Допуски и посадки валов: как читать h6, k6, f7 и подбирать посадку
Содержание
На чертеже стоит «Ø40k6», а токарь спрашивает, в какую сторону точить — в плюс или в минус. От ответа зависит, сядет ли шестерня с натягом или будет болтаться на шпонке. Буква и цифра после диаметра целиком определяют коридор, в который обязан попасть размер готовой детали. Ниже — разбор этого кода по частям, смысл каждого квалитета, таблицы предельных отклонений для ходовых валов и быстрый способ посчитать зазор либо натяг в любой паре. Наши токари на ЧПУ работают с допусками из этой таблицы каждый день — если нужна токарная обработка по чертежу заказчика, разбираем маркировку и на этапе приёмки заказа.
Что зашифровано в записи Ø40k6
Обозначение собрано из трёх элементов: номинал 40 мм, литера основного отклонения k и номер квалитета 6.
Литера отвечает за то, где расположен коридор допуска по отношению к номиналу — выше нулевой линии, ниже неё или внахлёст. Валам присвоены строчные символы a…zc, отверстиям — заглавные A…ZC, причём один и тот же знак у вала и у отверстия работает зеркально.
Номер квалитета отвечает за протяжённость коридора: меньше номер — плотнее допуск и дороже обработка. Саму протяжённость в микронах называют основным допуском и помечают буквами IT с номером — IT6, IT7 и далее.
Верхнюю и нижнюю кромки коридора задаёт пара чисел: у вала это es (верх) и ei (низ), у отверстия — ES и EI. Снятый с детали фактический размер обязан оставаться между наибольшим и наименьшим допустимыми значениями.
Разбор примера. Для диапазона от 30 до 50 мм справочник даёт по k6 нижнюю кромку +2 мкм и верхнюю +18 мкм. Годная деталь — это 40,002…40,018 мм; всё, что тоньше 40,002, уходит в брак. Точить нужно в плюс от номинала.
Квалитеты: что означает число
Квалитеты образуют ряд от IT01 до IT18. Ширина поля растёт и с номером квалитета, и с самим размером: у Ø10 по IT7 допуск 15 мкм, у Ø200 по тому же IT7 — уже 46 мкм.
| Диаметр, мм | IT5 | IT6 | IT7 | IT8 | IT9 | IT10 | IT11 | IT12 | IT14 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| до 3 | 4 | 6 | 10 | 14 | 25 | 40 | 60 | 100 | 250 |
| 3–6 | 5 | 8 | 12 | 18 | 30 | 48 | 75 | 120 | 300 |
| 6–10 | 6 | 9 | 15 | 22 | 36 | 58 | 90 | 150 | 360 |
| 10–18 | 8 | 11 | 18 | 27 | 43 | 70 | 110 | 180 | 430 |
| 18–30 | 9 | 13 | 21 | 33 | 52 | 84 | 130 | 210 | 520 |
| 30–50 | 11 | 16 | 25 | 39 | 62 | 100 | 160 | 250 | 620 |
| 50–80 | 13 | 19 | 30 | 46 | 74 | 120 | 190 | 300 | 740 |
| 80–120 | 15 | 22 | 35 | 54 | 87 | 140 | 220 | 350 | 870 |
| 120–180 | 18 | 25 | 40 | 63 | 100 | 160 | 250 | 400 | 1000 |
| 180–250 | 20 | 29 | 46 | 72 | 115 | 185 | 290 | 460 | 1150 |
| 250–315 | 23 | 32 | 52 | 81 | 130 | 210 | 320 | 520 | 1300 |
| 315–400 | 25 | 36 | 57 | 89 | 140 | 230 | 360 | 570 | 1400 |
Где какой квалитет уместен:
- IT5–IT6 — шейки под подшипники качения и посадочные пояски под зубчатые колёса, где нужна точная центровка.
- IT7 — базовый квалитет для ответственных сопряжений: валы под шкивы, муфты, звёздочки со шпонкой.
- IT8–IT9 — общее машиностроение, узлы без высоких требований к соосности.
- IT10–IT12 — несопрягаемые и свободные поверхности, фаски, канавки.
- IT14 — точность «по умолчанию» для размеров, у которых допуск на чертеже не проставлен: отклонение принимают равным ± половине IT14.
Основные отклонения валов: куда «смотрит» поле
Буква основного отклонения показывает, с какой стороны от номинала лежит поле допуска вала.
- h — верхнее отклонение равно нулю, всё поле уходит в минус. Вал «в тело», максимум материала на номинале.
- js — поле расположено симметрично, ± половина IT.
- k, m, n — поле смещено вверх, частично или целиком за нулевую линию. Основа переходных посадок.
- p, r, s, t, u, x — поле целиком выше нуля, гарантированный натяг, который нарастает от p к x.
- g, f, e, d, c — поле целиком ниже нуля, гарантированный зазор, который увеличивается от g к c.
Проще запомнить так: от a к h зазор в паре с основным отверстием сокращается до нуля, от j к zc — растёт натяг.
Таблица предельных отклонений валов, мкм
Верхнее и нижнее отклонения (es / ei) для наиболее применяемых полей.
| Диаметр, мм | h6 | h7 | h9 | js6 | k6 | n6 | p6 | s6 | g6 | f7 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3–6 | 0 / −8 | 0 / −12 | 0 / −30 | ±4 | +9 / +1 | +16 / +8 | +20 / +12 | +27 / +19 | −4 / −12 | −10 / −22 |
| 6–10 | 0 / −9 | 0 / −15 | 0 / −36 | ±4,5 | +10 / +1 | +19 / +10 | +24 / +15 | +32 / +23 | −5 / −14 | −13 / −28 |
| 10–18 | 0 / −11 | 0 / −18 | 0 / −43 | ±5,5 | +12 / +1 | +23 / +12 | +29 / +18 | +39 / +28 | −6 / −17 | −16 / −34 |
| 18–30 | 0 / −13 | 0 / −21 | 0 / −52 | ±6,5 | +15 / +2 | +28 / +15 | +35 / +22 | +48 / +35 | −7 / −20 | −20 / −41 |
| 30–50 | 0 / −16 | 0 / −25 | 0 / −62 | ±8 | +18 / +2 | +33 / +17 | +42 / +26 | +59 / +43 | −9 / −25 | −25 / −50 |
| 50–80 | 0 / −19 | 0 / −30 | 0 / −74 | ±9,5 | +21 / +2 | +39 / +20 | +51 / +32 | +72 / +53 | −10 / −29 | −30 / −60 |
| 80–120 | 0 / −22 | 0 / −35 | 0 / −87 | ±11 | +25 / +3 | +45 / +23 | +59 / +37 | +93 / +71 | −12 / −34 | −36 / −71 |
| 120–180 | 0 / −25 | 0 / −40 | 0 / −100 | ±12,5 | +28 / +3 | +52 / +27 | +68 / +43 | +117 / +92 | −14 / −39 | −43 / −83 |
Система отверстия и система вала
Посадку можно построить двумя способами.
Система отверстия
Отверстие всегда основное — поле H, нижнее отклонение ноль. Характер соединения меняют, подбирая поле вала. Это основной вариант: отверстие дорого обрабатывать и мерить под каждый размер, поэтому его держат постоянным, а варьируют более доступный в изготовлении вал. Обозначение — Ø40 H7/k6.
Система вала
Основным становится вал — поле h. Меняют поле отверстия. Применяют, когда на один гладкий вал или ось нужно посадить несколько деталей с разным характером сопряжения, когда вал — это готовый калиброванный пруток, а также для стандартных наружных элементов: наружное кольцо подшипника качения садится в корпус именно по системе вала. Обозначение — Ø40 K7/h6.
Виды посадок и как их читать
Посадка — это конкретная пара «поле отверстия + поле вала». По тому, как ведут себя детали в сопряжении, различают три семейства.
- Подвижные, с гарантированным зазором: H/h, H/g, H/f, H/e, H/d. Между поверхностями всегда есть просвет — под вращение, осевой ход, отработку перекосов и температурных удлинений.
- Переходные: H/js, H/k, H/m, H/n. У части деталей партии выйдет крохотный зазор, у части — такой же крохотный натяг. Их берут ради точной центровки узла, который придётся вскрывать.
- Неподвижные, с гарантированным натягом: H/p, H/r, H/s, H/u. Момент и осевое усилие держит само трение посадки, шпонка не нужна; снять деталь можно лишь прессом или прогревом.
| Посадка | Зазор min…max | Натяг min…max | Где применяют |
|---|---|---|---|
| H7/h6 | 0…41 | — | скольжение, точная разборная посадка сменных деталей |
| H7/g6 | 9…50 | — | шпиндели, золотники, плунжеры |
| H7/f7 | 25…75 | — | подшипники скольжения общего назначения |
| H7/k6 | до 23 | до 18 | зубчатые колёса, шкивы, звёздочки со шпонкой |
| H7/n6 | до 8 | до 33 | тяжелонагруженные колёса, редко разбираемые узлы |
| H7/p6 | — | 1…42 | лёгкий гарантированный натяг, установочные кольца |
| H7/s6 | — | 18…59 | втулки, полумуфты, венцы без шпонки |
Посадки для Ø40 в системе отверстия, H7 → ES +25, EI 0, мкм.
Как за минуту прикинуть зазор и натяг
Формулы простые, всё в микрометрах:
- наибольший зазор = ES отверстия − ei вала;
- наименьший зазор = EI отверстия − es вала;
- наибольший натяг = es вала − EI отверстия;
- наименьший натяг = ei вала − ES отверстия.
Пример 1, натяг. Для Ø40 H7/s6. Отверстие H7: ES = +25, EI = 0. Вал s6: es = +59, ei = +43. Наибольший натяг = 59 − 0 = 59 мкм, наименьший = 43 − 25 = 18 мкм. Соединение гарантированно с натягом от 18 до 59 микрон — под запрессовку венца или полумуфты.
Пример 2, зазор. Тот же расчёт для Ø40 H7/g6: es вала = −9, ei = −25. Наибольший зазор = 25 − (−25) = 50 мкм, наименьший = 0 − (−9) = 9 мкм. Пара всегда с зазором 9…50 микрон, деталь свободно вращается.
Подбор посадки под задачу
- Внутреннее кольцо подшипника качения на вал: k6 при лёгких и средних нагрузках, m6 или n6 при ударных и тяжёлых. Наружное кольцо в корпус — H7 или Js7.
- Зубчатое колесо, шкив, звёздочка со шпонкой: H7/k6 либо H7/js6 — центрирование плюс возможность снять деталь.
- Полумуфта, венец, втулка без шпонки: H7/s6 или H7/u7, момент держит только натяг.
- Втулка скольжения: H7/f7 для обычных условий, H8/e8 для тихоходных и запылённых узлов.
- Точное скольжение шпинделя, направляющей: H6/g5 или H7/g6.
- Часто разбираемые сменные детали: H7/h6, H8/h7.
- Цилиндрический штифт в отверстие: n6 или m6 по H7.
Влияние квалитета на технологию и цену
Точность стоит денег, и завышать её без функциональной причины невыгодно.
- IT9 и грубее — чистовое точение, шлифование не требуется.
- IT7 — тонкое точение или однократное шлифование.
- IT6 — шлифование с выхаживанием либо алмазное точение.
- IT5 — шлифование плюс доводка, суперфиниш или хонингование.
С каждым шагом к меньшему квалитету растут и требования к контролю: гладкий микрометр на 0,01 мм сменяет рычажная скоба, затем предельные калибр-скобы или координатно-измерительная машина. Переход шейки с IT9 на IT7 без необходимости увеличивает стоимость обработки в полтора-два раза.
Шероховатость увязывают с квалитетом: под IT7 обычно назначают Ra 0,8–1,6 мкм, под IT6 — Ra 0,4–0,8, под IT5 — Ra 0,2 и мельче.
Обозначение на чертеже и в заказе
Поле допуска на валу пишут тремя способами: буквенно-цифровым кодом Ø40k6, кодом с расшифровкой Ø40k6(+0,018; +0,002) или прямо предельными отклонениями Ø40(+0,018; +0,002). Посадку указывают дробью: Ø40 H7/k6.
Если у размера нет допуска, действует общий по ГОСТ 30893.1: для валов это h14, отклонение в минус на величину IT14, либо симметрично ± IT14/2 для класса точности «средний». В заказе на токарную обработку важны четыре вещи: номинал, поле или прямые отклонения в миллиметрах, база для замера и требуемая шероховатость.
Старые обозначения на архивных чертежах
На чертежах советского периода встречается система ОСТ с буквенными обозначениями посадок и классами точности. Ориентиры для перевода в действующую ЕСДП:
- скользящая С ≈ H7/h6;
- движения Д ≈ H7/f7;
- ходовая Х ≈ H8/e8;
- лёгкопрессовая Пл ≈ H7/n6;
- прессовая Пр ≈ H7/r6…H7/s6;
- 2-й класс точности примерно соответствует IT7–IT8, 2а — IT7, 3-й класс — IT8–IT9.
Точное соответствие берут по переводным таблицам ОСТ 1010 — ЕСДП, потому что старые поля не совпадают с новыми один в один.
Стандарты
- ГОСТ 25346-2013 (аналог ISO 286-1) — основы Единой системы допусков и посадок, ряды квалитетов и основных отклонений.
- ГОСТ 25347-2013 (аналог ISO 286-2) — поля допусков и рекомендуемые посадки для размеров до 3150 мм.
- ГОСТ 30893.1-2002 — общие допуски линейных и угловых размеров без индивидуальных обозначений.
Ранее действовали ГОСТ 25346-89 и ГОСТ 25347-82; числовые значения полей в них практически совпадают с текущими.
Экспертиза МТМ. Поле допуска на чертеже — это обязательство, а не пожелание: при заказе токарной обработки в МТМ партию контролируют по указанному квалитету инструментом соответствующей точности, а не штангенциркулем «на глаз». Если допуск на чертеже не проставлен, до начала работы уточняем у заказчика, действует ли общий h14 по ГОСТ 30893.1 или нужна более жёсткая посадка — это дешевле, чем переделывать партию из-за разночтения на приёмке.
Частые вопросы
h6 — это плюс или минус? У поля h верхнее отклонение равно нулю, нижнее уходит в минус на величину квалитета. Деталь точат к номиналу сверху, в тело.
Что точнее, IT6 или IT7? IT6. Чем меньше номер квалитета, тем уже поле допуска и выше точность.
k6 — это натяг или зазор? Переходная посадка. В сопряжении с отверстием H7 чаще получается малый натяг, реже — малый зазор, конкретное значение зависит от действительных размеров пары.
Какую посадку выбрать для подшипника на вал? Для внутреннего кольца — k6 при обычных нагрузках, m6 или n6 при тяжёлых и ударных. Наружное кольцо ставят в корпус по H7.
Чем система отверстия отличается от системы вала? В системе отверстия постоянное поле у отверстия (H), характер посадки задаёт вал. В системе вала наоборот: неизменен вал (h), меняется отверстие. Первый вариант основной и более экономичный.
Что означает размер без допуска на чертеже? Действует общий допуск по ГОСТ 30893.1: для валов h14 или симметричное ± IT14/2 в зависимости от указанного класса точности.
Как перевести h7 в миллиметры? Найдите интервал, в который попадает номинал, и возьмите из таблицы IT7 для этого интервала. Для Ø40 это 25 мкм, то есть поле h7 даёт диапазон от 40,000 до 39,975 мм.
Нужна деталь по чертежу с этими допусками — раздел Токарная обработка.
