eng
Выпуск #10/2022
К. Епифанцев
СИСТЕМА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ДОПУСКОВ НА ИЗДЕЛИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ. ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ИННОВАЦИОННОЙ
СИСТЕМА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ДОПУСКОВ НА ИЗДЕЛИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ. ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ИННОВАЦИОННОЙ
Просмотры: 989
DOI: 10.22184/1992-4178.2022.221.10.44.46
В статье обсуждается применение посадок системы ANSI и графических обозначений стандартов ИСО для уменьшения потенциальных дефектов допусков формы, ориентации, месторасположения и биения.
В статье обсуждается применение посадок системы ANSI и графических обозначений стандартов ИСО для уменьшения потенциальных дефектов допусков формы, ориентации, месторасположения и биения.
Система геометрических допусков на изделия машиностроения и приборостроения.
Проблемы развития инновационной группы зазоров и натягов
К. Епифанцев, к. т. н.1
В процессе разработки изделий машиностроения и приборостроения важное значение имеют посадки, определяющие зазор или натяг между валом и отверстием, а значит, контролирующие допуски формы изготавливаемых деталей. Современные типы высокоскоростных двигателей и аналогичных систем моделируются с учетом требований микронеровностей поверхности, для этих целей разрабатываются новые типы посадок, значительно превосходящие по своим характеристикам использовавшиеся ранее типы. В статье обсуждается применение посадок системы ANSI и графических обозначений стандартов ИСО для уменьшения потенциальных дефектов допусков формы, ориентации, месторасположения и биения.
Европейские и американские системы геометрических допусков развиваются быстрыми темпами. Это обусловлено не только развитием компьютерных технологий, но и повышением точности современных измерительных приборов с каждым новым видом процессора, технологии, метода.
С 2013 года в ГОСТ 25346-2013 и ГОСТ 53442-2015 [1, 2] появились требования «прилегания (E)». Данное обозначение проставляется в тех посадках, куда будут устанавливаться подшипники. Это требование подразумевает более точную обработку поверхностей, акцентирует внимание оператора на процессе изготовления отверстия и процессе последующего контроля детали на ОТК. Также предполагается обязательное изготовление проходного и непроходного калибра-пробки. Данное условно-графическое обозначение – это дополнительная подсказка для технолога о том, что измерения качества обработки подобных поверхностей лучше всего произвести с помощью координатно-измерительной машины или трехточечного нутромера. При использовании требования прилегания, которое в ИСО-стандарте (рис. 1) прописано в виде максимума материала (М), минимума материала (L), требования прилегания (Е). Данный момент в стандарте уточняется следующим образом: «В тех случаях, когда установления допуска на размер согласно международному стандарту ИСО 286-1:2010 оказывается недостаточно для обеспечения выполнения посадкой своего функционального назначения, могут быть дополнительно установлены требование прилегания согласно стандарту ГОСТ 25346-2013 [3], допуски геометрической формы, а также требования к шероховатости поверхности». Применение требования максимума материала также известно в системе ЕСКД под формулировкой «зависимые допуски» (рис. 2), которые обуславливают зависимость части допуска (например, цилиндричности) за счет допуска линейного. Если токарь готов сделать деталь точнее и уменьшить риски на граничные элементы предельных отклонений, значит, он может более вариативно подойти к допуску формы. Или другими словами: «От перестановки мест слагаемых сумма не меняется, однако при этом, если вы уменьшаете одно слагаемое, для равной суммы, вы должны увеличить другое».
Важно также отметить, что в системе ИСО есть отдельный ГОСТ (ГОСТ P 53442-2015 [2]) по требованию прилегания (правило Тейлора), который описывает специфическую скользящую посадку (как предполагается, заимствованную у группы отраслевых стандартов СССР). Данная посадка по правилу Тейлора должна применяться в местах установки под подшипники, и подобный размерный элемент должен иметь дополнительное обозначение «Е». В ГОСТ 25346-2015 «Основные нормы взаимозаменямости» дополнительно приводится следующий пример: «для любого размерного элемента с допуском, обозначение которого содержит класс допуска ИСО, наличие требования прилегания подразумевалось по умолчанию без указания на чертеже, даже если элемент, в отношении размера которого установлен допуск, не образует посадку. Пример. Для цилиндрической головки винта с указанным размером 24h13 требование прилегания предъявлялось автоматически» [4, 5].
В процессе развития системы машиностроения в СССР было установлено 12 типов посадок, которые включали в себя посадки тугие, широкоходовые, скользящие, прессовые и др. Однако с принятием новой парадигмы в приоритете остались три основных типа посадок – с зазором, с натягом, переходные. Между тем, система квалитетов, направленных на развитие машиностроительных технологий, начала создавать так называемые межинтервальные допуски, увеличивая таблицу квалитетов. Развитие и совершенствование измерительного инструмента приводит к изменению допусков – они ужесточаются.
Современная система стандартов ИСО (рис. 3) рекомендует использовать следующие типы посадок для отверстия и вала – с зазором, с натягом, переходные. Однако в системе американского стандарта ANSI существует группа посадок, превышающая по своей численности европейскую систему в 10 раз.
Плотные скользящие посадки [RC1]. Предназначены для точного расположения деталей, которые должны собираться без заметного люфта (Группа H5‑g4).
Скользящие посадки [RC2]. Предназначены для точного расположения деталей, но с бóльшим максимальным зазором, чем класс RC 1. Детали, изготовленные по такой подгонке, легко перемещаются и поворачиваются, но не предназначены для свободного хода, а при больших размерах могут «заедать» при небольших перепадах температуры (Группа H6‑g5).
Прецизионные ходовые посадки [RC3]. Наиболее подходящие, которые, предполагается, будут работать свободно. Предназначены для точной работы на низких скоростях и при незначительном давлении в цапфе, но не подходят там, где могут возникнуть заметные перепады температур (Группа H7‑f6).
Плотные посадки [RC4]. Предназначены главным образом для посадочных мест на точных машинах с умеренными скоростями движения по поверхности и давлением на цапфу, где требуется точное расположение и минимальный люфт (Группа H8‑f7).
Средние ходовые посадки [RC5]–[RC6]. Предназначены для более высоких скоростей хода или больших давлений на цапфу (Группа H8‑e7).
Посадки для свободного хода [RC7]. Предназначены для использования там, где точность не является существенной, или где возможны большие колебания температуры, или в обоих этих случаях (Группа H9‑d8).
Свободные посадки [RC8]–[RC9]. Предназначены для использования там, где могут потребоваться широкие коммерческие допуски, а также припуск на внешний элемент [7].
Посадки Locational clearance fits [LC]. Локальные посадки с зазором (табл. 1).
Посадки Locational transition fits [LT]. Локальные переходные посадки (табл. 2).
Посадки Locational interference fits. Локальные посадки c натягом (табл. 3).
Силовые посадки Force fits (табл. 4).
Данные новые типы посадок появились в связи с развитием новых технологий, появлением трехмерных чертежей, новых конструкций машин и механизмов, создаваемых на аддитивном производстве. Главным правилом для технолога или конструктора, который использует или читает данные обозначения на чертежах, является применение более тщательной обработки деталей для уменьшения шереховатости, применение трехкоординатных измерительных технологий для контроля размеров, обозначенных подобными знаками.
Литература
ISO/R 1938:1971 – ISO system of limits and fits – Part II: Inspection of plain workpieces.
ГОСТ P 53442-2015 (ИСО 1101:2012). Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Установление геометрических допусков. Допуски формы, ориентации, месторасположения и биения. М.: Стандартинформ, 2015.
ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010). Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Основные положения, допуски, отклонения и посадки. М.: Стандартинформ, 2013.
CHIPMAKER. URL: https://www.chipmaker.ru/topic/109197/ (дата обращения: 10.06.2021).
ISO 8015:1985 Technical drawings – Fundamental tolerancing principle.
Епифанцев К. В. Интерпретации системы координирующих размеров и размерных элементов КД // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2021. Т. 23. № 6 (104). С. 52–55.
ANSI/ASME B4.1-1967 (R2004) Предпочтительные пределы и посадки для цилиндрических деталей.
Проблемы развития инновационной группы зазоров и натягов
К. Епифанцев, к. т. н.1
В процессе разработки изделий машиностроения и приборостроения важное значение имеют посадки, определяющие зазор или натяг между валом и отверстием, а значит, контролирующие допуски формы изготавливаемых деталей. Современные типы высокоскоростных двигателей и аналогичных систем моделируются с учетом требований микронеровностей поверхности, для этих целей разрабатываются новые типы посадок, значительно превосходящие по своим характеристикам использовавшиеся ранее типы. В статье обсуждается применение посадок системы ANSI и графических обозначений стандартов ИСО для уменьшения потенциальных дефектов допусков формы, ориентации, месторасположения и биения.
Европейские и американские системы геометрических допусков развиваются быстрыми темпами. Это обусловлено не только развитием компьютерных технологий, но и повышением точности современных измерительных приборов с каждым новым видом процессора, технологии, метода.
С 2013 года в ГОСТ 25346-2013 и ГОСТ 53442-2015 [1, 2] появились требования «прилегания (E)». Данное обозначение проставляется в тех посадках, куда будут устанавливаться подшипники. Это требование подразумевает более точную обработку поверхностей, акцентирует внимание оператора на процессе изготовления отверстия и процессе последующего контроля детали на ОТК. Также предполагается обязательное изготовление проходного и непроходного калибра-пробки. Данное условно-графическое обозначение – это дополнительная подсказка для технолога о том, что измерения качества обработки подобных поверхностей лучше всего произвести с помощью координатно-измерительной машины или трехточечного нутромера. При использовании требования прилегания, которое в ИСО-стандарте (рис. 1) прописано в виде максимума материала (М), минимума материала (L), требования прилегания (Е). Данный момент в стандарте уточняется следующим образом: «В тех случаях, когда установления допуска на размер согласно международному стандарту ИСО 286-1:2010 оказывается недостаточно для обеспечения выполнения посадкой своего функционального назначения, могут быть дополнительно установлены требование прилегания согласно стандарту ГОСТ 25346-2013 [3], допуски геометрической формы, а также требования к шероховатости поверхности». Применение требования максимума материала также известно в системе ЕСКД под формулировкой «зависимые допуски» (рис. 2), которые обуславливают зависимость части допуска (например, цилиндричности) за счет допуска линейного. Если токарь готов сделать деталь точнее и уменьшить риски на граничные элементы предельных отклонений, значит, он может более вариативно подойти к допуску формы. Или другими словами: «От перестановки мест слагаемых сумма не меняется, однако при этом, если вы уменьшаете одно слагаемое, для равной суммы, вы должны увеличить другое».
Важно также отметить, что в системе ИСО есть отдельный ГОСТ (ГОСТ P 53442-2015 [2]) по требованию прилегания (правило Тейлора), который описывает специфическую скользящую посадку (как предполагается, заимствованную у группы отраслевых стандартов СССР). Данная посадка по правилу Тейлора должна применяться в местах установки под подшипники, и подобный размерный элемент должен иметь дополнительное обозначение «Е». В ГОСТ 25346-2015 «Основные нормы взаимозаменямости» дополнительно приводится следующий пример: «для любого размерного элемента с допуском, обозначение которого содержит класс допуска ИСО, наличие требования прилегания подразумевалось по умолчанию без указания на чертеже, даже если элемент, в отношении размера которого установлен допуск, не образует посадку. Пример. Для цилиндрической головки винта с указанным размером 24h13 требование прилегания предъявлялось автоматически» [4, 5].
В процессе развития системы машиностроения в СССР было установлено 12 типов посадок, которые включали в себя посадки тугие, широкоходовые, скользящие, прессовые и др. Однако с принятием новой парадигмы в приоритете остались три основных типа посадок – с зазором, с натягом, переходные. Между тем, система квалитетов, направленных на развитие машиностроительных технологий, начала создавать так называемые межинтервальные допуски, увеличивая таблицу квалитетов. Развитие и совершенствование измерительного инструмента приводит к изменению допусков – они ужесточаются.
Современная система стандартов ИСО (рис. 3) рекомендует использовать следующие типы посадок для отверстия и вала – с зазором, с натягом, переходные. Однако в системе американского стандарта ANSI существует группа посадок, превышающая по своей численности европейскую систему в 10 раз.
Плотные скользящие посадки [RC1]. Предназначены для точного расположения деталей, которые должны собираться без заметного люфта (Группа H5‑g4).
Скользящие посадки [RC2]. Предназначены для точного расположения деталей, но с бóльшим максимальным зазором, чем класс RC 1. Детали, изготовленные по такой подгонке, легко перемещаются и поворачиваются, но не предназначены для свободного хода, а при больших размерах могут «заедать» при небольших перепадах температуры (Группа H6‑g5).
Прецизионные ходовые посадки [RC3]. Наиболее подходящие, которые, предполагается, будут работать свободно. Предназначены для точной работы на низких скоростях и при незначительном давлении в цапфе, но не подходят там, где могут возникнуть заметные перепады температур (Группа H7‑f6).
Плотные посадки [RC4]. Предназначены главным образом для посадочных мест на точных машинах с умеренными скоростями движения по поверхности и давлением на цапфу, где требуется точное расположение и минимальный люфт (Группа H8‑f7).
Средние ходовые посадки [RC5]–[RC6]. Предназначены для более высоких скоростей хода или больших давлений на цапфу (Группа H8‑e7).
Посадки для свободного хода [RC7]. Предназначены для использования там, где точность не является существенной, или где возможны большие колебания температуры, или в обоих этих случаях (Группа H9‑d8).
Свободные посадки [RC8]–[RC9]. Предназначены для использования там, где могут потребоваться широкие коммерческие допуски, а также припуск на внешний элемент [7].
Посадки Locational clearance fits [LC]. Локальные посадки с зазором (табл. 1).
Посадки Locational transition fits [LT]. Локальные переходные посадки (табл. 2).
Посадки Locational interference fits. Локальные посадки c натягом (табл. 3).
Силовые посадки Force fits (табл. 4).
Данные новые типы посадок появились в связи с развитием новых технологий, появлением трехмерных чертежей, новых конструкций машин и механизмов, создаваемых на аддитивном производстве. Главным правилом для технолога или конструктора, который использует или читает данные обозначения на чертежах, является применение более тщательной обработки деталей для уменьшения шереховатости, применение трехкоординатных измерительных технологий для контроля размеров, обозначенных подобными знаками.
Литература
ISO/R 1938:1971 – ISO system of limits and fits – Part II: Inspection of plain workpieces.
ГОСТ P 53442-2015 (ИСО 1101:2012). Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Установление геометрических допусков. Допуски формы, ориентации, месторасположения и биения. М.: Стандартинформ, 2015.
ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010). Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Основные положения, допуски, отклонения и посадки. М.: Стандартинформ, 2013.
CHIPMAKER. URL: https://www.chipmaker.ru/topic/109197/ (дата обращения: 10.06.2021).
ISO 8015:1985 Technical drawings – Fundamental tolerancing principle.
Епифанцев К. В. Интерпретации системы координирующих размеров и размерных элементов КД // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2021. Т. 23. № 6 (104). С. 52–55.
ANSI/ASME B4.1-1967 (R2004) Предпочтительные пределы и посадки для цилиндрических деталей.
Отзывы читателей
