Поле допуска на чертеже: обозначение и расшифровка

Поле допуска на чертеже - это область допустимых значений размера, заданная двумя предельными отклонениями от номинала. В обозначении вроде $\varnothing20h7$ закодировано всё: номинальный размер, положение поля относительно нулевой линии (буква) и его ширина (число квалитета). Студенты часто путаются, какое отклонение верхнее, а какое нижнее, и как из буквы и числа получить реальные предельные размеры. Ниже разберём, из чего складывается обозначение, как читать буквенно-цифровой код для вала и отверстия, как посчитать отклонения и предельные размеры и как по взаимному расположению полей определить тип посадки. Чтобы сразу увидеть связь буквы, квалитета и положения зоны, покрути калькулятор ниже: он строит поля допуска вала и отверстия относительно нулевой линии и пересчитывает отклонения мгновенно.

Что такое поле допуска и нулевая линия

Любой реальный размер невозможно изготовить абсолютно точно, поэтому конструктор задаёт не одно значение, а диапазон. Этот диапазон и есть поле допуска. Отсчёт ведётся от нулевой линии - горизонтали, которая соответствует номинальному размеру $D$. Всё, что выше нулевой линии, считается положительным отклонением, всё, что ниже, - отрицательным.

Поле допуска ограничено двумя величинами: верхним отклонением (для вала обозначают $es$, для отверстия $ES$) и нижним отклонением ($ei$ для вала, $EI$ для отверстия). Разность между верхним и нижним отклонением и есть допуск:

$IT = es - ei = ES - EI.$

Допуск всегда положителен и равен высоте прямоугольника поля на схеме. Где этот прямоугольник стоит по высоте, определяет положение поля относительно нулевой линии, а его толщина - точность изготовления.

Рассчитать для своей задачи

Как устроено обозначение поля допуска

Обозначение поля допуска на чертеже состоит из трёх частей, которые читаются слева направо:

1. Номинальный размер - число в миллиметрах, иногда со знаком диаметра $\varnothing$. Это база, от которой отсчитываются отклонения.
2. Буква основного отклонения - латинская буква, которая задаёт положение поля относительно нулевой линии. Для вала пишут строчную букву ($f$, $g$, $h$, $k$, $n$, $p$, $s$), для отверстия - прописную ($H$, $K$, $N$, $P$). Основное отклонение - это то отклонение, которое ближе всего к нулевой линии.
3. Число квалитета - номер квалитета IT, который задаёт ширину поля. Чем больше число, тем грубее изготовление и шире допуск: IT6 точнее, чем IT11.

Так $\varnothing20h7$ читается как: номинальный размер 20 мм, основное отклонение $h$ (поле прижато к нулевой линии сверху), квалитет 7. А $\varnothing20H7$ - то же самое, но для отверстия с основным отклонением $H$ (поле над нулевой линией).

Рассчитать для своей задачи

Квалитет и ширина поля допуска

Квалитет - это уровень точности, одинаковый для всех размеров в данном классе. Само число допуска IT в микрометрах зависит не только от квалитета, но и от номинального размера: чем крупнее деталь, тем больше абсолютный допуск при том же квалитете. Значения берут из таблиц ГОСТ 25346 (международный аналог ISO 286).

Например, для интервала размеров свыше 18 до 30 мм допуск составляет: IT6 - 13 мкм, IT7 - 21 мкм, IT8 - 33 мкм, IT9 - 52 мкм. Для крупного интервала свыше 80 до 120 мм те же квалитеты дают уже 22, 35, 54 и 87 мкм соответственно. Поэтому, читая чертёж, нельзя назвать допуск в миллиметрах, зная только квалитет, - нужен ещё номинальный размер. Калькулятор выше подставляет табличные значения автоматически: подвигайте номинал и квалитет и проследите, как меняется высота поля.

Как найти отклонения и предельные размеры

Алгоритм расшифровки одинаков для вала и отверстия. Сначала по номиналу и квалитету находят ширину поля $IT$. Затем по букве определяют основное отклонение - то, что ближе к нулю. Второе отклонение получают, отступив от основного на величину допуска.

Для вала с буквами от $a$ до $h$ основное отклонение - это верхнее $es$ (оно отрицательно или равно нулю), поэтому нижнее находят так:

$ei = es - IT.$

Для вала с буквами от $k$ до $z$ основное отклонение - нижнее $ei$ (положительное), а верхнее достраивают вверх:

$es = ei + IT.$

Когда оба отклонения известны, предельные размеры получаются прибавлением отклонений к номиналу (отклонения в микрометрах переводим в миллиметры):

$d_{max} = D + es, \qquad d_{min} = D + ei.$

Разберём $\varnothing20h7$. Для интервала свыше 18 до 30 мм $IT7 = 21$ мкм. Буква $h$ означает $es = 0$, тогда $ei = 0 - 21 = -21$ мкм. Предельные размеры вала:

$d_{max} = 20{,}000\ \text{мм}, \qquad d_{min} = 20 - 0{,}021 = 19{,}979\ \text{мм}.$

Для отверстия $\varnothing20H7$ основное отклонение $EI = 0$, тогда $ES = +21$ мкм, и предельные размеры будут 20,000 и 20,021 мм. На чертеже это часто записывают компактно: $\varnothing20^{+0{,}021}_{\ 0}$ для отверстия и $\varnothing20^{\ 0}_{-0{,}021}$ для вала.

Как поле допуска задаёт посадку

Посадка - это характер соединения вала и отверстия с одинаковым номинальным размером. Она полностью определяется взаимным расположением двух полей допуска относительно нулевой линии, и именно поэтому удобно строить их на одной схеме.

Рассчитать для своей задачи

• Посадка с зазором. Поле вала целиком лежит ниже поля отверстия ($es \le EI$). В любом сочетании годных деталей вал меньше отверстия, между ними остаётся зазор. Типичный пример - $H7/f7$ или $H7/g6$.
• Посадка с натягом. Поле вала целиком выше поля отверстия ($ei \ge ES$). Вал всегда крупнее отверстия, детали соединяются с натягом под прессом. Пример - $H7/p6$ или $H7/s6$.
• Переходная посадка. Поля частично перекрываются. В зависимости от того, какие именно детали попались, может получиться и небольшой зазор, и небольшой натяг. Пример - $H7/k6$ или $H7/n6$.

Для переходной посадки считают две предельные характеристики: наибольший зазор $S_{max} = D_{max} - d_{min}$ и наибольший натяг $N_{max} = d_{max} - D_{min}$. Калькулятор выше показывает тип посадки сразу, как только вы меняете букву вала: при $h$ относительно $H$ получается зазор, при $k$ и выше зоны начинают перекрываться.

Частые ошибки

• Путают верхнее и нижнее отклонения. Для вала $h$ верхнее отклонение равно нулю, а нижнее отрицательно. Если записать наоборот, размер «уедет» в плюс, чего у поля $h$ быть не может.
• Называют допуск в миллиметрах только по квалитету. Число IT в микрометрах зависит ещё и от номинального размера. Без интервала размеров величину допуска назвать нельзя.
• Забывают перевести микрометры в миллиметры. Табличные допуски даны в мкм, а предельные размеры считают в мм: 21 мкм - это 0,021 мм, а не 0,21 мм.
• Считают, что буква задаёт ширину поля. Буква задаёт только положение поля относительно нулевой линии, а ширину задаёт квалитет. Это две независимые части обозначения.
• Определяют посадку по одной детали. Тип посадки виден только при сравнении полей вала и отверстия на одной схеме, а не по отдельному размеру.

FAQ

Что означают буква и число в обозначении $\varnothing20h7$? Буква $h$ задаёт положение поля допуска относительно нулевой линии (для $h$ верхнее отклонение равно нулю, поле лежит ниже), а число 7 - это квалитет, то есть ширина поля. Прописная буква относится к отверстию, строчная - к валу.

Чем поле допуска отличается от самого допуска? Допуск - это число, ширина поля: $IT = es - ei$. Поле допуска - это область целиком: и ширина, и её положение относительно нулевой линии. Два поля могут иметь одинаковый допуск, но стоять на разной высоте и давать разные посадки.

Как по обозначению понять, будет зазор или натяг? Нужно сравнить поля вала и отверстия. Если поле вала ниже поля отверстия - зазор, если выше - натяг, если они перекрываются - переходная посадка. По одному размеру, без второй детали, тип посадки не определить.

Коротко

Поле допуска на чертеже задаётся тремя элементами: номинальным размером, буквой основного отклонения (положение поля относительно нулевой линии) и числом квалитета (ширина поля). Верхнее и нижнее отклонения находят как основное отклонение из таблицы и отступ от него на величину допуска $IT = es - ei$, а предельные размеры - прибавлением отклонений к номиналу. Сравнив поля вала и отверстия на одной схеме, по их взаимному расположению определяют тип посадки: зазор, натяг или переходную.