Что такое квалитеты точности и поля допусков

Что такое квалитеты точности и поля допусков

Основные нормы взаимозаменяемости

ЕДИНАЯ СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК

Общие положения, ряды допусков и основных отклонений

Basic norms of interchangeability. Unified system of tolerances and fits. General, series of tolerances and fundamental deviations

Дата введения 1990-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством станкостроительной и инструментальной промышленности СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 11.04.89 N 983

3. ВЗАМЕН ГОСТ 25346-82

4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 145-88

5. Стандарт соответствует международному стандарту ИСО 286-1-88*

7. ИЗДАНИЕ с Поправками (ИУС 1-91, 5-92)

Настоящий стандарт распространяется на гладкие элементы деталей, цилиндрические и ограниченные параллельными плоскостями, а также на образованные ими посадки и устанавливает термины, определения и условные обозначения, допуски и основные отклонения системы допусков и посадок для размеров до 3150 мм и любых линейных размеров, если они не установлены другими стандартами.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Термины и определения

Примечание. В дальнейшем в стандарте под термином «допуск» понимают «стандартный допуск».

Примечание. Применявшийся ранее термин «проходной предел» использовать не рекомендуется.

Примечание. Применявшийся ранее термин «непроходной предел» использовать не рекомендуется.

Примечание. Натяг можно определять как отрицательную разность между размерами отверстия и вала.

Источник

Основные понятия о допусках и посадках

Основные понятия о допусках и посадках

Производственный опыт показал, что задачу выбора оптимальной точности можно решить установлением для каждого размера детали (особенно для сопрягаемых ее размеров) пределов, в которых может колебаться ее действительный размер; при этом исходят из того, что узел, в который входит деталь, должен соответствовать своему назначению и не терять работоспособность в требуемых условиях функционирования с необходимым ресурсом.

Номинальным называют основной размер, получаемый из расчета на прочность, жесткость или выбираемый конструктивно и проставляемый на чертеже. Проще говоря, номинальный размер детали получен конструкторами и разработчиками расчетным путем (исходя из требований прочности, жесткости и т. п.) и указывается на чертеже детали в виде основного размера.
Номинальный размер соединения является общим для отверстия и вала, составляющих соединение. По номинальным размерам выполняют в том или ином масштабе чертежи деталей, сборочных единиц и приборов.

Посадки

Действительный зазор будет находиться между указанными пределами, т. е. между максимальным и минимальным зазором. Зазор необходим для обеспечения подвижности соединения и размещения смазки. Чем выше число оборотов и выше вязкость смазки, тем больше должен быть зазор.

В посадках с натягом так выбирают предельные размеры вала и отверстия, чтобы в сопряжении был гарантированный натяг, ограниченный минимальным и максимальным значениями – Nmax и Nmin :

Посадки в системе отверстия и системе вала

Посадки, установленные ЕСДП СЭВ, могут быть осуществлены по системам отверстия или вала.

На промышленных предприятиях в основном применяют систему отверстия, так как она требует меньшего количества режущего и измерительного инструмента, т. е. более экономична. Кроме того, технологически удобнее подгонять вал под отверстие, а не наоборот, поскольку удобнее производить обработку и контрольные измерения внешней поверхности, а не внутренней.
Систему вала, как правило, применяют для наружных колец шарикоподшипников и в тех случаях, когда на гладкий вал насаживают несколько деталей с различными посадками.

Квалитеты

В системе СЭВ для обозначения допусков с указанием квалитетов применяются следующие условные обозначения:

Графическое изображение допусков и посадок

Построение выполняется следующим образом.
От горизонтальной линии, условно изображающей поверхность детали при ее номинальном размере, откладывают предельные отклонения в произвольно выбранном масштабе. Обычно на схемах величины отклонений указывают в микронах, но можно строить поля допусков и в миллиметрах, если отклонения достаточно большие.

На схемах указывают номинальный D и предельные ( Dmax, Dmin, dmax, dmin ) размеры, предельные отклонения ( ES, EI, es, ei ) поля допусков и другие параметры.

Использование всех основных отклонений и квалитетов позволяет получить 490 полей допусков для валов и 489 для отверстий. Такие широкие возможности образования полей допусков позволяют применять ЕСДП в различных специальных случаях. Это является ее существенным достоинством. Однако на практике использование всех полей допусков неэкономично, так как вызовет чрезмерное разнообразие посадок и специальной технологической оснастки.

При разработке национальных систем допусков и посадок на базе систем ИСО из всего многообразия полей допусков отбирают только те поля, которые обеспечивают потребности промышленности страны и ее внешнеэкономические связи.

Поле допуска в ЕСДП СЭВ образуется сочетанием одного из основных отклонений с допуском по одному из квалитетов. В соответствии с этим поле допуска обозначается буквой основного отклонения и номером квалитета, например 65f6; 65e11 — для вала; 65Р6; 65H7 — для отверстия.
Основные отклонения зависят от номинальных размеров деталей и остаются постоянными для всех квалитетов. Исключение составляют основные отклонения отверстий J, К, М, N и валов j и k, которые при одинаковых номинальных размерах, в разных квалитетах имеют различные значения. Поэтому на схемах поля допусков с отклонениями J, К, М, N, j, k, обычно разделены на части и показаны ступенчатыми.

Специфичны поля допусков типа js6, Js8, Js9 и т.д. Они фактически не имеют основного отклонения, поскольку расположены симметрично относительно нулевой линии. По определению основное отклонение – это отклонение ближайшее к нулевой линии. Значит, оба отклонения таких специфических полей допусков могут быть признаны основными, что недопустимо.

Допуски и посадки установлены для четырех диапазонов номинальных размеров:

Средний диапазон является наиболее важным, поскольку применяется значительно чаще.

Обозначение допусков на чертежах

Указания и обозначения на чертежах предельных отклонений формы и расположения поверхностей регламентируются ГОСТ 2.308-79, который предусматривает для этих целей специальные знаки и символы.
С основными положениями этого стандарта, используемыми знаками и символами для обозначения предельных отклонений, можно ознакомиться в этом документе (формат WORD, 400 кБ).

Источник

Квалитеты точности в машиностроении

Изначально производство было единоличным делом. Один человек изготавливал какой-либо механизм от начала и до конца, не прибегая к посторонней помощи. Соединения подгонялись в индивидуальном порядке. На одной фабрике невозможно было найти 2 одинаковые детали. Так продолжалось вплоть до середины 18 века, пока люди не осознали эффективность разделения труда. Это дало большую производительность, но следом возник вопрос о взаимозаменяемости изделий. Для этого разработали систему нормирования уровней точности изготовления деталей. В ЕСДП установлены квалитеты (иначе степени точности).

Нормирование уровней точности

Взаимозаменяемость — это свойство деталей собираться в единый узел и выполнять свои функции без проведения их механической обработки. Условно говоря, одна деталь изготавливается на одном заводе, другая на втором, и при этом они могут быть собраны на третьем и подходить друг к другу.

Целью такого разделения является повышение производительности, которое образуется в силу следующих причин:

Понятие о допуске и квалитете

Понять физический смысл допуска без введения термина «размер» затруднительно. Размер — это физическая величина, характеризующая расстояние между двумя точками, лежащими на одной поверхности. В метрологии существуют следующие его разновидности:

Для наглядности рассмотрим эти параметры на примере. Представим, имеется вал диаметром 14 мм. Технически определено, что он не потеряет своей работоспособности при точности его изготовления от 15 до 13 мм. В конструкторской документации это обозначается 〖∅14〗_(-1)^(+1).

Таблица квалитета точности

Понятие посадки

До этого мы рассматривали точность одной детали, которая задавалось только допуском. А что будет с точностью при соединении нескольких деталей в один узел? Как они будут взаимодействовать друг с другом? И так, здесь необходимо ввести новый термин «посадка», который будет характеризовать расположение допусков деталей друг относительно друга.

Подбор посадок производится в системе вала и отверстия

Система вала — совокупность посадок, в которых величина зазора и натяга подбирается за счет изменения размера отверстия, а допуск вала остается неизменным. В системе отверстия все наоборот. Характер соединения определяется подбором размеров вала, допуск отверстия считается постоянным.

В машиностроении 90% продукции производится в системе отверстия. Причина этому служит боле сложный процесс изготовления отверстия с технологической точки зрения, по сравнению с валом. Система вала применяется при возникновении затруднений обработки наружной поверхности детали. Ярким примером этого являются шарики подшипника качения.

Все виды посадочных соединений регулируются стандартами и также имеют квалитеты точности. Целью такого разделения посадок на группы является повышение производительности за счет увеличения эффективности взаимозаменяемости.

Виды посадок

Тип посадки и ее квалитет точности выбирают, исходя из условий работы и способа сборки узла. В машиностроении разделяют следующие их разновидности:

Обычно использование той или иной посадки указано в специальной технической литературе. Мы просто определяем тип соединения и выбираем нужный нам тип посадки и квалитет точности. Но стоит отметить, что в особо ответственных случаях стандартом предусмотрен индивидуальный подбор допуска сопрягаемых деталей. Производится этой с помощью специальных расчетов, указанных в соответствующих методологических пособиях.

Источник

Допуски разбиты на 19 квалитетов: 01,0,1,2,3,4. 17.

Квалитет – это совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

Всего предусмотрено 19 квалитетов (01 —самый высокий и 17 — самый низкий). Указанные стандарты СЭВ содержат ряд цифр, но указаний, в каких случаях, какой квалитет требуется, они не дают. Подобные указания приводятся конструкторами в чертежах в виде числового размера и условного обозначения поля допуска, состоящего из буквы и цифры (иногда двух букв и цифр).

Размер, для которого указывается поле допуска, обозначают числом, за которым следует буква латинского алфавита (прописная для отверстий и строчная для валов), указывающая положение поля допуска относительно нулевой линии, и цифра (две цифры), определяющая квалитет. Например,

30h6, ЗОН7, ЗОК10. В обозначение посадки входит номинальный размер, общий для сопрягаемых поверхностей (отверстия и вала) и поля допусков для каждого элемента, начиная с отверстия. Например, ЗОН7/g6, или

ЗОH7 =g6, или 40 Н7/g6.

Квалитеты

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.

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:

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

(2)

для размеров св. 500 до 10 000 мм

(3)

(4)

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.

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.

ПОВЕРХНОСТИ ОТВЕРСТИЙ И ВАЛОВ В СИСТЕМЕ ОТВЕРСТИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КЛАССА ТОЧНОСТИ

Параметры и критерии шероховатости поверхности металлов, пластмасс и других материалов установлены ГОСТ 2789-73. Стандартом указаны шесть параметров шероховатости поверхности. Наиболее часто применяют лишь два:

Шероховатость поверхности при механических методах обработки

Отклонения формы и расположения поверхностей

Отклонение формы реальной поверхности или реального профиля от формы номинальной (заданной чертежом) поверхности (профиля)

оценивается наибольшим расстоянием Д от точек реальной поверхности (профиля) до прилегающей поверхности (профиля) по нормали к ней.

Прилегающей поверхностью (профилем) на­зывается поверхность (профиль), имеющая форму номинальной поверх­ности (профиля), соприкасающаяся с реальной поверхностью (профи­лем) и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от

нее наиболее удаленной точки реальной поверхности (профиля) в пре­делах нормируемого участка имело минимальное значение.

ГОСТ 24642—81 устанавливает следующие отклонения формы по­верхностей

Отклонение от прямолинейности в плоскоскости т и. Частными видами этого отклонения являются выпуклость и вогнутость.

Выпуклость— отклонение от прямолинейности, при котором удаление точек реального профиля от прилегающей прямой уменьшается от края к середине (рис. 6, а)\

Вогнутость — отклонение от прямолинейности, при котором удаление точек реального профиля от прилегающей прямой увеличивается от края к середине (рис. 6б).

Отклонение от круглости. Частными видами этого отклонения являются овальность и огранка.

Овальность — отклонение от круглости, при котором реальный профиль представляет собой овалообразную фигуру, наибольший d_m3X и наименьший d_mla диаметры которой находятся во взаимно перпендикулярных направлениях

Огранка — отклонение от круглости, при котором реальный профиль представляет собой многогранную фигур’ (рис. 6, е).

Отклонение профиля продольного сечения характеризует отклонение от прямолинейности и параллельности образующих. Частными видами этого отклонения являются конусоооразность, бочкообразность и седлообразность.

Конусообраность — отклонение профиля продольного сечения, при которое образующие прямолинейны, но не параллельны (рис. 7, а).

Бочкообразность — отклонение профиля продольного сечения, при котором образующие непрямолинейны и диаметры увеличиваются от краев к середине сечения (рис. 7, б).

Седлообразность — отклонение профиля продольного сечения, при котором образующие непрямолинейны и диаметры уменьшаются от краев к середине сече­ния (рис. 7, в).

Отклонение расположения характеризует отклонение реального расположения рассматриваемого элемента (поверхности, линии, точки) от его номинального (заданного чертежом) расположения. Различают следующие отклонения расположения.

Отклонение от параллельности плоскостей — разность А—В (рис. 8, а) наибольшего и наименьшего расстояний между прилегающими плоскостями на заданной площади или длине.

Отклонение от параллельности прямых в плоскости — разность А—В (рис. 8, б) наибольшего и наимень­шего расстояний между прилегающими прямыми на заданной длине.

Отклонение от параллельности осей поверхностей вращения (или прямых в пространстве) — отклонение Да; (рис. 8, в) от параллельности проекций осей на их общую теоре­тическую плоскость, проходящую через одну ось и одну из точек дру­гой оси.

Перекос осей (или прямых в пространстве) — отклонение Ду (рис. 8, в) от параллельности проекций осей на плоскость, перпендику­лярную общей теоретической плоскости и проходящую через одну из осей.

Отклонение от параллельности оси поверхности вращения и плоскости — разность А—В (рис. 8, г) наибольшего и наименьшего расстояний между прилегаю­щей плоскостью и осью поверхности вращения на заданной длине.

Отклонение от перпендикулярности плоскостей, осей или оси и плоскости — отклонение Д (рис. 8, д) угла между плоскостями, осями или осью и плоскостью от прямого угла, выраженное в линейных единицах на заданной длине L.

Торцовое биение — разность Д (рис. 8, е) наибольшего и наименьшего расстояний от точек реальной торцовой поверхности, рас­положенных на окружности заданного диаметра, до плоскости, пер­пендикулярной базовой оси вращения. Если диаметр не задан, то торцевое биение определяется на наибольшем диаметре торцевой по­верхности.

Отклонение от соосности относительно базовой поверхности — наибольшее расстояние Д (рис. 8, ж) между осью рассматриваемой поверхности и осью базовой поверхности иа всей длине рассматриваемой поверхности или расстояние между этими осями в заданном сечении.

Отклонение от соосности относительно общей оси — наибольшее расстояние Д_х; Д₂ (рис. 8, з) от оси рас­сматриваемой поверхности до общей оси двух или нескольких номина­льно соосных поверхностей вращения в пределах длины рассматри­ваемой поверхности. За общую ось двух поверхностей принимается прямая, проходящая через эти оси в средних сечениях рассматривае­мых поверхностей.

Радиальное биение — разность Д=Л_тах—y4_min (рис. 8, и) наибольшего и наименьшего расстояний от точек реальной поверхности до базовой оси вращения в сечении, перпендикулярном этой оси.

Отклонение от пересечения — кратчайшее расстояние Д (рис. 8, к) между осями, номинально пересекающимися.

Отклонение от симметричности — наибольшее расстояние (рис. 8, л) между плоскостью симметрии (осью симметрии) рассматриваемой поверхности и плоскостью симметрии (осью симметрии) базовой поверхности.

Смещение оси (или плоскости симметрии) от номинального расположения — наибольшее расстояние Д (рис. 8, м) между действи­тельным и номинальным расположениями оси (или плоскости симмет­рии) по всей длине рассматриваемой поверхности.

Предельные отклонения формы и расположения поверхностей указывают на чертежах или в технических требованиях. При обозначении на чертеже данные о предельных отклонениях формы и расположения поверхностей указывают в прямоугольной рамке, разделенной на две или три части: в первой части помещают условное обозначение отклонения, во второй — предельное отклонение в миллиметрах и в третьей — буквенное обозначение базы или другой плоскости, к которой относится отклонение.

Нормы точности металлорежущих станков характеризуются наибольшими допускаемыми отклонениями формы и расположения поверхностей обрабатываемых заготовок. Под нормой точности станка следует понимать предельно достижимую точность изготовления детали при выполнении чистовых операций на новом станке или на станке, находящемся в эксплуатации непродолжительное время. Показатели точности, получаемые при различных видах обработки с учетом износа оборудования и приспособлений, погрешностей бази­рования и других факторов, обычно находятся ниже этих пределов и характеризуют экономически достижимую точность обработки. Экономически достижимая точность обработки поверхности определяется размером затрат, необходимых для применен ния данного способа обработки, которые не должны превышать затрат при любом другом способе, пригодном для обработки этой же поверхности. В качестве примеров можно привести данные о степени точности геометрической формы деталей при обработке на различных станках (табл. 1).

Точность формы и расположения поверхностей характеризуется предельными отклонениями, назначаемыми по ГОСТ 24643—81 при наличии особых требований, возникающих из условий работы, изготовления или измерения деталей. В остальных случаях отклонения формы и расположения поверхностей должны находиться в пределах поля допуска соответствующего размера.

— симметричные поверхности, сопрягаемые по прессовым посадкам,

Допуск размера взаимодействует также с точностью формы и расположения поверхностей. В справочной литературе имеются соответствующие таблицы.

Факторы, влияющие на точность обработки.

В процессе изготовления деталей в результате действия большого числа производственных факторов (колебания припусков заготовок, сил резания, износа инструмента и т. д.) на всех операциях и переходах возникают погрешности (размера, формы, расположения поверхностей относительно друг друга, механических свойств и др.). Поэтому изделия, выполненные по одному и тому же ТП, неизбежно отличаются друг от друга и от проектного „идеального» прототипа по всем характеристикам качества. Это явление называют рассеянием характеристик качества. Рассеяние любого параметра качества характеризуется полем рассеяния w, представляющим собой разность между максимальным и минимальным значениями данной характеристики из партии изделий, и практической кривой распределения (рассеяния) значений этой характеристики.

Некоторые производственные факторы по их воздействию на рассеяние характеристики качества (на образование суммарной погрешности) сопоставимы друг с другом, а их влияние каждого в отдельности невелико. Их трудно выявить и детерминировать, поэтому вклад таких факторов в погрешность изделия (операции) определяют статистически (поле рассеяния и кривую распределения). Погрешности, образованные под воздействием таких производственных факторов, называют случайными.

Наряду со случайно проявляющимися факторами имеются и такие, которые выделяются из общей массы производственных факторов своим доминирующим влиянием. Такие факторы образуют постоянные систематические погрешности характеристики качества, которые имеют одинаковое значение на каждом изделии партии или переменные систематические погрешности, значения которых на деталях различны, но изменения от детали к детали подчинены определенному закону.

Совокупное действие большого числа независимых факторов одного порядка величин, образующих случайные погрешности (поля рассеяния), изучается только на основе статистических законов путем обобщения опытных данных, составления соответствующих таблиц, диаграмм и т. д. Доминирующие производственные факторы можно идентифицировать, исследовать, рассчитать, возникновение погрешностей вследствие их действия предупредить при отладке ТО. Важно отметить, что разделение погрешностей на систематические и случайные весьма условно. Так, например, если вся партия заготовок обработана одним резцом, то погрешность установки резца является систематической погрешностью. Если же на протяжении обработки партии заготовок сменилось несколько резцов, то погрешность установки резца приобретает случайный характер и ее необходимо исследовать статистически.

Принципиальная зависимость между точностью изготовления деталей и их себестоимостью приведена на рис. 1.4. Высокая точность соответствует значительным затратам на обработку. По мере понижения требований к точности обработки затраты, а следовательно и себестоимость, снижаются (кривая ).

Рис. 1.4. Определение оптимальной точности изготовления деталей.

õ— величина допуска; õ6орт — оптимальный допуск; С — себестоимость, руб. / 1— себестоимость операций изготовления деталей; 2 — себестоимость сборочных операций; 3 — результирующая кривая себестоимости.

Источник