Изготовления деталей

Размеры детали определяются расчётом на прочность, жёсткость или устанавливаются конструктивно, исходя из общих требований к изделию, возможности монтажа. Затем эти размеры округляют до нормальных размеров. Нормальные размеры, указанные на чертежах, называют номинальными.

При изготовлении детали неизбежны погрешности, поэтому получить абсолютно точные номинальные размеры невозможно. Действительные размеры детали будут отличаться (отклоняться) от номинальных размеров. Чем больше отклонение действительного размера от номинального, тем меньше точность изготовления детали и наоборот.

Учитывая, что с повышением точности уменьшается производительность труда и удорожается изготовление изделия, а c уменьшением точности снижается качество его работы, на практике точность изготовления выбирают такой, чтобы она обеспечивала необходимую долговечность работы изделия, взаимозаменяемость деталей и узлов и чтобы стоимость изготовления их не выходила за пределы допустимого.

Точность изготовления назначается в виде допустимых отклонений действительных размеров от номинальных. Для этой цели установлены системы допусков и посадок.

В нашей стране с 1977 года действует единая система допусков и посадок (ЕСКД), в которой даны основные термины и определения, поля допусков, посадки и основные отклонения. Все механизмы и машины состоят из деталей, которые в процессе работы совершают относительные движения или находятся в состоянии относительного покоя. Каждая деталь – это комбинация простейших геометрических тел, называемых элементами, ограниченных простейшими поверхностями: плоскими, цилиндрическими, коническими и т.д. Две детали, элементы которых входят друг в друга, образуют соединение и называются сопрягаемыми деталями, а поверхности соединяемых элементов – сопрягаемыми поверхностями. Остальные поверхности называются несопрягаемыми. В соединении элементов двух деталей один из них называется охватывающим, другой – охватываемым. Для цилиндрических соединений они носят название соответственно отверстие и вал. Эти термины условно применимы и к другим охватывающим и охватываемым поверхностям.

Номинальный размер соединения d (рис. 1) служит началом отсчёта отклонений и соответствует нулевой линии.

Действительным размером называют размер, полученный измерением с допускаемой погрешностью

Размеры, между которыми может находиться действительный размер, называются предельными. Один из них называется наибольшим предельным размером (D_max, d_max), другой – наименьшим предельным размером (D_min, d_min). Алгебраическую разность между действительным и номинальным размерами называют действительным отклонением. Оно может быть положительным и отрицательным.

Верхнее предельное отклонение (ES – для отверстия, es – для вала):

ES = D_max─ d, еs = d_max─ d, (1)

Нижнее предельное отклонение (EI – для отверстия, ei – для вала):

EI = D_min ─ d, ei= d_min ─ d. (2)

Отверстие, имеющее нижнее отклонение, равное нулю (EI = 0), называется основным. Вал, имеющий верхнее отклонение, равное нулю (es = 0), называется основным.

Разность между наибольшим и наименьшим размерами называют допуском (IT) размера (всегда положительное число):

для отверстия

IT = TD = D_max− D_min= ES −EI, (3)

для вала

IT = Td = d_max− d_min= es−ei. (4)

Поле допуска − поле, ограниченное верхними и нижними отклонениями, − определяется числовым значением допуска размера и его положением относительно номинального размера (нулевой линии).

Поле допуска принято обозначать буквой (или двумя буквами) латинского алфавита: прописной для отверстия и строчной для вала (например, H5, F7, h8 и т.д.).

При увеличении допуска на размер требование к точности снижается, и производство детали упрощается и удешевляется. При одном и том же допуске деталь большего размера изготовить сложнее, чем деталь меньшего размера. Поэтому допуск размера IT назначают в зависимости от диаметра, вводя единицу допуска

(5)

(в формуле (2.5) диаметр d в мм).

Тогда допуск размера

IT = a∙i, (6)

где а − число единиц допуска.

В зависимости от числа а единиц допуска i стандартом установлено 19 квалитетов степеней точности − степеней градации значений допусков: 01; 0; 1; 2; 3; …..15; 16; 17. Например, IT3 означает допуск по 3-му квалитету.

В общих чертах можно указать на следующее применение квалитетов:

− 01…3-ий квалитеты предназначены для калибров, измерительных инструментов;

− 4-ый и 5-ый квалитеты − для особо точных соединений (применяются сравнительно редко);

− 6-ой 7-ой квалитеты − для ответственных соединений в механизмах, где к посадкам предъявляются высокие требования в отношении зазоров и натягов для обеспечения механической прочности деталей, точных перемещений, плавного хода, герметичности соединений и обеспечении точности сборки деталей;

− 8-ой…10-ый квалитеты − для посадок, обеспечивающих среднюю точность сборки;

− 11-ый…13-ый − в тех случаях, когда необходимы большие зазоры и допустимы их колебания;

− 14-ый…17-ый квалитеты − для несопрягаемых (свободных) размеров.

Величины верхнего и нижнего предельных отклонений указываются на чертежах тремя способами:

1) мелкими цифрами (в мм) за номинальным размером (отклонения, равные нулю, не проставляются). Отклонения могут иметь одинаковые или разные знаки, например:

2) условным обозначением поля допуска, состоящим из буквы и цифры, обозначающей квалитет, например:

12G8, 20h10;

3) одновременным указанием поля допуска и цифровых значений отклонений (в скобках), например:

Характер соединения (сопряжения) деталей определяется посадкой.

Она зависит от действительного размера вала и отверстия. Если диаметр отверстия больше диаметра вала, то в соединении между ними будет зазор S (рис. 2 а), обеспечивающий свободное осевое и окружное перемещение одной детали относительно другой:

S = D − d (7)

Если размер отверстия меньше размера вала, то в соединении образуется натяг N (рис. 2 б):

N = d − D (8)

Все посадки разделяют на три группы: с зазором, с натягом и переходные.

Посадка с зазором (подвижная посадка) характеризуется наличием зазора в соединении. При графическом изображении этой посадки поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис. 3). К посадкам с зазором относятся также посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала. Эту посадку применяют в подвижных соединениях (в подшипниках скольжения, в соединениях, подвергаемых частой разборке-сборке).

Наиболее часто употребляемыми посадками с зазорами являются:

Посадка с натягом (неподвижная посадка) – посадка, которая в сопряжение обеспечивает натяг (поле допуска вала расположено над полем допуска отверстия) (рис. 4). Их применяют для неподвижного соединения деталей без дополнительного крепления.

Наиболее часто назначают посадки с натягом:

Переходные посадки – посадки, которые в зависимости от соотношения действительных размеров отверстия и вала могут быть как с зазором, так и с натягом (рис. 5). Их применяют для центрирования сопрягаемых деталей без дополнительного крепления.

Наиболее часто назначают переходные посадки:

Существуют две системы образования посадок: система отверстия и система вала. В основе системы отверстия лежит независимость размера отверстия от размера и вида посадки, т.е. предельные отклонения данного размера отверстия одинаковые для всех посадок. Различные посадки создаются путём изменения предельных отклонений вала.

Отверстие в этой системе является основным и его поле допуска обозначается буквой H (рис. 6 а).

Посадка в системе отверстия обозначается: в числителе – поле допуска отверстия, в знаменателе – поле допуска вала (см. все предыдущие размеры посадок).

При образовании посадок в системе вала, принимают размер вала, независящим от вида посадок, а различие посадок получают за счёт изменения предельных отклонения отверстий (рис. 6 б). Поле допуска вала основной детали в этой системе обозначают буквой h.

Пример обозначения посадок в системе вала: