Почему существуют понятия толерантности и приспособленности?
Все выпускаемые изделия, каким бы точным ни было оборудование и как бы мы ни старались, размеры и форма не могут полностью соответствовать теоретическим численным требованиям. Это разрыв между идеалом и реальностью!
Так как же удовлетворить требования взаимозаменяемости деталей? То есть любая из партии деталей или компонентов одной и той же спецификации может соответствовать указанным требованиям к производительности без какого-либо выбора или дополнительных модификаций. Для этого необходимо, чтобы размеры изготавливаемых деталей находились в пределах допустимых допусков.
01
Термины, связанные с толерантностью
При обработке деталей из-за влияния точности станка, износа инструмента, погрешностей измерений и т. д. невозможно абсолютно точно обработать размеры деталей. Чтобы обеспечить взаимозаменяемость, погрешность обработки размеров детали должна быть ограничена определенным диапазоном и должна быть указана величина отклонения размеров.
картина
1) Базовый размер
Размеры определяются при проектировании исходя из прочностных и конструкционных требований детали.
2) Фактический размер
Размеры получены путем измерения.
3) Экстремальный размер
Два предела допустимого изменения размера. Определяется исходя из базового размера. Большее из двух предельных значений называется максимальным предельным размером; меньший размер называется минимальным предельным размером.
4) Отклонение размеров (называемое отклонением)
Алгебраическая разность, полученная путем вычитания определенного размера из его базового размера. К размерным отклонениям относятся:
Верхнее отклонение=максимального предельного размера — базовый размер
Нижнее отклонение=минимального предельного размера — базовый размер
Верхние и нижние отклонения вместе называются предельными отклонениями, причем верхние и нижние отклонения могут быть положительными, отрицательными или нулевыми.
Национальными стандартами предусмотрено, что код верхнего отклонения отверстия — ES, код нижнего отклонения отверстия — EI; код верхнего отклонения вала — es, код нижнего отклонения вала — ei.
картина
▲Диаграмма зон допуска
5) Размерный допуск (называемый допуском)
Допускаются изменения в размерах.
Допуск на размер=максимальный предельный размер – минимальный предельный размер
=верхнее отклонение – нижнее отклонение
Поскольку максимальный предельный размер всегда больше минимального предельного размера, то есть верхнее отклонение всегда больше нижнего отклонения, допуск на размер должен быть положительным.
6) Нулевая линия, зона PR и диаграмма зоны допуска.
Нулевая линия – это опорная линия, используемая для определения отклонения на диаграмме зоны допуска, то есть линия нулевого отклонения. Обычно нулевая линия представляет базовый размер. Отметьте «0», «+» и «-» на левом конце нулевой линии. Отклонение выше нулевой линии положительное; отклонение ниже нулевой линии отрицательное. Зона допуска — это область, ограниченная двумя прямыми линиями, обозначающими верхнее и нижнее отклонения. Ширина и положение зоны допуска — это два элемента, которые составляют зону допуска.
7) Стандартный допуск и стандартный класс допуска.
Стандартный допуск — это любой допуск, указанный в национальных стандартах для определения размера зоны допуска. Стандартные уровни допуска — это уровни, определяющие точность размеров. Стандартные допуски разделены на 20 уровня, а именно IT01, IT0, IT1~IT18, которые представляют стандартные допуски. Арабские цифры обозначают стандартные уровни допуска. Среди них уровень IT01 является самым высоким, уровни уменьшаются по порядку, а уровень IT18 является самым низким. Для определенного базового размера, чем выше уровень стандартного допуска, тем меньше значение стандартного допуска и тем выше точность размера.
8) Основное отклонение
Используется для определения верхнего или нижнего отклонения зоны допуска относительно положения нулевой линии. Обычно относится к отклонению близко к нулевой линии. Когда зона допуска находится выше нулевой линии, основным отклонением является нижнее отклонение. Когда зона допуска находится ниже нулевой линии, основным отклонением является верхнее отклонение.
В соответствии с фактическими потребностями национальный стандарт предусматривает 28 различных основных отклонений для отверстий и валов, как показано на рисунке ниже. Основные значения отклонений отверстий и валов можно узнать из соответствующих таблиц.
картина
▲ Серия основных отклонений
Как видно из рисунка выше:
1) Код основного отклонения обозначается латинскими буквами, заглавные буквы обозначают код основного отклонения, строчные буквы представляют собой код основного отклонения оси. Поскольку основное отклонение на рисунке представляет собой только размер зоны допуска, один конец зоны допуска изображается как отверстие.
2) Это отклонение составляет от A до H как нижнее отклонение, от J до ZC как верхнее отклонение, а верхнее и нижнее отклонения JS составляют +IT/2 и -IT/2 соответственно.
3) Основное отклонение оси от a до h — верхнее отклонение, от j до zc — нижнее отклонение, а верхнее и нижнее отклонение js составляют +IT/2T и -IT/2 соответственно. Другое отклонение отверстия и вала можно рассчитать исходя из основного отклонения и стандартного допуска.
02
Терминология, связанная с координацией
В сборке машин соотношение между зонами допусков отверстий и валов, имеющих одинаковый основной размер и совмещающихся между собой, называется посадкой. Поскольку фактические размеры отверстия и вала различаются, после сборки могут возникнуть «зазоры» или «нарушения». При посадке между отверстием и валом алгебраическая разность, полученная путем вычитания размера вала из размера отверстия, представляет собой зазор, если оно имеет положительное значение, и натяг, если оно имеет отрицательное значение.
(1) Виды координации
Посадки делятся на три категории в зависимости от разницы зазоров или натяга:
картина
1) Посадка с зазором
Зона допуска отверстия находится выше зоны PR вала. Любая пара отверстий, совпадающих с валом, будет соответствовать зазору (включая минимальный зазор, равный нулю), как показано на рисунке A выше.
2) Посадка с натягом
Зона допуска отверстия находится ниже зоны допуска вала. Любая пара отверстий, совпадающих с валом, является посадкой с натягом (включая минимальный зазор, равный нулю), как показано на рисунке b выше.
3) Чрезмерное сотрудничество
Зоны допуска отверстий перекрываются с зонами допуска вала. Если какая-либо пара отверстий совпадает с валом, возможно, имеется зазор или посадка с натягом, как показано на рисунке c выше.
(2) Скоординированная система эталонных показателей
Национальные стандарты предусматривают две эталонные системы, как показано на рисунке ниже.
картина
▲Две эталонные системы
1) Базовая система отверстий
Зона допуска отверстия с некоторым основным отклонением и зона допуска вала с основным отклонением составляют систему согласования, как показано на рисунке а. То есть при посадке с одинаковыми основными размерами положение зоны допуска отверстия фиксируется, а разные посадки получаются путем изменения положения зоны допуска вала. Отверстие, сделанное из базового отверстия, называется базовым отверстием. Национальный стандарт предусматривает, что нижнее отклонение опорного отверстия равно нулю, а «H» является кодом основного отклонения опорного отверстия.
2) Базовая система валов
Зона допуска вала с определенным основным отклонением и зона допуска отверстия с разными основными отклонениями составляют систему различных посадок, как показано на рисунке б. То есть при посадке с одинаковыми основными размерами положение поля допуска вала фиксируется, а разные посадки получаются за счет изменения положения поля допуска отверстия. Отверстие, просверленное в базовом валу, называется базовой втулкой. Национальный стандарт предусматривает, что верхнее отклонение базового вала равно нулю, а «h» — код основного отклонения базового вала.
Это видно из диаграммы ряда основных отклонений:
В базовой системе отверстий контрольное отверстие H соответствует валу, а ~h (всего 11 типов) используются для посадки с зазором; j~n (всего 5 типов) в основном используются для переобучения; (n, p, r могут быть подогнаны) или посадка с натягом); p~zc (всего 12 типов) в основном используются для посадки с натягом.
В базовой системе валов базовая ось h соответствует отверстию. A~H (всего 11 типов) используются для посадки с зазором; J~N (всего 5 типов) в основном используются для переобучения; (N, P и R могут быть посажены с натягом или с натягом); P~ZC (всего 12 типов) в основном используются для посадки с натягом.
03
Допуск формы
Допуск формы относится к общему количеству вариаций, допускаемых в форме одного фактического элемента. Допуск формы выражается в зонах допуска формы. Поле допуска формы включает в себя четыре элемента: форму, направление, положение и размер поля допуска. Элементы допуска формы включают в себя 6 пунктов: прямолинейность, плоскостность, округлость, цилиндричность, профиль линии, профиль поверхности и т. д.
1) Прямолинейность
Прямолинейность означает условие, при котором фактическая форма прямолинейных элементов детали сохраняет идеальную прямую линию. Это то, что обычно называют прямолинейностью. Допуск прямолинейности — это максимально допустимое отклонение фактической линии от идеальной прямой. То есть то, что дано на чертеже, служит для ограничения допустимого диапазона изменения фактической ошибки обработки строки.
картина
▲Пример образца 1: В данной плоскости зона допуска должна находиться в области между двумя параллельными прямыми линиями на расстоянии 0,1 мм.
картина
▲Пример шаблона 2: добавьте метку φ перед значением допуска, и зона допуска должна находиться в пределах площади цилиндрической поверхности диаметром 0,08 мм.
2) Плоскостность
Под плоскостностью понимают фактическую форму плоских элементов детали и условие сохранения идеальной плоскости. Это то, что обычно называют плоскостностью. Допуск плоскостности — это максимально допустимое отклонение фактической поверхности от плоской поверхности. То есть на чертеже задано ограничение допустимого диапазона изменения фактической погрешности обработки поверхности.
картина
▲Пример шаблона: зона допуска — это область между двумя параллельными плоскостями, расположенными на расстоянии 0,08 мм друг от друга.
3) Округлость
Под округлостью понимается фактическая форма элементов круга на детали, равноудаленной от его центра. Обычно это называют степенью округлости. Допуск на круглость — это максимально допустимое отклонение фактической окружности от идеальной на одном и том же поперечном сечении. То есть на чертеже дано ограничение допустимого диапазона изменения фактической погрешности обработки окружности.
картина
▲Пример шаблона: зона допуска должна находиться на одном и том же нормальном сечении, а разница радиусов — это площадь между двумя концентрическими кругами со значением допуска 0,03 мм.
4) Цилиндричность
Цилиндричность означает, что все точки контура цилиндрической поверхности детали равноудалены от ее оси. Допуск цилиндричности — это максимально допустимое отклонение от фактической цилиндрической поверхности до идеальной цилиндрической поверхности. То есть то, что дано на чертеже, служит для ограничения допустимого диапазона изменения фактической погрешности обработки цилиндрической поверхности.
картина
▲Пример шаблона: зона допуска — это область между двумя соосными цилиндрическими поверхностями с разницей радиусов 0,1 мм.
5) Профиль линии
Профиль линии относится к состоянию, при котором любая кривая любой формы сохраняет свою идеальную форму на заданной плоскости детали. Допуск профиля линии относится к допустимому отклонению фактического контура некруговой кривой. То есть то, что дано на чертеже, служит для ограничения допустимого диапазона изменения фактической погрешности обработки кривой.
картина
▲Пример шаблона: зона допуска — это область между двумя огибающими линиями, охватывающими серию кругов диаметром 0,04 мм. Центры окружностей лежат на линиях теоретически правильной геометрической формы.
6) Контур поверхности
Контур поверхности — это состояние, при котором поверхность детали произвольной формы сохраняет свою идеальную форму. Допуск контура поверхности относится к фактической линии контура некруглой поверхности и допустимому отклонению от идеальной поверхности контура. То есть то, что дано на чертеже, служит для ограничения диапазона изменения фактической погрешности обработки поверхности.
картина
▲Пример шаблона: зона допуска находится между двумя огибающими линиями, охватывающими серию шариков диаметром 0,02 мм. Центры шариков теоретически должны располагаться на поверхности теоретически правильной геометрической формы.
04
позиционный допуск
Допуск позиции относится к общей величине допустимых отклонений от исходной точки в положении соответствующего фактического элемента.
(1) Допуск ориентации
Допуск ориентации относится к общей величине изменений, допускаемых в направлении базовой точки соответствующими фактическими элементами. Этот вид допуска включает в себя три пункта: параллельность, перпендикулярность и наклон.
1) Параллелизм
Параллелизм, широко известный как степень параллелизма, указывает на то, что фактические элементы, измеряемые на детали, остаются на равном расстоянии от базовой точки. Допуск параллельности — это максимально допустимое отклонение между фактическим направлением измеряемого элемента и идеальным направлением, параллельным базовой точке.
картина
▲Пример чертежа: если перед значением допуска добавляется метка φ, зона допуска находится внутри цилиндрической поверхности с базовым параллельным диаметром φ0,03 мм.
2) Вертикальность
Перпендикулярность, широко известная как степень ортогональности между двумя элементами, указывает на то, что измеряемый элемент на детали сохраняет правильный угол в 90 градусов относительно базового элемента. Допуск вертикальности — это максимальное допустимое отклонение между фактическим направлением измеряемого объекта и идеальным направлением, перпендикулярным исходной точке.
картина
▲Иллюстрация: Если метка φ добавлена перед зоной допуска, зона допуска перпендикулярна цилиндрической поверхности с базовым диаметром 0,1 мм.
картина
▲Условные обозначения: зона допуска должна располагаться между двумя параллельными плоскостями, расположенными на расстоянии 0,08 мм друг от друга и перпендикулярными опорной линии.
3) Наклон
Наклон относится к правильному состоянию поддержания любого заданного угла между относительными направлениями двух элементов детали. Допуск на уклон — это максимально допустимая величина отклонения между фактической ориентацией измеряемого объекта и его идеальной ориентацией под любым заданным углом к базовой точке.
картина
▲Иллюстрация: зона допуска измеренной оси — это область между двумя параллельными плоскостями со значением допуска 0,08 мм и теоретическим углом 60 градусов с базовой плоскостью A.
картина
▲Иллюстрация: добавьте знак φ перед значением допуска, тогда зона допуска должна располагаться внутри цилиндрической поверхности диаметром 0,1 мм. Зона допуска должна быть параллельна плоскости B, перпендикулярной базовой точке A, и под теоретически правильным углом 60 градусов к базовой точке A.
(2) Допуск позиционирования
Допуск позиционирования — это общая величина допустимых отклонений в положении соответствующего фактического элемента относительно базовой точки. Этот тип допуска включает в себя три пункта: положение, соосность и симметрию.
1) Местоположение
Положение относится к точности точек, линий, поверхностей и других элементов детали относительно их идеального положения. Позиционный допуск — это максимально допустимое отклонение фактического положения измеряемого элемента относительно его идеального положения.
картина
▲Иллюстрация: Если перед зоной допуска добавляется метка Sφ, то зоной допуска является область внутри шара диаметром 0,3 мм. Положение центральной точки зоны допуска шарика соответствует теоретически правильному размеру относительно базовых точек A, B и C.
2) Соосность
Соосность, широко известная как соосность, означает, что измеренная ось детали остается на той же прямой линии относительно базовой оси. Допуск соосности — это допустимое отклонение фактической измеряемой оси относительно базовой оси.
картина
▲Обозначение допуска соосности: если значение допуска отмечено, зона допуска представляет собой область между цилиндрами диаметром 0,08 мм. Ось кругового поля допуска совпадает с базой.
3) Симметрия
Симметрия означает состояние, при котором два симметричных центральных элемента детали остаются в одной центральной плоскости. Допуск симметрии — это допустимое отклонение центральной плоскости симметрии (или центральной линии, оси) фактического элемента от идеальной плоскости симметрии.
картина
▲ Легенда: зона допуска — это область между двумя параллельными плоскостями или прямыми линиями на расстоянии 0,08 мм, расположенными симметрично относительно базовой плоскости или центральной линии.
(3) Допуск на биение
Допуск на биение — это элемент допуска, заданный на основе конкретного метода обнаружения. Допуск на биение можно разделить на круговое и полное биение.
1) Прыжок по кругу
Круговое биение означает, что поверхность вращения детали сохраняет фиксированное положение относительно базовой оси в пределах ограниченной плоскости измерения. Допуск на круговое биение — это максимальное отклонение, допустимое в ограниченном диапазоне измерения, когда фактический измеряемый элемент вращается вокруг базовой оси на полный оборот без осевого перемещения.
картина
▲ Легенда 1: Зона допуска — это область между двумя концентрическими кругами, которые перпендикулярны любой плоскости измерения, имеют разность радиусов 0,1 мм и имеют центр круга на одной базовой оси.
картина
▲ Легенда 2: Зона допуска — это область между двумя кругами на расстоянии 0,1 мм на поверхности измерительного цилиндра в любом положении радиуса, соосном с базовой точкой.
2) Полный ритм
Под общим биением понимается биение по всей измеряемой поверхности, когда деталь непрерывно вращается вокруг базовой оси. Допуск общего биения — это максимально допустимая величина биения, когда фактический измеряемый элемент непрерывно вращается вокруг базовой оси, в то время как индикатор перемещается относительно своего идеального контура.
