Engineering Fit

Обзор инженерного фитнеса: Как выбрать подходящий вариант для работы в инженерной сфере

"Инженерная подгонка" - это техническое понятие в области машиностроения. Оно относится к точному выравниванию и интеграции двух сопряженных компонентов. Это понятие подразумевает обеспечение точной калибровки размеров и зазоров между этими компонентами. Компоненты могут быть спроектированы с небольшим зазором (зазорная посадка), с прессовой посадкой (интерференционная посадка) или с компромиссом между ними (переходная посадка), исходя из функциональных требований и спецификаций узла. Цель - достичь оптимального баланса между чрезмерным люфтом и чрезмерной плотностью посадки, обеспечив эффективное взаимодействие компонентов с соответствующим уровнем трения, подвижности и стабильности.

Что такое инженерная пригодность?

Как часть геометрических размеров и допусков, инженерные посадки играют важнейшую роль на этапе проектирования детали или узла. Термин "посадка" в машиностроении означает зазор между двумя сопрягаемыми деталями. Размер этого зазора определяет, могут ли детали двигаться или вращаться независимо друг от друга на одном конце диапазона, или же они временно или постоянно соединены на другом конце. Концепцию инженерных посадок часто представляют в виде пары "вал и отверстие", но она не ограничивается только круглыми деталями.

В целом, посадки можно разделить на три типа: зазор, расположение или переход и интерференция. Выбор посадки обычно осуществляется в процессе проектирования, исходя из требований к сопрягаемым деталям - должны ли они быть точно расположены, свободно скользить или вращаться, легко разделяться или противостоять разделению. При выборе посадки большое значение имеет стоимость, поскольку точная посадка обходится дороже в производстве, а более плотная посадка - дороже в сборке.

Важность инженерных посадок в процессах производства и проектирования трудно переоценить, поскольку они обеспечивают зазор между сопрягаемыми деталями в соответствии со спецификациями размеров. Выбор подходящей посадки способствует легкому вращению вала через отверстие. Таким образом, посадка необходима для того, чтобы гарантировать правильную сборку деталей и их работу по назначению.

Базовая система отверстий и валов для инженерной подгонки

Инженерная посадка может быть задана либо как посадка на вал, либо как посадка на отверстие. Это зависит от того, какой размер детали контролируется для определения посадки. В системе "отверстие-основа" размер отверстия остается постоянным, а диаметр вала регулируется для определения посадки. В противоположность этому, в системе на основе вала размер вала фиксирован, а размер отверстия изменяется для определения посадки.

Инженеры часто предпочитают систему "отверстие-основа" за ее простоту. При фиксированном размере отверстия тип посадки определяется верхним и нижним значениями отклонения вала. Точность сверления несколько ограничена, учитывая, что инструменты выпускаются определенных размеров. Кроме того, токарные станки с ЧПУ service могут изготавливать валы с точными размерами, что делает достижение требуемой посадки более удобным.

В системе ISO диапазоны допусков посадок обозначаются буквенно-цифровым кодом, где заглавные буквы указывают допуск на отверстие, а строчные - на вал. допуск. Например, в коде H7/h6 (широко используемая посадка) H7 обозначает диапазон допусков для отверстия, а h6 - диапазон допусков для вала. Эти коды позволяют машинистам или инженерам быстро определить максимальные и минимальные пределы размеров отверстия или вала. Возможный диапазон зазора или интерференции можно рассчитать, вычитая наименьший диаметр вала из наибольшего диаметра отверстия, а наибольший диаметр вала - из наименьшего диаметра отверстия.

Hole and shaft basis

Три типичных типа подгонки

Существует три типичных типа инженерной посадки - зазор, интерференция и переходная посадка. Каждый из них допускает различную степень ослабления или затяжки между компонентами.

Подходит для клиренса

Зазорные посадки обеспечивают люфт или зазор между валом и отверстием. Это позволяет валу свободно вращаться или скользить в отверстии. При использовании зазорных посадок размер отверстия всегда больше размера вала. Когда вал имеет минимальный диаметр, а отверстие - максимальный, это приводит к максимальному зазору. И наоборот, когда диаметр вала максимален, а диаметр отверстия минимален, возникает сценарий минимального зазора.

Зазоры между деталями обеспечивают смазку и учитывают изменения температуры. Для фиксации деталей может потребоваться крепеж. К распространенным видам зазоров относятся свободные ходовые и скользящие посадки. Они используются в таких областях, как валы, втулки, втулки и детали, смазываемые маслом.

types of fits

Приспособления для клиренса можно разделить на пять категорий:

Свободный крой для бега

Свободная посадка - это посадка с наибольшим зазором. Она может использоваться в тех случаях, когда точность не имеет первостепенного значения, например, в шарнирах, защелках и деталях, подверженных коррозии, нагреву или загрязнению. В этом типе посадки основание отверстия имеет значения H11/c11, H11/a11 и H11/d11, а основание вала - C11/h11, A11/h11, D11/h11.

Свободный бег

Свободный ход подходит там, где нет особых требований к точности подгонки деталей. Она оставляет место при высоких скоростях вращения, больших перепадах температур или сильном давлении на цапфу. Применяется в тех случаях, когда важно сохранить масляную смазку. Основа отверстия этой посадки охватывает H9/d9, H9/c9, H9/d10, а основа вала включает D9/h9, D9/h8, D10/h9.

Плотная посадка для бега

Плотная посадка подходит для небольших зазоров с умеренными требованиями к точности. Она выдерживает умеренные скорости вращения и давление на цапфу. Примеры применения: валы, шпиндели, скользящие стержни и станки. В качестве примера базирования отверстий можно привести H8/f7, H9/f8, H7/f7, а базирования валов - F8/h6, F8/h7.

Скользящая посадка

Скользящая посадка оставляет минимальные зазоры при высоких требованиях к точности и легко монтируется. Детали свободно вращаются и скользят. Поэтому такая посадка может использоваться в направляющих валах, скользящих шестернях, шейках коленчатого вала, автомобильных узлах, дисках сцепления, золотниковых клапанах, деталях станков и т.д. Основание отверстия включает H7/g6 и H8/g7. Основание вала охватывает G7/h6.

Местонахождение Подходит

Посадочные места имеют очень близкие зазоры для обеспечения точных требований к точности. Детали могут быть собраны без применения силы и будут вращаться и скользить при наличии смазки. Его применение включает в себя точное ведение валов, роликовых направляющих и т.д. Основа отверстия - H7/h6, основа вала - H7/h6.

Помехоустойчивость

Интерференционная посадка, также известная как прессовая или фрикционная, позволяет получить неразъемное соединение между двумя плотно прилегающими друг к другу деталями. Размер вала больше размера отверстия. При сборке вал необходимо вдавить или запрессовать в отверстие. Детали можно соединить с помощью ударов молотка или спрессовать с помощью гидравлического пресса. Иногда нагрев отверстия и замораживание вала помогают увеличить/уменьшить размеры отверстия и вала соответственно, чтобы облегчить процесс.

Прижимной контакт обеспечивает повышенную грузоподъемность и поддержку подшипников. Интерференционные посадки по своей природе являются самоцентрирующимися и противостоят относительному перемещению между деталями. Они хорошо передают крутящий момент. Интерференционные посадки используются в таких деталях, как шестерни и шкивы на валах, соединениях деталей машин и крепежных элементах, таких как стопорные кольца. Трение, возникающее при затяжке, также предотвращает фреттинг-износ.

Существует три подкатегории помех:

Press Fit

Пресс-фит обладает легкой интерференцией и может быть собран или разобран с помощью холодной прессовки. В машиностроении используются для изготовления ступиц, подшипников, втулок, фиксаторов и т.д. В прессовой посадке основа отверстия имеет H7/p6, а основа вала - P7/h6. 

Вождение автомобиля

Приводная посадка обеспечивает среднюю интерференцию и требует сборки с помощью горячего прессования или холодного прессования с большим усилием. Эта посадка имеет более выраженную интерференционную посадку, чем прессовая, и идеально подходит для постоянного монтажа шестерен, валов и втулок (максимально плотное соединение с чугуном). Основание отверстия имеет H7/s6. Основание вала имеет S7/h6.

Принудительная посадка

Принудительная посадка имеет высокую интерференционную усадку. Для его сборки требуется большой перепад температур между деталями. То есть для ее сборки необходимо нагреть деталь с отверстием и заморозить вал, чтобы заставить сопрягаемые детали соединиться. Следует отметить, что неразъемное соединение шестерен и валов нельзя разобрать без риска разрушения. Как правило, принудительная посадка может использоваться для валов, шестерен и т. д. В качестве примера посадки можно привести H7/u6 для отверстий и U7/h6 для валов.

Переходное оборудование

Переходные посадки обеспечивают плотный зазор для скольжения или фиксации. Они находятся между зазором и интерференционными посадками. Небольшой зазор позволяет скользить, но детали при этом плотно прилегают друг к другу. Для сборки или разборки такой посадки требуется небольшое усилие.

Размер отверстия может быть равен или немного меньше размера вала. Поэтому переходные посадки включают два возможных сценария. Вал может быть немного больше отверстия, что требует определенного усилия для достижения посадки. На другом конце спектра может быть посадка с зазором, обеспечивающая небольшое пространство для движения.

Инженеры и машинисты также называют переходные посадки контактными или толкающими. Переходные посадки направляют детали в нужное положение. Они фиксируют детали, но не полностью ограничивают осевое перемещение. Обычно они используются для втулок, фиксирующих штифтов и малонагруженных соединений, требующих точного выравнивания. Минимальный зазор также предотвращает фреттинг-коррозию.

Переходные фитинги бывают двух типов: 

Похожая посадка

Подобная посадка оставляет незначительный зазор или интерференционную посадку. Эта посадка может быть собрана или разобрана с помощью резинового молотка, а ее применение включает в себя ступицы, шестерни, шкивы, втулки, подшипники и т. д. Основание отверстия охватывает H7/k6, а основание вала - K7/h6.

Фиксированная посадка

Фиксированная посадка создает незначительный зазор или оставляет небольшую интерференционную посадку, которая может быть собрана или разобрана с легким усилием нажатия. Она может использоваться для заглушек, приводных втулок, арматуры на валах и т. д. Фиксированная посадка имеет размеры H7/n6 для отверстия и N7/h6 для вала.

Таблица полезных допусков для валов и отверстий в инженерной оснастке

В следующей таблице описаны распространенные размеры допусков от 0 до 120 мм для валов и отверстий и соответствующие им полезные допуски. 

Tolerance chart for shaft and hole of fit

Как уже упоминалось, потенциальный диапазон зазора или интерференции можно определить, вычитая наименьший диаметр вала из наибольшего отверстия, а наибольший вал - из наименьшего отверстия. В соответствии с приведенной выше диаграммой мы приведем пример расчета потенциального диапазона зазоров или интерференции в зазорах, интерференции и переходных посадках.

1. При интерференционной посадке используйте прессовую посадку H7/p6 на диаметр 50 мм:

Диапазон допусков H7 (отверстие) = от +0,000 мм до +0,025 мм

p6 (вал) диапазон допусков = +0,042 мм - +0,026 мм

Тогда потенциальные помехи будут находиться в диапазоне от -0,001 мм до -0,042 мм.

2. При посадке с зазором используйте плотную посадку H8/f7 на диаметре 50 мм:

Диапазон допусков H8 (отверстие) = от +0,000 мм до +0,039 

f7 (вал) диапазон допусков = от -0,050 мм до -0,025 мм

Тогда потенциальный зазор будет находиться в диапазоне от +0,025 мм до +0,089 мм.

3. В переходных посадках, используя аналогичную посадку H7/k6 на диаметре 50 мм:

Диапазон допусков H7 (отверстие) = от +0,000 мм до +0,025 мм

k6 (вал) диапазон допусков = от +0,002 мм до +0,018 мм

Тогда потенциальный зазор/помеха будет находиться в диапазоне от +0,023 мм до -0,018 мм.

Как достичь размерных допусков при подгонке?

Допуски на размеры играют важную роль в обеспечении точной инженерной подгонки. Тем не менее изготовление сопрягаемых деталей с необходимыми допусками на размеры - задача, требующая значительного мастерства. Как правило, детали должны быть изготовлены в пределах допусков, установленных GD&T. 

Допуски размеров для посадок могут быть достигнуты следующими методами:

Прежде всего, необходимо понять назначение узла и роль, которую играет в нем посадка. Это позволит определить тип требуемой посадки: зазор, интерференция или переход. Далее определяются размеры отверстий и валов в зависимости от типа посадки и системы базирования (отверстие или вал). Верхний и нижний пределы размеров рассчитываются с использованием стандартных классов допусков ISO. Наконец, выбирается процесс изготовления для достижения этих допусков. Это могут быть различные методы, такие как точение, фрезерование, шлифование или даже аддитивное производство.

Прецизионная обработка с ЧПУ: Современная обработка с ЧПУ позволяет достичь точных допусков +/- 0,001 мм. Используя соответствующие режущие инструменты и приспособления, специалисты по обработке могут изготавливать детали с точными размерами, необходимыми для инженерных подгонок. Высокая точность станков с ЧПУ позволяет изготавливать сопрягаемые детали, соответствующие даже самым жестким классам допусков, установленным для подгонки.

Развертка: Развертывание - это специализированный процесс изготовления отверстий, обычно используемый для инженерной подгонки. Отверстия - частая деталь, которая должна соответствовать жестким допускам на посадку. При развертывании удаляется лишь небольшое количество материала, что делает его ценным для точной подгонки просверленных отверстий под точные размеры. Благодаря последующей обработке отверстий для повышения точности, развертывание позволяет обеспечить соответствие отверстий жестким требованиям по допускам для интерференционных или зазорных посадок. Поскольку отверстия являются неотъемлемой частью инженерных посадок, развертывание является важным методом достижения необходимой точности отверстий.

Измельчение: Шлифование - это сверхточный метод производства, способный обеспечить точность до +/- 0,25 микрон. Для таких ответственных применений, как принудительная интерференционная посадка, допуски в этом диапазоне являются типичными. Предельная точность шлифования делает его хорошо подходящим для производства компонентов, требующих жесткого контроля размеров, например, тех, которые используются в инженерных посадках. Благодаря способности выдерживать допуски менее одного микрона шлифование является идеальным процессом, когда требуются незначительные зазоры или интерференция.

Fits on engineering drawing

Как выбрать подходящий вариант для ваших проектов?

Выбор подходящего оборудования для ваших проектов часто может показаться сложной задачей. Однако это не так. Вот несколько советов, которые помогут вам:

Поймите функцию: Важнейшим фактором является назначение узла. Если узел требует свободного движения, может подойти посадка с зазором. Если важны жесткость и выравнивание, подойдет интерференционная посадка.

Рассмотрите производственные возможности: Не все приспособления легко изготовить. Например, интерференционные посадки требуют высокой точности и могут быть дорогостоящими. Прежде чем принять решение о выборе посадки, необходимо учесть производственные возможности и ограничения.

Оцените свойства материала: Свойства материалов компонентов могут существенно повлиять на выбор посадки. Например, материалы с высоким коэффициентом теплового расширения могут не подходить для интерференционных посадок, так как они могут расширяться и вызывать проблемы.

Расходы: Использование фурнитуры с более жесткими допусками неизбежно приведет к увеличению стоимости по сравнению со стандартной. Поэтому очень важно вдумчиво подходить к выбору. Идеальный подход заключается в выборе посадки, которая обеспечивает необходимый допуск для выполнения своих функций и одновременно минимизирует расходы на разработку изделия.

Краткое содержание

Производство часто предполагает создание сопряженных деталей, которые должны быть интегрированы для выполнения общей purpose или одной или нескольких задач. Взаимодействие между этими деталями имеет первостепенное значение, влияя на общую производительность сборки. Термин "посадка" описывает взаимоотношения между двумя сопрягаемыми деталями, указывая на степень плотности или неплотности их соединения. Выбор подходящей посадки способствует легкому вращению вала через отверстие. Таким образом, посадка необходима для того, чтобы гарантировать правильную сборку и работу деталей в соответствии с их назначением.

Ссылка

Инженерная пригодность – Из Википедии

Часто задаваемые вопросы

Основное различие между прессовой и контактной посадкой заключается в том, что прессовая посадка приводит к интерференции между сопрягаемыми деталями, в то время как контактная посадка дает зазор.  

Учитывайте такие факторы, как нагрузка, перемещение, выравнивание, способ сборки, смазка, износ, температура, вибрация и стоимость. Предполагаемая взаимосвязь между деталями определяет выбор фасона.

Интерференционная посадка создает плотный контакт для повышения прочности и используется для зубчатых колес, шкивов, стопорных колец, прессовых посадок и деталей, требующих точного расположения.

Производство по требованию Service

LEADRP обеспечивает прототипирование и изготовление по требованию service, в том числе ЧПУ обработка, изготовление листового металла, обычай оснастка, литье под давлением, уретановое литье, и 3D печать. С LEADRP вы можете решить любую задачу, связанную с разработкой и производством продукта. Нажмите, чтобы рассказать нам о своем проекте или свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

From Design to Prototype
ru_RURU
Оглавление
Прокрутка к началу

Мы делаем ваши индивидуальные продукты лучше и быстрее

Будь то единичный прототип или серийное производство из тысяч единиц, LEADRP готов поддержать ваш проект. Просто сообщите нам свой проект, и мы свяжемся с вами в течение 12 часов.

Все загрузки безопасны и конфиденциальны, нажмите, чтобы проверить наш Политика защиты интеллектуальной собственности. Вы также можете связаться с нами (service@leadrp.com), чтобы подписать соглашение о неразглашении информации перед отправкой нам любых дизайнерских файлов. Если появится сообщение о том, что формат файла не поддерживает загрузку, пожалуйста, сожмите файл в zip-файл перед отправкой.