Единая система допусков и посадок

Любая операция механической обработки связана с получением из исходной заготовки детали определенной формы, размеров имеющую заданную шероховатостью поверхности. В технологических документах требования к обрабатываемой детали указываются в соответствии с установленными правилами и понятиями. Рассмотрим кратко эти понятия применительно к фрезерным операциям.

Числовые значения элементов деталей выражаются размерами, которые указывают на чертежах и операционных эскизах как размеры номинальные, заданные. Эти размеры могут быть линейными, и угловыми, т. е. определяющими значения углов.

Для обеспечения взаимозаменяемости деталей на все размеры чертежей указывают предельно допустимые отклонения. Действительный размер обработанной детали, т. е. размер, установленный измерением с допустимой погрешностью, не должен выходить за определенные пределы, называемые допуском.

Допустимые отклонения на размеры в чертежах обычно задаются конструктором исходя из требования взаимозаменяемости и нормального функционирования деталей в проектируемой машине. Принято, что основными сопрягаемыми деталями являются вал с размером d и отверстие с размером D. Допускается условно применять термины «отверстие» и «вал» по отношению к другим охватывающим и охватываемым поверхностям. Так, размеры шпонки условно рассматривают как размеры вала, а ширину, глубину, длину паза под шпонку - как размеры отверстия.

Основным документом для назначения допускаемых отклонений на линейные размеры является Единая система допусков и посадок (ЕСДП СЭВ). Основные положения системы определены стандартами СТ СЭВ 145-75, СТ СЭВ 144-75 и др.

Способность тождественных деталей равноценно заменять друг друга в изделиях определяется как взаимозаменяемость. Взаимозаменяемость обеспечивается принятой Единой системой допусков и посадок, в которую входят следующие стандарты: СТ СЭВ 14-75, СТ СЭВ 145-75, СТ СЭВ 177-75. СТ СЭВ 179-75. СТ СЭВ 302-76.

Установлено три диапазона номинальных размеров, в которых поля допусков для сопрягаемых элементов различны: малый до 7 мм; средний до 500 мм; большой от 500 до 3150 мм. Числовые значения допусков устанавливаются в 19 разрядах точности, называемых квалитетами. Каждый квалитет обозначается своим порядковым номером — от 01, 0, 1, 2, ... до 17-го. Примерное соответствие квалитетов и классов точности OCT дано в таблице на рис. 1

Рис. 1. Примерное соответствие квалитетов единой системы допусков и посадок СЭВ и классов точности ОСТ

• 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.
• Номинальный размер - размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит также началом отсчета.
• Отклонение - алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и др.) в соответствующим номинальным размером.
• Допуск - разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами, или абсолютная алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями.
• Поле допуска - поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется значениями допуска и его положениями относительно номинального размера.
• Основное отклонение - одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии, т. е. линии, которая соответствует номинальному размеру.
• Основной вал или основное отверстие - вал, верхнее отклонение которого равно нулю, или отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.
• Посадка - характер соединения деталей, определяемый зазорами или натягами в соединении.
• Зазор - разность размеров, отверстия и вала (или сопрягаемых плоских поверхностей, охватываемых и охватывающих), если размер отверстия больше размера вала.
• Натяг - разность размеров вала и отверстия (или сопрягаемых плоских поверхностей, охватываемых и охватывающих), если размер вала больше размера отверстия.
• Посадки в системе отверстия - посадки, в которых различные зазоры и натяги Получаются в соединениях различных валов с основным отверстием, нижнее отклонение которого равно нулю.
• Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются в соединениях различных отверстий с основным валом (т. е. валом, верхнее отклонение которого равно нулю).

Для каждого номинального размера в системах отверстия и вала стандарт СЭВ 145-75 предусматривает ряд допусков и основных отклонений, которые удовлетворяют требованиям по обеспечению необходимых сопряжений деталей.

Относительные положения полей допусков, установленные по основным отклонениям, ближайшим к нулевой линии, и их обозначения изображены на рис. 2.

Допуск, который зависит как от номинального размера, так и от принятого квалитета, обозначается цифрами, указывающими, к какому квалитету он относится, Положение поля допуска относительно нулевой линии, в известной мере характеризующее посадку, обозначается одной или двумя буквами латинского алфавита - прописной для отверстий и строчной для валов (рис. 2), например: 50g6; 50H7; 50H11

В обозначение посадки входит номинальный размер, общий для обеих сопрягаемых поверхностей (например, отверстия и вала), за которым следует обозначение положений полей допусков для каждого из этих элементов, начиная с отверстия, например: 50Н7/g6, или 50Н7-g6, или 50(H7/g6).

Стандарты ведомств для отдельных предприятий (заводов, объединений) могут устанавливать большие ограничения на допуски и посадки по сравнению с регламентированными в СТ СЭВ 144-75. Такие дополнительные ограничения вводятся с целью экономии режущих и контрольно-измерительных инструментов применительно к данным конкретным условиям производства.

Рис. 2. Положение полей допусков с их обозначениями

В системе допусков и посадок рассматривают только предельные размеры. Больший из двух предельных размеров (рис. 3) называется наибольшим предельным размером (Dmax, dmax), а меньший - наименьшим предельным размером (Dmax, dmax). Например, конструктор установил, что нормальная работа сопрягаемых деталей (рис. 3, а) обеспечивается при следующих предельных размерах (мм):

Dmax = 25,052; dmax = 24,960;
Dmin; = 25,00; dmin = 24,927.

Такое сопряжение определяется как сопряжение с зазором. Если размеров будет назначено отклонение (рис. 3, б):

Dmax = 25,052; Dmin = 25,000;
dmax = 25,081; dmin = 25,064,

то сопряжение определяется как соединение с натягом.

Рис. 3. Предельные размеры сопрягаемых деталей: а - соединение с зазором; б - соединение с натягом

Но в том и ином случае вал и отверстие деталей должны быть изготовлены с действительными размерами в пределах заданных. При расчетах отклонений размеров сопрягаемых элементов обычно за базу берут нулевую линию сопряжения (рис. 4): для отверстия ES=Dmax-Dн, для вала es=dmax-dн.

Для рассматриваемого примера (см. рис. 3, а): ES=25,052-25,000=0,052; es=24,960-25,000=-0,040.

Нижние предельные отклонения для отверстия El=Dmin-Dн, для вала ei=dmin-dн. Для рассматриваемого примера (см. рис. 3, а) : El=25,000-25,000=0; ei=24,927-25,000=-0,073.

Таким образом, предельные отклонения могут быть положительными, отрицательными и равными нулю.

Допуском размера Т будет разность между наибольшим и наименьшим размерами: TD=Dmax-Dmin; Тd=dmax-dmin.

Для рассматриваемого примера (см. рис. 3, а): ТD=25,052-25,000=0,052; Td=24,960-24,927=0,033.

Допуски при механической обработке определяются и как абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним предельными отклонениями.

Рис. 4. Схема поля допуска сопрягаемых деталей: а - соединение с зазором; б - соединение с натягом