Свойство независимо изготовленных деталей (или узлов) занимать свое место в узле (или машине) без дополнительной обработки их при сборке и выполнять свои функции в соответствии с техническими требованиями к работе данного узла (или машины)
Неполная или ограниченная взаимозаменяемость определяется подбором или дополнительной обработкой деталей при сборке

Система отверстия

Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю)

Система вала

Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (вал, верхнее отклонение которого равно нулю)

В целях повышения уровня взаимозаменяемости изделий, сокращения номенклатуры нормального инструмента установлены поля допусков валов и отверстий предпочтительного применения.
Характер соединения (посадки) определяется разностью размеров отверстия и вала

Термины и определения по ГОСТ 25346

Размер — числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения

Действительный размер — размер элемента, установленный измерением

Предельные размеры — два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер

Наибольший (наименьший) предельный размер — наибольший (наименьший) допустимый размер элемента

Номинальный размер — размер, относительно которого определяются отклонения

Отклонение — алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и соответствующим номинальным размером

Действительное отклонение — алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами

Предельное отклонение — алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения

Верхнее отклонение ES, es — алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами
ES — верхнее отклонение отверстия; es — верхнее отклонение вала

Нижнее отклонение EI, ei — алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами
EI — нижнее отклонение отверстия; ei — нижнее отклонение вала

Основное отклонение — одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии

Нулевая линия — линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении полей допусков и посадок. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные — вниз

Допуск Т — разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижними отклонениями
Допуск — это абсолютная величина без знака

Стандартный допуск IT — любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок. (В дальнейшем под термином «допуск» понимается «стандартный допуск»)

Поле допуска — поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии

Квалитет (степень точности) — совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров

Единица допуска i, I — множитель в формулах допусков, являющийся функцией номинального размера и служащий для определения числового значения допуска
i — единица допуска для номинальных размеров до 500 мм, I — единица допуска для номинальных размеров св. 500 мм

Вал — термин, условно применяемый для обозначения наружных элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы

Отверстие — термин, условно применяемый для обозначения внутренних элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы

Основной вал — вал, верхнее отклонение которого равно нулю

Основное отверстие — отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю

Предел максимума (минимума) материала — термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наибольший (наименьший) объем материала, т.е. наибольшему (наименьшему) предельному размеру вала или наименьшему (наибольшему) предельному размеру отверстия

Посадка — характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки

Номинальный размер посадки — номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение

Допуск посадки — сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение

Зазор — разность между размерами отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше размера вала

Натяг — разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия
Натяг можно определять как отрицательную разность между размерами отверстия и вала

Посадка с зазором — посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала

Посадка с натягом — посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наибольший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала

Переходная посадка — посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга в соединении, в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично

Посадки в системе отверстия

— посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия

Посадки в системе вала

— посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала

Нормальная температура — допуски и предельные отклонения, установленные в настоящем стандарте, относятся к размерам деталей при температуре 20 град С

Нанесение на чертежах допусков и посадок. Принцип взаимозаменяемости.

Полем допуска называют поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом же изображении оно заключают между линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям нулевой линии.

При нанесении на чертежи размеров с верхним и нижним отклонением следует соблюдать определенные правила:

Верхнее или нижнее отклонения, равные нулю, не указываются.

Количество знаков в верхним и нижнем отклонениях выравнивают, при необходимости для сохранения одинокого числа знаков справа дописывают нули, например Æ .

Верхнее и нижнее отклонения записывают в две строки, причем верхнее отклонение располагают над нижним; высота цифр отклонения примерно вдвое меньше цифр номинального размера;

В случае симметричного расположения поля допуска относительно нулевой линии, т.е. когда верхнее отклонение равно по абсолютной величине нижнему отклонению, но противоположно по знаку, их значение указывают после знака ± цифрами, равными по высоте цифрам номинального размера;

Поле допуска характеризует не только величину допуска, но и расположение его относительно номинального размера или нулевой линии. Оно может быть расположено выше, ниже, симметрично, односторонне и асимметрично относительно нулевой линии. Для наглядности на чертежах деталей над размерной линией после номинального размера принято указывать верхнее и нижнее отклонение в миллиметрах с их знакам, а также для наглядности строят схемы расположения поля допуска вала или отверстия относительно нулевой линии; при этом верхние и нижние отклонения откладывают в микрометрах, а не в миллиметрах.

Посадка - характер соединения детали, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Различают посадки трех тиков:

С зазором,

с натягом

переходные.

Отметим, что вал и отверстие, образующие посадку, имеют один и тот же номинальный размер и различаются верхними и нижними отклонениями. По этой причине на чертежах над размерной линией, посадку обозначают после номинального размера дробью, в числители которой записывают предельные отклонения для отверстия, а в знаменателе – аналогичные данные для вала.

Разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия, называется натягом N . Посадка с натягом – это посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении, а поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала.

Наименьший N min и наибольший N max натяги имеют важные значения для посадки с натягом:

N min имеет место в соединении, если в отверстии с наибольшим предельным размером D max будет запрессован вал наименьшего предельного размера d min ;

N max имеет место при наименьшим предельном размере отверстия D min и наибольшим предельном размере вала d max .

Разность размеров отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше отверстия вала, называют зазором S . Посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении и поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала, называют посадкой с зазором. Ее характеризует наименьший S min и наибольший S max зазоры:

S min имеет место в соединении отверстия с валом образуется, если в отверстии с наименьшим предельным размером D min , будет установлен вал с наибольшим предельным размером d max;

S max имеет место при наибольшем предельном размере отверстия D max и наименьшим предельном размере вала d min .

Разность между наибольшим наименьшим зазорами или сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединения, называются допуском посадки .

А посадка, при которой возможно получение, как зазора, так и натяга, называют переходной посадкой . В данном случае поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью.

Вследствие неизбежного колебания размеров вала и отверстия от наибольшего до наименьшего значений, при сборке деталей, возникает колебание зазоров и натягов. Наибольшие и наименьшие зазоры, а также натяги рассчитываются по формулам. И чем меньше колебание зазоров или натягов, тем выше точность посадки.

Принцип взаимозаменяемост и

Свойство конструкции составной части изделия, обеспечивающих возможность ее применения вместо другой без дополнительной обработки, с сохранением заданного качества изделия, в состав которого он входит, называется взаимозаменяемостью. При полной взаимозаменяемости однотипные детали, изделия, например, болты, шпильки, могут быть изготовлены и установлены на “свои места” без дополнительной обработки или предварительной пригонки.

Наряду с полной взаимозаменяемостью допускается сборка изделий методами неполной и групповой взаимозаменяемости, регулирование и пригонка.

К неполной взаимозаменяемости относят сборку изделий на основе теоретико-вероятностных расчетов.

При групповой взаимозаменяемости детали, изготовленные на распространенном станочном оборудовании с технологически выполненными допусками, сортируются по размерам на несколько размерных групп; затем проверяют сборку детали одинакового номера группы.

Метод регулирования предполагает сборку с регулированием положения или размеров одной или нескольких отдельных, заранее выбранных деталей изделия, называемых компенсаторами.

Метод пригонки - сборка изделий с пригонкой одной и собираемых деталей. Взаимозаменяемостью обеспечивает высокое качество изделий и снижает их стоимость, способствуя при этом развитию прогрессивной технологии и измерительной технике. Без взаимозаменяемости невозможно современное производство. Взаимозаменяемость базируется на стандартизации - нахождения решения для повторяющихся задач в сфере науки, технике и экономики, направленного на достижения оптимальной степени упорядочение в определенной области. Стандартизация направлена на совершенствование и управления народным хозяйством, повышения технического уровня и качества продукции и т. д. Главной задачей стандартизации является создания системы нормативно-технической документации, которая устанавливает требования к объектам стандартизации, обязательна для использования в определенных областях деятельности. Важнейшим нормативно-техническим документом стандартизации является стандарт, разрабатываемый на основе достижения отечественной и зарубежной науки, техники, технологии передового опыта и предусматривающий решения, оптимальные для экономического и социального развития страны.

Допуски и посадки нормированы государственными стандартами, входящими в две системы: ЕСДП - “Единая система допусков и посадок” и ОНВ - “Основные нормы взаимозаменяемости”. ЕСДП распространяется на допуски и посадки размеров гладких элементов деталей и на посадки, образуемые при соединении этих деталей. ОНВ регламентирует допуски и посадки шпоночных, шлицевых, резьбовых и конических соединений, а также зубчатых передач и колес.

Допуски и посадки указывают на чертежах, эскизах технологических картах и в другой технологической документации. На основе допусков и посадок разрабатываются технологические процессы изготовления деталей и контроля их размеров, а также сборки изделий.

На рабочим чертеже детали проставляют размеры, называемые номинальными, предельные отклонения размеров и условные обозначения полей допусков. Номинальный размер отверстия обозначают через D , а номинальный размер вала - d . В том случаи, когда вал и отверстие образует одно соединение за номинальный размер соединения, принимают общий размер вала и отверстия, обозначаемый d(D). Номинальный размер выбирают из ряда нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69. ограничивающих число применяемых размеров. Для размеров в интервале 0,001-0,009 мм установлен ряд: 0,001; 0,002; 0,003;..0,009 мм . Предусмотрены четыре основных ряда нормальных размеров (Ra5; Ra10; Ra20; Ra40) и один ряд дополнительных размеров. Предпочтительны ряды с более крупной градацией размеров, т.е. ряд Ra5 сведут предпочесть ряду Ra10 и т.д.

Обработать деталь точно по номинальному размеру практически невозможно из-за многочисленных погрешностей, влияющих на прочес обработки. Размеры обрабатываемой детали отличаются от заданного номинального размера. Поэтому их ограничивают двумя придельными размерами, один из которых (больший) называется наибольшим предельным размером, а другой (меньший) - наименьшим предельным размером. Наибольший предельный размер отверстий обозначают D max , вала d max ; соответственно наименьший предельный размер отверстия D min , и вала d min .

Измерение отверстия или вала с допустимой погрешностью определяют их действительный размер. Деталь является годной, если ее действительный размер больше наименьшего предельного размера, но не превосходит наибольшего предельного размера.

На чертежах вместо предельных размеров рядом с номинальным размером указывают два предельных отклонения, например .

Отклонением называется алгебраическая разность между размеров и соответствующим номинальным размером. Таким образом, номинальный размер служит также началом отсчета отклонений и определяет положение нулевой линии.

Действительное отклонение – алгебраическая разность между действительным и номинальным размером.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальными размерами. Одно из двух предельных отклонений называется верхним, а другое – нижним.

Верхнее и нижнее отклонение могут быть положительными, т.е. со знаком “плюс”, отрицательными, т.е. со знаком “минус”, и равные нулю.

Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок (ГОСТ 25346-82). Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительное отклонение откладывается вверх от нее, а отрицательное – вниз.

Система допусков и посадок

Стандарты ЕСДП распространяются на гладкие сопрягаемые и несопрягаемые элементы деталей с номинальными размерами до 10 000 мм (табл. 1)

Табл. 1 Стандарты ЕСДП

Квалитеты

Классы (уровни, степени) точности в ЕСДП названы квалитетами, что отличает их от классов точности в системе ОСТ. Квалитет (степень точности) - ступень градации значений допусков системы.

Допуски в каждом квалитете возрастают с увеличением номинальных размеров, но они соответствуют одному и тому же уровню точности, определяемому квалитетом (его порядковым номером).

Для данного номинального размера допуск для разных квалитетов неодинаков, так как каждый квалитет определяет необходимость применения тех или иных методов и средств обработки изделий.

В ЕСДП установлено 19 квалитетов, обозначаемых порядковым номером: 01; 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16 и 17. Наивысшей точности соответствует квалитет 01, а наинизшей - 17-й квалитет. Точность убывает от квалитета 01 к квалитету 17.

Допуск квалитета условно обозначают прописными латинскими буквами ІТ с номером квалитета, например, ІТ6 - допуск 6-го квалитета. В дальнейшем под словом допуск понимается допуск системы. Квалитеты 01, 0 и 1 предусмотрены для оценки точности плоскопараллельных концевых мер длины, а квалитеты 2, 3 и 4 - для оценки гладких калибров-пробок и калибров-скоб. Размеры деталей высокоточных ответственных соединений, например подшипников качения, шеек коленчатых валов, деталей, соединяемых с подшипниками качения высоких классов точности, шпинделей прецизионных и точных металлорежущих станков и другие выполняют по 5-му и 6-му квалитетам. Квалитеты 7 и 8 являются наиболее распространенными. Они предусмотрены для размеров точных ответственных соединений в приборостроении и машиностроении, например деталей двигателей внутреннего сгорания, автомобилей, самолетов, металлорежущих станков, измерительных приборов. Размеры деталей тепловозов, паровых машин, подъемно-транспортных механизмов, полиграфических, текстильных и сельскохозяйственных машин преимущественно выполняют по 9-му квалитету. Квалитет 10 предназначен для размеров неответственных соединений, например для размеров деталей сельскохозяйственных машин, тракторов и вагонов. Размеры деталей, образующих неответственные соединения, в которых допустимы большие зазоры и их колебания, например размеры крышек, фланцев, деталей, полученных литьем или штамповкой, назначают по 11-му и 12-му квалитетам.

Квалитеты 13-17 предназначены для неответственных размеров деталей, не входящих в соединения с другими деталями, т. е. для свободных размеров, а также для межоперационных размеров.

Допуски в квалитетах 5-17 определяют по общей формуле:

1Тq = аі , (1)

где q - номер квалитета; а - безразмерный коэффициент, установленный для каждого квалитета и не за висящий от номинального размера (его называют “число единиц допуска”); і - единица допуска (мкм) - множитель, зависящий от номинального размера;

для размеров 1-500 мкм

для размеров св. 500 до 10 000 мм

где D с - среднее геометрическое граничных значений

где D min и D max – наименьшее и наибольшее граничное значение интервала номинальных размеров, мм .

При заданных квалитете и интервале номинальных размеров значение допуска постоянно для валов и отверстий (их поля допусков одинаковы). Начиная с 5-го квалитета, допуски при переходе к соседнему менее точному квалитету увеличиваются на 60% (знаменатель геометрической прогрессии равен 1,6). Через каждые пять квалитетов допуски увеличиваются в 10 раз. Например, для деталей номинальных размеров св. 1 до 3 мм допуск 5-го квалитета ІТ5 = 4 мкм ; через пять квалитетов он увеличивается в 10 раз, т. е. ІТ1О =.40 мкм и т. д.

Интервалы номинальных размеров в диапазонах св. 3 до 180 и св. 500 до 10000 мм в системах ОСТ и ЕСДП совпадают.

В системе ОСТ до 3 мм установлены следующие интервалы размеров: до 0,01; св. 0,01 до 0,03; св. 0,03 до 0,06; св. 0,06 до 0,1 (исключение); от 0,1 до 0,3; св. 0,3 до 0,6; св. 0,6 до 1 (исключение) и от 1 до 3 мм . Интервал св. 180 до 260 мм разбит на два промежуточных интервала: св. 180 до 220 и св. 220 до 260 мм . Интервал св.-260 до 360 мм разбит на интервалы: св. 260 до 310 и св. 310 до 360 мм . Интервал св. 360 до 500 мм разбит на интервалы: св. 360 до 440 и св. 440 до 500 мм .

При переводе классов точности по ОСТ в квалитеты по ЕСДП необходимо знать следующее. Так как в системе ОСТ допуски подсчитывали по формулам, отличающихся от формул (2) и (3), то нет точного совпадения допусков по классам точности и квалитетам. Первоначально в системе ОСТ были установлены классы точности: 1; 2; 2a; 3; 3a; 4; 5; 7; 8; и 9. Позднее система ОСТ была дополнена более точными классами 10 и 11. В системе ОСТ допуски валов 1, 2 и 2а классов точности установлены меньшими, чем для отверстий тех же классов точности.

Это связано с трудностью обработки отверстий по сравнения с валами.

Основные отклонения

Основное отклонение - одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии. Таким отклонением является ближайшее отклонение от нулевой линии. Для полей допусков вала (отверстия), расположенных выше нулевой линии, основное отклонение является нижним отклонением, вала еі (для, отверстия EI) со знаком “плюс”, а для полей допусков, расположенных ниже нулевой линии, основное отклонение - верхнее отклонение вала еѕ (для отверстия ЕЅ) со знаком “минус”. От границы основного отклонения начинается поле допуска. Положение второй границы поля допуска (т. е. второе предельное отклонение) определяется как алгебраическая сумма значения основного отклонения и допуска квалитета точности.

Для валов установлено 28 основных отклонений и столько же основных отклонений для отверстий (ГОСТ 25346 - 82). Основные отклонения обозначаются одной или двумя буквами латинского алфавита: для вала - строчными буквами от а до zc, а для отверстия - прописными буквами от А до ZС (рис. 1, г). Значения основных отклонений приведены в таблицах.

Основные отклонения валов от а до g (верхнее отклонения еѕ со знаком “минус”) и основное отклонение вала h (еѕ равно нулю) предназначены для образования полей допусков валов в посадках с зазором; от ј (ј ѕ) до n - в переходных посадках от р до zс (нижние отклонения еі со знаком “плюс”) - в посадках с натягом. Аналогично основные отклонения отверстий от А до G (нижние отклонения ЕІ со знаком “плюс”) и основное отклонение отверстия Н (для него ЕІ = 0) предназначены для образования полей допусков отверстий в посадках с зазором; от Ј (Ј ѕ) до N - в переходных посадках и от Р до ZС (верхние отклонения ЕЅ со знаком “минус”) - в посадках с натягом. Буквами ј ѕ и Ј ѕ обозначено симметричное расположение допуска относительно нулевой линии. В этом случае числовые значения верхнего еѕ (ЕЅ) и нижнего еі(ЕІ) отклонении вала (отверстия) численно равны, но противоположны по знаку (верхнее отклонение со знаком “плюс”, а, нижнее - со знаком “минус”).

Основные отклонения вала и отверстия, обозначенные одноименной буквой (для данного интервала размеров), равны по величине, но противоположны по знаку; они увеличиваются с возрастанием значения интервала размеров.

Система отверстия и система вала

Сочетанием полей допусков валов и отверстий может быть получено большое число посадок. Различают посадки в системе отверстия и в системе вала.

Посадки в системе отверстия - посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных по размеру валов с одним основным отверстием (рис.1, а), поле допуска которого (для данного квалитета и интервала размеров) постоянно для всей совокупности посадок. Поле допуска основного отверстия расположено неизменно относительно нулевой

линии так, что его нижнее отклонение ЕІ = 0 (оно является основным отклонением Н), а верхнее отклонение ЕЅ со знаком + “плюс” численно равно допуску основного отверстия. Поля допусков валов в посадках с зазором расположены ниже нулевой линии (под полем допуска основного отверстия), а в посадках с натягом - выше поля допуска основного отверстия (рис. 1, б). В переходных посадках поля допусков валов частично или полностью перекрывают поле допуска основного отверстия.

Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных по размеру отверстий с одним основным валом, поле допуска которого (для данного квалитета и интервала размеров) постоянно для всей совокупности посадок. Поле допуска основного вала расположено неизменно относительно нулевой линии так, что его верхнее отклонение еѕ = 0, а нижнее отклонение еі со знаком - “минус” численно равно допуску основного вала. Поля допусков отверстий в посадках с зазором расположены выше поля допуска основного вала, а в посадках с натягом - ниже поля допуска основного вала.

Система отверстия характеризуется более простой технологией изготовления изделий по сравнению с системой вала, а поэтому она получила преимущественное применение. По системе вала соединяют подшипники качения с отверстиями втулок или корпусов изделий, а также поршневой палец с поршнем и шатуном и т. п.

В отдельных случаях для получения соединений с очень большими зазорами используют комбинированные посадки - посадки, образованные полями допусков отверстий из системы вала и полями допусков валов из системы отверстия.

Для номинальных размеров менее 1 и св. 3150 мм, а также для 9-12-го квалитетов при номинальных размерах 1-3150 мм посадки образуются сочетанием полей допусков отверстий и валов одинакового квалитета точности, например, Н6/р6; Н7/е7; Е8/h8; Н9/е9 и В11/h1. В 6-м и 7-м квалитетах при номинальных размерах 1-3150 мм по технологическим соображениям поле допуска отверстия рекомендуется выбирать на один квалитет грубее, чем поле допуска вала, например, Н7/k6; Е8/h7.

Кроме посадок, указанных в таблицах, в технически обоснованных случаях допускаются к применению и другие посадки, образованные из полей допусков ЕСДП. Посадка должна относиться к системе отверстия или системе вала, а при неодинаковых допусках отверстия и вала больший допуск должно иметь отверстие. Допуски отверстия и вала могут различаться не более чем на два квалитета.

Выбор и назначение допусков и посадок осуществляют на основе расчетов необходимых зазоров или натягов с учетом опыта эксплуатации подобных соединений.