Лекция 4
5. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, СИСТЕМА ДОПУСКОВ И
ПОСАДОК
5.1. Понятия о взаимозаменяемости
Взаимозаменяемостью изделий (деталей, агрегатов) называют их свойство равноценно заменять любым другим однотипным экземпляром. Наиболее широко используется полная взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки любых независимо изготовленных однотипных деталей в сборочные единицы.
Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц изделий является важнейшим условием обеспечения взаимозаменяемости. Кроме того, для обеспечения взаимозаменяемости необходимо выполнить и другие условия такие, как требования к материалу деталей, технологии их изготовления и контроля и д. п. Комплекс научно-технических исходных положений, выполнение которых при конструировании, производстве и эксплуатации обеспечивают взаимозаменяемость деталей и сборочных единиц называют принципом взаимозаменяемости.
При полной взаимозаменяемости упрощается процесс сборки, появляется возможность автоматизации процесса, специализации и кооперации предприятий, упрощается ремонт изделий.
Иногда экономически нецелесообразно изготавливать с малыми допусками или технологически трудно выполнимыми допусками. В этом случае требуется селективная сборка или дополнительная подгонка. Такую взаимозаменяемость называют неполной.
Внешняя взаимозаменяемость это взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присоединительных размеров. Например в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а также по размерам присоединительных поверхностей, подшипники – по диаметрам внутреннего и наружного кольца.
Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали и сборочные единицы, входящие в изделие. Например, в подшипнике качения внутреннюю взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца.
Уровень взаимозаменяемости характеризуется коэффициентом, равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц к общей трудоемкости трудоемкости изготовления изделия.
Взаимозаменяемое производство в металлообрабатывающей промышленности впервые в мире было осуществлено в 1761 году на Тульском, а затем на Ижевском заводах при массовом изготовлении ружей.
2
5.2. Основные понятия, термины и определения
Номинальный размер служит началом отсчета отклонений. Относительно номинального размера определяют предельные размеры. Номинальный размер обозначают D для отверстия и d для вала.
Для деталей, составляющих соединение, номинальный размер является общим. Номинальные размеры находят расчетом их на прочность и жесткость, а также исходя из совершенства форм и обеспечения технологичности конструкций изделий. Номинальные размеры следует округлять в соответствии со значениями в стандартных рядах нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69).
Действительный размер определяют измерением с допускаемой погрешностью.
Предельные размеры детали – два предельно допускаемых размера, между которыми должен находится или которым может быть равен действительный размер годной детали. Наибольший предельный размер отверстия обозначают Dmax, вала - dmax. Наименьший предельный размер отверстия обозначают Dmin, вала - dmin .
Для упрощения чертежей введены предельные отклонения от номинального размера. Верхнее предельное отклонение отверстия - ES и вала - es определяют алгебраической разностью между наибольшим предельным и номинальным размерами. Нижнее предельное отклонение отверстия EI и вала ei представляет алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. Для отверстия ES = Dmax – D, EI = Dmin – D (рис. 5.1, а); для вала es = dmax – d, ei = dmin – d (рис. 5.1, б).
а) б)
Рис. 5.1. Схема расположения предельных отклонений и допуска
В машиностроительных чертежах номинальные и предельные линейные размеры и их отклонения проставляют в миллиметрах без указания размерности, например 
, 
.
Допуском Т называют разность между наибольшим и наименьшим допускаемыми значениями того или иного параметра. Допуск Т размера – разность
3
между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютное значение алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями. Допуски можно изображать графически в виде полей допуска, ограниченных верхним и нижним отклонениями.
Нулевая линия – линия соответствующая номинальному размеру, от которой откладывают отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок (рис. 5.1).
Расположение поля допуска относительно нулевой линии принято обозначать буквой (или двумя буквами) латинского алфавита – прописной для отверстий и строчной для валов (например, Н5, F6, h8, js8 и т. д.). Стандартом (ГОСТ ) установлено 19 квалитетов (степеней точности). Квалитеты 01, 0, 1, 2, 3 и 4 предназначены для измерительных инструментов; квалитеты 5, …, 13 дают допуски для сопрягаемых размеров деталей; а остальные квалитеты даются для несопрягаемых (свободных) размеров.
Две или несколько подвижно или неподвижно соединяемых деталей называют сопрягаемыми. Поверхности, по которым происходит соединение деталей, называют сопрягаемыми.
Посадкой называют характер соединяемых деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов.
В зависимости от взаимного расположения допусков отверстия и вала посадка соединения может быть: с гарантированным зазором (рис. 5.2, а), с гарантированным натягом (рис. 5.2, б) и переходная рис. 5.2, в), при которой возможно получение как зазора, так и натяга.
В соединении с гарантированным зазором размер отверстия больше размера вала (рис. 5.2, а) и зазор S определяется разностью диаметров отверстия и вала. Наибольший, наименьший и средний зазоры определяют по зависимостям
, 
, 
. (5.1)
В соединении с гарантированным натягом размер вала больше размера отверстия (рис. 5.2, б) и натяг N выражается разностью диаметров вала и отверстия. Наибольший, наименьший и средний натяги определяют по зависимостям
, 
, 
. (5.2)
В переходном соединении размер вала может быть или больше или меньше размера отверстия (рис. 5.2, в). Поэтому в соединении может быть или натяг или зазор, наименьшие значения которых определяют по зависимостям
, 
. (5.3)
5.3. Допуски и посадки для типовых соединений деталей машин
Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основании опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов.
4
Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых соединений дета-лей машин. Система допусков и посадок дает возможность стандартизировать режущие инструменты и калибры, облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а также обуславливает повышения их качества.
отверстие отверстие отверстие
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вал Вал Вал
а) б) в)
Рис. 5.2. Схема расположения полей допусков для посадок
Предусмотрены посадки типовых деталей машин в системе отверстия и в системе вала (рис. 5.3). Посадки в системе отверстия – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (рис. 5.3, а). Посадки в системе вала – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (рис. 5.3, б).
Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия равно нулю (EI=0), то есть нижняя граница поля допуска основного отверстия всегда совпадает с нулевой линией. Посадки в системе отверстия обозначаются последовательным написанием номинального размера соединения и обозначение полей допусков сначала отверстия, которое обозначается буквой Н и соответствующим квалитетом, а затем вала, например 40H7/s6, 42H8/h6, 50H7/m6.
Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала равно нулю (es=0), то есть верхняя граница поля допуска вала всегда совпадает с нулевой линией. Поле допуска вала обозначается буквой h и соответствующим квалитетом. Обозначение посадок на чертежах выполняется в указанной выше
5
последовательности, например 40Р7/h6, 42H8/h6, 50M7/h6. Преимущественное распространение получила система отверстия, поскольку отверстия обрабатываются дорогостоящим режущим инструментом с определенным полем допуска.
Поле допусков валов Поле допуска основного вала
 |
0 0
 |
Поле допуска основного отверстия
Поле допусков отверстий
а) б)
Рис. 5.3. Расположения полей допусков в системе отверстия и вала
