5.6. Взаимозаменяемость и узлов и деталей

В процессе производства выдержать точно все размеры и форму деталей невозможно, поэтому уже при проектировании устанавливают их допустимые отклонения. При определении величин этих отклонений исходят из того, что они должны обеспечить:

– правильную сборку изделия;

– качественную работу изделия при эксплуатации;

– выполнение эстетических требований, предъявляемых к изделию.

Для того чтобы правильно ориентироваться в системе допусков и посадок, приведем основные определения.

Под взаимозаменяемостью понимают такое свойство одинаковых деталей, узлов и других конструкций, которое позволяет производить их сборку или замену без последующей подгонки.

Взаимозаменяемость обеспечивается необходимой точностью изготовления деталей, которую устанавливает конструктор на стадии конструирования изделия при разработке чертежей. В связи с этим рассмотрим различные определения размеров детали.

Предельное отклонение – это алгебраическая разность предельного и номинального размеров. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения.

Верхнее предельное отклонение – алгебраическая разность наибольшего предельного и номинального размеров.

Нижнее предельное отклонение – алгебраическая разность наименьшего предельного и номинального размеров.

Линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения при графическом изображении допусков и посадок, называется нулевой.

Погрешность обработки деталей не должна выходить за пределы допустимых отклонений, т.е. за пределы допуска.

Допуск – это разность наибольшего и наименьшего предельных размеров или абсолютная величина алгебраической разности верхнего и нижнего отклонений.

Поле допуска – поле, ограниченное верхним и нижним предельными отклонениями.

Точность изготовления деталей зависит от всех факторов, оказывающих влияние на процесс формирования их размеров, формы и качества поверхности, а также от точности работы станка и его настройки, соблюдения режимов обработки, стабильности свойств материалов, условий труда, правильного выбора конструкторских и технологических баз, условий контроля, квалификации работающих и т.п.

5.6.1. Допуски линейных размеров и посадки. Для установления допусков на линейные размеры принята единица допуска i (мм), которая позволяет сопоставлять точность изготовления деталей разных номинальных размеров. Единица допуска определяется в зависимости от номинального размера Д:

при Д < 500 мм,

при Д > 500 мм.

Допуски, соответствующие одинаковой степени точности изготовления деталей независимо от их номинальных размеров, объединяют общим квалитетом.

Квалитет – это совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

Числовые значения допусков в каждом квалитете зависят от номинальных размеров деталей, поэтому могут быть разными (так как i зависит от Д). Они определяются произведением единицы допуска i и коэффициента а, установленного для каждого квалитета. В соответствии с ГОСТ 6449.1 «Поля допусков для линейных размеров и посадки» установлено девять квалитетов (степеней точности): 10, 11, ..., 18. Допуски по ним соответственно обозначают: IT10, IT11, ..., IT18.

Допуски любого размера определяются следующим образом:

Обозначение допуска	IT10	IT11	IT12	IT13	IT14	IT15	IT16	IT17	IT18
Значение допуска	64i	100i	160i	250i	400i	640i	1000i	1600i	2500i

Наиболее высокая точность соответствует 10-му квалитету. При уменьшении точности на один квалитет допуск увеличивается примерно в 1,6 раза, т.е. значения допусков образуют геометрическую прогрессию со знаменателем 1,6.

На чертежах отклонения указывают после номинального размера.

Например:

; 16 ± 0,9; 16 + 0,18 (в этом случае нижнее отклонение равно нулю и не проставляется); 16–0,18 (верхнее отклонение равно нулю).

В обозначение посадки входит общий для отверстия и вала номинальный размер, за ним (или в числителе) обозначения полей допусков отверстия и вала (в знаменателе) и номер квалитета.

Например:

16H13 / h13, или 16H13 – h13, или ; .

В практике проектирования мебели при выборе допусков линейных размеров удобно пользоваться таблицей значений допусков (табл. 5.4). По указанным в ней значениям допусков можно легко установить предельные отклонения отверстий H и I_S и валов для положений полей допусков h, j_S ,k.

Таблица 5.4

Допуски, мм, линейных размеров до 2500 мм

Интервал размеров, мм	Квалитет
	10	11	12	13	14	15	16	17	18
До 3	–	–	0,10	0,14	0,25	0,40	0,60	1,0	1,4
Свыше 3 до 6	–	–	0,12	0,18	0,30	0,48	0,75	1,2	1,8
Свыше 6 до 10	–	–	0,15	0,22	0,36	0,58	0,90	1,5	2,2
Свыше 10 до 18	–	–	0,18	0,27	0,43	0,70	1,10	1,8	2,7
Свыше 18 до 30	–	–	0,21	0,33	0,52	0,84	1,30	2,1	3,3
Свыше 30 до 50	–	–	0,25	0,39	0,62	1,0	1,60	2,5	3,9
Свыше 50 до 80	–	0,19	0,30	0,46	0,74	1,2	1,90	3,0	4,6
Свыше 80 до 120	–	0,22	0,35	0,54	0,87	1,4	2,20	3,5	5,4
Свыше 120 до 180	–	0,25	0,40	0,63	1,00	1,60	2,50	4,0	6,3
Свыше 180 до 250	–	0,29	0,46	0,72	1,15	1,85	2,90	4,5	7,2
Свыше 250 до 315	–	0,32	0,52	0,81	1,30	2,10	3,20	5,2	8,1
Свыше 315 до 400	–	0,36	0,57	0,89	1,40	2,30	3,60	5,7	8,9
Свыше 400 до 500	–	0,40	0,63	0,97	1,55	2,50	4,00	6,3	9,7
Свыше 500 до 630	–	0,44	0,70	1,10	1,75	2,80	4,40	7,0	–
Свыше 630 до 800	–	0,50	0,80	1,25	2,00	3,20	5,00	8,0	–
Свыше 800 до 1000	–	0,56	0,90	1,40	2,30	3,60	5,60	9,0	–
Свыше 1000 до 1250	–	0,66	1,05	1,65	2,60	4,20	6,60	10,5	–
Свыше 1250 до 1600	0,50	0,78	1,25	1,95	3,10	5,00	7,80	12,5	–
Свыше 1600 до 2000	0,60	0,92	1,50	2,30	3,70	6,00	9,20	15,0	–
Свыше 2000 до 2500	0,70	1,10	1,75	2,80	4,40	7,00	11,00	17,5	–

Линейные размеры элементов бывают двух видов: определяющие величину и форму детали и координирующие. К определяющим размерам относят габаритные размеры деталей и размеры их элементов, например длину щита, толщину одинарного шипа и т. д. Координирующие размеры определяют правильное взаимное расположение ответственных элементов или их положение относительно баз. Поля допусков размеров первого вида следует устанавливать по квалитетам (см. табл. 5.4).

Для выбора квалитетов можно пользоваться данными табл. 5.5., а при выборе посадок – данными табл. 5.6.

Таблица 5.5

Рекомендуемые поля допусков габаритных размеров элементов мебели

Наименование элемента	Параметр	Интервал номинальных размеров, мм	Рекомендуемое поле допуска
Стенки корпусов изделий и перегородки	Длина	От 300 до 1000 Свыше 1000 до 2000	jS12, jS13 jS11, jS12
	Ширина	До 315 Свыше 315 до 580	jS13 jS12
	Толщина	От 16 до 18	jS14
Двери накладные	Высота	От 322 до 1250 Свыше 1250 до 1724	b12, c12, b13 b12, с12
	Ширина	416, 440, 560, 592	b12, с12, b12
	Толщина	От 16 до 18	jS14
Полки	Длина	До 800 Свыше 800 до 1200	jS12, jS13 jS11, jS12
	Ширина	До 315 Свыше 315 до 560	jS14 jS13
	Толщина	От 16 до 18	jS14
Стенки цокольных коробок*	Ширина	92, 108, 140	jS13, jS14
Стенки ящиков накладные	Длина	416, 440, 560, 592	b12, c12, b13
	Ширина	До 284	jS13
	Толщина	От 16 до 18	jS14

* Поля допусков по длине и толщине – такие же, как для стенок корпусов изделий.

Таблица 5.6

Рекомендуемые посадки для шиповых соединений мебели и поля допусков размеров их элементов и брусков

Тип соединения и виды брусков	Параметр	Рекомендуемые посадка и поле допуска
Угловое концевое на шип одинарный открытый сквозной		H13/k13
	Длина и ширина шипа, длина проушины, ширина заплечика, толщина стенки проушины	h13
	Толщина шипа	k13
	Глубина проушины	H15
	Ширина проушины	H13

Продолжение табл. 5.6

Тип соединения и виды брусков	Параметр	Рекомендуемые посадка и поле допуска
Угловое концевое на шип с потемком не		H13/jS13
	Ширина шипа и заплечика, толщина стенки гнезда	h13
	Толщина шипа	jS13
	Длина шипа	h15
	Глубина гнезда	H15
	Ширина и длина гнезда	H13
Угловое серединное на шип одинарный несквозной		H13/Za13; H13/k13
	Толщина шипа в проножках стульев, кресел, столов	Zа13
	Толщина шипа в прочих соединениях	k13
	Ширина шипа и заплечика, толщина стенок гнезда	H13
	Глубина гнезда	H15
Угловое концевое на шип двойной открытый сквозной		H13/jS13
	Длина и ширина шипа, длина проушины, ширина заплечика, толщина стенки проушины	h13
	Толщина шипа	jS13
	Ширина проушины	H13
	Глубина проушины	H15
Угловое ящичное на шип открытый пря мой и «ласточкин хвост»		H13/jS13
	Длина шипа	a13
	Толщина шипа	jS13
	Толщина стенки проушины, ширина заплечика, ширина шипа и длина проушины	h13
	Шаг шипов (толщина шипа плюс ширина проушины)	k13
	Ширина проушины	H13
	Глубина проушины	H15
На шкант		H13/k13; H13/jS13
	Длина шканта	h15
	Диаметр шканта:
	для соединения на клею	k13
	для соединения без клея	jS13
	Диаметр отверстия	H13
	Глубина отверстия	H15

Окончание табл. 5.6

Тип соединения и виды брусков	Параметр	Рекомендуемые посадка и поле допуска
Брусковые детали	Ширина и толщина	jS13
	Длина	jS14
Бруски, формирующие проем	Длина	k12
Бруски, вкладываемые в проем	Длина	h12
Расстояние между заплечиками в брусках с шипами на концах	Для размера, формирующего проем:
	до 800 мм	H13
	свыше 800 мм	H12
	Для размера, не формирующего проем:
	до 250 мм	h13
	свыше 250 мм	h12
Выборка четверти	Ширина и глубина	H15

Неуказанные предельные отклонения линейных размеров. Неуказанными называются предельные отклонения относительно низкой точности, которые не указывают непосредственно после номинальных размеров, а оговаривают в технических требованиях чертежа общей записью. Существуют три варианта назначения неуказанных отклонений линейных размеров: по квалитетам (ГОСТ 6449.1); по классам точности (ГОСТ 6449.5); сочетанием их вариантов. Последний вариант считается предпочтительным. Классам точности соответствуют следующие квалитеты: классу «точный» – 12-й; «средний» – 14-й; «грубый» – 16-й; «очень грубый» – 17-й.

Неуказанные предельные отклонения размеров деталей и сборочных единиц изделий мебели предпочтительно назначать по среднему классу точности. Рекомендации по выбору квалитетов и классов точности для составных частей мебели приведены в табл. 5.7.

Для размеров, которые не влияют на характер соединений и эксплуатационные показатели (например, координирующие и межосевые расстояния отверстий под шурупы, радиусы скруглений, фаски и т. п.), рекомендуется принимать очень грубый класс точности ±t₄/2.

Если технические требования чертежа состоят из одного пункта, неуказанные предельные отклонения размеров оговаривают общей записью вида «неуказанные предельные отклонения размеров ±t₂/2 (или ±t₃/2 и т.д.)». Если технические требования состоят из нескольких пунктов, тогда запись производится без поясняющих слов, например: ±t₂/2.

Таблица 5.7