Допуск на чертеже: ГОСТ 2.308-79* «ЕСКД. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей»

Большинство промышленных подшипников выпускаются до метрических размеров → посадки указаны в соответствии с системой допусков ISO.

Рекомендуемые классы точности для посадок подшипников на валах и Отверстие корпуса соответствует внешнему кольцу (для подшипников, несущих умеренные и тяжелые нагрузки):

Диаметр отверстия подшипника                 Диапазон допусков

900 59 10–18 мм                                                             j5
1. 20–100 мм                                                 k5
2. 105–140 мм                                               m5
3. 150–200 мм                                                      m6
4. Отверстие корпуса (любое)                                   H8

• Из букв j , k , m и H видно, что для подшипников используется система отверстий.

Отверстие и наружный диаметр подшипника указаны производителем подшипника.

Необходимо контролировать диаметр вала и отверстие корпуса до указанных минимальных и максимальных размеров.

• Посадка отверстия подшипника/вала в основном представляет собой переходную посадку для точного расположения (компромисс между зазором и натягом или большим натягом) – j , k , m .

• Посадка корпуса/внешней обоймы представляет собой посадку с зазором (плотная посадка для точного определения местоположения при средних скоростях и умеренной нагрузке) – Н .

Как можно закрепить/поместить подшипники на вал или в отверстие?

Самый простой способ запрессовка .

Вместо запрессовки (особенно при посадке с натягом) можно, а иногда и нужно использовать средства осевой фиксации: стопорные кольца , хомуты , буртики , распорки или контргайки .

Стопорные кольца – размещаются на валу, в канавках вала или в корпусе для предотвращения осевого перемещения элемента машины.

Типы стопорных колец

Заплечик – вертикальная поверхность, образующаяся при изменении диаметра вала.

Распорка – кольцо, надетое на вал напротив определяемого элемента машины, т.е. расположенное между двумя элементами и таким образом контролирующее только взаимное положение между ними.

Контргайка – может использоваться, когда элемент расположен на конце вала. Нужна резьба на валу и стопорное устройство.

Стопорная шайба может быть добавлена ​​для фиксации контргайки.

Манжета – кольцо, похожее на прокладку, надеваемое на вал, но расположенное рядом с элементом машины с целью осевого расположения. Он удерживается на месте, как правило, с помощью установочных винтов, а осевое положение может быть установлено практически в любом месте вдоль вала.

Переходная втулка – аналогична втулке, но с конической внешней поверхностью и прорезью, устанавливается между подшипником и валом. Контргайки используются для зажима втулки.

Английская единица соответствует

Подобно метрической системе, была разработана специальная группа отношений английской единицы допуска, называемая предпочтительной точностью посадки . Стандарт ANSI B4.1 определяет серию стандартных посадок между цилиндрическими деталями на основе базовой системы отверстий. Различают следующие классы посадки:

• Подвижная и скользящая fi t (RC) – самый свободный из классов посадки, когда вал должен свободно перемещаться внутри подшипника или отверстия, а положение вала не имеет критического значения. .
• Посадка с зазором (LC) – плотнее, чем посадки класса RC, но вал и отверстие могут иметь одинаковый размер, что называется посадкой между линиями . Вал расположен более точно, но все же может болтаться.
• Место перехода подходит (LT) – переход между LC и LN подходит.
• Место пересечения подходит (LN) – здесь вал может быть ряд к ряду с отверстием, но он почти всегда больше отверстия. Используется там, где часть должна быть положительно расположена относительно другой детали.
• Силовая и термоусадочная посадка (FN) – чистая посадка с натягом , где вал всегда считается больше отверстия. Используется для передачи крутящего момента; закрепить подшипник или шкив на валу, даже если есть скручивающая сила; или для закрепления деталей, которые могут скользить по валу.

Кроме того, как и в метрической системе, существуют основные системы отверстий и основных валов для применения к деталям английских допусков единиц. Это зависит от того, относится ли базовый размер к размеру наибольшего вала или к наименьшему отверстию:

GD&T: основы определения геометрических размеров и допусков

Производимые изделия отличаются по размерам и размерам от исходной модели САПР из-за различий в производственных процессах. Чтобы оптимально контролировать и сообщать об этих отклонениях, инженеры и производители используют язык символов, называемый GD&T, сокращение от Geometric Dimensioning and Tolerancing.

GD&T сообщает партнерам-производителям и инспекторам о допустимых отклонениях в сборке продукта и стандартизирует способы измерения этих отклонений.

В этом руководстве рассматривается система GD&T для упрощения обмена информацией о конструкции как в традиционном, так и в цифровом производстве.

Читайте дальше, чтобы узнать о:

• Основные принципы GD&T
• Обзор символов GD&T
• Тематическое исследование, демонстрирующее использование GD&T в Solidworks и реальном приложении продукта

Ищете 3D-принтер для печати ваших 3D-моделей в высоком разрешении? Загрузите наш технический документ, чтобы узнать, как работает SLA-печать и почему это самый популярный процесс 3D-печати для создания моделей с невероятной детализацией.

GD&T, сокращение от Geometric Dimensioning and Tolerancing, представляет собой систему для определения и передачи проектных замыслов и технических допусков, которая помогает инженерам и производителям оптимально контролировать изменения в производственных процессах.

До GD&T производственные элементы определялись областями X-Y. Например, при сверлении монтажного отверстия отверстие должно было находиться в пределах заданной области X-Y.

Однако точная спецификация допуска должна определять положение отверстия по отношению к предполагаемому положению, при этом допустимой площадью является круг. Допуск X-Y оставляет зону, в которой проверка дала бы ложноотрицательный результат, потому что, хотя отверстие не находится в квадрате X-Y, оно попало бы в описанный круг.

Стэнли Паркер, инженер, разрабатывавший военно-морское оружие во время Второй мировой войны, заметил эту неудачу в 1940 году. Руководствуясь необходимостью рентабельного производства и соблюдением сроков, он разработал новую систему в нескольких публикациях. Когда-то зарекомендовавшая себя как лучший оперативный метод, новая система стала военным стандартом в 1950-х годах.

В настоящее время стандарт GD&T определяется Американским обществом инженеров-механиков (ASME Y14.5-2018) для США и ISO 1101-2017 для остального мира. В основном это касается общей геометрии продукта, в то время как другие стандарты описывают конкретные характеристики, такие как шероховатость поверхности, текстура и резьба.

GD&T имеет решающее значение для функциональных сборок, изделий, состоящих из нескольких частей, или деталей со сложной функциональностью.

Для функциональных узлов, изделий, состоящих из нескольких частей, или деталей со сложной функциональностью крайне важно, чтобы все компоненты хорошо работали вместе. Все соответствующие посадки и характеристики должны быть указаны таким образом, чтобы они в наименьшей степени влияли на производственный процесс и связанные с ним инвестиции, при этом гарантируя функциональность. Ужесточение допусков в два раза может увеличить затраты вдвое или даже больше из-за более высокого уровня брака и смены инструмента. GD&T — это система, которая позволяет разработчикам и инспекторам оптимизировать функциональность без увеличения затрат.

Наиболее важным преимуществом GD&T является то, что система описывает замысел проекта, а не саму результирующую геометрию. Подобно вектору или формуле, это не реальный объект, а его представление.

Например, элемент, расположенный под углом 90 градусов к базовой поверхности, может иметь допуск на его перпендикулярность к этой поверхности. Это определит две разнесенные плоскости, в которые должна попадать центральная плоскость объекта. Или, при сверлении отверстия, имеет смысл установить его допуск с точки зрения выравнивания с другими элементами.

Описание геометрии продукта в связи с его предполагаемой функциональностью и производственным подходом в конечном счете проще, чем описание всего в линейных размерах. Он также обеспечивает средство связи с поставщиками-производителями, клиентами, а также инспекторами по качеству.

При правильном выполнении GD&T даже позволяет осуществлять статистический контроль процессов (SPC), снижая процент брака продукции, отказы при сборке и усилия, необходимые для контроля качества, что позволяет организациям экономить значительные ресурсы. В результате несколько отделов могут работать параллельно, потому что у них есть общее видение и формулировка того, чего они хотят достичь.

Технические чертежи должны показывать размеры всех элементов детали. Рядом с размерами необходимо указать значение допуска с минимальным и максимальным допустимым пределом. Допуск – это разница между минимальным и максимальным пределом. Например, если у нас есть стол высотой от 750 мм до 780 мм, допуск будет равен 30 мм.

Однако допуск для стола означает, что мы принимаем стол высотой 750 мм с одной стороны и 780 мм с другой или имеющий волнистую поверхность с отклонением 30 мм. Таким образом, чтобы правильно допустить продукт, нам нужен символ, сообщающий о дизайнерском замысле плоской верхней поверхности. Поэтому мы должны включить дополнительный допуск на плоскостность в дополнение к общему допуску по высоте.

Детали с непредсказуемыми вариациями и сложными формами требуют методов GD&T, помимо простого определения допусков плюс-минус.

Аналогичным образом, цилиндр с допустимым диаметром не обязательно войдет в свое отверстие, если цилиндр немного погнется в процессе производства. Поэтому он также нуждается в контроле прямолинейности, который было бы трудно согласовать с традиционным плюс-минус допуском. Или труба, которая должна идеально сочетаться со сложной поверхностью, к которой она приварена, требует контроля профиля поверхности.

GD&T создает библиотеку символов для передачи таких дизайнерских замыслов, которые мы обсудим в следующем разделе.

Динамические узлы, такие как этот протез руки, требуют точных допусков.

Искусство выставления допусков означает определение правильных вариаций для всех конкретных конструктивных особенностей, чтобы максимизировать процент одобрения продукта в рамках производственных процессов и в зависимости от визуального и функционального назначения детали.

В метрической системе существуют классы международного допуска (IT), которые также можно использовать для обозначения допусков с помощью символов. Условное обозначение 40х21, например, означает отверстие диаметром 40 мм с неплотной посадкой. Затем производителю нужно только просмотреть базовую таблицу элементов отверстий, чтобы получить точное значение допуска.

Помимо индивидуальных допусков, инженеры должны учитывать эффекты системного уровня. Например, когда деталь выходит со всеми размерами с максимально допустимым значением, соответствует ли она общим требованиям, таким как вес продукта и толщина стенок? Это называется Максимальное состояние материала (MMC), а его аналогом является Наименьшее состояние материала (LMC).

Допуски также суммируются. Если мы создадим звено цепи, в котором каждое отверстие имеет плюсовой допуск 0,1 мм, а каждый вал имеет отрицательный допуск 0,1 мм, это означает, что мы все равно допустим разницу в длине в 20 мм для 100 звеньев. При установке повторяющихся элементов, таких как массив перфорированных отверстий, сначала расположите массив, а затем укажите взаимосвязанные расстояния, а не привязывайте элементы к фиксированной кромке или плоскости детали.

Стандарты относятся не только к проектировщикам и инженерам, но и к инспекторам по качеству, информируя их о том, как измерять размеры и допуски. Использование специальных инструментов, таких как цифровые микрометры и штангенциркули, штангенрейсмасы, поверочные плиты, циферблатные индикаторы и координатно-измерительные машины (КИМ), важны для практики определения допусков.

При измерении и определении детали геометрия существует в концептуальном пространстве, называемом базовой системой отсчета (DRF). Это сравнимо с системой координат в начале координат в программах 3D-моделирования. База представляет собой точку, линию или плоскость, которая существует в DRF и используется в качестве отправной точки для измерения. Обязательно задайте базовые элементы, относящиеся к функциональности вашей детали. Если вы не сопрягаете элементы одной детали с элементами других в сборке, вы часто можете использовать одну базу. Всегда следите за тем, чтобы первичный базис имел надежное местоположение для получения других измерений, например, там, где окончательная часть будет иметь небольшие непредсказуемые вариации.

Технический чертеж должен точно передавать продукт, не добавляя ненужной сложности или ограничений. Полезно учитывать следующие рекомендации:

• Четкость рисунка важнее всего, даже больше, чем его точность и полнота. Чтобы улучшить ясность, рисуйте размеры и допуски за пределами границ детали и применяйте их к видимым линиям в истинных профилях, используйте однонаправленное направление чтения, передайте функцию детали, сгруппируйте и/или разнесите размеры и используйте пустое пространство.

• Всегда проектируйте с минимально возможным допуском, чтобы снизить затраты.

• Используйте общий допуск, указанный в нижней части чертежа, для всех размеров детали. Конкретные более жесткие или более слабые допуски, указанные на чертеже, заменяют собой общий допуск.

• Сначала функциональные элементы допуска и их взаимосвязь, затем переходите к остальной части детали.

• По возможности оставляйте работу по проектированию и калибровке экспертам-производителям и не описывайте производственные процессы в технических чертежах.

• Не указывайте угол 90 градусов, так как он предполагается.

• Размеры и допуски действительны при 20 °C / 101,3 кПа, если не указано иное.

GD&T основывается на функциях, при этом каждая функция задается разными элементами управления. Символы GD&T делятся на пять групп:

• Элементы управления формы определяют форму элементов, в том числе:

  • Прямолинейность делится на прямолинейность элемента линии и прямолинейность оси.

  • Плоскостность означает прямолинейность в нескольких измерениях, измеренную между самой высокой и самой низкой точками на поверхности.

  • Округлость или округлость можно описать как прямолинейность, согнутую в окружность.

  • Цилиндричность — это в основном плоскостность, согнутая в бочку. Он включает в себя прямолинейность, округлость и конусность, что удорожает проверку.

• Элементы управления профилем описывают трехмерную зону допуска вокруг поверхности:

  • Линейный профиль сравнивает двухмерное поперечное сечение с идеальной формой. Зона допуска определяется двумя кривыми смещения, если не указано иное.

  • Профиль поверхности создает две смещенные поверхности, между которыми должна располагаться поверхность элемента. Это сложный контроль, обычно измеряемый с помощью КИМ.

• Элементы управления ориентацией касаются размеров, которые изменяются под углами, в том числе:

  • Угловатость — это плоскостность под углом к ​​базе, которая также определяется с помощью двух опорных плоскостей, отстоящих друг от друга на значение допуска.

  • Перпендикулярность означает плоскостность под углом 90 градусов к исходной точке. Он указывает две идеальные плоскости, между которыми должна лежать характерная плоскость.

  • Параллельность означает прямолинейность на расстоянии. Параллельность осей можно определить, задав цилиндрическую зону допуска, поместив символ диаметра перед значением допуска.

• Элементы управления местоположением определяют местоположения объектов с помощью линейных размеров:

  • Положение — это расположение элементов относительно друг друга или баз и является наиболее часто используемым элементом управления.

  • Концентричность сравнивает положение оси элемента с базовой осью.

  • Симметрия обеспечивает сходство нецилиндрических деталей в базовой плоскости. Это сложный контроль, обычно измеряемый с помощью КИМ.

• Элементы управления биением определяют величину, на которую конкретный элемент может изменяться относительно исходных данных:

  • Круговое биение используется, когда необходимо учитывать множество различных ошибок, например, детали, установленные на шарикоподшипниках. Во время осмотра деталь вращается на шпинделе для измерения отклонения или «колебания» вокруг оси вращения.

  • Полное биение измеряется в нескольких точках поверхности, описывая биение не только круглого элемента, но и всей поверхности. Это контролирует прямолинейность, профиль, угловатость и другие варианты.

Стандарты ANSI и ISO используют эти общие символы для обозначения допусков.

Рамка управления элементами — это обозначение для добавления элементов управления на чертеж. Крайний левый отсек содержит геометрическую характеристику. В приведенном выше примере это элемент управления местоположением, но он может содержать любой из управляющих символов. Первый символ во втором отсеке указывает на форму поля допуска. В данном примере это диаметр, а не линейный размер. Число указывает допустимый допуск.

Рядом с полем допуска есть отдельные поля для каждого опорного элемента, на который ссылается элемент управления. Здесь местоположение будет измеряться относительно базы B и C. Рядом с допуском или элементом базы находится необязательная буква в кружке, модификатор элемента.

Возможны следующие варианты:

• M означает, что допуск применяется к максимальным условиям материала (MMC)

• L означает, что допуск применяется при наименее материальных условиях (LMC)

• U указывает на неравный двусторонний допуск, т. е. для допуска в 1 мм он может указываться как минус 0,20 и плюс 0,80.

• P означает, что допуск измеряется в проекционной зоне допуска на указанном расстоянии от базы.

• Никакой символ не устанавливает допуск независимо от размера элемента (RFS)

В этом примере, если деталь не находится в MMC, можно добавить дополнительный допуск пропорционально отклонению от MMC. Итак, если часть на 90% MMC, допуск также уменьшится на 10%.

Многие дизайнеры продуктов и инженеры используют 3D-печать во время разработки продукта для быстрого прототипирования и быстрого создания инструментов для создания рентабельных прототипов и нестандартных деталей, которые в противном случае потребовали бы значительных инвестиций в инструменты.

Допуски в 3D-печати отличаются от традиционных производственных инструментов, поскольку 3D-печать представляет собой единый автоматизированный процесс. Более жесткие допуски могут потребовать больше усилий на этапе проектирования, но могут привести к значительной экономии времени и средств при создании прототипов и производстве.

Стереолитографические (SLA) 3D-принтеры, такие как Formlabs Form 3+, отличаются высокой точностью и точностью и предлагают широкий спектр инженерных материалов. Загрузите наш технический документ , чтобы узнать о конкретных рекомендуемых проектных допусках.

Большинство инструментов САПР, предназначенных для машиностроения, таких как SolidWorks, Autodesk Fusion 360, AutoCAD, SolidEdge, FreeCAD, CATIA, NX, Creo и Inventor, предлагают интеграцию GD&T при создании инженерных чертежей. Однако конструкторам все же приходится устанавливать допуски вручную с учетом возможных отклонений, возникающих в процессе изготовления. В следующем тематическом исследовании мы показываем пример использования GD&T в SolidWorks.

Этот конкретный проект направлен на производство 50 000 крышек для бутылок методом литья под давлением. Мы хотим контролировать ощущение и усилие, с которым крышки будут надеваться на бутылку, и, следовательно, требуем хорошей спецификации допусков. Мы хотим предотвратить, чтобы некоторые крышки имели больший внешний диаметр, чем бутылка, в то время как другие были меньше, и вместо этого сохраняли постоянную посадку.

Резьба бутылки имеет внешний диаметр 36,95 +/- 0,010 мм. Это означает, что пределы внутреннего диаметра колпачка составляют 36,9 мм.85 и 37,065 мм при среднем значении 37,0 мм.

Крышка также имеет специальные отверстия для соединения с осью, установленной под плоской поверхностью. Это позволяет открывать бутылку одной рукой, пока она висит под поверхностью шкафа для хранения. Ось представляет собой стандартный OEM-компонент из нержавеющей стали диаметром 4 мм и допуском 0,13 мм (0,005 дюйма). Для плотного соединения требуется силовая посадка с припуском от -0,0375 до 0,0125 мм. Здесь мы находим диапазон от 3,99 до 4,01 мм для диаметра отверстия, что обеспечивает силовую посадку для осей всех размеров. Поскольку это такой узкий диапазон, мы решили указать отверстие диаметром 3,85 мм, а затем просверлить его точно до 4,00 мм, что также контролирует концентричность двух отверстий.

Для этой крышки с несколькими элементами сопряжения требуется определение геометрических размеров и допусков.

Чтобы правильно управлять размерами, нам нужно использовать данные. База должна представлять элементы сопряжения и функции сборки, а также должна быть стабильной, воспроизводимой и доступной. В данном случае наиболее важным является сопряжение крышки и горлышка бутылки, поэтому в качестве исходной точки выбираем внутреннюю цилиндрическую поверхность крышки. Вторичной функцией является сопряжение с монтажной поверхностью, поэтому мы выбираем плоскую вершину колпачка в качестве вторичной точки отсчета.

После рассмотрения требования реализация допусков GD&T в Solidworks работает следующим образом. Укажите базовые элементы в DimXpert > Схема автоматического определения размеров и выберите параметр «Геометрический», а не «плюс/минус допуск». Затем выберите базы и элементы для управления на основе баз. После завершения схемы размеров добавьте отдельные геометрические допуски и символы GD&T. Программное обеспечение автоматически создает размеры для элементов размера (FOS), таких как отверстия и бобышки. Обязательно выберите «двусторонний» или «ограниченный» в качестве типа допуска для элементов, у которых положительный и отрицательный пределы не равны.

Выбор баз и элементов для геометрических допусков в Solidworks.

Чтобы импортировать эти допуски в инженерный чертеж, сначала проверьте FeatureManager, для которого используются плоскости, в папке «Аннотации». При импорте видов с этих плоскостей в чертеж установите флажки «Импортировать аннотации» и «Аннотации DimXpert». Добавление соответствующего вида сечения значительно прояснит чертеж.

Производственный чертеж с надлежащими допусками.

В этом руководстве мы обсудили систему определения геометрических размеров и допусков (GD&T), которая дает огромные преимущества дизайнерам и инженерам, работающим над сложными изделиями, размеры которых необходимо строго контролировать. Мы видели, как GD&T передает не только линейные размеры, но и конструктивный замысел, что помогает более четко представить инженерный проект заинтересованным сторонам проекта.

С помощью чуть более дюжины символов, базового элемента и рамки управления элементом можно значительно обогатить производственные чертежи и гарантировать, что инженерные посадки остаются одинаковыми для всех сборок продукта. GD&T также предлагает разработчикам подумать о том, как обеспечить оптимальные допуски своих деталей для выбранного производственного процесса, поскольку разные технологии производства влекут за собой разные характерные отклонения.