхности обрабатываемых деталей. Токарь при работе на токарном станке использует штангенциркуль для снятия замеров глубины выточки либо уступов. Этот измерительный инструмент состоит из штанги с делениями и губками и рамки со второй парой губок. С помощью винта рамка фиксируется на штанге в необходимом положении. составляет 0,02 мм.

Штангенглубиномер - этот прибор предназначен для замеров глубины канавок и выточек. Кроме того, инструмент позволяет определять правильное положение уступов по длине вала. Устройство данного приспособления сходно со штангенциркулем.

Микрометры применятся для точного определения диаметра, толщины и длины обрабатываемой детали. Они дают отсчет с точностью до 0,01 мм. Измеряемый объект располагается между микрометрическим винтом и неподвижной пяткой, регулировка осуществляется путем вращения барабана.

Нутромеры служат для проведения точных измерений внутренних поверхностей. Существуют постоянные и раздвижные приборы. Эти инструменты представляют собой стержни с измерительными шаровыми концами. Расстояние между ними соответствует диаметру определяемого отверстия. Пределы измерений для нутромера составляют 54-63 мм, при наличии дополнительной головки можно определять диаметры до 1500 мм.