Допуски и посадки, основные понятия, обозначения. Квалитет, нулевая линия, допуск, предельное отклонение, верхнее отклонение, нижнее отклонение, поле допуска

Допуск размера и поле допуска

Предельные отклонения берутся с учетом знака.

Предельные отклонения

Для упрощения простановки размеров на чертежах вместо предельных размеров указывают предельные отклонения.

Верхнее отклонение – алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами (рис.1,б):

для отверстия – ES = D max – D ;

для вала – es = d max – d .

Нижнее отклонение – алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами (рис.1,б):

для отверстия – EI = D min – D ;

для вала – ei = d min – d .

Поскольку предельные размеры могут быть больше или меньше номинального размера или один из них может быть равен номинальному размеру, поэтому предельные отклонения могут быть положительными, отрицательными, одно из них может быть положительным, другое – отрицательным. На рис.1,б для отверстия верхнее отклонение ES и нижнее отклонение EI положительны.

По номинальному размеру и предельным отклонениям, указанным на рабочем чертеже детали, определяют предельные размеры.

Наибольший предельный размер – алгебраическая сумма номинального размера и верхнего отклонения:

для отверстия – D max = D + ES ;

для вала – d max = d + es .

Наименьший предельный размер – алгебраическая сумма номинального размера и нижнего отклонения:

для отверстия – D min = D + EI ;

для вала – d min = d + ei .

Допуск размера (T или IT ) – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами, или величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями (рис.1):

для отверстия ‑T D = D max - D min или T D = ES – EI ;

для вала ‑T d = d max – d min или T d = es - ei .

Допуск размера всегда положительная величина. Это интервал между наибольшим и наименьшим предельными размерами, в котором должен находиться действительный размер годного элемента детали.

Физически допуск размера определяет величину официально разрешенной погрешности, которая возникает при изготовлении детали по какому-либо элементу.

Пример 2 .Для отверстия Æ18 установлены нижнее отклонение
EI = + 0,016 мм, верхнее отклонение ES =+0,043 мм.

Определить предельные размеры и допуск.

Решение :

наибольший предельный размер D max =D + ES= 18+(+0,043)=18,043 мм ;

наименьший предельный размер D min =D + EI= 18+(+0,016)=18,016 мм ;

T D = D max - D min = 18,043 – 18,016 = 0,027 мм или

T D = ES - EI= (+0,043) – (+0,016) = 0,027 мм .

В данном примере, допуск размера 0,027 мм означает, что в партии годных будут детали, действительные размеры которых могут отличатся друг от друга не более, чем на 0,027 мм.

Чем меньше допуск, тем точнее должен быть изготовлен элемент детали и тем труднее, сложнее и потому дороже его изготовление. Чем больше допуск, тем грубее требования к элементу детали и тем проще и дешевле его изготовление. Для производства экономически выгодно использовать большие допуски, но только чтобы не снижалось качество выпускаемой продукции, поэтому выбор допуска должен быть обоснован.

Чтобы лучше понять соотношения номинального и предельных размеров, предельных отклонений и допуска размера, выполняют графические построения. Для этого вводят понятие нулевой линии.

Нулевая линия - линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении полей допусков и посадок. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные - вниз (рис. 1, б). Если нулевая линия расположена вертикально, то положительные отклонения откладываются справа от нулевой линии. Масштаб при графических построениях выбирается произвольно. Приведем два примера.

Пример 3 . Определить предельные размеры и допуск размера для вала Ø 40 и построить схему полей допусков.

Решение :

номинальный размер d = 40 мм;

верхнее отклонение es = – 0,050 мм;

нижнее отклонение ei = – 0,066 мм;

наибольший предельный размер d max = d + es = 40 + (– 0,05) = 39,95мм;

наименьший предельный размер d min = d + ei = 40 + (– 0,066) = 39,934 мм;

допуск размера Т d = d max - d min = 39,95 – 39,934 = 0,016 мм.

Пример 4 . Определить предельные размеры и допуск размера для вала Ø 40±0,008 и построить схему полей допусков.

Решение :

номинальный размер диаметра вала d = 40 мм;

верхнее отклонение es = + 0,008 мм;

нижнее отклонение ei = – 0,008 мм;

наибольший предельный размер d max = d + es = 40 + (+ 0,008) = 40,008 мм;

наименьший предельный размер d min = d + ei = 40 + (– 0,008) =39,992 мм;

допуск размера Т d = d max - d min = 40,008 – 39,992 = 0,016 мм.

Рис.2. Схема поля допуска вала Ø 40

Рис. 3. Схема поля допуска вала Ø 40±0,008

На рис. 2 и рис. 3 представлены схемы полей допусков для вала Ø 40 и для вала Ø 40±0,008, из которых видно, что номинальный размер диаметра вала один и тот же d = 40 мм, допуск размера одинаковый T d = 0,016 мм, поэтому стоимость изготовления этих двух валов одна и та же. Но поля допусков разные: для вала Ø 40 допуск T d располагается ниже нулевой линии. Из-за предельных отклонений наибольший и наименьший предельные размеры меньше номинального размера (d max = 39,95 мм, d min = 39,934 мм).

Для вала Ø 40±0,008 допуск T d располагается симметрично относительно нулевой линии. Из-за предельных отклонений наибольший предельный размер больше номинального размера (d max = 40,008 мм,), а наименьший предельный размер меньше номинального (d min = 39,992 мм).

Таким образом, допуск для указанных валов один и тот же, но нормируемые пределы, по которым определяют годность деталей, разные. Это происходит потому, что поля допусков рассматриваемых валов различные.

Поле допуска – это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями или предельными размерами (рис. 1, рис. 2, рис. 3). Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно нулевой линии (номинального размера). При одном и том же допуске для одного и того же номинального размера могут быть разные поля допусков (рис. 2, рис. 3), а значит разные нормируемые пределы.

Чтобы изготовить годные детали, необходимо знать поле допуска, т. е. известно и допуск размера элемента детали и расположение допуска относительно нулевой линии (номинального размера) .

3. Понятия «вал» и «отверстие»

Изготовленные детали при сборке образуют различные соединения, сопряжения, одно из которых представлено на рис.4.

Несопрягаемые

(свободные)

Сопрягаемые размеры

Рис. 4. Сопряжение вала и отверстия

Детали, которые образуют сопряжение называют сопрягаемыми.

Поверхности, по которым происходит сопряжение деталей, называют сопрягаемыми, а остальные поверхности называют несопрягаемыми (свободными).

Размеры, которые относятся к сопрягаемым поверхностям, называют сопрягаемыми. Номинальные размеры сопрягаемых поверхностей равны между собой.

Размеры, которые относятся к несопрягаемым поверхностям, называют несопрягаемыми размерами.

В машиностроении размеры всех элементов деталей независимо от их формы условно делят на три группы: размеры валов, размеры отверстий и размеры, не относящиеся к валам и отверстиям .

Вал – термин, условно применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, включая и элементы, ограниченные плоскими поверхностями (нецилиндрические).

Отверстие – термин, условно применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей, включая и элементы, ограниченные плоскими поверхностями (нецилиндрические).

Для сопрягаемых элементов деталей на основе анализа рабочих и сборочных чертежей устанавливают охватывающие и охватываемые поверхности сопрягаемых деталей, и таким образом, принадлежность поверхностей сопряжений к группам « вал» и « отверстие».

Для несопрягаемых элементов деталей - относятся ли они к валу или отверстию - используют технологический принцип: если при обработке от базовой поверхности (всегда обрабатывается первой) размер элемента увеличивается – это отверстие, если размер элемента уменьшается – это вал.

К группе размеров и элементов деталей, не относящихся к валам и отверстиям относят фаски, радиусы скруглений, галтели, выступы, впадины, расстояния между осями, плоскостями, осью и плоскостью, глубину глухих отверстий и т.д.

Эти термины введены для удобства нормирования требований к точности размеров поверхностей независимо от их формы.

При изготовлении деталей, которые будут иметь сопряжения друг с другом, конструктор учитывает тот факт, что эти детали будут иметь погрешности и идеально друг к другу не подойдут. Конструктор заранее определяет в каком диапазоне допустимы погрешности. Устанавливается по 2 размера для каждой сопрягаемой детали, минимальное и максимальное значение. Внутри данного диапазона и должен находиться размер детали. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называются допуском.

Особенно критично важными допуски проявляют себя при проектировании размеров посадочных мест для валов и размеров самих валов.

Максимальный размер детали или верхнее отклонение ES, es — разность между наибольшим и номинальным размером.

Минимальный размер или нижнее отклонение EI, ei — разность между наименьшим и номинальным размером.

Посадки делят на 3 группы в зависимости от подобранных полей допусков для вала и отверстия:

С зазором. Пример:

С натягом . Пример:

Переходные . Пример:

Поля допусков для посадок

Для каждой выше описанной группы есть ряд полей допусков в соответствии с которыми изготовляют группу сопряжения вал — отверстие. Каждое отдельно взятое поле допуска решает свою определенную задачу в определенной области промышленности, поэтому их так много. Ниже приведена картинка видов полей допусков:

Основные отклонения отверстий обозначаются прописными буквами, а валов — строчными.

Для образования посадки вал — отверстие существует правило. Смысл этого правила следующий — основные отклонения отверстий равны по величине и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначенной той же буквой.

Исключение составляют соединения предназначенные для прессования или клепания. В этом случае для поля допусков вала подбирается ближайшее значение поля допусков отверстия.

Совокупность допусков или квалитет

Квалитет — совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров.

Квалитет заключает в себе смысл, что обрабатываемые детали попадают в один класс точности, не зависимо от их размера, при условии если изготовление разных деталей ведется на одном и том же станке, и при одинаковых технологических условиях, одинаковыми режущими инструментами.

Установлено 20 квалитетов (01, 0 — 18).

Самые точные квалитеты применяют для изготовления образцов мер и калибров — 01, 0, 1, 2, 3, 4.

Квалитеты применяемые для изготовления сопрягаемых поверхностей должны быть достаточно точными, но в обычных условиях особой точности не требуется, поэтому для этих целей применяют с 5 по 11 квалитеты.

С 11 по 18 квалитеты не особо точные и их применение ограничено при изготовлении несопрягаемых деталей.

Ниже приведена таблица точности по квалитетам.

Отличие допусков от квалитетов

Отличия все же есть. Допуски — это теоретические отклонения, поле погрешности в пределах которого нужно изготовить вал — отверстие, в зависимости от назначения, размера вала и отверстия. Квалитет же — это степень точности изготовления сопрягаемых поверхностей вал — отверстие, это фактические отклонения, зависящее от станка или метода доведения поверхности сопрягаемых деталей до конечной стадии.

Например. Нужно изготовить вал и посадочное место под него — отверстие с полем допуска H8 и h8 соответственно с учетом всех факторов, таких как диаметр вала и отверстия, условия работы, материал изделий. Диаметр вала и отверстия возьмем 21мм. При допуска H8 поле допуска 0 +33мкм и h8 + -33мкм. для того чтобы попасть в это поле допуска нужно выбрать квалитет или класс точности изготовления. Учтем что при изготовлении нап станке неравномерность изготовления детали может отклоняться как в положительную, так и в отрицательную сторону, поэтому с учетом поля допуска H8 и h8 был 33/2 = 16,5мкм. Данному значению соответствуют все квалитеты по 6 включительно. Следовательно выбираем станок и способ обработки такой, который позволяет добиться класса точности соответствующий 6 квалитету.

Основным отклонением называется одно из двух предельных, ближе расположенное к нулевой линии (рис. 3.1).

Для валов предусмотрено 27 основных отклонений, они обозначаются строчными буквами латинского алфавита. Значения основных отклонений определяются по эмпирическим формулам, которые приведены в табл. 4 ГОСТ 25346-89 . Основные отклонения зависят только от размера, но не от квалитета, даже если в формуле присутствует допуск. В качестве примера приведем

несколько формул: d → es = – 16 d 0,44 ; g → es = – 2,5 d 0,34 ; m → ei = + (IT7 – – IT6); t → ei = + IT7 + 0,63d.

Буквосочетание j S не имеет основного отклонения, его предельные отклонения равны ± IT/2, т. е. es = + IT/2, а ei = – IT/2.

Вторые отклонения рассчитываются с учетом допуска.

Если основное отклонение верхнее, то

ei = es – Td, (3.11)

а если основное – нижнее, то

es = ei + Td. (3.12)

Расположение основных отклонений отверстий и валов приведено на рис. 3.2.

3.3. Основные отклонения отверстий

Основные отклонения отверстий построены таким образом, чтобы обеспечить образование посадок в системе вала, аналогичным посадкам в системе отверстия. Основные отклонения отверстий равны по величине и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначаемым той же буквой (рис. 3.3). Основные отклонения отверстий определяются по двум правилам.

Общее правило . Основное отклонение отверстия должно быть симметрично относительно нулевой линии основному отклонению вала, обозначаемому той же буквой: EI = – es для A – H; ES = – ei – для J – ZC.

Правило действительно для всех отклонений, кроме отклонений отверстия N квалитетов 9 – 16 для размеров свыше 3 мм у них ES = 0 и для отклонений, на которые распространяется специальное правило.

Специальное правило . Две соответствующие друг другу посадки в системе отверстия и в системе вала, в которых отверстие данного квалитета соединяется с валом ближайшего более точного квалитета, должны иметь одинаковые зазоры или натяги (например, H7/p6 и P7/h6).

Специальное правило действительно для интервалов размеров свыше 3 мм для отверстий:

J, K, M, N – до 8-го квалитета включительно;

P – ZC до 7-го квалитета включительно.

Запись специального правила в виде формулы имеет вид:

ES = – ei + Δ, (3.13)

где Δ = IT n – IT n–1 , т. е. разность между допуском рассматриваемого квалитета, с которым будет сопрягаться данное основное отклонение, и допуском ближайшего более точного квалитета (рис. 3.4).

Js не имеет основного отклонения, т. е. ES = + IT/2, а EI = – IT/2.

Вторые отклонения определяются с учетом допуска:

ES = EI + TD; (3.14)

EI = ES – TD. (3.15)

3.4. Посадки в есдп

Поверхности, по которым происходит соединение деталей, называются посадочными или сопрягаемыми , все остальные поверхности называются свободными или несопрягаемыми . Соответствующие этим поверхностям размеры называются аналогично: посадочные и свободные.

Посадкой называется характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся зазоров или натягов. Посадка определяет свободу относительного перемещения сопрягаемых деталей друг относительно друга. Тип посадки определяется величиной и взаимным расположением полей допусков отверстия и вала. Все посадки делятся на три группы: подвижные, неподвижные и переходные.

Отверстие и вал независимо от посадки и допусков на размер имеют один и тот же размер сопряжения, т. е. номинальный размер одинаков (D = d).

Нулевая линия - линия, соответствующая некоему размеру, от которой откладываются отклонения размеров при указании допусков и посадок. Все линии чертежа - нулевые. Размер этот называется номинальным размером .
Допуск - диапазон отклонения от нулевой линии. "Отверстие выполнено диаметром А с допуском +0,5" - это означает, что действительный диаметр отверстия находится между диаметром, заданным нулевой линией (номинальный размер=А) и диаметром А+0,5мм.
Предельное отклонение - разность между предельным (наиболее отклоняющимся) и номинальным размером.
Верхнее отклонение = верхнее предельное отклонение = разница между номинальным и наибольшим предельным размером.
Нижнее отклонение = нижнее предельное отклонение = разница между номинальным и наименьшим предельным размером.

Поле допуска - диапазон размеров, ограниченный верхним и нижним отклонением от нулевой лини. Положение поля допуска обозначают:

Для отверстия: Прописные (большие) буквы латинского алфавита. A, B, C, CD, D......
Для вала: строчные (маленькие) буквы латинского алфавита. a,b,c,cd......

Отклонение, используемое для указания поля допуска допуска называют основным отклонением - это отклонение поля допуска ближайшее к нулевой линии.

Отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю (не может быть меньше) - называют основным H .

Вал, верхнее отклонение которого равно нулю (не может быть больше) - называют основным и обозначают английской буквой h .

На рисунке ниже - положение полей допусков (заштриховано) относительно нулевой линии. Слева указаны отрицательные или положительные отклонения.

Посадка - характер соединения узлов (деталей), определяемый величиной существующих в нем зазоров или натягов. Различают посадки с зазором , посадки с натягом и переходные (промежуточные) посадки.

Посадки в системе отверстия - предпочтительнее на практике (исторически) , см. рисунок ниже:

Посадки в системе вала , смотри рисунок ниже:

Квалитет - установленная совокупность допусков, определяющая допуск для данного линейного размера (одинаковая степень точности для всех номинальных размеров). Величнины полей допусков обозначают буквами IT и порядковым номером квалитета.

Свойство независимо изготовленных деталей (или узлов) занимать свое место в узле (или машине) без дополнительной обработки их при сборке и выполнять свои функции в соответствии с техническими требованиями к работе данного узла (или машины)
Неполная или ограниченная взаимозаменяемость определяется подбором или дополнительной обработкой деталей при сборке

Система отверстия

Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю)

Система вала

Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (вал, верхнее отклонение которого равно нулю)

В целях повышения уровня взаимозаменяемости изделий, сокращения номенклатуры нормального инструмента установлены поля допусков валов и отверстий предпочтительного применения.
Характер соединения (посадки) определяется разностью размеров отверстия и вала

Термины и определения по ГОСТ 25346

Размер — числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения

Действительный размер — размер элемента, установленный измерением

Предельные размеры — два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер

Наибольший (наименьший) предельный размер — наибольший (наименьший) допустимый размер элемента

Номинальный размер — размер, относительно которого определяются отклонения

Отклонение — алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и соответствующим номинальным размером

Действительное отклонение — алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами

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

Верхнее отклонение ES, es — алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами
ES — верхнее отклонение отверстия; es — верхнее отклонение вала

Нижнее отклонение EI, ei — алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами
EI — нижнее отклонение отверстия; ei — нижнее отклонение вала

Основное отклонение — одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии

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

Допуск Т — разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижними отклонениями
Допуск — это абсолютная величина без знака

Стандартный допуск IT — любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок. (В дальнейшем под термином «допуск» понимается «стандартный допуск»)

Поле допуска — поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии

Квалитет (степень точности) — совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров

Единица допуска i, I — множитель в формулах допусков, являющийся функцией номинального размера и служащий для определения числового значения допуска
i — единица допуска для номинальных размеров до 500 мм, I — единица допуска для номинальных размеров св. 500 мм

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

Предел максимума (минимума) материала — термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наибольший (наименьший) объем материала, т.е. наибольшему (наименьшему) предельному размеру вала или наименьшему (наибольшему) предельному размеру отверстия

Посадка — характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки

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

Допуск посадки — сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение

Зазор — разность между размерами отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше размера вала

Натяг — разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия
Натяг можно определять как отрицательную разность между размерами отверстия и вала

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. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала

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. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала

Переходная посадка — посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга в соединении, в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично

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

Нормальная температура — допуски и предельные отклонения, установленные в настоящем стандарте, относятся к размерам деталей при температуре 20 град С