МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра ПР-2 «Метрология, сертификация и диагностика»

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой ПР-2

________________В.В. Клюев

«___»____________2007г.

Для студентов курса факультета ПР

Специальностей 2005. 01, 2005. 03

Кандидат технических наук, доцент Пухальский В. А.

ЛЕКЦИЯ № 2

по дисциплине 2204 «Метрология, стандартизация, сертификация и взаимозаменяемость»

ТЕМА «Единая система допусков и посадок»

Обсуждена на заседании кафедры

(предметно-методической секции)

«___»_______________2007 г.

Протокол №___

МГУПИ – 2007г.

ЕДИНАЯ СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК

§ 4.1. Поверхности, размеры, отклонения и допуски.

Поверхности деталей бывают цилиндрические, плоские, конические, эвольвентные, сложные (шлицевые, винтовые) и др. Кроме того, поверхности бывают сопрягаемые и несопрягаемые. Сопрягаемые - это поверхности, по которым детали соединяются в сборочные единицы, а сборочные единицы в механизмы. Несопрягаемые или свободные – это конструктивно необходимые поверхности, не предназначенные для соединения с поверхностями других деталей.

Внутренние цилиндрические поверхности, а также внутренние поверхности с параллельными плоскостями (отверстия в ступицах, шпоночные пазы и пр.) являются охватывающими. Их условно называют отверстиями. Диаметры отверстий обозначают D. Наружные поверхности (цилиндрическая поверхность диаметром 22 мм_вала.14, боковые грани шпонок) являются охватываемыми. Их условно называют валами и обозначают d.

Размеры выражают числовые значения линейных величин (диаметров, длин и т. д.) и делятся на номинальные, действительные и предельные. В машино- и приборостроении ee размеры в технической документации задают и указывают в миллиметрах. _ ,

Номинальный размер — размер относительно которого определяют предельные размеры и отсчитывают отклонения. Номинальные размеры являются основными размерами деталей или их соединений.

Действительный размер (D_r, d_r) — размер, установленный измерением с допустимой погрешностью. Погрешность измерения, а следовательно, и выбор измерительных средств необходимо согласовывать с точностью, которая требуется для данного размера.

Предельные размеры — два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер. Больший из двух предельных, размеров, называют наибольшим предельным размером (D_max, d_max) а меньший — наименьшим предельным размером (D_min, d_min).

Отклонением, называют алгебраическую разность между размером (действительным, предельным.) и соответственно номинальным размером. Отклонения отверстий обозначают Е, валов е.

Действительное отклонение (Е, е) равно алгебраической разности действительного и номинального размеров:

Er = D_r – D; e_r = d_r – d. (1)

Предельное отклонение равно алгебраической разности предельного и номинального размеров. Различают верхнее, нижнее и основное отклонения. Верхнее отклонение (ES, es) равно алгебраической разности наибольшего предельного и номинального размеров:

ES = D_max -D; es = d_max – D. (2)

Нижнее отклонение (El, el) равно алгебраической раз¬ности наименьшего предельного и номинального размера.

El = D_min – D; ei = d_min – d. (3)

Поле допуска — поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями.

Положение поля допуска относительно номинального размера или нулевой линии определяется одним из двух отклонений — верхним или нижним, которое называют основным. В системе допусков и посадок за основное отклонение принято меньшее из двух отклонении по абсолютному значению, т.е. ближайшее к нулевой линии.

Понятие о допуске размера. Разброс действительных размеров неизбежен, но при этом не должна нарушаться работоспособность деталей и их соединений, т.е. действительные размеры годных деталей должны находиться в допустимых пределах, которые в каждом конкретном случае определяются предельными размерами или предельными отклонениями. Отсюда и происходит такое понятие как допуск размера.

Допуск (Т — общее обозначение, TD – отверстия, Td вала) равен разности наибольшего и наименьших предельных размеров.

TD = D_max – D_min; (4)

Td = d_max – d_min (5)

или абсолютной величине алгебраической разности верхнего и нижнего отклонений:

TD = ES – EI ; (6)

Td = es – ei (7)

Типовые примеры графического изображения допусков отклонений, номинальных и предельных размеров и других параметров точности отверстий и вала показаны на рис. 4.4а

Линию 00, называемую нулевой. Нулевая линия – линия, положение которой соответствует номинальному размеру. От нее откладывают отклонения при графическом изображении - допусков и посадок; положительные в одну сторону (например вверх), а отрицательные - в другую (вниз).

§ 4.4. Общие сведения о посадках.

К характеру соединения предъявляются различные требования.

В одних случаях необходимо получить подвижное соединение с зазором, в других — неподвижное соединение с натягом

Зазором S называют разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше вала, т. е. S = D – d (рис. 4.6, а).

Натягом N называют разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия (рис. 4.6, б)

Посадкой_ называют характер соединения деталей, определяемой величиной получившихся в ней зазоров или натягов.

Посадки с зазором характеризуются предельными зазорами — наибольшим и наименьшим (см. рис. 4.4).

Наибольший зазор Smax равен разности наибольшего предельного размера отверстия и наименьшего предельного размера вала

S_max = D_max – d_min (8)

Наименьший зазор Smin равен разности наименьшего предельного размера отверстия и наибольшего предельного размера вала

S_min = D_min – d_max (9)

Формулы (8) и (9) можно преобразовать для вычисления S_max и S_min через отклонения, для чего подставим в формулу (8) значения D_max и d_min из формул (4.9) и (4.10)

S_max = ES – ei (10)

Аналогично найдем

S_min = EI - es. (11)

Посадки с натягом. Посадки с натягом характеризуются предельными натягами. Наибольший натяг равен разности наибольшего предельного размера вала и наименьшего предельного размера отверстия; наименьший натяг N_min равен разности наименьшего предельного размера вала и наибольшего предельного размера отверстия:

N_max = d_max – D_min; N_min = d_min – D_max (12)

Предельные натяги, как и предельные зазоры, удобно вычислять через предельные отклонения:

N_max = es – EI; N_min = ei – ES (13)

Переходные посадки. Основной особенностью переходных посадок является то, что в соединениях деталей относящихся к одним и тем же партиям, могут получаться или зазоры, или натяги. Переходные посадки характеризуются наибольшими зазорами и наибольшими натяга.

Общие сведения о системах допусков и посадках.

Посадки можно получать двумя Способами.

При первом способе стандартизуются ряды посадок в системе отверстий и в системе вала; для каждой посадки устанавливают пару полей допусков отверстия и вала; каждое поле допуска задают двумя предельными отклонениями, присущими только данному полю допуска. Такой способ образования посадок применяли в более ранних системах, в том числе в системе ОСТ.

Недостаток этого способа заключается в том, что разнообразие и число посадок зависят от числа стандартизованных полей допусков.

При втором способе стандартизуются отдельно параметры, из которых образуются поля допусков, т. е. ряды допусков в разных квалитетах (см. табл. 3), и независимо от допусков ряды основных отклонений валов (рис. .1 и табл. 4) и отверстий. Поля допусков получают, сочетая любые допуски и основные отклонения. Этот способ обеспечивает большое разнообразие полей допусков и соответственно посадок при сравнительно ограниченных комплектах допусков и основных отклонений.

Системой, допусков, и посадок называют комплекс рядов допусков и посадок, созданный на основе теоретических исследований и обобщения опыта проектирования, изготовления и эксплуатации изделий. Стандартные системы допусков и посадок разработаны для различных типовых соединений деталей машин и приборов. Они обеспечивают взаимозаменяемость в машино- и приборостроении; создают условия для стандартизации конечной продукции, комплектующих изделий, режущего инструмента и калибров; способствуют повышению качества продукции. Современные системы допусков и посадок:

1) охватывают определенные диапазоны размеров, которые для упрощения таблиц допусков разбивают на интервалы размеров;

2) содержат единицы допусков, выражающие зависи¬мость допуска от размера;

3) содержат необходимое число квалитетов, классов или степеней точности, в которых установлены допуски разной величины для одинаковых номинальных размеров;

4) содержат необходимое разнообразие посадок двух рядов — в системе отверстия и в системе вала;

5) являются предельными асимметричными системами, в которых точность размеров задана двумя предельными размерами, а поля допусков основного отверстия и основ¬ного вала расположены асимметрично относительно нулевой линии (см. рис. 1);

6) имеют определенную температуру для проведения точных измерений t — 20 °С.

Системы допусков и посадок оформлены в виде таблиц, содержащих значения допусков и отклонений для всех интервалов, размеров, квалитетов, степеней и классов точности. Стандартные общегосударственные системы допусков и посадок являются обязательными, но на их основе можно составлять отраслевые, ведомственные и заводские стандарты, ограничивающие выбор допусков и посадок с теми значениями, которые удовлетворяют запросы отдельной отрасли промышленности и предприятий.

§ 4,3. Единица допуска и понятие о квалитетах

Точность размеров определяется допуском — с уменьшением допуска точность повышается, и наоборот. Однако значение допуска без учета величины и характера размера, назначения и условий работы детали не может служить мерой точности. Это объясняется следующим.

1. Каждый технологический метод обработки деталей характеризуется своей экономически обоснованной оптимальной точностью, но практика показывает, что с увеличением размеров возрастают технологические трудности обработки деталей с малыми допусками и оптимальные допуски при неизменных условиях обработки несколько увеличиваются. Обобщение опыта обработки деталей на металлорежущем оборудовании позволило выразить взаимосвязь между, экономически достижимой точностью и размерами с помощью условной величины, называемой единицей допуска.

Единица допуска- i (I) выражает зависимость допуска от номинального размера и служит базой для определения стандартных допусков. В системе допусков и посадок СЭВ единицу допуска, мкм, вычисляют по формулам:

для размеров до 500 мм

для размеров свыше 500 до 10 000 мм

где Dm средний размер интервала в мм.

где D₀ и D_M — больший и меньший размеры интервала.

В формулах (1) и (2) первое слагаемое учитывает влияние погрешностей обработки, а второе — влияние погрешностей измерения и температурных погрешностей.

2. К размерам, даже имеющим одинаковые значения, могут предъявляться различные требования в отношении точности. Это объясняется большим разнообразием механизмов а так же узлов и деталей, отличающихся конструкцией, назначением и условиями работы. Поэтому стандартные системы допусков и посадок содержат ряд квалитетов.

Квалитетом называют совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

Допуск для квалитетов за некоторым исключением устанавливают по формуле.

T = ai(I) (4)

где а — число единиц допуска.

В пределах одного и того же квалитета а постоянно, поэтому все номинальные размеры в каждом квалитете имеют одинаковую степень точности. Однако допуски в одном и том же квалитете для разных размеров все же изменяются, так как с увеличением размеров увеличивается единица допуска [см. формулы ( 1) и ( 2)]. При переходе от квалитетов высокой точности к квалитетам грубой точности допуски увеличиваются вследствие увеличения числа единиц допуска, поэтому в разных квалитетах изменяется точность одних и тех же номинальных размеров.

§ 5.2. Диапазоны размеров, единицы допусков и квалитеты ЕСДП

Диапазоны и интервалы размеров. Система допусков и посадок распространяется на размеры до 10 000 мм (нижний предел — менее 1 мм — неограничен). Указанный диапазон размеров разбит на три группы: до 500 мм, свыше 500 до 3150 мм и свыше 3150 до 10 000 мм. Перечисленные группы размеров подразделены на основные и

промежуточные интервалы. Для размеров до 500 мм установлено 13 основных интервалов: до 3 мм; свыше 3 до 6, свыше 6 до 10, свыше 10 до 18 мм и т. д. (табл. 1). Начиная с 10 мм основные интервалы дополнительно разбиты на промежуточные. Например, в основном интервале свыше 10 до 18 мм имеется два промежуточных — свыше 10 до 14 и свыше 14 до 18 мм (см. табл.4). Размеры свыше 500 до 3150 мм разбиты на 8 основных и 16 промежуточных интервалов, а свыше 3150 мм на 5 основных и 10 промежуточных. Промежуточные интервалы введены для отклонений, образующих посадки с большими натягами и зазорами для получения более равномерных зазоров и натягов.