Взаимозаменяемость деталей (соответственно узлов) — их свойство:
1) занимать свои места в узле (соответственно в машине, приборе, сооружении) без того, чтобы для этого потребовалась дополнительная механическая или ручная обработка их, и
2) после установки на место выполнять свои функции с соблюдением предписанных техническими условиями требований к работе данного узла (соответственно машины, прибора, сооружения). Это определение относится к полной взаимозаменяемости.
Наряду с полной взаимозаменяемостью в машиностроении часто применяют неполную, или ограниченную, взаимозаменяемость, характеризующаяся частичным или групповым подбором деталей на сборке, дополнительной обработкой в процессе сборочных операций одной из деталей, входящих в комплект соединения, и применением конструктивных компенсаторов.
Взаимозаменяемость относится как к размерным параметрам (основной размер, форма, чистота и волнистость поверхностей, взаимное расположение поверхностей), так и к не размерным, или
не геометрическим, параметрам (твердость, упругие свойства пружинных систем, характеристики оптических узлов и т. д.).
Взаимозаменяемость непосредственно связана с тремя основными факторами конструктивными требованиями (исходный и доминирующий фактор), технологией производства и техническими
измерениями (контролем).
Основной предпосылкой взаимозаменяемости является выполнение сопрягаемых размеров деталей в заранее установленных пределах, определяемых допусками. Величина допуска и расположение поля допуска на неточность изготовления непосредственно связаны с характером соединения — посадкой, а также с предельными и средними значениями зазоров или натягов, которые определяются конструктивными требованиями, предъявляемыми к работе данного узла или механизма.
При сборке двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхности. Один из размеров соприкасающихся поверхностей носит название охватывающего
размера, с другой — охватываемого. Для круглых цилиндрических и конических тел охватывающая поверхность носит название отверстия, а охватываемая—вала и соответствующие им размеры —диаметр отверстия и диаметр вала.
Разность охватывающего и охватываемого размеров определяет характер соединения или посадку, т. е. Большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей или прочность их неподвижного соединения.
Когда охватывающий размер больше охватываемого, их разность называется зазором, когда охватываемый размер больше охватывающего — их разность называется натягом.
Основной расчетный размер, общий для охватывающей и охватываемой поверхностей, называется номинальным размером.
Величина зазора или натяга определяется величинами отклонений охватывающего и охватываемого размеров от номинального.
Размер, полученный в результате его непосредственного измерения (с пренебрежимо малой в условиях поставленной задачи погрешностью измерения), называют действительным размером.
Размеры, между которыми может колебаться действительный размер, называют предельными размерами (один из них называется наибольшим предельным размером, другой — наименьшим). Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами (рисунки 1 и 2) называется допуском размера.
Предельные размеры задаются величинами отклонений от номинального размера. Разность между наибольшим предельным размером и номинальным размером называют верхним отклонением, разность между наименьшим предельным размером и номинальным—
нижним отклонением. Отклонение считается положительным, если определяемый им размер
больше номинального, и отрицательным, если определяемый им размер меньше номинального. Допуск размера равен разности предельных отклонений.
Неточность выполнения размеров охватывающей и охватываемой поверхностей вызывает колебания заданных величин зазоров и натягов, которые определяются величинами допусков
размеров сопрягаемых деталей и относительным расположением полей их допусков.
Наибольшим зазором (рис. 1) называется разность наибольшего предельного охватывающего
размера и наименьшего предельного охватываемого размера.
Наибольший зазор равен разности верхнего отклонения охватывающего размера и нижнего
отклонения охватываемого размера.
Наименьшим зазором называется разность наименьшего предельного охватывающего размера
и наибольшего предельного охватываемого размера.
Наименьший зазор равен разности нижнего отклонения охватывающего размера и верхнего
отклонения охватываемого размера.
Наибольшим натягом (рисунок 2) называется разность наибольшего предельного охватываемого
размера и наименьшего предельного охватывающего размера.
Наибольший натяг равен разности верхнего отклонения охватываемого размера и нижнего отклонения охватывающего размера.
Наименьшим натягом называется разность наименьшего предельного охватываемого размера
и наибольшего предельного охватывающего размера.
Наименьший натяг равен разности нижнего отклонения охватываемого размера и верхнего отклонения охватывающего размера.
Допуском посадки (соответственно допуском зазора или натяга) называется разность наибольшего и наименьшего зазоров или натягов.
Допуск посадки равен сумме допусков охватывающего и охватываемого размеров.
Посадки разделяются на три группы. К 1-й группе относятся свободные или подвижные посадки
(см. рис. 1), характеризующиеся наличием между сопрягаемыми поверхностями гарантированного (наименьшего) зазора, обеспечивающего возможность относительного перемещения последних, и скользящие посадки, при которых наименьший зазор равен нулю.
Ко 2-й группе относятся прессовые посадки (см. рис. 2), характеризующиеся наличием между
сопрягаемыми поверхностями до сборки гарантированного (наименьшего) натяга, препятствующего относительному перемещению деталей после их сборки.
К 3-й группе относятся переходные посадки. При посадках этой группы могут получаться как зазоры, так и натяги. При графическом изображении допусков и посадок принято вал располагать в отверстии так, что нижние образующие совпадают и на чертеже наносятся только
верхние образующие. Линия, соответствующая на чертеже номинальному диаметру соединения,
называется нулевой линией (см. рис. 1 и 2). Положительным отклонениям будет соответствовать
расположение линий, изображающих верхние образующие валов и отверстий выше нулевой линии, а отрицательным отклонениям—расположение их ниже нулевой линии.
Площадь между линиями соответствующим верхнему и нижнему отклонениям, называется
полем допуска, верхнему отклонению соответствует на графике верхняя граница поля допуска,
а нижнему нижняя граница поля допуска. Величины допусков изделий регламентируются классами точности. В каждом классе точности допуски с увеличением номинальных размеров
возрастают по одной и той же закономерности, позволяющей выражать величину допуска в
условных единицах допуска. В соединениях обычно либо охватывающий, либо охватываемый
размер принимается в качестве основного, т. е. Допуск его не изменяется для данного интервала
размеров и класса точности.
Если в качестве основного берется охватывающий размер (система отверстия), то для образования различных посадок изменяются величины и расположение полей допуска только
охватываемых размеров.
Нижнее отклонение охватывающего размера в этом случае равно нулю, и наименьший предельный размер равен номинальному размеру. Если же в качестве основного выбирается
охватываемый размер (система вала), то, наоборот, неизменным для данного интервала и класса
точности остается допуск этого размера, верхнее отклонение его равно нулю, наибольший предельный размер равен номинальному размеру, а для получения различных посадок изменяют
величины и расположение полей допусков охватывающих размеров. Для достижения взаимозаменяемости наряду с применением принципов неполной или ограниченной взаимозаменяемости могут применяться следующие методы назначения допусков, определяющие условия производства и контроля:
а) Устанавливается только суммарная допустимая погрешность для данного компонента сопряжения. Отдельные элементы этого компонента и их распределение в поле суммарного допуска ничем не ограничиваются. Примерами такого метода назначения допусков могут служить резьбовые изделия, для которых назначаются допуски среднего диаметра резьбы, включающие погрешности собственно среднего диаметра, шага и половины угла профиля, причем значение и распределение составляющих в поле суммарного допуска ничем не ограничиваются, и цилиндрические изделия, в поле допуска которых могут входить с любым соотношением погрешности самого диаметра и различные отклонения формы (если нет специальных указаний в рабочих чертежах).
б) Устанавливается суммарная допустимая погрешность для данного компонента, но наряду с этим ограничиваются значения погрешности отдельных элементов.
С такими случаями часто приходится встречаться в гладких цилиндрических изделиях, когда наряду с суммарным допуском диаметра задаются численные значения отдельных отклонений формы.
в) Устанавливаются допустимые погрешности только для отдельных элементов. Значение суммы погрешности этих элементов не ограничивается и практически возникает в результате их накопления с учетом вероятностей. Примером такой системы может служить существующая (но подлежащая пересмотру) система допусков на зубчатые цилиндрические сопряжения, поскольку в соответствующем ГОСТ 1643-46 даны допуски отдельных элементов, а приведенная погрешность, выявляемая при контроле в однопрофильном зацеплении, не регламентируется. В качестве другого примера можно привести назначение допусков на резьбовые калибры и резьбовой инструмент, где устанавливается допустимая погрешность шага, угла и собственно
среднего диаметра, но без регламентации суммарного допуска среднего диаметра.
г) Устанавливаются допустимые погрешности только для отдельных элементов, но наряду с этим нормативно ограничивается сумма погрешностей этих элементов. С такими случаями
приходится встречаться в специальных сопряжениях или при изготовлении резьбовых калибров, например, для часовых резьб, у которых действительная сумма погрешностей собственно
среднего диаметра, шага и половины угла профиля не должна превышать 50% теоретически возможной суммы.
