Что такое инженерные допуски и как они классифицируются?

Точность - очень важный аспект в машиностроении и производстве. Малейшее отклонение от заданного измерения может повлиять на функциональность и производительность компонента. Именно здесь очень важны допуски в машиностроении. Допуски в машиностроении определяют допустимые пределы отклонений физических размеров, форм или свойств деталей. Эти допуски обеспечивают правильную посадку и функционирование деталей в сборке, а также соответствие конечного продукта заданным требованиям. Допуски необходимы для обеспечения совместимости деталей, особенно в таких отраслях, как автомобильная, аэрокосмическая и машиностроительная.

В этой статье рассматриваются различные виды допусков с акцентом на классификацию и конкретное применение в машиностроении.

Что такое допуск в машиностроении?

Допуск - это допустимое отклонение фактического размера, формы или положения детали от ее идеального размера, формы или положения. В процессе производства из-за таких факторов, как точность станка и порядок работы, фактический размер детали не может полностью соответствовать проектным требованиям. В этом случае для обеспечения хорошей функциональности и взаимозаменяемости деталей допускается определенное отклонение. Величина допуска равна разности между верхним и нижним допустимыми значениями.

Давайте рассмотрим пример, чтобы проиллюстрировать, что такое допуск. Предположим, вы обрабатываете металлический круглый пруток длиной 100 мм. Даже если вы намерены обработать все прутки одинаковой формы, невозможно обработать все прутки ровно на 100 мм из-за отклонений в размерах и форме. Хотя конструкторы и производители работают над уменьшением таких отклонений, они все равно не могут свести их к нулю.

Такие отклонения в размере и форме в основном колеблются вверх и вниз вокруг заданного значения. Поэтому, в зависимости от назначения металлического прутка, определяются верхний предел допустимого значения (+1 мм) и нижний предел допустимого значения (-1 мм), допустимые относительно заданного размера. Разница между этими двумя значениями (2 мм) называется допуском.

Виды толерантности

Существует 4 вида допусков: Допуск размера, геометрический допуск и допуск посадки. Каждый тип допуска направлен на различные аспекты детали, чтобы обеспечить ее функциональность в различных рабочих условиях.

Допуск на размеры

Допуск на размер относится к допуску, применяемому к размерам, обозначенным на чертеже, к таким размерным объектам, как длина, расстояние, положение, угол, размер, отверстие, филе и фаска, и т.д. Используется для обозначения допусков, отличающихся от общих допусков. В отличие от общих допусков, размерные допуски не имеют четких стандартов и могут быть заданы произвольно в соответствии с замыслом конструктора, но диапазон достижимых допусков ограничен в зависимости от метода обработки и т.д. Размерные допуски бывают двух видов: двусторонние и односторонние.

Двусторонняя толерантность

Двусторонний допуск - это допустимое отклонение размера, которое существует в определенном диапазоне по обе стороны от контрольного размера. Другими словами, размер может изменяться как в верхнем, так и в нижнем направлении по отношению к контрольному размеру.

Пример двусторонней толерантности: Если базовый размер отверстия составляет 10 мм, а двусторонний допуск - ±0,05 мм, то фактический диапазон размеров вала составляет 9,95-10,05 мм.

Односторонняя толерантность

Односторонний допуск, однако, означает допустимое изменение размера только с одной стороны от основного размера; то есть диапазон допустимых отклонений ограничен одним направлением.

Пример односторонней толерантности: Если базовый размер отверстия равен 10 мм, а односторонний допуск составляет +0,05 мм, то фактический диапазон размеров отверстия составляет от 10,00 мм до 10,05 мм.

Геометрический допуск

Геометрический допуск касается не только размеров детали, но и точности формы, положения и ориентации детали. Он гарантирует верность геометрической конфигурации, предусмотренной при проектировании детали, и обычно реализуется с помощью таких атрибутов, как прямолинейность, плоскостность, округлость и точность положения. Основная цель геометрического допуска - поддерживать точность формы и положения, тем самым предотвращая проблемы, связанные с неправильной подгонкой компонентов.

Геометрические допуски можно разделить на четыре категории: допуск формы, допуск ориентации, допуск расположения и допуск биения, которые в общей сложности состоят из 13 видов.

Линейность

Линейность - это допустимое отклонение от прямой линии на заданной длине или поверхности. Она используется для определения того, насколько сильно может отличаться характеристика детали от идеально линейной.

Пример линейности: В данной плоскости проверяемые отрезки линий должны находиться между двумя параллельными линиями на расстоянии 0,1 мм.

Плоскость

Плоскостность - это геометрическое условие, определяющее отклонение поверхности от идеальной плоскости. Она представляет собой метрику того, насколько сильно поверхность отклоняется от идеальной плоскостности, и, таким образом, отражает однородность поверхности по всей ее площади.

Пример плоскости: Эта поверхность должна находиться между двумя параллельными плоскостями, разделенными всего 0,3 мм.

Округлость

Округлость, также называемая круглостью, - это геометрическое условие, определяющее степень отклонения формы элемента, такого как цилиндр, отверстие или сфера, от идеального круга в любом заданном сечении.

Пример округлости: Внешняя окружность любого поперечного сечения вала, вырезанного перпендикулярно, должна попадать между двумя концентрическими окружностями, расположенными на расстоянии 0,1 мм друг от друга в одной плоскости.

Цилиндричность

Цилиндричность - это геометрическое условие, которое измеряет степень соответствия формы цилиндрической детали форме идеального цилиндра. Она измеряет однородность поверхности как по длине, так и по окружности цилиндра.

Пример цилиндричности: Плоскость мишени должна находиться между двумя коаксиальными цилиндрами на расстоянии всего 0,1 мм друг от друга.

Профиль линии

Профиль линии - это условие, необходимое для сохранения идеальной формы кривой любой формы на заданной плоскости детали. Допуск профиля линии Допустимое отклонение фактической линии контура некруглой кривой.

Пример допуска профиля линии: Проецируемый профиль в любом сечении, параллельном плоскости проекции, должен находиться между двумя огибающими, образованными окружностью диаметром 0,03 мм с центром на линии, имеющей теоретически точный профиль.

Профиль самолета

Профиль плоскости - это условие сохранения идеальной формы любой криволинейной поверхности на конкретной детали. Допуск профиля плоскости - это допустимое отклонение фактической линии контура некруглой криволинейной поверхности от идеальной поверхности контура.

Пример допуска профиля плоскости: Плоскость назначения должна лежать между двумя огибающими плоскостями, образованными сферой диаметром 0,1 мм, центр которой находится на плоскости, имеющей теоретически идеальный профиль.

Параллелизм

Параллельность - это допустимое изменение (отклонение) элемента (например, поверхности, оси или линии) относительно параллельности по отношению к заданному эталону (например, базовой плоскости, оси или линии). Хотя, похоже, плоскостность обсуждалась снова, параллельность подразумевает точку отсчета (базовую плоскость или линию).

Пример параллелизма: Плоскость, обозначенная указательной стрелкой, должна быть параллельна базовой плоскости A и лежать между двумя плоскостями, отстоящими друг от друга всего на 0,05 мм в направлении указательных стрелок.

Перпендикулярность

Перпендикулярность - это геометрическое условие, оценивающее степень, в которой объект, такой как поверхность, ось или линия, выравнивается под прямым углом (90°) к эталонному объекту, который может включать плоскость или ось.

Пример перпендикулярности: Плоскость, обозначенная указательной стрелкой, должна быть расположена между двумя параллельными плоскостями, перпендикулярными базовой плоскости A, с диаметром 0,03 мм.

Angularity

Угловатость - это геометрическое условие, которое измеряет величину угла, под которым ориентирован объект, например, поверхность, линия или ось, по отношению к базовой точке отсчета, отличного от 90° (перпендикулярность) или 0° (параллельность).

Пример угловатости: Плоскость, указанная стрелкой, должна быть теоретически точно наклонена под углом 45 градусов к базовой плоскости A и находиться между двумя параллельными плоскостями, отстоящими друг от друга на 0,3 мм в направлении стрелок.

Позиция

Позиция используется для определения точного местоположения точки, линии и поверхности компонента относительно эталона.

Пример позиции: Сайт центр окружности, показанной индикаторной стрелкой, должен находиться в пределах круга диаметром 0,1 мм.

Коаксиальность

Коаксиальность обеспечивает точное совпадение оси цилиндрического элемента, например вала, отверстия или трубы, с осью базовой точки отсчета.

Пример коаксиальности: Ось данного цилиндра должна лежать в пределах цилиндра, осью которого является базовая осевая линия A, а диаметр равен 0,03 мм.

Симметрия

Симметрия - это равномерность распределения признака или набора признаков относительно центральной оси, плоскости или точки.

Пример симметрии: Отмеченная центральная плоскость должна находиться между двумя параллельными плоскостями, симметричными относительно базовой центральной плоскости A и отстоящими друг от друга на 0,05 мм.

Выбег

Биение измеряет общее отклонение поверхности детали при ее вращении вокруг базовой оси. Существует два вида биения: круговое биение и полное биение.

Круговое биение: Это измерение того, насколько изменяется поверхность вращающейся детали в заданном сечении или плоскости, перпендикулярной оси вращения.

Полное биение: Это измерение отклонения, существующего на всей поверхности вращающегося компонента вдоль его продольной оси. Она объединяет эффекты кругового биения с эффектами, вызванными неровностями прямолинейности или конусности.

Допуск на установку

Посадки - это соотношения между зонами допусков сопряжения отверстий и валов одного и того же базового размера. Или мы можем сказать, что посадки - это зазор между сопряжением отверстия и вала. Зазор может быть как положительным, так и отрицательным. Величина зазора определяет, могут ли две сопряженные детали двигаться или вращаться независимо друг от друга или же они временно или постоянно соединены.

Существует три типа посадки: посадка на просвет, переходная посадка и пресс-фитинг(помехи).

Подходящий размер: Зона допуска отверстия находится выше зоны допуска вала, другими словами, отверстие больше вала.

Прессовая посадка: Зона допуска отверстия ниже зоны допуска вала, другими словами, вал больше отверстия.

Переходная посадка: Зоны допусков отверстия и вала перекрываются. Любая пара отверстий и валов может иметь зазор или прессовую посадку.

Для PDF видов допусков, Нажмите здесь, чтобы загрузить >>

Заключение

Инженерные допуски занимают основополагающее место в проектировании и производстве, поскольку предполагается, что будут производиться только высококачественные детали. Необходимо добиться того, чтобы детали собирались с нужной точностью и функционировали должным образом даже после определенных отклонений, присущих любому производству. Допуски способствуют постоянству и надежности продукции, определяя допустимые отклонения в размерах и форме. Понимание различных типов допусков - размерных, геометрических и посадочных - очень важно для инженера или производителя, чтобы иметь возможность установить надлежащие уровни допусков для различных компонентов, учитывая функциональные требования к конечному продукту. Будь то точность аэрокосмических компонентов или подгонка автомобильных деталей, освоение применения допусков является неотъемлемой частью квалифицированного проектирования и превосходного производства.