2.4. Размеры, предельные отклонения,

допуски и посадки

Основные термины и определения установлены ГОСТ 25346 – 89 “Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений”.

Все размеры делят на номинальные, действительные и предельные.

Номинальный размер – размер, служащий началом отсчета отклонений и относительно которого определяются предельные размеры. Как отмечалось выше, номинальный размер выбирают как результат расчета деталей при их проектировании, или исходя из конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. Для деталей, входящих в соединение, номинальный размер является общим.

Для сокращения количества типоразмеров заготовок и деталей, режущего и измерительного инструмента, а также для облегчения типизации технологических процессов значения размеров, полученных при расчете, округляются, как правило, в большую сторону в соответствии со значениями нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636–69 “Нормальные линейные размеры”.

В стандарте представлено четыре ряда линейных размеров Rа5, Rа10, Rа20, Rа40, устанавливающие нормальные линейные размеры от 0,001 до 20000 мм. Так для ряда Ra5 предусмотрены нормальные размеры: 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0, 10,0 и т.д., для ряда Ra10 – 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0;10,0 и т.д., для ряда Ra20 – 1,0; 1,1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0 … и т.д.

Во всех случаях необходимо стремиться применять одно из основных предпочтительных чисел, указанных в таблице. Причем, при округлении размера параметров, следует отдавать предпочтение значениям ряда Ra5 перед значениями ряда Ra10, ряда Ra10 – ряду Ra20, ряда Ra20 – ряду Ra40.

Указанный стандарт не распространяется на производные размеры, зависящие от принятых исходных размеров и параметров, в том числе на технологические межоперационные размеры, а также размеры, регламентированные в стандартах на конкретные изделия (например, средний диаметр резьбы).

Действительный размер – размер, установленный при измерении с допустимой погрешностью. Как уже отмечалось, деталь изготовить с абсолютно точными размерами и измерить без внесения погрешностей практически невозможно, поэтому и введено это понятие.

Предельные размеры – два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали (рис.2.7, а). Больший из них называется наибольшим предельным размером, меньший – наименьшим предельным размером. Эти размеры принято обозначать D_max и D_min - для отверстий, d_max и d_min – для валов (рис.2.7, б). Если сравнить величину действительного размера (d_д, D_д) с его предельными значениями, то можно сделать заключение о годности детали.

Так, если для вала выполняется условие:

d_max ≥ d_д ≥ d_min,

то вал считается годным. Для отверстия условие годности детали выглядит следующим образом:

D_max ≥ D_д ≥ D_min

Проходной предел – термин, применяемый к одному из предельных размеров, который соответствует максимальному количеству материала, то есть верхнему пределу для вала или нижнему пределу для отверстия (рис.2.8, а).

Непроходной предел – термин, применяемый к одному из предельных размеров, который соответствует минимальному количеству материала, то есть нижнему пределу для вала или верхнему пределу для отверстия (рис.2.8, б).

В соответствии с ГОСТ 25346 – 89 для упрощения чертежей введены понятия предельных отклонений от номинального размера (рис.2.7, б):

• верхнее предельное отклонение (ES, es) – алгебраическая разность

между наибольшим предельным размером и номинальным размером:

ES = D_max - D;

es = d_max – d

• нижнее предельное отклонение (EI, ei) – алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным размером:

EI = D_min - D;

ei = d_min – d

- действительное отклонение – алгебраическая разность между действительным размером и номинальным размером.

Отклонения могут быть положительными, если предельный или действительный размер больше номинального, и отрицательными, если предельный или действительный размер меньше номинального.

На конструкторских и технологических чертежах номинальные и предельные размеры, а также их отклонения указывают в миллиметрах без обозначения единицы (ГОСТ 2.307–68 “ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений”), например, 85 ; 42 ; 50 ; 50 .

Угловые размеры и их предельные отклонения указываются в градусах, минутах или секундах с указанием единицы, например, 30 15 40 .

При равенстве абсолютных значений отклонений они указываются один раз со знаком рядом с номинальным размером, например 85 ± 0,02;

90 ± 5°.

Отклонение, равное нулю, на чертежах не проставляется. Наносят только одно отклонение – положительное на месте верхнего отклонения, отрицательное – на месте нижнего предельного отклонения, например, 60 ; 89 .

Одним из основных понятий, определяющих точность изготовления деталей, является допуск. Допуском T называют разность между наибольшим и наименьшим допускаемыми значениями параметра.

Если говорят о допуске размера, то под этим понимается разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютное значение алгебраической разности между верхним и нижним предельными отклонениями (рис.2.7, б).

TD = D_max - D_min = /ES - EI/

Td = d_max - d_min = /es - ei/

Допуск всегда положительная величина.

От величины допуска во многом зависит качество деталей и стоимость их изготовления. С увеличением допуска, как правило, качество деталей ухудшается, а стоимость изготовления становится меньше.

На рис. 2.7, а представлено условное изображение деталей: отверстия и вала. Заштрихованная зона между наибольшим и наименьшим предельными размерами является допуском. Однако, такая схема, хотя и достаточно наглядна, но трудно выполнима в масштабе, так как разница между значениями номинального размера, отклонений и допусков очень большая. Поэтому применяется графическое изображение допусков и предельных отклонений в виде поля допуска (рис. 2.7, б).

Поле допуска – это поле, ограниченное верхним и нижним предельными отклонениями, относительно номинального размера – нулевой линии. Нулевая линия это линия соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок. Как правило, нулевая линия располагается горизонтально, и отклонения относительно нее откладываются: положительные - вверх, а отрицательные - вниз.

Введены понятия “основной вал” и “основное отверстие”:

- основной вал – это вал, верхнее предельное отклонение которого равно нулю (es = 0),

- основное отверстие – это отверстие, нижнее предельное отклонение которого равно нулю (EI = 0).

Допуски размеров охватывающих поверхностей принято сокращенно называть допуском отверстия и обозначать его TD, а охватываемых поверхностей – допуском вала с условным обозначением Td.

Когда говорят о деталях, находящихся в соединении, применяют термин “посадка”. Посадкой называется характер соединения деталей одинакового номинального размера, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Посадка характеризует свободу относительного перемещения деталей в соединении или степень сопротивления их взаимному перемещению.

Зазор S - разность размеров отверстия и вала, если размеры вала меньше размеров отверстия. Собранное с зазором соединение допускает перемещение деталей друг относительно друга.

Натяг N - разность размеров вала и отверстия до сборки соединения, если размер вала больше размера отверстия. Собранное с натягом соединение обеспечивает взаимную неподвижность деталей после их сборки.

Различают посадки с зазором (рис. 2.9, а), с натягом (рис. 2.9. в) и переходные (рис. 2.9, д).

Посадка с зазором - посадка, при которой зазор в соединении обеспечивается за счет разности размеров отверстия и вала. На рис. 2.9, б показана схема посадки с зазором. Видно, что поле допуска отверстия 1 располагается над полем допуска вала 2 и в любом случае размеры вала, будут меньше размеров отверстия. Посадка с зазором характеризуется следующими основными параметрами:

-наибольшим зазором S_max = D_max - d_min;

-наименьшим зазором S_min = D_min - d_max;

-средним зазором S_m = (S_max + S_min)/2.

-допуском посадки TS = S_max - S_min= TD + Td

К посадкам с зазором относятся также такие посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала, т. е. D_min = d_max. В этом случае S_min= 0.

Посадка с натягом – посадка, при которой натяг в соединении обеспечивается за счет разности размеров вала и отверстия. На рис. 2.9, г показана посадка с натягом. Видно, что поле допуска отверстия 1 располагается под полем допуска вала 2 и в любом случае, в данном соединении, размеры вала будут больше размеров отверстия. Основные параметры посадки с натягом:

-наибольший натяг N_max = d_max - D_min;

-наименьший натяг N_min = d_min - D_max;

-средний натяг N_m = (N_max + N_min)/2.

-допуском посадки TN = N_max - N_min= TD + Td

К посадкам с натягом также относятся такие посадки, в которых нижняя граница поля допуска вала совпадает с верхней границей поля допуска отверстия, т. е. D_max = d_min. В этом случае N_min = 0.

Переходная посадка - посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга (поля допусков вала 2 и отверстия 1 перекрываются полностью или частично). На рис.2.9, е показана схема переходной посадки. Такая посадка характеризуется следующими основными параметрами:

-наибольшим зазором S_max = D_max - d_min;

-наибольшим натягом N_max = d_max - D_min;

-допуском посадки TS(N) = TD + Td

В качестве примеров расчета посадок рассмотрим три типа соединений деталей, имеющие различные виды посадок.

Необходимо определить предельные размеры сопрягаемых деталей, допуски, зазоры и натяги в соединениях.

Предельные отклонения выбираются из ГОСТ 25346–82.

Пример 2.1: посадка с зазором Æ 50 H7/f7.

Отверстие: номинальный размер Æ 50 мм, верхнее предельное отклонение ES = +25 мкм, нижнее предельное отклонение EI = 0.

Предельные размеры отверстия: D_max = D + ES = 50 + 0,025 = 50,025 мм;

D_min = D + EI = 50 + 0 = 50,000 мм;

Допуск отверстия: TD = D_max - D_min = 50,025 - 50,000 = 0,025 мм.

Вал: номинальный размер Æ 50, верхнее предельное отклонение es = - 25 мкм, нижнее предельное отклонение ei = - 50 мкм.

Предельные размеры вала: d_max = d + es = 50 + (- 0,025) = 49,975 мм;

d_min = d + ei = 50 + (- 0,050) = 49,950 мм;

Допуск вала: Td = d_max - d_min = 49,975 - 49,950 = 0,025 мм.

Величины зазоров в посадке этих деталей составят:

S_max = D_max - d_min = 50,025 - 49,950 = 0,075 мм;

S_min = D_min - d_max = 50,000 - 49,975 = 0,025 мм.

Допуск посадки с зазором:

TS = S_max - S_min = 0,075 - 0,025 = 0,05мм,

или TS = TD + Td = 0,025 + 0,025 = 0,05 мм.

Схема расположения полей допусков для этой посадки представлена на рис. 2.10.

Пример 2.2: посадка с натягом Æ 50 H7/p6.

Отверстие: предельные размеры и величина допуска остаются такими же как в примере 1.

Вал: номинальный размер Æ 50, верхнее предельное отклонение es = + 42 мкм, нижнее предельное отклонение ei = + 26 мкм.

Предельные размеры вала: d_max = d + es = 50 + 0,042 = 50,042 мм;

d_min = d + ei = 50 + 0,026 = 50,026 мм;

Допуск вала: Td = d_max - d_min = 50,042 - 50,026 = 0,016 мм.

Величины натягов в посадке составят:

N_max = d_max -D_min = 50,042 - 50,000 = 0,042 мм;

N_min = d_min - D_max = 50,026 - 50,025 = 0,001 мм.

Допуск посадки с натягом:

TN = N_max - N_min = 0,042 - 0,001 = 0,041мм,

или TN = TD + Td = 0,025 + 0,016 = 0,041 мм.

Схема расположения полей допусков для этой посадки представлена на рис. 2.11.

Пример 2.3: посадка переходная Æ 50 H7/m6.

Отверстие: предельные размеры и величина допуска остаются такими же как в примере 1.

Вал: номинальный размер Æ 50, верхнее предельное отклонение es = + 25 мкм, нижнее предельное отклонение ei = + 9 мкм.

Предельные размеры вала: d_max = d + es = 50+ 0,025 = 50,025 мм;

d_min = d + es = 50 + 0,009 = 50,009 мм;

Допуск вала: Td = d_max - d_min = 50,025 - 50,009 = 0,016 мм.

Величины натягов в посадке составят:

S_max = D_max - d_min = 50,025 - 50,009 = 0,016 мм;

N_max = d_max - D_min = 50,025 - 50,000 = 0,025 мм.

Допуск посадки:

TS(N) = TD + Td = 0,025 + 0,016 = 0,041 мм.

Схема расположения полей допусков для этой посадки представлена на рис. 2.12.

Предельные отклонения размеров деталей, находящихся в сопряжении, записываются в виде дроби (ГОСТ 2.307–68) (рис. 2.13, а). В числителе дроби указываются числовое значение предельных отклонений отверстия, а в знаменателе – числовые значения предельных отклонений вала.

Например, Æ 40 .

При нанесении числовых значений отклонений на сборочных чертежах в некоторых случаях допускаются надписи, поясняющие, к какой из деталей относятся эти отклонения (рис. 2.13, б,в).