Технически университет

машиностроителен факултет, катедра “прецизна техника и уредостроене”

Съотношения между допуските на размера, формата, разположението и грапавостта на повърхнините

Преглед на някои от изискванията при предписване на допуски

В техническите документи реалните повърхнини на машинните детайли се характеризират чрез допуските на няколко групи параметри:

· допуски на ориентацията и разположението;

За всеки от тези параметри са разработени отделни стандарти за нормиране на отклоненията и са въведени отделни означения за допуските, които се записват върху чертежа.

Върху детайла съществува една непрекъсната реална повърхнина и тя определя неговата работоспособност. Следователно, основателен е въпросът за взаимната връзка между отделните допуски, предписвани от конструктора.

Нормативно този въпрос е решен в БДС ISO 8015 “Технически чертежи. Основен принцип за предписване на допуски” [2].

Стандартът издига като основен принципа на независимото нормиране. Според този принцип всяко изискване към размер или геометрична характеристика трябва да се разглежда като независимо, освен ако не е посочена някаква определена връзка. Когато между отделните отклонения се изисква взаимна връзка, тя трябва отделно да е указана в чертежа.

Например, допуските на линейните размери ограничават само действителните местни размери (измервани между две срещулежащи точки на повърхнината), но не и отклоненията на формата (напр. отклонения от кръглост или равнинност).

Отклоненията на формата и разположението трябва да бъдат предписани отделно по един от следните начини:

· чрез отделно означени допуски на формата или разположението;

· чрез общи геометрични допуски (общ запис, указващ неозначените допуски);

· чрез изискване за обвиващата повърхнина или максимума материал (зависимо нормиране).

Отделно се предписват и изискванията за вълнообразността и грапавостта.

Чертежите, в които се прилага принципът на независимото нормиране трябва да имат в близост до надписното поле текст: “Допуски по ISO 8015”.

Изискването за обвиващата повърхнина се прилага за цилиндрични и призматични повърхнини. На чертежа то се означава със специален знак – буквата “Е”, оградена в кръгче, поставена след означението на допуска на размера (фиг. 8.1б). Това означава, че обвиващата елемента повърхнина с идеална форма и с размер на максимума материал трябва да е в границите на допусковата зона. В допусковата зона трябва да бъдат и всички действителни местни размери.Обвиващата елемента повърхнина с идеална форма може да се разглежда като повърхнина на сглобяване (повърхнината на такъв детайл с идеална форма, който се сглобява без хлабина с разглеждания детайл) [3].

Фиг. 8.1. Означаване на независим и зависим допуск

За показания на фиг. 8.1а пример, (независимо задаване на отклоненията), изискването за годност е: d_min≤ d_e≤d_max, т.е. всички действителни местни размери трябва да бъдат в границите от Æ 19,987 до Æ 20,000 mm. В същото време отклонението на формата (тъй като тук то не е изрично зададено, в сила са общите изисквания за допуските на формата) се оценява отделно, т.е. реалната повърхнина на детайла е възможно да бъде извън границите на означената допускова зона.

В примера с изискване за обвиващата повърхнина, показан на фиг. 8.1б (зависимо задаване на отклоненията), критерият за годност е разширен: d_обв ≤d_max и d_e≥d_min, т.е. освен стойностите на действителните местни размери, в допусковата зона трябва да се включи и обвиващата повърхнина, с други думи – в допусковата зона се включват всички точки от реалната повърхнина на детайла.

Когато в чертежа няма надпис: “Допуски по ISO 8015”, съгл. БДС ISO 286-1 “Система ISO за допуски и сглобки. Част 1: Основи на допуските, отклоненията и сглобките” [5], допустимите отклонения трябва да се тълкуват както в случай, че е налице изискване за обвиващата повърхнина, т.е. по по-неблагоприятния начин.

В чертежа на машинния детайл трябва да бъдат означени изискванията към всички повърхнини. Изискванията към точността на размерите, а също и към формата и разположението на повърхнините, когато те не са записани с допускови знаци върху проекциите, се означават чрез общи допуски. Общите допуски се означават със специален текст в близост до надписното поле на чертежа и се отнасят за всички размери без означен допуск.

Стойностите и начина на означаване на общите допуски са нормирани в европейския стандарт EN ISO 22768 [7, 8].

В част 1 на стандарта: “Общи допуски. Допуски за линейни и ъглови размери, неозначени на чертежа” [6] са въведени четири класа на точност на размерите: f – фин, m – среден, c – груб и v- -много груб (Таблица 1).

Клас на допуска		Допустими отклонения за размери
Означ.	Описание	От 0,5 до 3	Над 3 до 6	Над 6 до 30	Над 30 до 120	Над120 до 400
f	Фин (fine)	±0,05	±0,05	±0,1	±0,15	±0,2
m	Среден (medium)	±0,1	±0,1	±0,2	±0,3	±0,5
c	Груб (coarse)	±0,2	±0,3	±0,5	±0,8	±1,2
v	Мн.груб (very coarse)	-	±0,5	±1	±1,5	±2,5

Класът на точност на общите допуски се избира в зависимост от изискванията към детайлите и възможностите на технологичния процес. За размерите, които трябва да бъдат изпълнени с по-големи или по-малки допуски от общите, допускът се означава непосредствено до размера.

Общите допуски на размерите се означават с надпис: ISO 2768 – m.

В част 2 на стандарта: “Общи допуски. Геометрични допуски за повърхнините без отделни означения на допуски чертежа” [7] са нормирани допуските на формата и разположението на тези повърхнини. Допуски по този стандартът се прилагат при условие, че е приложен и БДС ISO 8015.

Въведени са три класа на точност на формата и разположението – H, K и L (Таблица 2, Таблица 3).

Общитe допуски за успоредност се определят от допуските на размерите или допуските за праволинейност, ако те са по-големи.

Общите допуски за кръглост се определят от допуска на диаметъра, но не следва да бъдат по-големи от допуска на радиално биене.

Общи допуски не се прилагат за отклоненията от цилиндричност, съосност, профил на линии и повърхнини, позиционно отклонение и пълно биене.

Отклоненията от цилиндричност могат да се зададат чрез отклоненията от кръглост и праволинейност и успоредност на образуващите

Отклонението от съосност може да се зададе чрез радиалното биене.

В стандарта е включена и таблица за допуските за перпендикулярност.

Класът на точност на общите допуски на формата и разположението се избира в зависимост от изискванията към детайлите и възможностите на технологичния процес. За отклоненията, които трябва да бъдат изпълнени с по-големи или по-малки допуски от общите, допускът се означава при повърхнината.

Общите допуски на формата и разположението се означават с надпис:

Когато общите допуски се отнасят и за размерите и за отклоненията на формата и разположението се записва: ISO 2768 – mK, а когато се отнасят за всички характеристики – ISO 2768 – mK – E.

Текстът в чертежа, поставен в близост до надписното поле, има вида:

4. Изисквания за съотношението между допуските на размера, формата, разположението и грапавостта на повърхнините

Според принципа на независимото нормиране, между допуските на размера, формата, разположението и грапавостта на повърхнините не се изисква определено съотношение. Липсата на подходящо съотношение между тези допуски обаче води до ред противоречия или нецелесъобразности както от функционална, така и от технологична и метрологична гледна точка.

4.1. Допуски на формата и разположението, които са свързани с размерите на елементите

Допуските на формата и разположението от тази група (допуски за кръглост, праволинейност, успоредност, а също и за цилиндричност, отклонение от съосност, симетричност и др., когато са зададени чрез координиращи размери) по принцип са ограничени от допусковата зона на размера. Прилагането на това правило води до възможността отклонението на формата или разположението да е равно на допуска на размера.

В примера, показан на на фиг. 8.2а, където отклонението от праволинейност е равно на допуска на размера, всички местни размери са в границите на допусковата зона и детайлът се приема за годен.На фиг. 8.2б е показана ситуация, в която отклонението от праволинейност също е равно на допуска на размера, т.е. при оценка по този параметър детайлът е годен.

Фиг. 8.2. Връзка между допуска на размера и допуска на праволинейност

Част от повърхнината на детайла обаче е извън допусковата зона (несъответствие на размера). При контрола на такъв детайл съществуват две възможности:

a) измервателният накрайник да попадне в зоната на несъответствие и детайлът да бъде бракуван;

b) измервателният накрайник да не попадне в тази зона и детайлът да бъде приет.

На фиг. 8.3 е показан аналогичен пример за отклонението на взаимното разположение. Отклонението от успоредност е едно и също за случаите а и б, но оценката на годността на детайла във втория случай е несигурна.

Фиг.8.3. Връзка между допуска на размера и допуска на успоредност

Работоспособността на детайла в разгледаните случаи може да бъде осигурена по четири направления:

1. За повърхнините, по които детайлът се сглобява, да се предпише комплексно нормиране чрез въвеждане на изискване за обвиващата повърхнина – виж точка. 8.3.2.

2. Измерването на повърхнината да се извърши по такъв начин, че да могат да се открият потенциалните несъответствия (да се отчита наличието и влиянието на отклоненията на формата и разположението). Това изисква съответно планиране на контрола – като схема на измерването и обем на получаваната информация.

3. При прилагане на общи допуски на формата и разположението да се въведат стеснени технологични допуски на формата и разположението (обикновено в границите от40 до 60% от допуска на размера).

Тези допуски се предписват в технологичната документация и обикновено не се проверяват при приемателния контрол на детайлите. Те служат за настройка и контрол на устойчивостта на технологичния процес. По този начин при облекчена схема на контрола несъответствията се поддържат в приемливи граници.

Стеснени технологични допуски на формата и разположението се предписват и в случаите на прилагане на автоматичен контрол, а също и при сортиране на детайлите по групи на размерите.

4. Да се въведат в конструктивните чертежи стеснени допуски на формата и разположението. Техните стойности обикновено са по-малки от стойностите на технологичните допуски. Заедно с подходяща схема на контрола, по този начин рискът за допускане на излизане на реалната повърхнина на детайла извън допусковата зона може да се сведе до приемливи граници.

Като база за ориентация за стойностите на допуските на формата и разположението могат да се използват степените на относителна геометрична точност на повърхнините на машинните детайли: А – нормална, В – повишена, С – висока, а също и особено висока степен – Таблица 4.

4.2. Допуски на формата и разположението, които не са свързани с размерите на елементите

Допуските от тази група (напр. допуски за радиално и челно биене и перпендикулярност, а също и допуските от предидущата група, когато не са свързани с координиращи размери,) по принцип не са съставна част от допуска размера. Независимо от това, и тези допуски трябва да бъдат зададени в чертежа.

В ред случаи за стойностите и на тези допуски се използва връзката с допуските на размерите в съответствие със степента на относителна геометрична точност.

Най-често, за да се осигури работоспособността на детайлите е целесъоб-разно допуските на формата на повърхнините да бъдат по-малки от допуските на тяхното разположение. Това е целесъобразно и за целите на контрола.

Например, за равнинни елементи допускът за равнинност на повърхнината трябва да бъде по-малък от предписаните за нея допуски за успоредност, перпендикулярност, челно биене, симетричност или позиционно отклонение.

За цилиндрични повърхнини допускът за цилиндричност или некръглост не трябва да превишава свързаните с нея допуски за съосност, симетричност или позиционно отклонение.

В Таблица 4 са показани като примери изискванията и условията на работа на детайлите, при които се препоръчва те да се отнесат към различните групи на относителна точност.

Трябва да се посочи, че за призматични детайли във втората графа е посочено съотношението на допуска на формата и допуска на размера на детайла.

Тъй като допускът на формата за цилиндрични детайли се оценява едностранно (като радиусна стойност), съотношението във втората графа трябва да се разбира като отношение на двукратното отклонението на формата към допуска на размера.

Относителна геометрична точност	Средно съотнош.на допуска на формата и допуска на размера %	Примери за приложение
Нормална (А)	60	Повърхнини в подвижни съединения при неголеми скорости на относителните премествания и натоварвания, ако не се предявяват особени изисквания към плавността на движението или минимално триене. Повърхнини в съединения със стегнатост или преходни сглобки при необходимост от разглобяване и повторно сглобяване, повишени изисквания към точността на центроване и стабилност на стегнатостта. Измервателните повърхнини на калибрите. Технологични допуски на формата за 4 до 12 степен на точност на размерите за повърхнините с общи допуски на формата.
Повишена (В)	40	Повърхнини в подвижни съединения при средни скорости на относителните премествания и натоварвания, при повишени изисквания към плавността на движението и херметичността на уплътненията. Повърхнини в съединения със стегнатост или преходни сглобки при повишени изисквания към точността и якостта в условия на големи скорости и натоварвания, удари и вибрации. Технологични допуски на формата за 4 до 12 степен на точност на размерите за повърхнините с общи допуски на формата.Технологични допуски на формата за осигуряване на точността на контрола на размерите при опростени методи, вкл. при автоматичен контрол.
Висока (С)	25	Повърхнини в подвижни съединения при високи скорости и натоварвания, високи изисквания към плавността на движението, намаляване на триенето, херметичност на уплътненията. Повърхнини в съединения със стегнатост или преходни сглобки при високи изисквания към точността и якостта в условия на големи скорости и натоварвания, удари и вибрации..
Особено висока	По-малко от 25	Повърхнини, към които се предявяват особено високи изисквания за осигуряване на кинематична точност, плътност и херметичност при големи налягания, минимално триене, безшумност и максимална дълготрайност при тежки режими на работа. Детайли, сортирани на групи по размери. Детайли, които се атестират по размер с висока точност.
Забележка: Отклоненията на формата могат да заемат цялата допускова зона на размера за несглобяеми повърхнини, към които няма особени изисквания; хлабини в съединения с хлабина, ако тя е предназначена за осигуряване на сглобяемост и няма относително движение или то е епизодично; повърхнини, сглобявани със стегнатост или преходни сглобки, към които няма изисквания за точност на центрирането или здравина и които не се подлагат на повторно сглобяване или тежки натоварвания и удари при експлоатация.

4.3. Изисквания за вълнообразността и грапавостта на повърхнините

Вълнообразността и грапавостта на повърхнините се нормира и контролира отделно от отклоненията на размера и макрогеометричните отклонения на формата и разположението. Независимо от това се препоръчва допуските за грапавостта да се обвържат с допуските на другите параметри, тъй като при монтажа и при експлоатацията грапавостта на повърхнините води до допълнителни макрогеометрични отклонения вследствие износването или поради смачкване на микрограпавините в пресовите съединения.

За повърхнини с нормална относителна геометрична точност –- група А

За повърхнини с повишена относителна геометрична точност –- група В

За повърхнини с висока относителна геометрична точност –- група С

Когато допуските на формата са по-малки от препоръчаните стойности за определената относителна геометрична точност

а когато е зададено радиално или челно биене

1. Мягков В. Д. и др. Допуски и посадки, том I и том II. Л., Машиностроение, 1982.

2. БДС ISO 8015: Технически чертежи. Основен принцип за предписване на допуски.

3. БДС ISO 2692: Технически чертежи. Предписване на геометрични допуски. Принцип на максимума материал.

4. БДС ISO 5459: Технически чертежи. Предписване на геометрични допуски. Бази и системи от бази за геометрични допуски.

5. БДС ISO 286-1 Система ISO за допуски и сглобки. Част 1: Основи на допуските, отклоненията и сглобките.

6. БДС ISO 1101: Технически чертежи. Предписване на геометрични допуски. Допуски на формата, ориентацията, разположението и биенето. Общи положения, определения, символи, означаване върху чертежите.

7. EN ISO 22768-1: Общи допуски. Допуски за линейни и ъглови размери, неозначени на чертежа.

8. EN ISO 22768-2: Общи допуски. Геометрични допуски за повърхнините без отделни означения на допуски в чертежа.

Клас на	Праволинейност и равнинност на повърхнини с номинални размери
допуска	До10	Над 10 до 30	Над 30 до 100	Над 100 до 300	Над 300 до 1000
H	0,02	0,05	0,1	0,2	0,3
K	0,05	0,1	0,2	0,4	0,6
L	0,1	0,2	0,4	0,8	1,2

Клас на допуска	Допуск на радиално биене
H	0,1
K	0,2
L	0,5