Руководство по допускам ISO для посадок отверстий и валов

В машиностроении обеспечение точных посадок между компонентами напрямую влияет на производительность, долговечность и надежность оборудования. Система допусков ISO, как международно признанный технический стандарт, предоставляет четкие размерные отклонения и классы точности для посадок отверстий и валов, служа основой для взаимозаменяемого производства и обеспечения качества.

Система допусков ISO основана на стандартных классах точности (IT-классах) и основных кодах отклонений, определяющих допустимые размерные изменения для компонентов. Эта система гарантирует, что детали, изготовленные разными производителями, будут иметь заданные характеристики посадки при сборке, включая зазоры, переходные посадки или посадки с натягом. ISO 286-2 подробно описывает допуски отверстий и валов, что делает его важным справочником в машиностроении.

Допуски отверстий состоят из номинального размера, обозначения зоны допуска и класса точности. Обозначение зоны допуска указывает положение зоны относительно номинального размера, а класс точности определяет величину зоны. Общие основные коды отклонений для отверстий включают G, H, J, K, M и N, каждый из которых представляет разные направления и значения отклонений.

• G: Положительное нижнее отклонение для отверстий, подходящее для посадок, требующих больших зазоров.
• H: Нулевое нижнее отклонение, служащее общей базой для посадок по отверстию.
• J: Отрицательное нижнее отклонение, подходящее для переходных посадок.
• K: Отрицательное нижнее отклонение, используемое для более плотных переходных посадок.
• M: Оба отклонения отрицательные, предназначены для посадок с натягом.
• N: Оба отклонения отрицательные, предназначены для более сильных посадок с натягом.

Классы точности ISO (IT-классы) служат важными показателями размерной точности, при этом меньшие числа представляют более высокую точность. Общие классы точности отверстий включают IT6, IT7, IT8 и IT9. Выбор требует баланса между функциональными требованиями, затратами на производство и соображениями сборки.

Предельные отклонения представляют собой максимально допустимые отклонения от номинального размера, определяемые основными отклонениями и значениями допусков. Инженеры должны выбирать соответствующие обозначения зон допуска и классы, чтобы фактические размеры оставались в пределах спецификаций.

В следующей таблице представлены значения предельных отклонений (в мкм) для отверстий для различных обозначений и классов:

Система допусков валов отражает систему отверстий, включающую номинальный размер, обозначение зоны допуска и класс. Общие коды отклонений валов включают e, f, g, h, j, k, m, n, p и r, каждый из которых определяет конкретные характеристики отклонений.

• e: Отрицательное верхнее отклонение, для посадок с большим зазором.
• f: Отрицательное верхнее отклонение, для посадок с зазором.
• g: Отрицательное верхнее отклонение, для посадок с небольшим зазором.
• h: Нулевое верхнее отклонение, базовая точка для валов.
• j: Положительное верхнее отклонение, для переходных посадок.
• k: Положительное верхнее отклонение, для плотных переходных посадок.
• m: Оба отклонения положительные, для посадок с натягом.
• n: Оба отклонения положительные, для сильных посадок с натягом.
• p: Оба отклонения положительные, для более тяжелого натяга.
• r: Оба отклонения положительные, для максимального натяга.

Правильный выбор посадки имеет первостепенное значение для механических характеристик. Существуют три основные категории посадок, каждая из которых служит для различных применений.

Характеризуются размерами отверстия, превышающими размеры вала, создавая зазор. Идеально подходят для движущихся сборок, таких как подшипники и вращающиеся валы, требуя учета смазки и точности движения.

Где размеры отверстия могут быть больше или меньше размеров вала, допуская либо зазор, либо натяг. Используются для точного позиционирования с возможностью разборки, например, установочные штифты и шестерни.

Характеризуются размерами вала, превышающими размеры отверстия, создавая сжатие. Необходимы для передачи крутящего момента в запрессованных подшипниках и муфтах, требуя анализа напряжений.

Ключевые параметры включают максимальный/минимальный зазор (или натяг) и допуск посадки, рассчитываемые как:

• Максимальный зазор = Максимальный размер отверстия - Минимальный размер вала
• Минимальный зазор = Минимальный размер отверстия - Максимальный размер вала
• Максимальный натяг = Максимальный размер вала - Минимальный размер отверстия
• Минимальный натяг = Минимальный размер вала - Максимальный размер отверстия
• Допуск посадки = Допуск отверстия + Допуск вала

Две основные системы посадок управляют подходами к производству.

Поддерживает фиксированные допуски отверстий (обычно H7), изменяя допуски валов для достижения желаемых посадок. Преимущества включают упрощенную обработку отверстий и стандартизированное производство.

Поддерживает фиксированные допуски валов (обычно h6), изменяя допуски отверстий. Преимущества включают уменьшение разнообразия валов и упрощенное управление запасами.

Помимо стандартов ISO, на качество посадки влияют несколько переменных.

Точные процессы, такие как шлифование и хонингование, обеспечивают превосходную размерную точность и качество поверхности.

Модуль упругости и коэффициенты теплового расширения влияют на деформацию и напряжение под нагрузкой.

Изменения размеров из-за колебаний температуры требуют компенсации в экстремальных условиях.

Шероховатость влияет на трение и площадь контакта, что особенно важно для высокоточных применений.

Система допусков ISO предоставляет незаменимые технические спецификации для машиностроения, устанавливая четкие размерные стандарты для посадок отверстий и валов. Благодаря овладению этими принципами и практическому применению инженеры могут разрабатывать посадки, отвечающие различным функциональным требованиям, в конечном итоге повышая производительность, долговечность и надежность продукта. Успешная реализация требует целостного рассмотрения производственных процессов, свойств материалов, условий окружающей среды и характеристик поверхности для достижения целей проектирования.