Свыше 18 до 50

Свыше 50 до 120

Свыше 120 до 500

Значение Ra, мкм, не более

5

100

0,4

0,8

1,6

1,6

60

0,2

0,4

0,8

0,8

40

0,1

0,2

0,4

0,4

6

100

0,8

1,6

3,2

3,2

60

0,4

0,8

0,8

1,6

40

0,2

0,4

0,4

0,8

7

100

1,6

3,2

3,2

3,2

60

0,8

1,6

1,6

3,2

40

0,4

0,8

0,8

1,6

8

100

1,6

3,2

3,2

3,2

60

0,8

1,6

3,2

3,2

40

0,4

0,8

1,6

1,6

9

100 и 60

3,2

3,2

6,3

6,3

40

1,6

3,2

3,2

6,3

25

0,8

1,6

1,6

3,2

10

100 и 60

3.2

6.3

6,3

6,3

40

1,6

3,2

3.2

6,3

25

0,8

1,6

1,6

3,2

11

100 и 60

6,3

6,3

12,5

12,5

40

3,2

3,2

6,3

6,3

25

1,6

1,6

3,2

3,2

12 и 13

100 и 60

12,5

12,5

25

25

40

6,3

6,3

12,5

12,5

14 и 15

100 и 60

12,5

25

50

50

40

12,5

12,5

25

25

16 и 17

100 и 60

25

50

100

100

40

25

25

50

50

При расчетном методе определяется коэффициент шероховатости Кr в зависимости от уровня относительной геометрической точности (см. таблицу 3.11):

Ra = Кr T,

где Т - допуск на размер, ограничивающий данную поверхность (Td; TD). Расчетное значение округлить в сторону уменьшения до величин таблицы 3.2., вариант 1.

Соотношение между Ra и Rz колеблется в пределах от 4 до 7 раз, Rz больше, чем Ra.

Контроль шероховатости может быть выполнен контактным методом (профилометром, профилографом) и бесконтактным на приборах теневого и; светового сечения. Раковины, рыхлоты, царапины и другие поверхностные дефекты в оценку шероховатости не включаются. При необходимости требования к дефектам поверхности должны быть установлены отдельно.

В цеховых условиях оценку шероховатости выполняют методом сличения, путем сравнения с образцами шероховатости, которые должны быть из одноименной группы материала (сталь для стальных деталей, чугун - для чугунных и т.д.), с соответствующим методом обработки (точения, шлифования и т.д.) и соответствующей формой поверхности (выпуклые для валов, вогнутые для отверстий, плоские для плоскостей).

Указание требований к шероховатости поверхностей производится на чертежах согласно ЕСКД по ГОСТ 2.309. Обозначение шероховатости состоит из условного значка и числовых значений:

- основной знак, когда метод обработки поверхности чертежом не регламентируется;

- знак, соответствующий поверхности, полученной удалением слоя металла (точением, сверлением, фрезерованием, шлифованием и т.д.);

-знак, соответствующий поверхности в состоянии поставки, без удаления слоя металла (литье, штамповка, поковка и т.д.).

До 2005г. требовалось указывать символ и числовые значения в растворе знака, символ Ra не указывался на чертеже, остальные символы должны быт записаны перед числовым значением, в мкм.

Например: означает Ra = 1,6 мкм, Rz = 40 мкм, Ra = 12,5 мкм.

Согласно изменениям, внесенным в межгосударственный стандарт ГОСТ 2.309-73 «ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей», указанные примеры должны быть записаны в следующем виде:

Изменения № 3 к ГОСТ 2.309-73, которые вступили в силу с 01.01 05г., следующие:

- обязательно указывать символ Ra перед его числовым значением;

- все параметры записывать под полочкой. Также под полочкой знака могут быть указаны: условные обозначения неровностей; базовая длина (если отличается от стандартной) и все параметры шероховатости по строчкам, начиная с Ra (или Rz), далее шаговые и далее tp;

- над полочкой указывают способ обработки и другие дополнительные требования (например, полировать);

- заменить указанное обозначение на

- ввести новый знак направления неровностей: - для поверхностей, полученных методом порошковой металлургии путем спекания;

- допускается указывать требования к шероховатости поверхности на прямоугольной рамке (расположенной горизонтально), содержащей допуск формы поверхности.

3.2 Нормирование отклонений формы и расположения поверхностей деталей машин

Основные понятия

Вследствие целого ряда причин при изготовлении геометрическая форма деталей не выдерживается. Поверхности также должны правильно располагаться одна относительно другой, однако они имеют погрешности взаимного расположения. Все эти погрешности (также как шероховатость поверхностей) влияют на эксплуатационные (износ, шум, прочность, герметичность и т.д.) и на технологические (трудоемкость обработки, сборки, контроля, себестоимость) показатели. Поэтому отклонения формы и расположения поверхностей должны быть ограничены допусками.

Термины и определения, относящиеся к допускам формы и расположения, даны в ГОСТ 24642.

Отклонением формы называется отклонение формы реальной поверхности или профиля от формы номинальной поверхности или профиля (рисунок 3.2).

Номинальная поверхность - это идеальная поверхность, форма которой задана чертежом или другой технической документацией.

Реальная поверхность - это поверхность, ограничивающая тело и отделяющая его от окружающей среды. Отклонения формы оцениваются по всей поверхности (по всему профилю) или на нормируемом участке, если заданы площадь, длина или угол сектора, а в необходимых случаях и расположение его на поверхности. Если расположение участка не задано, то его считают любым в пределах всей поверхности или профиля.

Отсчет отклонений формы поверхности производится по нормали к прилегающей поверхности как наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающей, которая рассматривается как номинальная.

Прилегающая поверхность - поверхность, имеющая форму номинальной поверхности, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от неё наиболее удаленной точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка имело минимальное значение. Отклонения формы профиля оцениваются аналогично - от прилегающей линии.

Допуск формы - это наибольшее допускаемое значение отклонения формы.

Допуски формы могут быть:

- комплексными (плоскостность, цилиндричность, круглость, допуск формы заданного профиля)

- элементарными (выпуклость, вогнутость, овальность, огранка, конусообразность, седлообразность, бочкообразность).

Отклонением расположения называется отклонение реального расположения рассматриваемого элемента от его номинального расположения.

Элемент - это обобщенный термин, под которым понимают поверхность, линию или точку. Расположение рассматриваемого элемента определяется относительно базы. От базы на чертеже задаются координирующие размеры рассматриваемых элементов. Базами могут быть плоскости, цилиндрические поверхности, оси, совокупность поверхностей.

При нормировании и измерении допусков расположения поверхностей погрешности их формы не учитываются.

Суммарный допуск формы и расположения является результатом совместного проявления отклонений формы и расположения рассматриваемого элемента относительно заданных баз.

Виды допусков формы и расположения поверхностей, примеры обозначения на чертежах даны в таблицах 3.6, 3.7 и 3.8.

Определение числовых значений допусков формыповерхности

Для каждого вида допуска установлено 16 степеней точности в порядке возрастания величины допуска по ГОСТ 24643. Числовые значения допусков формы и расположения цилиндрических деталей даны в таблице 3.9, а для плоских деталей в таблице 3.10. Для плоских деталей длина поверхности детали принята за номинальный размер, так как допуск формы зависит от длины поверхности детали.

При установлении соотношения между допуском размера и допуском формы для цилиндрических деталей принят диаметр рассматриваемой поверхности, а для плоских деталей - допуск на толщину детали, так как наибольшая погрешность равна этому допуску (100 %).

Для цилиндрических деталей допуск формы задан в радиусном выражении, поэтому наибольшая погрешность формы принята равной 50 % от допуска на; диаметр.

Числовые значения допусков формы поверхности могут быть определены расчетным методом и методом подобия.

Расчетный метод основан на соотношении допусков размеров с допусками формы и шероховатостью поверхности.

Для деталей жесткой конструкции (L ? 2d) по соотношению допусков размера (Т) и формы (Тф) установлены три уровня относительной геометрической точности:

А - нормальный, используемый для поверхностей без особых требований к точности формы при низкой скорости вращения или перемещения; нормальная относительная геометрическая точность применяется наиболее часто в машиностроении;

В - повышенный, используемый для поверхностей, работающих при средних нагрузках и скоростях до 1500 об/мин, при оговоренных требованиях к плавности хода и герметичности уплотнений. Примеры применения: коренные шейки коленчатого вала и шейки распределительного вала, в подшипниках автомобильных двигателей; поверхности, образующие соединения с натягом или по переходным посадкам при воздействии больших скоростей и нагрузок, при наличии ударов и вибраций;

С - высокий, рекомендуемый для поверхностей в подвижных соединения при высоких нагрузках и скоростях свыше 1500 об/мин, при высоких требованиях к плавности хода, герметичности уплотнения и при необходимости трения малой величины. Примеры применения: приводной вал в подшипниках круглошлифовальных станков, впускные клапаны в направляющих автомобильного двигателя; поверхности в соединениях с натягом и при переходных посадках при высоких требованиях к точности центрирования, прочности соединения в условиях воздействия больших нагрузок, ударов и вибраций.

Допуски формы и расположения по особо высокой геометрической точности могут назначаться для рабочих поверхностей измерительных инструментов и приборов (например, поверхности наконечников микрометров, плоскости концевых мер длины; поверхностей деталей, сортируемых на размерные группы, в этом случае суммарный допуск формы и расположения поверхностей может быть равен или меньше допуска размерной группы).

Расчет допусков формы и шероховатости поверхности производится с учетом коэффициентов (таблица 2.11) формы (Кф) и шероховатости (Кr) по следующим зависимостям: Тф = КфТ; Ra = Кr T

Для деталей значительной длины (L/2d > 1) допуски формы рассчитываются с учетом коэффициента жесткости КЖ = L/2d по формуле:

Тф = Кф Кж Т

Расчетные величины допуска округляются по ГОСТ 24643 до табличных значений (см. таблицы 3.9 и 3.10) и затем указываются на чертеже.

Таблица 3.11 - Значения коэффициентов Кф и Кr

Уровень относительной геометрической точности	Значение коэффициента Кф	Значение коэффициента Кr
	цилиндрические поверхности	плоские поверхности
А В С	0,3 0,2 0,12	0,6 0,4 0,25	0,05 0,025 0,012

Метод подобия применяется при известном квалитете точности размера рассматриваемой поверхности. Определяется степень точности формы поверхности по условиям экономической точности для жесткой конструкции (см. таблицу 3.4). Затем степень точности снижается на одну, если L/d от 2 до 5; на две степени точности грубее, если L/d >5. Значение допуска находят по таблице 3.9 Для цилиндрических поверхностей или по таблице 3.10 для плоских поверхностей.

Технологически на обработанной поверхности кроме шероховатости может быть волнистость, которая обусловлена вибрацией во время резания.

Волнистость - это периодически повторяющиеся неровности, у которых шаг больше базовой длины для шероховатости поверхности. Волнистость занимает промежуточное положение между шероховатостью (L/Н > 50) и отклонением формы (L/H >1000), т.е. находится в интервале 1000 ? L/H ?50.

Волнистость влияет на надежность работы изделий. Контроль волнистости осуществляется профилометрами при использовании наконечников с большим радиусом (R < 1 мкм) закругления (исключить шероховатость) или на кругломерах, когда на отклонение формы накладывается волнистость

Выбор вида допуска, базы и определение числовых значений допусков расположения

Выбор вида допуска расположения зависит от конструктивных особенностей детали (ее геометрической формы) и от функционального назначения. Указанные на чертеже допуски расположения подлежат обязательному контролю, поэтому для неответственных поверхностей допуск расположения может быть отнесен к разряду общих (неуказанных) допусков.

У корпусных деталей (станина, плита, корпус и т. д.) необходимо обратите внимание на расположение плоских поверхностей и отверстий.

Для плоских поверхностей с номинальным углом между ними 90° задается допуск перпендикулярности, если номинальный угол 180°, то - допуск параллельности, при других значениях угла - допуск наклона. Допуск симметричности используется для поверхностей, имеющих симметричное расположение элементов (отверстий, плоскостей, пазов и т. д.) относительно общей оси.

Для отверстий под крепеж задается допуск позиционный или предельные отклонения межосевых расстояний. Позиционное отклонение - это комплексное указание положения элементов детали (смещение центра отверстия в различных направлениях).

Для отверстий в разных плоскостях задается допуск параллельности или пересечения осей. Для отверстий на общей оси (смежное или разнесенное расположение) задается допуск соосности.

Для деталей типа тела вращения (валы, втулки, зубчатые колеса, диски, гильзы, цилиндры и т. д.) назначаются следующие виды допусков: допуск соосности поверхностей вращения, который учитывает параллельное и угловое смещение осей рассматриваемых поверхностей; допуск радиального биения, который может быть задан в виде полного радиального биения или в виде радиального биения в заданном направлении.

Допуски соосности (рисунок 3.3) могут быть вписанными (для втулок, цилиндров), смежными (для ступенчатых валов и отверстий) и разнесенными (шейки вала под подшипники, отверстия в разных стенках корпуса).

Для деталей, не имеющих вращательного движения (корпуса, стойки и т. д.), целесообразно задавать допуск соосности, что обеспечивается технологией изготовления (одновременная обработка наружных и внутренних поверхностей, расточка смежных или разнесенных отверстий резцами, расположенными на обшей борштанге). Для деталей, имеющих вращательное движение (валы, гильзы, зубчатые колеса и т.д.) целесообразно задавать суммарные допуски радиального или торцового биения, которые наиболее полно характеризуют эксплуатационные свойства деталей. Допуск радиального биения будет влиять на величину зазора в соединении.

Радиальное биение - это разность наибольших и наименьших расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении плоскостью, перпендикулярной базовой оси. Часто используют понятие «эксцентриситет», когда ось вращения детали не совпадает с геометрической осью этой детали. Радиальное биение выявляет удвоенный эксцентриситет. «Центрирование» означает совпадение оси одной детали с осью второй детали в соединении.

Полное радиальное биение задается для достаточно длинных цилиндрических поверхностей (L > 2d), т. е. оно включает допуск формы (цилиндричность), а также допуск расположения (соосность). Контроль такого параметра необходимо выполнять в нескольких сечениях, перпендикулярных оси, по показаниям приборов при вращении вала, установленного в центрах или на призмах. Радиальное биение в заданном направлении указывается для узких поверхностей при L < 0,5d (диски, заплечики вала или отверстия корпуса для установки подшипников и т. д.), а также для поверхностей, образующие которых непрямолинейны (поверхности сложного профиля разных видов кулачков).

Полное торцовое биение является результатом суммарного проявления отклонения от плоскостности реальной поверхности (формы поверхности) и от ее перпендикулярности относительно базовой оси. Торцовое биение в заданном направлении или полное торцовое биение назначается аналогично радиальному (см. таблицу 3.8).

Допуски наклона, параллельности и перпендикулярности при одном и том же угловом смещении имеют разное значение в линейном выражении на разных участках по длине детали.

Погрешность угла в 2" дает отклонение в 1 мкм на длине 100 мм.

Выбор базовой поверхности (базы) определяется назначением детали и ее геометрической формой. Различают следующие виды баз: эксплуатационные (определяющие положение детали в машине, механизме); конструкторские (заданные на чертеже); технологические (используемые для установки деталей в процессе обработки); измерительные (используемые для установки детали в операциях контроля, измерения). С целью уменьшения погрешности установки (базирования) целесообразно соблюдать принцип единства баз, т.е. эксплуатационную базу принимать как конструкторскую, технологическую и измерительную. Например, отверстие в зубчатом колесе является эксплуатационной базой, его необходимо принять за конструкторскую, технологическую и измерительную базы. В корпусных деталях используется комплект баз: установочная (лишает деталь 3-х степеней свободы), направляющая (2-х степеней), опорная (1-й степени).

При выборе реальной поверхности в качестве базовой необходимо учитывать следующее:

- поверхность должна быть достаточной протяженности, позволяющей разнести точки установочной базы для удобства установки на нее;

- точность обработки должна быть выше (или равна) точности обработки; контролируемой поверхности (более точный квалитет, меньше шероховатость поверхности, оговорены требования к допуску формы поверхности).

При задании допусков наклона, параллельности, перпендикулярности за базу целесообразно принимать поверхность основания корпусной детали.

При выборе конструкторской базы для допусков симметричности и радиального биения могут быть следующие варианты в зависимости от эксплуатационной базы:

- для вписанного или смежного расположения поверхностей за базу принимается поверхность (или ее ось), по которой выполняется более точное центрирование (посадка с натягом, переходная посадка или с наименьшим зазором);

- общая ось двух или более поверхностей при разнесенном их расположении, когда обе они определяют центрирование детали (отверстия в стенках корпуса и шейки вала под подшипники);

- общая ось центровых отверстий, когда они служат эксплуатационной базой (оправки для установки втулки при обработке и контроле).

Центровые отверстия обычно являются технологической базой, а не эксплуатационной. Однако они могут использоваться, как измерительные базы, тогда их целесообразно принять за конструкторские базы, хотя и нарушается принцип единства баз. Базирование валов в центрах упрощает конструкции станочных и контрольных приспособлений. Погрешность базирования определяется точностью выполнения и расположения центровых бабок (совпадение центров по горизонтали и вертикали).

Для допуска пересечения осей за конструкторскую базу необходимо принять более точное отверстие.

Позиционные допуски могут быть с базовой поверхностью (более точная поверхность) или без нее.

Контролепригодность допуска расположения Тр можно определить по формуле:

(0,2 ч 0,3) ТР ? TбазL/Lбаз,

где Тр- заданный чертежом допуск расположения, мкм,

Тбаз -допуск базовой поверхности, мкм,

Lбаз -длина базовой поверхности, мм,

L - длина контролируемой поверхности, мм.

Если неравенство нарушено, то указанный допуск является неконтролепригодным. Необходимо увеличить заданный чертежом допуск расположения Tф или повысить точность базы (уменьшить допуск размера базовой поверхности детали Тбаз). Допуск размера базовой поверхности определяется по формуле:

Тбаз ? [дбаз]

где [дбаз] = (0,2 - 0,3) Тр Lбаз/L - допускаемая погрешность базирования при измерении заданного допуска расположения.

Погрешность базирования является одной из систематических составляющих суммарной погрешности измерения. Ее величина зависит от точности изготовления базовой поверхности, т.е. её допуска на размер и допуска формы.

Определение числового значения допусков расположения. Для каждого вида допуска расположения установлено 16 степеней точности в порядке возрастания величины допуска по ГОСТ 24643. На чертежах задаются допуски расположения точнее 10-й степени, а степени с 10-й по 16-ю относятся к неуказанным допускам расположения (общим допускам).

В большинстве случаев числовые значения допусков расположения определяются методом подобия (таблица 3.12), т.е. выбирается степень точности в зависимости от назначения детали и рассматриваемой поверхности. Затем по номинальному размеру поверхности и степени точности определяется числовое значение допуска (для цилиндрических поверхностей - по таблице 3.9, для плоских поверхностей - по таблице 3.10). Для плоских деталей длина детали принята за номинальный размер, так как погрешности формы и расположения поверхностей зависят от длины детали.

Расчетный метод используется только в следующих случаях:

- расчет допусков параллельности и симметричности шпоночного паза (см. главу 4);

- расчет допусков параллельности или пересечения осей в корпусах редукторов на расстоянии L между внешними стенками корпуса при известных допусках параллельности fx или пересечения осей fу зубчатой передачи, заданных на ширине колеса В, производится по следующим формулам:

T// = 2(0,2ч0,3),

Тх = 2(0,2ч0,3) .

Таблица 3.12 - Примеры назначения допусков расположения

Квалитет размера	Степень точности	Области применения
3-4	1-2	Высокоточные детали прецизионных аппаратов и приборов. Направляющие прецизионных станков, шейки валов и шпиндели приборов и точных станков
4-5	3-4	Ответственные детали особо точных машин. Шпиндели станков повышенной прочности, измерительных приборов, гидравлическая аппаратура. Направляющие станков высокой точности, приборов, приспособлений
6-7	5-6	Точные машиностроительные детали. Посадочные поверхности валов под зубчатые колеса 5-6 степени, опорные шейки валов при п более 1000 об/мин. Направляющие поверхности станков нормальной точности, станочных приспособлений, рабочие поверхности измерительных инструментов. Торцы подшипников 5, 4, 2 классов. Заплечики валов и корпусов под подшипники, опорные горцы режущего инструмента, патронов, планшайб. Базовые торцы зубчатых колес
6-8 9-10	7 8	Машиностроительные детали нормальной точности, посадочные поверхности валов и отверстий под зубчатые колеса 7-8 степени точности при числе оборотов менее 1000 об/мин. Рабочие поверхности кондукторов прессов. Торцы подшипников 0 и 6 классов, торцы крышек и заплечики под подшипники. Уплотнительные поверхности фланцев. Рабочие поверхности режущих инструментов. Базовые торцы зубчатых колес
11-13	9-10	Детали пониженной точности, нежесткой конструкции. Детали сельскохозяйственных машин, подъемно-транспортных машин при малых скоростях вращения, детали в ручных передачах. Поверхности под прокладки, торцы крышек, свободные поверхности
12-16 14-17	11-12 13-16	Поверхности низкой точности, неответственных деталей. Поверхности низкой точности с неуказанными допусками, поверхности отливок, штамповок

- расчет допуска пересечения осей отверстий в корпусе червячного редуктора (± fx - предельное смещение средней плоскости червячного колеса зависит от степени точности по ГОСТ 3675; 9774; В - ширина венца червячного колеса; L - расстояние между внешними стенками корпуса, в которые устанавливается червяк),

Тх=(0,7ч0,8) .

- расчет допуска перпендикулярности осей отверстий в корпусе под oпopy валов конической зубчатой передачи (Е? - предельные отклонения межосевого угла в передаче зависят от степени точности по ГОСТ 1758; 9368; R - среднее конусное расстояние; L - расстояние между внешними стенками корпуса):

Т =2(0,6ч0,7).

Числовые значения допусков расположения (соосности, симметричности, позиционные допуски, допуски пересечения осей) предпочтительно задавать в диаметральном выражении со значками Ш или Т, ранее эти допуски указывались в радиусном выражении, что учитывается соотношением 2:1. Если требуется задать допуск в радиусном выражении, то должны быть проставлены знаки R или Т/2.

Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей прозводится согласно требованиям стандартов ЕСКД (ГОСТ 2.308) в прямоугольной рамке, разделенной на две или три части: в первой - графический символ; во второй - числовое значение в мм, в третьей - буквенное обозначение базы, располагается рамка всегда горизонтально.

Текстовая запись допускается только при отсутствии символа вида допуска. Рамку соединяют линией со стрелкой с контурной линией поверхности или ее продолжением, если допуск относится к поверхности или ее профилю (допуски формы и суммарные допуски).

Соединительная линия должна быть продолжением размерной линии, если допуск относится к оси или плоскости симметрии (соосность, симметричность), стрелку размерной линии допускается совмещать со стрелкой соединительной линии. При задании базовой поверхности также необходимо учитывать это требование. Надпись «Ось центров» делать рядом с обозначением базовой оси.

3.3 Зависимые и независимые допуски расположения

Стандартами установлены два вида допусков расположения: зависимые и независимые.

Зависимый допуск имеет переменное значение и зависит от действительных размеров базового и рассматриваемого элементов. Зависимый допуск более технологичный.

Зависимыми могут быть следующие допуски расположения поверхностей: позиционные допуски, допуски соосности, симметричности, перпендикулярности, пересечение осей.

Зависимыми могут быть допуски формы: допуск прямолинейности оси и допуск плоскостности для плоскости симметрии.

Зависимые допуски должны быть обозначены символом или оговорены текстом в технических требованиях.

Независимый допуск имеет постоянное числовое значение для всех деталей и не зависит от их действительных размеров.

Допуск параллельности и наклона может быть только независимый.

При отсутствии на чертеже специальных обозначений допуски понимаются как независимые. Для независимых допусков может использоваться символ хотя его указание необязательно.

Независимые допуски используются для ответственных соединений, когда их величина определяется функциональным назначением детали.

Независимые допуски также используются в мелкосерийном и единичном производстве, а их контроль производится универсальными измерительными средствами (см. таблицу 3.13).

Зависимые допуски устанавливаются для деталей, сопрягаемых одновременно по двум или более поверхностям, для которых взаимозаменяемость сводится к обеспечению собираемости по всем сопрягаемым поверхностям (соединение фланцев с помощью болтов).

Используются зависимые допуски в соединениях с гарантированным зазором в крупносерийном и массовом производстве, контроль их производится калибрами расположения. На чертеже указывается минимальное значение допуска (Трmin), которое соответствует проходному пределу (наименьший предельный размер отверстия или наибольший предельный размер вала). Фактическая величина зависимого допуска расположения определяется действительными размерами соединяемых деталей, т. е. в разных сборках она может быть разная. При соединениях по скользящей посадке Tpmin = 0. Полное значение зависимого допуска определяется прибавлением к Трmin дополнительной величины Тдоп, зависящей от действительных размеров данной детали (ГОСТ Р 50056):

Tpзав = Трmin + Тдоп.

Примеры расчета величины расширения допуска для типовых случаев даны в таблице 3.14. В этой таблице также даны формулы для пересчета допусков расположения на позиционные допуски при проектировании калибров расположения (ГОСТ 16085).

Расположение осей отверстий под крепежные детали (болты, винты, шпильки, заклепки) может быть задано двумя способами:

- координатным, когда заданы предельные отклонения ± дL координирующих размеров;

- позиционным, когда заданы позиционные допуски в диаметральном выражении - Тр.

Таблица 3.13 - Условия выбора зависимого допуска расположения

Условия работы соединения	Вид допуска расположения
Условия выбора: Крупносерийное, массовое производство Требуется обеспечить только собираемость при условии полной взаимозаменяемости Контроль калибрами расположения Вид соединений: Неответственные соединения Сквозные отверстия под крепеж	Зависимый
Условия выбора: Единичное и мелкосерийное производство Требуется обеспечить правильное функционирование соединения (центрирование, герметичность, балансировка и другие требования) Контроль универсальными средствами Вид соединений: Ответственные соединения с натягом или по переходным посадкам Резьбовые отверстия под шпильки или отверстия под штифты Посадочные места под подшипники, отверстия под валы зубчатых передач	Независимый

Пересчет допусков из одного способа в другой производится по формулам таблицы 3.15 для системы прямоугольных и полярных координат.

Координатный способ используется в единичном, мелкосерийном производстве, для неуказанных допусков расположения, а также в случаях, если требуется пригонка деталей, если заданы разные величины допусков по координатным направлениям, если число элементов в одной группе менее трех.

Позиционный способ более технологичный и используется в крупносерийном и массовом производстве. Позиционные допуски наиболее часто используются для задания расположения осей отверстий под крепежные детали. При этом координирующие размеры указываются только номинальными значениями в квадратных рамках, так как на эти размеры не распространяется понятие «общий допуск».

Числовые значения позиционных допусков не имеют степеней точности и определяются из базового ряда числовых значений по ГОСТ 24643. Базовый ряд состоит из следующих чисел: 0,1; 0,12; 0,16; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8 мкм, эти значения могут быть увеличены в 10 ч 105 раз.

Числовое значение позиционного допуска зависит от типа соединения А (болтами, два сквозных отверстия во фланцах) или В (соединение шпильками, т. е. зазор в одной детали). По известному диаметру крепежной детали определяется по таблице 3.16 ряд отверстий, их диаметр (D) и минимальный зазор (Smin).

На чертеже детали указывают величину позиционного допуска (см. таблицу 3.7), решив вопрос о его зависимости. Для сквозных отверстий допуск назначается зависимый, а для резьбовых - независимый, поэтому он расширяется.

Для соединения типа (А) Тпоз = Sp, для соединений типа (В) для сквозных отверстий Тпоз = 0,4 Sp, а для резьбовых Тпоз=(0,5ч0,6) Sp (рисунок 3.4).



Рисунок 3.4 - Виды соединения деталей при помощи крепежных изделий:

Расчетный зазор Sр, необходимый для компенсации погрешности расположения отверстий, определяется по формуле:

Sp = Smin,

где коэффициент К использования зазора для компенсации отклонения расположения осей отверстий и болтов. Он может принимать следующие значения:

К = 1 - в соединениях без регулировки в нормальных условиях сборки;

К = 0,8 - в соединениях с регулировкой, а также в соединениях без регулировки, но с утопленными и потайными головками винтов;

К = 0,6 - в соединениях с регулировкой расположения деталей при сборке;

К = 0 - для базового элемента, выполненного по скользящей посадке (H/h), когда номинальный позиционный допуск этого элемента равен нулю.

Если позиционный допуск оговаривается на определенном расстоянии от поверхности детали, то он задается как выступающий допуск и обозначается символом (Р). Например: центр сверла, торец шпильки, ввернутой в корпус.

Таблица 3.16 - Диаметры сквозных отверстий под крепежные детали и соответствующие им гарантированные зазоры по ГОСТ 11284, мм

Диаметр крепежной детали d	1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд
	DH12	Smin	DH14	Smin	DH14	Smin
4	4,3	0,3	4,5	0,5	4,8	0,8
5	5,3	0,3	5,5	0,5	5,8	0,8
6	6,4	0,4	6,6	0,6	7	1
7	7,4	0,4	7,6	0,6	8	1
8	8,4	0,4	9	1	10	2
10	10,5	0,5	11	1	12	2
12	13	1	14	2	15	3
14	15	1	16	2	17	3
16	17	1	18	2	19	3
18	19	1	20	2	21	3
20	21	1	22	2	24	4
22	23	1	24	2	26	4
24	25	1	26	2	28	4
27	28	1	30	3	32	5
30	31	1	33	3	35	5
Примечания: 1 Предпочтительным является 1-й ряд, который используется для соединений типов А и В (отверстия могут быть получены любым методом). 2 Для соединений типов А и В рекомендуется использовать 2-й ряд при получении отверстий по разметке, пробивке штампом повышенной точности, в литье по выплавляемым моделям или под давлением. 3 Соединения типа А могут быть выполнены по 3-му ряду при расположении с 6-го по 10-и вид, а также соединения типа В при расположении с 1-го по 5-й вид (любой метод обработки, кроме заклепочных соединений).

3.4 Общие допуски формы и расположения поверхностей

С 01.01.2004 года неуказанные допуски формы и расположения поверхностей должны задаваться по ГОСТ 30893.2-02 «ОНВ. Общие допуски. Допуски формы и расположение поверхностей, неуказанные индивидуально». Ранее действовал ГОСТ 25069, который отменен.

Общие допуски круглости и цилиндричности равны допуску на диаметр, но не должны превышать допуски на диаметр и общего допуска на радиальное биение. Для частных видов отклонений формы (овальность, конусообразность, бочкообразность, седлообразность) общие допуски считать равными допуску на радиус, т.е. 0,5 Td (TD).

Общие допуски параллельности, перпендикулярности, наклона равны обшему допуску плоскостности или прямолинейности. Базовая поверхность рассматривается как прилегающая, и ее погрешность формы не учитывается.

Неуказанные допуски расположения поверхностей относятся к неответственным поверхностям деталей машин и в чертежах специально не оговариваются, а должны обеспечиваться технологически (обработка с одной установки, от одной базы, одним инструментом и т.д.).

Неуказанные допуски расположения условно можно разделить на три группы:

- первая - показатели, отклонения которых допускаются в пределах всего поля допуска размера рассматриваемого элемента или размера между элементами (см. таблицу 3.17);

Таблица 3.17 - Расчет допуска расположения, ограниченного полем допуска размера

Вид допуска расположения	Эскиз	Допуск размера	Допуск расположения
1	2	3	4
Допуск параллельности плоскостей, осей и плоскости		Th Th = hmax - hmin Th1 на LM Th2 на LБ LM - меньшая длина LБ - большая длина	Th = Тр на всей длине L TТр=Тh1+Th2
Допуск параллельности осей отверстий на равной длине		LM = LБ Th1 = Th2 Тh3	Tр = Тh1+Th2 Tр = Тh3
Допуск соосности (допуск размера задан в одной координатной плоскости)		Тh Разнесенное расположение Тh - для общей оси. Смежное расположение	Tр = Tр = Тh
Допуск соосности, когда расположение оси задано в двух координатных направлениях		Тhх и Тhу Тhх и Тhу	Tp = Ч Ч Tp =
Допуск симметричности относительно общей плоскости симметрии		Тh	Tр = Для двух элементов Tр = Тh Для одного элемента
Допуск симметричности одного элемента относительно другого		Тh	Tр = Тh
Допуск пересечения осей в одной плоскости		Тh	Tр = Тh

- вторая - показатели, отклонения которых не ограничиваются полем допуска размера и не являются его составной частью, на них распространялись таблицы ГОСТ 25069, а сейчас ГОСТ 30893.2-2002;

- третья - показатели этих параметров косвенно ограничиваются допусками других размеров (предельные отклонения межосевых расстояний при позиционной системе задания осей отверстий, допуск наклона и допуск угла в линейном выражении).

Выбор вида допуска определяется конструктивной формой детали. Выбор базовой поверхности производится следующим образом:

- неуказанные допуски должны определяться от ранее выбранных баз для указанных одноименных допусков расположения или биения;

- если база ранее не выбрана, то за базовую поверхность принимается поверхность наибольшей протяженности, обеспечивающая надежную установку детали при измерении (например, для допуска соосности базой будет ступень вала большей длины, а при одинаковых длинах и квалитетах - поверхность большого диаметра).

Значения общих допусков формы и расположения (ориентации) установлены по трем классам точности, которые характеризуют различные условия обычной производственной точности, достигаемой без применения дополнительной обработки повышенной точности (таблица 3.18).

Обозначения классов для общих допусков расположения стандарт установил следующие: Н - точный, К - средний, L - грубый. Выбор класса точности осуществляется с учетом функциональных требований к детали и возможностей производства.

Таблица 3.18 - Общие допуски формы и расположения поверхностей по ГОСТ 30893.2

Общие допуски прямолинейности и плоскостности
Класс точности	Интервалы номинальных длин
	До 10	Свыше 10 до 30	Свыше 30 до 100	Свыше 100 до 300	Свыше 300
H K L	0,02	0,05	0,1	0,2	0,3
	0,05	0,1	0,1	0,4	0,6
	0,1	0,2	0,4	0,8	1,2
Общие допуски перпендикулярности для номинальной длины короткой стороны угла
H K L	До 100	Свыше 100 до 300	Свыше 300 до 1000	Свыше 1000
	0,2	0,3	0,4	0,5
	0,4	0,6	0,8	1,0
	0,6	1,0	1,5	2,0
Общие допуски симметричности пересечения осей (в диаметральном выражении)
H K L	0,5
	0,6	0,8	1,0
	0,6	1,0	1,5	2,0
Общие допуски радиального и торцового биения
H K L	0,1 0,2 0,5

Ссылки на общие допуски формы и расположения производить следующим образом:«Общие допуски формы и расположения - ГОСТ 30893.2 - К» или

- ГОСТ 30893.2 - К;

- Общие допуски ГОСТ 30893.2 - mK;

- ГОСТ 30893.2 - mK.

В последних двух примерах задан общий допуск среднего класса точности т для линейных и угловых размеров по ГОСТ 30893.1, а также средний класс для общих допусков формы и расположения - К.

Рекомендуется контролировать выборочно отклонения формы и расположения элементов с общими допусками, чтобы убедиться, что обычная производственная точность не отклоняется от первоначально установленной. Выход отклонений формы и расположения элемента за общий допуск не должен вести к автоматическому забракованию детали, если не нарушена способность детали к функционированию.

4. Нормирование точности шпоночных и шлицевых соединений

4.1 Шпоночные соединения

Назначение шпоночных соединений и их конструктивное исполнение

Шпоночные соединения предназначены для получения разъёмных соединений, передающих крутящие моменты. Они обеспечивают вращение зубчатых колес, шкивов и других деталей, монтируемых на валы по переходным посадкам, в которых наряду с натягами могут быть зазоры. Размеры шпоночных соединений стандартизированы.

Различают шпоночные соединения с призматическими (ГОСТ 23360), сегментными (ГОСТ 24071), клиновыми (ГОСТ 24068) и тангенциальными (ГОСТ 24069) шпонками. Шпоночные соединения (рисунки 4.1 и 4.2) с призматическими шпонками применяются в малонагруженных тихоходных передачах (кинематические цепи подач станков), в крупногабаритных изделиях (кузнечно-прессовое оборудование, маховики двигателей внутреннего сгорания, центрифуги и др.). Клиновые и тангенциальные шпонки воспринимают осевые нагрузки при реверсах в тяжело нагруженных соединениях. Наиболее широкое использование получили призматические шпонки.

Рисунок 4.1 - Шпоночное соединение

Призматические шпонки имеют три исполнения (рисунок 4.3). Вид исполнения шпонки определяет форму паза на валу (рисунок 4.4). Исполнение 1 - для закрытого паза, для нормального соединения в условиях серийного и массового типов производства; исполнение 2 - для открытого паза с управляющими шпонками, когда втулка перемещается вдоль вала при свободном соединении; исполнение 3 - для полуоткрытого паза со шпонками, установленными на конце вала с плотным соединением, напрессованной втулки на вал, в единичном и мелкосерийном типах производства. Размеру шпонки зависят от номинального размера диаметра вала и определяются по ГОСТ 23360 (см. таблицу 4.1).

Рисунок 4.2 - Поперечное сечение шпонки и пазов:

а - сечение шпонки; б - сечение пазов (r - соответствует своему максимальному значению)

Рисунок 4.3 - Виды исполнений шпонок:



Рисунок 4.4 - Формы пазов на валах:

Примеры условных обозначений шпонок:

1) Шпонка 16 Ч 10 Ч 50 ГОСТ 23360 (шпонка призматическая, исполнение 1; b Ч h = 16 Ч 10, длина шпонки l = 50).

2) Шпонка 2 (3) 18 Ч 11 Ч 100 ГОСТ 23360 (шпонка призматическая, исполнение 2 (или 3), b Ч h = 18 Ч 11, длина шпонки l = 100).

Посадки шпонок и рекомендации по выбору полей допусков

Основным посадочным размером является ширина шпонки b. По этому размеру шпонка сопрягается с двумя пазами: пазом на валу и пазом во втулке.

Шпонки обычно соединяются с пазами валов неподвижно, а с пазами; втулок - с зазором. Натяг необходим для того, чтобы шпонки не перемещались при эксплуатации, а зазор - для компенсации неточности размеров и взаимного расположения пазов. Шпонки вне зависимости от посадок изготавливаются по размеру b с допуском h9, что делает возможным их централизованное изготовление. Остальные размеры менее ответственны: высота шпонки h - по h11, длина шпонки l - по h14, длина паза под шпонку L - по H15.

Рисунок 4.5 - Схемы расположения полей допусков на размер b шпоночного соединения:

Посадки шпонок осуществляются по системе вала (Сh). Стандартом допускаются различные сочетания полей допусков для пазов на валу и во втулке с полем допуска шпонки по ширине.

Выбор полей допусков рекомендуется выполнять по таблице 4.2.

Наибольшее распространение имеет нормальное соединение, когда втулка (зубчатое колесо) расположена по середине вала.

Свободное соединение применяется для направляющих шпонок (зубчатое колесо перемещается вдоль вала).

Плотное соединение используется в случае реверсивного вращения вала или при расположении шпонки на конце вала.

Требования к оформлению шпоночных соединений

Предельные отклонения размеров для выбранных полей допусков следует определять по таблицам ГОСТ 25347 или по таблицам 1.1, 1.2 и 1.3 данного пособия. Примеры оформления шпоночного соединения на сборочном чертеже, поперечных сечений вала и втулки, участвующих в соединении с призматической шпонкой, представлены на рисунках 4.6 и 4.7.

При выполнении поперечного сечения шпоночного соединения необходимо указать посадки, а у шпонки - поля допусков на размеры b и h шпонки в смешанном виде и шероховатости поверхностей. На чертежах поперечных сечений вала и втулки необходимо указать шероховатости поверхностей, поля допусков на размеры b, d и D в смешанном виде, а также следует нормировать размеры глубины пазов: на валу t1 - предпочтительный вариант или (d - t1) с отрицательным отклонением и во втулке (d + t2) -предпочтительный вариант или ь с положительным отклонением. В обоих случаях отклонения выбираются в зависимости от высоты шпонки h (см. таблицу 4.1). Кроме этого, на чертежах поперечных сечений вала и втулки необходимо ограничивать допусками точность формы и взаимного расположения поверхностей. Предъявляются требования по допустимым отклонениям от симметричности шпоночных пазов и параллельности плоскости симметрии паза относительно оси детали (базы). Допуск параллельности следует принимать равным 0,5IT9, допуск симметричности при наличии в соединении одной шпонки - 2IT9, а при двух шпонках, расположенных диаметрально, - 0,5IT9 от номинального размера b шпонки. Допуски симметричности могут быть зависимыми в крупносерийном и массовом производстве.

Рисунок 4.7 - Поперечные сечения:

Таблица 4.2 - Рекомендации по выбору полей допусков по ширине шпонки b

Элементы соединения	Плотное	Нормальное	Свободное
Ширина шпонки	h9
Ширина паза на валу	P9	N9	H9*); N9
Ширина паза на втулке	P9; Js9	D10*); Js9	D10
Примечание. *) Для шпоночных соединений с длинными (при l > 2d) шпонками.

4.2 Шлицевые соединения

Назначение, краткая характеристика и классификация шлицевых соединений

Шлицевые соединения предназначены для передачи больших крутящих моментов, они имеют большую усталостную прочность, высокую точность центрирования и направления. Достигается это высокой точностью размером формы и расположения зубьев (шлицев) по окружности.

В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения делятся на прямобочные, эвольвентные и треугольные. Наибольшее распространение получили шлицевые соединения с прямобочным профилем зуба (рисунок 4.8), имеющие четное число зубьев (6, 8, 10, 16, 20). Выполняются прямобочные шлицевые соединения по ГОСТ 1139, в котором устанавливается три градации высоты чисел зубьев для одного и того же диаметра. В соответствии с этим соединения делятся на легкую, среднюю и тяжелую серии (таблица 4.3). Выбор серии зависит от величины передаваемой нагрузки.

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зуба (ГОСТ 6033) стандартизированы для модулей т = 0,5... 10 мм, для диаметров 4...500 мм и чисел зубьев z = 6.. .82. Угол профиля зуба б =30°.

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев по сравнению с прямобочными передают большие крутящие моменты, имеют меньшую (на 10...40 %) концентрацию напряжений у основ...