Независимые и зависимые допуски отклонений расположения и формы элементов деталей

Допуски расположения могут зависеть от точности изготовленного размера элемента детали, а могут и не зависеть.

1. Независимым допуском расположения или формы называется допуск, числовое значение которого постоянно для всей совокупности элементов деталей, не зависит от действительного размера рассматриваемого и/или базового элемента. Если на чертеже нет никаких указаний, то Допуск считается независимым. Смысл приведенного понятия сводится к тому, что при независимом допуске при измерении необходимо определять погрешность расположения или формы таким образом, чтобы значение размера изготовленного элемента не влияло на значение отклонения расположения или формы. Для требований к отклонению формы практически все точностные требования являются независимыми за очень небольшим исключением, которое будет рассмотрено дальше.

Указаны требования к межосевому расстоянию, и поскольку нет никаких дополнительных сведений, то, следовательно, допуск независимый.

При измерении этой детали надо выбрать методику измерений, чтобы значение действительных, т.е. изготовленных размеров этих отверстий не повлияло на точность межосевого расстояния. В приведенном примере необходимо измерить размеры L1 и L2, а размер между осями рассчитать по формуле L = (L1 + L2) / 2. Так определится размер между осями вне зависимости от размера этих отверстий.

В начале этой главы было сказано, что нормирование требований к точности расположения поверхностей необходимо для того, чтобы обеспечить собираемость элементов деталей. Но независимые допуски нормируются в тех случаях, когда требуется обеспечить не только собираемость поверхностей, но и правильность функционирования (равномерный зазор, герметичность). Наиболее часто независимые допуски расположения используются при нормировании точности расположения посадочных мест под подшипники качения, допуски под валы зубчатых колес, допуски резьбовых отверстий под шпильки и гладких отверстий под штифты по переходной посадке или посадке с натягом, допуски соосности направляющих рабочих поверхностей в деталях гидравлических и пневматических устройств.

Только отклонение наклона и отклонение от параллельности всегда нормируются независимыми допусками, а остальные отклонения расположения могут нормироваться как зависимыми, так и независимыми допусками.

2. Зависимый допуск расположения или формы - допуск, указываемый на чертеже или в других технических документах в виде значения, которое допускается превышать на значение, зависящее от отклонения действительного размера рассматриваемого элемента и/или базы от предела максимума материала (наибольшего предельного размера вала или наименьшего предельного размера отверстия).

Понятие о зависимых допусках несколько сложно для понимания и на практике очень многие разработчики, которые ставят указания о зависимых допусках, часто не очень четко представляют себе, что это означает. Нередки случаи на практике, когда указывается зависимый допуск, а выявить выполнения его в действующем производстве практически невозможно. Перечислим основные признаки зависимых допусков расположения или формы:

1) Относятся только к валам и отверстиям.

2) Указываются на чертеже минимальным значением.

3) Минимальное значение допуска соответствует случаю, когда действительный размер элементов деталей, к которым он относится, соответствует пределу максимума материала (наибольший допускаемый предельный размер вала или наименьший допускаемый предельный размер отверстия).

4) Указанные на чертеже допуски разрешается превышать на значения, зависящие от действительных размеров нормируемого или базового элемента в той мере, в которой размер этих элементов отличается от размера соответствующего максимума материала.

5) Используются в тех случаях, когда от детали требуется только обеспечение собираемости.

6) В частном случае числовое значение зависимого допуска расположения или формы может быть равно нулю. Это означает, что отклонение расположения или формы допускается только для деталей, у которых имеются соответствующие отклонения действительного размера рассматриваемого или базового элемента от предела максимума материала.

Требование к собираемости в какой-то мере определяет подход к использованию зависимых допусков. Принципиальный подход к этим допускам можно представить следующим образом.

Зависимый допуск должен обеспечить собираемость. Поскольку он зависит от действительного размера, то надо вспомнить, что действительный размер - это размер, полученный после измерений с допускаемой погрешностью. Следовательно, этот размер будет известен только после изготовления. Ну, а как быть с чертежом, на котором надо указать допуск? Тогда поступают следующим образом. На чертеже указывают допуск (минимальный), который соответствует наихудшему случаю. Для собираемости (зависимый допуск нормируется для обеспечения собираемости). А этот худший случай будет тогда, когда вал после изготовления оказывается равным наибольшему предельно допускаемому размеру или отверстие соответствует наименьшему предельному размеру. Это те самые размеры, которые соответствуют границе максимума материала. Таким образом, зафиксируем в своей памяти, что на чертеже указывается Допуск, назначение которого - обеспечить собираемость при самых худших условиях по размерам соединяемых элементов.

Ну, а если после изготовления оказалось, что размер элементов детали, к которым относится допуск на точность размера, не соответствует границе максимума материала, т.е. отверстие больше минимально допустимого, а вал меньше максимально допустимого, то эту часть используемого допуска можно добавить к допуску на расположение (т.е. расширить допуск), поскольку при уменьшении размера вала или увеличении размера отверстия детали все равно соберутся, даже если отклонение расположения будет больше, чем указано на чертеже. Таким образом, в той мере, в которой используется допуск на изготовление размеров детали, в той же мере расширяется допуск на расположение. В этих условиях допуск оказывается не постоянным для каждой детали. Две детали с абсолютно одинаковыми размерами ее элементов сделать невозможно, поэтому оказывается, что каждая деталь после изготовления может иметь свой допуск на расположение, хотя на чертеже указан один допуск на все эти детали. Надо всегда помнить, что когда на чертеже указан зависимый допуск знаком ® , это означает, что приведенный допуск соответствует определенным условиям, когда размеры будут соответствовать границам максимума материала.

Поскольку нормированием точности расположения указывается связь между двумя и более элементами, то зависимый допуск может быть задан зависимым от действительного размера базового элемента, или от действительного размера нормируемого элемента, или одновременно от действительных размеров указанных элементов.

При зависимых допусках может быть даже, на первый взгляд, парадоксальный случай, когда значение допуска расположения или формы равно нулю. Это означает, что отклонения базового и нормируемого элемента или расположения допускаются только для размеров элементов деталей, у которых имеются соответствующие отклонения действительного размера от границ максимума материала.

И еще раз коротко повторим понятие о зависимых допусках рассмотрением алгоритма действий оператора при изготовлении детали. После изготовления детали оператор измеряет размеры элементов, к которым относятся требования к точности расположения зависимыми допусками. После этого оператор определяет, на какую величину отличаются действительные размеры элементов от размеров, соответствующих максимуму материала (это размер по прилегающим поверхностям). Затем подсчитываете! новый допуск расположения для этой детали. И, наконец, проверяют соответствие параметров детали тому допуску, который получился по расчету, а не тому, который изначально приведен на чертеже.

После того как Вы достаточно четко представили и усвоили понятие о зависимых допусках (если не четко представляете, то прочтите этот параграф сначала), рассмотрим несколько примеров нормирования точности с помощью зависимых допусков.

Начнем с рассмотрения редко встречающегося случая назначения зависимых допусков для отклонения формы. Это относится к отклонению от прямолинейности оси в пространстве. Для отклонения от прямолинейности оси в пространстве установлено допускаемое отклонение не более 0,01 мм и указано, что этот допуск зависит от действительного размера цилиндра.

Такие допуски иногда назначаются, когда длина сопряжения значительно больше диаметра вала или отверстия. Указанное требование означает, что отклонение от прямолинейности в 0,01 мм, или для частного случая - изогнутости оси, нормируют для случая, когда размер вала будет соответствовать наибольшему предельному значению. Предполагается, что разработчик рассчитал, что при заданном изгибе деталь войдет при сборке в отверстие, если размер вала будет наибольшим. Одновременно разработчик, указывая, что допуск зависимый, считает, что если размер вала будет меньше наибольшего допустимого (но он должен быть в пределах допуска), то можно допустить изгиб оси больше, поскольку и в этом случае собираемость будет обеспечена.

Рассмотрим более сложный пример назначения зависимого допуска при нормировании требования к отклонению от соосности ступенчатого вала.

Пример 1. Указаны требования к соосности - не более 0,1 мм при диаметральном выражении этого допуска и при условии зависимости допуска расположения от действительного размера нормируемого элемента, т.е. вала 020 мм. Показано, как меняется допуск на расположение в зависимости от действительного размера.

Так, из графика видно, что если размер вала будет соответствовать границе максимума материала, т.е. размер вала будет равен 020 мм, то Допуск на отклонение от соосности равен 0,1 мм, а если размер вала оказался равным наименьшему допустимому размеру, т.е. 019,97 мм, тодопуск на отклонение от соосности будет равен 0,13 мм. Ну, а при любом другом размере от 020 до 019,97 мм допуск на соосность изменяется в соответствии с графиком.

Допуск отклонения от соосности, зависимый от действительного размера нормируемого элемента и значения допуска при разных значениях действительного размера

Пример 2. Показано для ранее приведенной детали требование к отклонению от соосности, но допуск зависит от действительного размера базового элемента. Показан график изменения допуска на отклонение от соосности в зависимости от действительного размера базового элемента. Этот график аналогичен предыдущему и не требует дополнительного разъяснения.

Пример 3. Для той же детали допуск на соосность задан зависимым одновременно от действительных размеров базового и нормируемого элементов.

На графике показано изменение допуска на соосность при разных действительных значениях размеров обоих валов. Так, если размеры обоих валов оказались равными границам максимума.

И далее, в зависимости от действительных размеров этих валов, которые будут выяснены после их изготовления и измерения, подсчитывается новый допуск на соосность. Так, если окажется, что валы сделаны по наименьшим предельным размерам, т.е. 019,97 мм и 0 39,96 мм, то допуск на соосность будет равен 0,1 + 0,03 + 0,04 = 0,17 мм. В других случаях, когда размеры валов окажутся любыми в пределах допуска, т.е. между наибольшим и наименьшим предельными размерами, то в зависимости от их действительного значения к допуску на соосность в 0,1 мм добавляется значение допуска от одного и от другого вала в соответствии с графиком. Так, если размер одного вала окажется 0 19,98 мм, а другого 039,97 мм, то допуск на отклонение от соосности для этой детали будет равен 0,1 + 0,02 + 0,03 = 0,15 мм.

Пример 4. Этот пример относится к парадоксальному случаю, когда зависимый допуск на чертеже равен нулю. Позиционный допуск положения оси отверстия зависит от действительного размера этого отверстия. Допуск задан в Диаметральном выражении. Попутно обратите внимание, что размеры, координирующие положения оси отверстия (15 мм), помещены в рамки. Напомним, что это сделано для того, чтобы к ним при изготовлении не применили требования к точности, как к размерам с неуказанными допусками.

Нулевой зависимый допуск означает, что если размер отверстия будет равен минимальному допустимому, т.е. 010 мм, то допуска на позиционное отклонение нет. Ну, а если отверстие при изготовлении окажется равным наибольшему допускаемому значению, то позиционный допуск будет равен 0,16 мм. Это максимальное значение допуска можно представить себе как окружность диаметром 0,16 мм, проведенную вокруг центра, соответствующего центру номинального положения отверстия. Возможные значения допуска в зависимости от действительного размера отверстия могут быть определены по графику.

И еще одна особенность нормирования требований к точности расположения с использованием зависимых допусков. Поскольку проводить измерения размеров элементов деталей для расчета допуска расположения на производстве сложно, то считается, что точность расположения при зависимых допусках чаще всего должна контролироваться при помощи так называемых проходных калибров. Эти калибры представляют собой как бы конструкцию детали, с которой будет соединяться рассматриваемая деталь. Размеры калибров рассчитываются по специальным методикам. Если при контроле калибр соединится с деталью, то это означает, что деталь годна с учетом зависимых допусков и она должна соединиться и с другой годной деталью на сборке.

Из сказанного должно быть ясно, что в условиях единичного и мелкосерийного производства нецелесообразно нормировать требования к расположению с использованием зависимых допусков.