3D сады


Что такое допуски и посадки в машиностроении


Допуски и посадки в машиностроении

Определение 1

Машиностроением называется отрасль промышленности, которая занимается производством всевозможных машин, оборудования, деталей и запчастей, необходимых для производства.

Машиностроение, в зависимости от типа и области применения может разделяться на следующие группы:

  • тяжелое;
  • общее;
  • среднее;
  • точное;
  • производство металлических изделий и заготовок;
  • ремонт машин и оборудование (изготовление запчастей).

Определение допуска

Процесс проектирования деталей на чертежах сопровождается проставлением номинальных размеров и предельных отклонений от них. Каждая деталь содержит свои габаритные размеры, все ее части могут иметь условные обозначения размеров или допусков.

Определение 2

Допуск - это разность между максимальным и минимальным допустимым значением определенного параметра. Другими словами, допуском называется диапазон значений, которых может достигать определенный параметр.

Существует также такое понятие как поле допуска. Это поле, которое ограничивается максимальным и минимальным значением допуска и его положением относительно его номинального размера.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Рисунок 1. Допуск. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Определение посадки

Определение 3

Посадка - это характер соединения деталей, который определяется величиной получающихся в нем зазоров или натягов. При соединении двух деталей образуется посадка.

Посадки бывают нескольких типов:

  • посадка с зазором;
  • посадка с натягом;
  • переходная посадка.

Если в посадке обеспечивается зазор в соединении, то она называется посадкой с зазором.

Рисунок 2. Соединение вала и отверстия с зазором. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Полем допуска посадки называется поле, заключенное между двумя линиями, которые соответствуют разности между максимальным и минимальным допустимым зазором или натягом. Поля допуска образуются сочетанием основного отклонения и квалитета.

До начала великой промышленной революции 18 века все механизмы изготавливались одним мастером, от начала работ и до их окончания. Наиболее сложными на тот момент механизмами являлись часы, навигационные приборы, замки. Все составляющие приборов подготавливались индивидуально, из-за чего встретить одинаковые детали даже на одном и том же производстве было проблематично.

Из-за этого возникал ряд проблем. Среди них, например, невозможность заменить одну из составляющих прибора или устройства в случае выхода ее из строя. Вероятность подобрать подходящую деталь среди разных вариаций размеров той же детали ручной работы была крайне малой. Детали просто не подходили друг к другу. Это и стало одной из первопричин появления стандартизации и установления точных требований к изготовляемым деталям. Это позволило бы изготавливать одинаковые детали в рамках одной фабрики, производства, а то и отрасли.

Стандартные детали можно было бы использовать в любых устройствах и приборах, где были использованы такого же типа детали. Кроме того, это позволило бы наладить производство запчастей для разного рода техники и механизмов.

Все это требовало создания новой единой системы стандартов, в которой будет четко прописано требования и технические характеристики той или иной детали для конкретной фабрики или промышленности (отрасли) в целом. Вместе с этим и зародились такие термины, как допуски и посадки в машиностроении. Расчет размерных цепей, размеры, отклонения, погрешности - все это начало появляться и описываться в связи с потребностью введения стандартизации в промышленности.

Допуски и посадки необходимы для точного соединения деталей в машиностроении, а также в металлообработке. Сама идея введения нормативных понятий таких, как допуски и посадки нацелена на стандартизации и создание возможности изготовления взаимозаменяемых деталей для механизмов любой степени сложности конструкции.

Для того чтобы та или иная деталь подошла для определенного механизма, к ней выдвигаются определенные требования. Например, она должна быть изготовлена из определенного материала, иметь определенный радиус, толщину и скругление. Без этого деталь не может гарантированно подойти к тому или иному механизму.

Но точность данных требований зависит только от самих конструкций и механизмов, в которых они используются. Есть механизмы, где на счету будет каждая доля миллиметра (например, наручные часы), а есть те механизмы, где погрешность может составлять вплоть до нескольких миллиметров, а то и сантиметров.

Выполнение более точных деталей, чем требования к ним допустимо, ведь это не скажется отрицательно на качестве или функционировании конечного устройства. Однако это требует больших физических затрат на производство. Чем выше точность детали, тем сложнее ее изготовить.

Суть посадки лежит в системе отверстия - при соединении валов различного размера с отверстием образуются посадки или же соединением всех отверстий разного размера с одним основным валом.

Замечание 1

На практике в машиностроении изготовление двух идентичных деталей просто невозможно. Они в любом случае будут отличаться хоть на какой-то минимальный зазор. Поэтому к этому и не стремятся при производстве деталей. Для решения этой проблемы были введены так называемые классы точности. Это характеристика детали, которая указывает на точность соответствия размерам, приведенным на чертежах.

Чем выше этот самый класс - тем меньше отклонений должно быть у детали от указанного в чертежах значения. Допуск как раз и является одним из сопутствующих параметров. Он характеризует величину отклонений в размере. Он может быть только положительным, но размер детали, при этом, может отличаться от номинального как в большую, так и в меньшую сторону.

Таким образом, если фактический размер детали после обработки находится в пределах допусков (допустимых значений отклонений), то деталь считается пригодной к сборке. В противном случае, сборка детали невозможна или может привести к несоответствиям полученного и ожидаемого результатов, что приводит к непригодности данной детали к использованию. Все допуски и возможные отклонения выбираются исходя из потребностей к точности тех или иных деталей сборки. Именно поэтому наличие отклонения может плохо сказаться на окончательном результате.

Допуски и посадки

Машины и механизмы состоят из деталей, которые в процессе работы совершают относительные движения или находиться в относительном покое. Две детали, элементы которых входят друг в друга, образуют соединение.

В соединении элементов двух деталей один из них является внутренним (охватывающим), другой - наружным (охватываемым). В системе допусков и посадок всякий наружный элемент условно называется валом, всякий внутренний - отверстием.

Разность размеров отверстия и вала до сборки определяет характер соединения деталей, или посадку, т. е. большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей или степень сопротивления их взаимному смещению.

Разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала, называется зазором. Зазор характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей соединения.

Разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия, называется натягом. Натяг характеризует степень сопротивления взаимному смещению деталей в соединении.

В необходимых случаях зазор может быть выражен как натяг со знаком минус, а натяг - как зазор со знаком минус.

При проектировании деталей машин их геометрические параметры задаются размерами элементов, а также формой и взаимным расположением их поверхностей. При изготовлении возникают отступления геометрических параметров. Эти отступления называются погрешностями. Погрешности могут возникнуть также в процессе хранения и эксплуатации машин под воздействием внешней среды, внутренних изменений в структуре материала, износа и т. д.

Степень приближения действительных параметров к идеальным называется точностью. Понятия о точности и погрешности взаимосвязаны, чем меньше погрешности, тем выше точность.

С какой бы точностью детали ни выполнялись, выдержать абсолютно точно их размеры невозможно, поэтому для изготовления деталей предусматриваются допустимые отклонения от номинального размера.

Номинальным размером называется размер, полученный из расчета на прочность, жесткость и т. п., исходя из конструктивных и технологических соображений и служащий началом отсчета отклонений.

Действительным размером называется размер, полученный в результате непосредственного измерения с наивысшей практически допустимой точностью. Действительный размер годной детали должен быть не больше наибольшего и не меньше наименьшего допускаемых предельных размеров.

Предельными размерами называются два предельных значения размера, между которыми должен находиться действительный размер. Больший из них называется наибольшим предельным размером, а меньший - наименьшим предельным размером.

Допуском размера называется разность между наибольшими и наименьшими предельными размерами. Величина допуска обозначается в десятых и сотых долях миллиметра, а также в микрометрах. Допуск указывают в виде двух отклонений от номинального: верхнего и нижнего.

Верхним предельным отклонением называется алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным, а нижним предельным отклонением - алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным.

Отклонение может быть положительным, если предельный размер больше номинального, и отрицательным, если предельный размер меньше номинального.

Правильный выбор допуска имеет решающее значение для экономичности изготовления детали. Чем меньше допуск, тем сложнее изготовление деталей, выше стоимость станков и инструментов для их обработки и контроля.

Допуск на чертеже может быть показан числовой величиной верхнего и нижнего предельных отклонений, а также буквами и цифрами, характеризующими посадку и степень точности.

Обозначения 36 -+0.008 36 -0.027-0.010
Номинальный размер, мм 36 36
Верхнее предельное отклонение, мм +0.008 -0.010
Нижнее предельное отклонение, мм -0.008 -0.027
Наибольший предельный размер, мм 36+0.008=36.008 36-0.010=35.990
Наименьший предельный размер, мм 36-0.008=35.992 36-0.027=35.973
Допуск размера, мм 36.008-35.992=0.016 35.990-35.973=0.017

В стандартных таблицах допусков и посадок установлены предельные отклонения для отверстий и валов, которые выбираются конструктором и указываются, на чертежах наряду с номинальным размером. По этим данным при необходимости могут быть определены предельные размеры и допуски деталей, а также предельные зазоры или натяги и допуск посадки.

Допуски и посадки соединений

При изготовлении деталей, которые будут иметь сопряжения друг с другом, конструктор учитывает тот факт, что эти детали будут иметь погрешности и идеально друг к другу не подойдут. Конструктор заранее определяет в каком диапазоне допустимы погрешности. Устанавливается по 2 размера для каждой сопрягаемой детали, минимальное и максимальное значение. Внутри данного диапазона и должен находиться размер детали. Разность между наибольшим и наименьшим предельными  размерами называются допуском.

Особенно критично важными допуски проявляют себя при проектировании размеров посадочных мест для валов и размеров самих валов.

Максимальный размер детали или верхнее отклонение ES, es — разность между наибольшим и номинальным размером.

Минимальный размер или нижнее отклонение EI, ei — разность между наименьшим и номинальным размером.

Виды посадок отверстие — вал

Посадки делят на 3 группы в зависимости от подобранных полей допусков для вала и отверстия:

Поля допусков для посадок

Для каждой выше описанной группы есть ряд полей допусков в соответствии с которыми изготовляют группу сопряжения вал — отверстие. Каждое отдельно взятое поле допуска решает свою определенную задачу в определенной области промышленности, поэтому их так много. Ниже приведена картинка видов полей допусков:

Основные отклонения отверстий обозначаются прописными буквами, а валов — строчными.

Для образования посадки вал — отверстие существует правило. Смысл этого правила следующий — основные отклонения отверстий равны по величине и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначенной той же буквой.

Исключение составляют соединения предназначенные для прессования или клепания. В этом случае для поля допусков вала подбирается ближайшее значение поля допусков отверстия.

Совокупность допусков или квалитет

Квалитет — совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров.

Квалитет заключает в себе смысл, что обрабатываемые детали попадают в один класс точности, не зависимо от их размера, при условии если изготовление разных деталей ведется  на одном и том же станке, и при одинаковых технологических условиях, одинаковыми режущими инструментами.

Установлено 20 квалитетов (01, 0 — 18).

Самые точные квалитеты применяют для изготовления образцов мер и калибров — 01, 0, 1, 2, 3, 4.

Квалитеты применяемые для изготовления сопрягаемых поверхностей должны быть достаточно точными, но в обычных условиях особой точности не требуется, поэтому для этих целей применяют с 5 по 11 квалитеты.

С 11 по 18 квалитеты не особо точные и их применение ограничено при изготовлении несопрягаемых деталей.

Ниже приведена таблица точности по квалитетам.

Отличие допусков от квалитетов

Отличия все же есть. Допуски — это теоретические отклонения, поле погрешности в пределах которого нужно изготовить вал — отверстие, в зависимости от назначения, размера вала и отверстия. Квалитет же  — это степень точности изготовления сопрягаемых поверхностей вал — отверстие, это фактические отклонения, зависящее от станка или метода доведения поверхности сопрягаемых деталей до конечной стадии.

Например. Нужно изготовить вал и посадочное место под него — отверстие с полем допуска H8 и h8 соответственно с учетом всех факторов, таких как диаметр вала и отверстия, условия работы, материал изделий. Диаметр вала и отверстия возьмем 21мм. При допуска H8 поле допуска 0 +33мкм и h8 + -33мкм. для того чтобы попасть в это поле допуска нужно выбрать квалитет или класс точности изготовления. Учтем что при изготовлении нап станке неравномерность изготовления детали может отклоняться как в положительную, так и в отрицательную сторону, поэтому с учетом поля допуска H8 и h8 был 33/2 = 16,5мкм. Данному значению соответствуют все квалитеты по 6 включительно. Следовательно выбираем станок и способ обработки такой, который позволяет добиться класса точности соответствующий 6 квалитету.

Поделиться:

1 Комментарий

Допуски и посадки

Современное машиностроение немыслимо без взаимозаменяемости деталей. Взаимозаменяемостью называется свойство изготовленных с заданной точностью деталей обеспечивать возможность сборки (или замены при ремонте) сопрягаемых деталей в узел, а узлов в изделие при соблюдении предъявленных к ним технических требований. Детали взаимозаменяемы только тогда, когда их размеры, форма, физические свойства материала и другие количественные и качественные характеристики находятся в заданных пределах.

Взаимозаменяемыми могут быть не только детали, но также узлы и механизмы в целом. В первую очередь такими должны быть те детали и узлы, от которых зависят надежность, долговечность и другие эксплуатационные качества изделий. Этому требованию должны отвечать и запасные части.

Взаимозаменяемость в судоремонте имеет большое значение и обеспечивает значительный экономический эффект, так как наличие готовых запасных деталей и узлов, которые можно легко, без пригонки, поставить на место взамен вышедших из строя, намного облегчает и упрощает выполнение ремонта.

Для обеспечения широкой взаимозаменяемости деталей в машиностроении разработаны Государственные стандарты. Стандартизованные детали изготовляют по размерам и форме, установленным ГОСТом, независимо от того, в какой отрасли промышленности их используют. Примерами таких стандартизованных деталей могут служить крепежные детали, трубы и др.

Технологические операции в любом производстве при изготовлении деталей выполняют в определенном порядке. Цель этих операций состоит в придании заготовке таких форм, и размеров, которые по чертежу (или заданию) должно иметь готовое изделие. При обработке с поверхности заготовки удаляется определенный слой металла. Разность размеров заготовки до и после обработки называют припуском на обработку. Подлежащий удалению слой металла (припуск) можно удалять с поверхности не сразу, а постепенно, применяя различные виды обработки, или, как говорят, различные операции. Припуски, последовательно удаляемые при различных операциях обработки, называются операционными припусками. Общий размер припуска складывается из припусков на каждую операцию.

При любом способе обработки деталей (вручную или на станке) имеют место некоторые отклонения от размеров, заданных в чертеже, и отклонения от заданной геометрической формы. К ним относятся: овальность и многогранность, бочкообразность и корсетность, искажение геометрических осей и др. У плоских поверхностей отклонениями от геометрической формы являются непрямолинейность и неплоскостность.

Основными причинами погрешностей механической обработки являются: неточность и износ станков и приспособлений, на которых обрабатывают данную деталь; неточность контрольно-измерительного инструмента; неточность базовых поверхностей обрабатываемых деталей; ошибки при установке деталей и при установке инструмента; ошибки, допускаемые во время измерений; нагрев деталей в процессе обработки; нарушения технологического процесса, допускаемые работающим.

Основной расчетный размер, который проставляется в чертеже, называется номинальным; фактические размеры, полученные путем непосредственного измерения, называются действительными. Если на чертеже проставлены только номинальные размеры, это означает, что степень точности не установлена, а поэтому для обработки принимают небольшие свободные отклонения от размеров по чертежу.

При конструировании детали всегда назначают допускаемые предельные размеры, которые обеспечивают надежную работоспособность и взаимозаменяемость деталей.

Наибольшими и наименьшими предельными размерами называются такие, между которыми может находиться действительный размер. Таким образом, действительный размер бывает больше или меньше номинального. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском (рис. 87).

Рис. 87. Графическое изображение допусков вала и отверстия.

Отклонения от номинального размера в пределах допуска могут быть верхними и нижними. Верхним отклонением называется разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. Нижним отклонением называется разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. Действительным отклонением (отклонением размера) называется разность между действительным и номинальным размерами. Отклонение бывает положительным и отрицательным.

Положительное отклонение обозначается знаком ( + ) и имеет место в том случае, когда действительный размер детали больше номинального. Отрицательное отклонение обозначается знаком (—) и имеет место тогда, когда действительный размер меньше номинального. Отклонения обозначаются десятичной дробью и проставляются рядом с номинальным размером: верхнее отклонение вверху, нижнее внизу. Перед цифрой положительного отклонения ставят знак ( + ), перед цифрой отрицательного отклонения знак (—). Если верхнее и нижнее отклонения равны, проставляется одно общее число со знаками плюс-минус (±). Например, обозначение 600,050,02 показывает, что номинальный размер детали равен 60 мм, причем верхнее положительное отклонение равно 0,05 мм, а нижнее отклонение (тоже положительное) равно 0,02 мм. Следовательно, наибольший предельный размер детали будет равен 60+0,05 =  60,05 мм, а наименьший предельный размер 60 + 0,02 =  60,02 мм. Таким образом, допуск составляет 60,05—60,02 =  0,03 мм. Обозначение  показывает, что размер детали может колебаться от 40,15 мм до 39,90 мм. Разность между размерами 40,15—39,90 = 0,25 мм составляет допуск. Чем меньше допуск, тем точнее должна быть изготовлена деталь.

При сборке различных механизмов их детали сопрягают различным образом. Характер сопряжения двух деталей называют посадкой. Посадки могут осуществляться с зазором и с натягом. Например, если вал имеет диаметр меньший, чем диаметр отверстия втулки, то при соединении этих деталей между поверхностями втулки и вала образуется просвет, называемый зазором, и сопряжение деталей будет подвижным. Если диаметр вала будет несколько больше диаметра отверстия втулки, то эти детали можно соединить лишь при нагревании втулки до определенной температуры. После остывания втулки в таком соединении образуется натяг, а соединение будет неподвижным.

На рис. 88 показано графическое изображение зазора и натяга. Таким образом, зазор — это положительная разность диаметров отверстия и вала, а натяг — отрицательная разность диаметров отверстия и вала. Так как диаметры вала и отверстия могут иметь различные размеры в пределах допуска, то зазоры или натяги в соединении также могут быть различными. Если взять наибольший размер отверстия и наименьший размер вала, то зазор между ними будет наибольшим. Если размер вала наибольший, а размер отверстия наименьший, то зазор будет наименьшим.

Рис. 88. Графическое изображение зазора и натяга.

В зависимости от величины зазора или натяга меняется и характер посадки, т. е. степень подвижности сопрягаемых деталей относительно друг друга. В настоящее время стандартом установлено 16 видов посадок: шесть неподвижных, четыре переходных и шесть подвижных. Переходные посадки могут быть с зазором и натягом, в зависимости от размеров вала и отверстия в пределах допуска. Неподвижные посадки обеспечивают гарантированный натяг, подвижные — гарантированный зазор.

Наименования и обозначения посадок даны в табл. 1. Характер посадки выбирают в зависимости от условий работы детали.

Таблица 1. Наименование и обозначение посадок (ГОСТ 7713—62)
Неподвижные посадки (с натягом) Переходные посадки Подвижные посадки (с зазором)
Наименование Обозначение Наименование Обозначение Наименование Обозначение
Прессовая 3 Прессовая 2 Прессовая 1 Горячая Прессовая

Легкопрессовая

Пр3 Пр2 Пр1 Гр Пр

Пл

Глухая Тугая Напряженная

Плотная

Г Т Н

П

Скользящая Движения Ходовая Легкоходовая Широкоходовая

Тепловая ходовая

С Д X Л Ш

ТХ

В настоящее время в машиностроении приняты две системы допусков: система отверстия (обозначается СА) и система вала (обозначается СВ). В системе отверстия за основу принят размер отверстия с определенными предельными размерами, а посадка осуществляется только за счет изменения размера вала. Схематично система отверстий изображена на рис. 89, а. В этой системе номинальный размер сопряжения является наименьшим размером отверстия, а отклонения отверстия бывают только положительными.

В системе вала за основу принят размер вала с определенными предельными размерами, а посадка осуществляется за счет изменения размеров отверстия (рис. 89, б). В этой системе номинальный размер сопряжения является наибольшим размером вала, а отклонения вала бывают только отрицательными.

Рис. 89. Системы допусков.

Следует помнить, что системы отверстия и вала применимы не только для цилиндрических сопрягаемых деталей, но и для деталей любой формы (например, паз и шпонка, прямоугольный вырез и ребро и т. п.).

Наиболее распространена система отверстия, так как в этом случае требуется значительно меньше режущего и мерительного инструмента для обработки отверстия и упрощается обеспечение сопряжения деталей.

  • Понятие о классах точности и степени шероховатости поверхностей


Смотрите также

НАС УЖЕ 77 321

Подпишись на обновления сайта! Получай статьи на почту: