Тема 5.2 Стандартизация точности гладких цилиндрических соединений

Студент должен знать:

• построение системы допусков и посадок гладких цилиндрических соединений (ГЦС), условное обозначение предельных отклонений и посадок, калибры для гладких цилиндрических деталей.

Система допусков и посадок ГЦС. Предельные отклонения. Калибры для гладких цилиндрических деталей.

Литература: [2], с.34-61, 143-150; [7], с.25-130, 185-191; [8], с.165-170, 173-176; [46]; [50]; [51].

Вопросы для самопроверки:

1. Что характеризует понятие «квалитет»? Какие квалитеты применяют в ЕСДП для размеров от 1 до 500 мм и каково их назначение?

2. Как обозначаются посадки в системе отверстия (вала)?

3. Какие применяются три способа обозначения полей допусков на чертежах?

4. Какие поля допусков предназначены для посадок с зазорами, натягом, переходных?

5. Назовите типы калибров и укажите порядок расчета их исполнительных размеров.

Методические указания

Действующая в настоящее время система стандартов на допуски и посадки для гладких цилиндрических и плоских соединений разработана в соответствии с рекомендациями и положениями международной организации по стандартизации (ИСО). В соответствии с этими рекомендациями национальные системы допусков и посадок, ранее существовавшие в ряде стран, должны заменяться единой системой, что является необходимым условием непрерывно расширяющихся и углубляющихся международных связей в области машиностроения, обеспечения взаимозаменяемости и унификации деталей и сборочных единиц, единообразия оформления технической документации.

Разработанная и введенная с 1.01.1977г. система получила название Единой системы допусков и посадок (ЕСДП) и включает ряд стандартов. Основными из них являются следующие: «Общие положения, ряды допусков и основных отклонений» (ГОСТ 25346-89), «Поля допусков и рекомендуемые посадки» (ГОСТ 25347-89). Эти стандарты распространяются на сопрягаемые (т.е. применяемые при образовании посадок) и несопрягаемые размеры гладких элементов (цилиндрических или ограниченных параллельными плоскостями) деталей с номинальными размерами до 3150 мм.

В общем машиностроении наиболее часто применяются размеры до 500 мм, то именно этот диапазон мы и будем рассматривать в дальнейшем.

Единая система допусков и посадок (т.е. все стандарты, входящие в нее) оформлена в виде таблиц, в которых для номинальных размеров заданы научно обоснованные величины предельных отклонений для разных полей допусков отверстий и валов. В строках таблиц указаны интервалы номинальных размеров, в колонках - поля допусков и соответствующие им предельные отклонения.

Разные детали машин в зависимости от назначения и условий работы требуют разной точности изготовления. В ЕСДП предусмотрено несколько рядов точности, названных квалитетами. Квалитет - это совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

Для размеров от 1 до 500 мм установлено 20 квалитетов: 0,1; 0 и с 1-го по 18-й. С возрастанием номера квалитета допуск увеличивается, т. е. точность убывает. Для посадок предусмотрены квалитеты с 5-го по 12-й.

Допуски в каждом квалитете ЕСДП обозначаются двумя буквами латинского алфавита (IT) с добавлением номера квалитета. Например, IT5 означает допуск по 5-му квалитету, a IT10 - допуск по 10-му квалитету.

Приведем ориентировочные данные о том, какие квалитеты (т.е. какая точность) обеспечиваются тем или иным технологическим процессом обработки:

валы 5-го квалитета и отверстия 5-го и 6-го квалитетов получают шлифованием;

валы 6-го и 7-го и отверстия 7-го и 8-го квалитетов - тонким точением или растачиванием, чистовым развертыванием, чистовым протягиванием, холодной штамповкой в вырубных штампах;

валы 8-го и 9-го и отверстия 9-го квалитетов - тонким строганием, тонким фрезерованием, получистовым развертыванием, тонким шабрением, холодной штамповкой в вытяжных штампах;

валы и отверстия 10-го квалитета получают чистовым зенкерованием и другими способами, как и для 9-го квалитета;

валы и отверстия 11-го квалитета получают чистовым строганием, чистовым фрезерованием, чистовым обтачиванием, сверлением по кондуктору, литьем по выплавляемым моделям, другими способами, как для 9-го и 10-го квалитетов;

валы и отверстия 12-го и 13-го квалитетов получают черновым строганием и точением, чистовым долблением, черновым фрезерованием, сверлением без кондуктора, черновым зенкерованием, получистовым растачиванием;

валы и отверстия 14...18-го квалитетов получают черновой токарной обработкой, резкой ножницами и пилами, автоматической газовой резкой, резкой резцом и фрезой, черновым долблением, литьем в песчаные формы.

Для образования посадок в ЕСДП стандартизованы (независимо друг от друга) два параметра, из которых образуются поля допусков: ряды и значения допусков в разных квалитетах и так называемые основные отклонения валов и отверстий для определения положения поля допуска относительно номинального размера (нулевой линии). В качестве основного отклонения принято отклонение, ближайшее к нулевой линии, характеризующее возможное минимальное отклонение размера при обработке от номинального.

Поле допуска в ЕСДП образуется сочетанием основного отклонения и квалитета. В этом сочетании основное отклонение характеризует положение поля допусков относительно нулевой линии, а квалитет - величину допуска.

Основные отклонения обозначают одной, а в отдельных случаях двумя (для сопряжений точного машиностроения) буквами латинского алфавита: прописными (А, В, С, CD, D и т. д.) - для отверстий и строчными (а, b, с, cd, d и т.д.) - для валов.

На рисунке 5.2.1 показана схема основных отклонений в разных квалитетах при одинаковом номинальном размере.

Основными отклонениями служат: для валов a...h верхние отклонения - es; для отверстий А...Н нижние отклонения +EJ; для валов j...zc нижние отклонения +ei; для отверстий J...ZC верхние отклонения - ES.

Характер написания буквы (прописная или строчная) в конструкторской и технологической документации дает полное представление об элементе детали (вал или отверстие), к которому относится поле допуска. Это исключает возможность ошибок при последующем определении числовых значений предельных отклонений по таблицам.

Поля допусков основных отверстий обозначаются буквой Н, а основных валов – h с добавлением номера квалитета, например Н7, Н8, Н9 и т. д. (в этом случае нижние отклонения всегда равны нулю) и h7, h8, h9 и т. д. (в этом случае верхние отклонения всегда равны нулю).

Ниже приведены выборки из ГОСТ 25347-89 «Поля допусков и рекомендуемые посадки», входящего в ЕСДП: предпочтительные поля допусков валов (таблица 5.2.1) и отверстий (таблица 5.2.2) для наиболее употребительных в общем машиностроении квалитетов (с 6-го по 11-й) и рекомендуемые предельные отклонения для неответственных несопрягаемых размеров (таблица 5.2.3). По этим таблицам для каждого номинального размера (точнее, для интервала, в пределах которого находится размер) можно в соответствии с обозначением поля допуска определить числовые значения предельных отклонений.

Рисунок 5.2.1 – Схема основных отклонений в ЕСПД

Нанесение предельных отклонений размеров на чертежах осуществляется в соответствии с ГОСТ 2.307-68*, входящим в Единую систему конструкторской документации (ЕСКД). Предусмотрено три способа указания отклонений:

числовыми значениями предельных отклонений, например 18^+0,018, 12

условными обозначениями полей допусков, например 18Н7, 12е8; условными обозначениями полей допусков с указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений, например 18Н7^(+0,018), 12е8

Рассмотрим примеры определения числовых значений предельных отклонений по таблице 5.2.1 и 5.2.2.

Таблица 5.2.1 – Предпочтительные поля допусков валов по ЕСДП (выборка из ГОСТ 25347-89)

Интервалы номинальных размеров, мм	Квалитет 6								Квалитет 7		Квалитет 8		Квалитет 9		Квалитет 11
	Поля допуков
	g6	h6	jS6	k6	n6	p6	r6	s6	f7	h7	e8	h8	d9	h9	d11	h11
От 1 до 3	-2 -8	0 -6	+3 -3	+6 0	+10 +4	+12 +6	+16 +10	+20 +14	-6 -16	0 -10	-14 -28	0 -14	-20 -45	0 -25	-20 -80	0 -60
Св. 3 до 6	-4 -12	0 -8	+4 -4	+9 +1	+16 +8	+20 +12	+23 +15	+27 +19	-10 -22	0 -12	-20 -38	0 -18	-30 -60	0 -30	-30 -105	0 -75
Св. 6 до 10	-5 -14	0 -9	+4,5 -4,5	+10 +1	+19 +10	+24 +15	+28 +19	+32 +23	-13 -28	0 -15	-25 -47	0 -22	-40 -76	0 -36	-40 -130	-0 -90
Св. 10 до 14 Св. 14 до 18	-6 -17	0 -11	+5,5 -5,5	+12 +1	+23 +12	+29 +18	+34 +23	+39 +28	-16 -34	0 -18	-32 -59	0 -27	-50 -93	0 -43	-50 -160	0 -110
Св. 18 до 24 Св. 24 до 30	-7 -20	0 -13	+6,5 -6,5	+15 +2	+28 +15	+35 +22	+41 +28	+48 +35	-20 -41	0 -21	-40 -73	0 -33	-65 -117	0 -52	-65 -195	0 -130
Св. 30 до 40 Св. 40 до 50	-9 -25	0 -16	+8 -8	+18 +2	+33 +17	+42 +26	+50 +34	+59 +43	-25 -50	0 -25	-50 -89	0 -39	-80 -142	0 -62	-80 -240	0 -160
Св. 50 до 65	-10	0	+9,5	+21	+39	+51	+60 +41	+72 +53	-30	0	-60	0	-100	0	-100	0
Св. 65 до 80	-29	-19	-9,5	+2	+30	+32	+62 +43	+78 +59	-60	-30	-106	-46	-174	-74	-290	-190
Св. 80 до 100	-12	0	+11	+25	+45	+59	+73 +51	+93 +71	-36	0	-72	0	-120	0	-120	0
Св. 100 до 120	-34	-22	-11	+3	+23	+37	+76 +54	+101 +79	-71	-35	-126	-54	-207	-87	-340	-220
Св. 120 до 140							+88 +63	+117 +92
Св. 140 до 160	-14 -39	0 -25	+12,5 -12,5	+28 +3	+52 +27	+68 +43	+90 +65	+125 +100	-43 -83	0 -40	-85 -148	0 -63	-145 -245	0 -100	-145 -395	0 -250
Св. 160 до 180							+93 +68	+133 +108
Св. 180 до 200							+106 +77	+151 +122
Св. 200 до 225	-15 -44	0 -29	+14,5 -14,5	+33 +4	+60 +31	+79 +50	+109 80	+159 +130	-50 -96	0 -46	-100 -172	0 -72	-170 -285	0 -115	-170 -460	0 -290
Св. 225 до 250							+113 +84	+169 +140
Св. 250 до 280	-17	0	+16	+36	+66	+88	+126 +94	+190 +158	-56	0	-110	0	-190	0	-190	0
Св. 280 до 315	-49	-32	-16	+4	+34	+56	+130 +98	+202 +170	-108	-52	-191	-81	-320	-130	-510	-320
Св. 315 до 355 Св. 355 до 400	-18 -54	0 -36	+18 -18	+40 +4	+73 +37	+98 +62	+144 +108 +150 +144	+226 +190 +244 +208	-62 -119	0 -57	-125 -214	0 -89	-210 -350	0 -140	-210 -570	0 -360
Св. 400 до 450 Св. 450 до 500	-20	0	+20	+45	+80	+108	+166 +126	+272 +232	-68	0	-135	0	-230	0	-230	0
	-60	-40	-20	+5	+40	+68	+172 +132	+292 +252	-131	-63	-232	-97	-385	-155	-630	-400

Таблица 5.2.2 – Предпочтительные поля допусков отверстий по ЕСДП (выборка из ГОСТ 25347-89)

Интервалы номинальных размеров, мм

Квалитет 6

Квалитет 8

Квалитет 9

Квалитет 11

Поля допусков

Н7

JS7

К7

N7

P7

F8

H8

E9

H9

H11

Предельные отклонения, мкм

От 1 до 3

+10 0

+5 -5

0 -10

-4 -14

-6 -16

+20 +6

+14 0

+34 +19

+25 0

+60 0

Св. 3 до 6

+12 0

+6 -6

+3 -9

-4 -16

-8 -20

+28 +10

+18 0

+50 +20

+30 0

+75 0

Св. 6 до 10

+15 0

+7 -7

+5 -10

-4 -19

-9 -24

+35 +13

+22 0

+61 +25

+36 0

+90 0

Св. 10 до 18

+18 0

+9 -9

+6 -12

-5 -23

-11 -29

+43 +16

+27 0

+75 +32

+43 0

+110 0

Св. 18 до 30

+21 0

+10 -10

+6 -15

-7 -28

-14 -35

+53 +20

+33 0

+92 +40

+52 0

+130 0

Св. 30 до 50

+25 0

+12 -12

+7 -18

-8 -33

-17 -42

+64 +25

+39 0

+112 +50

+62 0

+60 0

Св. 50 до 80

+30 0

+15 -15

+9 -21

-9 -39

-21 -51

+76 +30

+46 0

+134 +60

+74 0

+190 0

Св. 80 до 120

+35 0

+ 17 -17

+ 10 -25

-10 -45

-24 -59

+90 +36

+54 0

+159 +72

+87 0

+220 0

Св. 120 до 180

+40 0

+20 -20

+ 12 -28

-12 -52

-28 -68

+106 +43

+63 0

+185 +85

+100 0

+250 0

Св. 180 до 250

+46 0

+23 -23

+ 13 -33

-14 -60

-33 -79

+122 +50

+72 0

+215 +100

+115 0

+290 0

Св. 250 до 315

+52 0

+26 -26

+16 -36

-14 -66

-36 -88

+ 137 +56

+81 0

+240 +110

+ 130 0

+320 0

Св. 315 до 400

+57 0

+28 28

+17 -40

-16 -73

-41 -98

+ 151 +62

+89 0

+265 +125

+ 140 0

+360 0

Св. 400 до 500

+63 0

+31 -31

+18 -45

-17 -80

-45 -108

+65 +68

+97 0

+290 +135

+ 155 0

+400 0

Таблица 5.2.3 - Рекомендуемые предельные отклонения для неответственных несопрягаемых размеров (выборка из ГОСТ 25347-89)

Интервалы номинальных размеров, мм

Валы

Отверстия

Поля допусков

h12

js12

h14

js14

h16

js16

H12

Js12

H14

Js14

H16

Js16

Предельные отклонения, мм

От 1 до 3

0 -100

+50 -50

0 -250

+125 -125

0 -600

+300 -300

+ 100 0

+50 -50

+250 0

+125 -125

+600 0

+300 -300

Св. 3 до 6

0 -120

+60 -60

0 -300

+150 -150

0 -750

+375 -375

+120 0

+60 -60

+300 0

+ 150 -150

+750 0

+375 -375

Св. 6 до 10

0 -150

+75 -75

0 -360

+180 -180

0 -990

+450 -450

+ 150 0

+75 -75

+360 0

+180 -180

+900 0

+450 -450

Св. 10 до 18

0 -180

+90 -90

0 -430

+215 -215

0 -1100

+550 -550

+ 180 0

+90 -90

+430 0

+215 -215

+1100 0

+550 -550

Св. 18 до 30

0 -210

+105 -105

0 -520

+260 -260

0 -1300

+650 -650

+210 0

+ 105 -105

+520 0

+260 -260

+1300 0

+650 -650

Св. 30 до 50

0 -250

+ 125 -125

0 -620

+310 -310

0 -1600

+800 -600

+250 0

+125 -125

+620 0

+310 -310

+1600 0

+800 -800

Св. 50 до 80

0 300

+150 -150

0 -740

+370 -370

0 -1900

+950 -950

+300 0

+150 -150

+740 0

+370 -370

+ 1900 0

+950 -950

Св. 80 до 120

0 -350

+175 -175

0 -870

+435 -435

0 -2200

+1100 -1100

+350 0

+175 -175

+870 0

+435 -435

+2200 0

+1100 -1100

Св. 120 до 180

0 -400

+200 -200

0 -1000

+500 -500

0 -2500

+1250 -1250

+400 0

+200 -200

+ 1000 0

+500 -500

+2500 0

+ 1250 –1250

Св. 180 до 250

0 -460

+230 -230

0 -1150

+575 -575

0 -2900

+1450 -1450

+460 0

+230 -230

+1150 0

+575 -575

+2900 0

+ 1450 -1450

Св. 250 до 315

0 -520

+260 -260

0 -1300

+650 -650

0 -3200

+ 1600 -1600

+520 0

+260 -260

+ 1300 0

+650 -650

+3200 0

+ 1600 -1600

Св. 315 до 400

0 -570

+285 -285

0 -1400

+700 -700

0 -3600

+1800 - 1800

+570 0

+285 -285

+1400 0

+700 -700

+3600 0

+ 1800 - 1800

Св. 400 до 500

0 -630

+315 -315

0 -1550

+775 -775

0 -4000

+2000 -2000

+630 0

+315 -315

+ 1550 0

+775 -775

+4000 0

+2000 -2000

Пример. Определить предельные отклонения, если на чертеже указан размер 8k6. По таблице 5.2.1 на пересечении строки «Св. 6 до 10» с колонкой k6 находим предельные отклонения, мкм: +10 и +1. Следовательно, размер 8k6 соответствует размеру 8 .

Пример. Определить предельные отклонения, если на чертеже указан размер 30Н7. По таблице 5.2.2 на пересечении строки «Св. 18 до 30» с колонкой Н7 находим предельные отклонения, мкм: +21 и 0. Следовательно, размеру 30Н7 соответствует размеру 30 .

Обозначение посадки на сборочном чертеже в соответствии с ГОСТ 2.307-68 состоит из указаний по лей допусков сопрягаемых деталей, при этом указание оформляется в виде простой дроби. Вначале записывается номинальный размер соединения (он одинаков для сопрягаемых отверстия и вала), затем над чертой («в числителе») указывается поле допуска отверстия, а под чертой («в знаменателе») - поле до пуска вала. Вместо условных обозначений полей до пусков можно указывать в «числителе» и «знамена теле» предельные отклонения сопрягаемых деталей.

Такая форма обозначения едина для посадок в системе отверстия и в системе вала.

Пример. Обозначение посадки в системе отверстия: 75 (Н7 – поле допуска основного отверстия) или 75 .

П ример. Обозначение посадки в системе отверстия: 50 (h8 – поле допуска основного вала) или 50 .

Примеры выбора посадок. Посадки с натягом по значению гарантированного натяга подразделяют на три подгруппы:

посадки с минимальным гарантированным натягом:

применяют при малых нагрузках и для уменьшения деформаций собранных деталей; неподвижность соединения обеспечивают дополнительным креплением; эти по садки допускают редкие разборки;

посадки с умеренными гарантированными натягами:

допускают передачу нагрузок средней величины без дополнительного крепления, а также с дополнительным креплением; могут применяться для передачи больших нагрузок, если прочность деталей не позволяет применить посадки с большими натягами; сборка может производиться под прессом или способом термических деформаций;

посадки с большими гарантированными натягами

передают тяжелые и динамические нагрузки без дополнительного крепления; необходима проверка соединяемых деталей на прочность; сборка осуществляется в основном способом термических деформаций.

Переходные посадки образуются полями допусков, которые установлены в квалитетах 4...8; характеризуются возможностью получения сравнительно небольших зазоров или натягов; применяются в неподвижных разъемных соединениях при необходимости точного центрирования, при этом необходимо дополнительное крепление собранных деталей. Такие посадки подразделяются на три подгруппы:

посадки с более вероятными натягами

применяют при больших ударных нагрузках, при повышенной точности центрирования и редких разборках, а также при затрудненной сборке вместо посадок с минимальным гарантированным натягом;

посадки с равновероятными натягами и зазорами

имеют наибольшее применение из переходных посадок, так как для сборки и разборки не требуют больших усилий и обеспечивают высокую точность центрирования;

посадки с более вероятными зазорами

применяют при небольших статических нагрузках, частых разборках и затрудненной сборке, а также для регулирования взаимного положения деталей.

Посадки с зазором образуются полями до пусков, которые установлены в квалитетах 4...12, и применяются в неподвижных и подвижных соединениях, для облегчения сборки при невысокой точности центрирования, для регулирования взаимного положения деталей, для обеспечения смазки трущихся поверхностей (подшипники скольжения) и компенсации тепловых деформаций, для сборки деталей с антикоррозийными покрытиями. Посадки с наименьшим зазором, равным нулю , обеспечивают высокую точность центрирования и поступательного перемещения деталей в регулируемых соединениях, могут заменять переходные посадки.

Гладкие калибры и их допуски.

Калибр - это бесшкальный мерительный инструмент, предназначенный для проверки размеров, формы и расположения поверхностей изделий. Наибольшее распространение получили предельные калибры. Для контроля одного размера надо иметь два калибра - проходной и непроходной, исходные размеры которых равны предельным размерам детали. С помощью калибров мы можем определить годность детали, а не действительный размер.

Для контроля отверстия применяются калибры-пробки, для контроля вала - калибры-скобы.

Для увеличения износостойкости рабочих поверхностей калибров, калибры или изготавливаются из углеродистой инструментальной стали, или цементируются, а затем закаливаются.

Размеры, по которым изготавливаются измерительные поверхности калибров, называются исполнительными.

Исполнительные размеры калибров (пробки и скобы) определяются по ГОСТ 24853-81, в котором введены следующие обозначения (таблица 5.2.4)

Н и H₁ - допуск на изготовление калибров (здесь и далее обозначения с индексом " 1" относятся для калибров-скоб);

Z и Z₁ - смещение середины поля допуска проходной стороны калибра (запас на износ);

Y и Y₁ - допуск на износ проходной стороны калибра.

Таблица 5.2.4 - Формулы расчёта исполнительных размеров гладких калибров

Калибр	Обозначение	Рабочий калибр
		для отверстия		для вала
		Размер	Допуск	Размер	Допуск
Проходная сторона: новая	ПР	Dmin+Z		dmax-Z1
изношенная Непроходная сторона	ПРизн НЕ	Dmin-Y Dmax	-	dmax+Y1 dmin	-

Таблица 5.2.5 – Допуски и отклонения гладких калибров до 180 мм (ГОСТ 24853-81)

Квалитеты допусков изделий	Обозначение	Интервалы размеров в мм
		До 3	Свыше 3 до 6	Свыше 6 до 10	Свыше 10 до 18	Свыше 18 до 30	Свыше 30 до 50	Свыше 50 до 80	Свыше 80 до 120	Свыше 120 до 180
		Допуски и отклонения калибров в мкм
6	Z Y Z1 Y1 H H1	1 1 1,5 1,5 1,2 2	1,5 1 2 1,5 1,5 2,5	1,5 1 2 1,5 1,5 2,5	2 1,5 2,5 2 2 3	2 1,5 3 3 2,5 4	2,5 2 3,5 3 2,5 4	2,5 2 4 3 3 3	3 3 5 4 4 6	4 3 6 4 5 8
7	Z; Z1 Y; Y1 H; H1	1,5 1,5 2	2 1,5 2,5	2 1,5 2,5	2,5 2 3	3 3 4	3,5 3 4	4 3 5	5 4 6	6 4 8
8	Z; Z1 Y; Y1 H H1	2 3 2 3	3 3 2,5 4	3 3 2,5 4	4 4 3 3	5 4 4 6	6 5 4 7	7 5 5 8	8 6 6 10	9 6 8 12

Например. Определить исполнительные размеры калибров для контроля отверстия и вала соединения 60 Н7/к6.

По таблицам допусков на калибры находим H=H₁=5мкм=0,005 мм; Z=Z₁=4мкм =0,004 мм; Y=Y₁=3мкм=0,003 мм.

Исполнительные размеры:

для отверстия

ПР_ИЗН=D_min­-Y=(60-0,003)=59,997мм

для вала

ПРизн=d_max+Y₁=60,021+0,003=60,024мм

Выбираем масштаб 1000:1 и строим схему полей допусков калибров (рисунок 5.2.1)

Рисунок 5.2.1 – Схема полей допусков калибров

Маркировка калибров наносится на нерабочей поверхности калибра и содержит номинальный диаметр и поле допуска контролируемой детали. Так, на калибре-скобе для контроля вала из предыдущего примера должно быть нанесено 60к6.

Следует изучить различные конструкции калибров, область их применения, методы контроля калибрами.

Практическое занятие.