Допуски формы и расположения: рамка, база и как проверить плоскостность, биение и позицию

Зачем отдельный допуск формы

Допуск размера говорит, каким может быть диаметр или толщина. Но по ГОСТ 25346-2013 размер проверяют двухточечным измерением, и форму он по умолчанию не ограничивает. Вал может уложиться во все замеры микрометром и при этом быть бочкой, конусом или трёхгранником. Плита может иметь толщину в допуске и быть изогнутой.

Поэтому конструктор задаёт геометрические допуски отдельно. Допуск формы ограничивает форму самого элемента: насколько поверхность плоская, ось прямая, сечение круглое. Допуск расположения ограничивает положение элемента относительно базы: параллельность, перпендикулярность, соосность, биение, позицию отверстий. Подробно о видах допусков — в глоссарии: допуск формы, допуск расположения.

Знаки и группы

Сейчас правила обозначения на чертежах задаёт ГОСТ Р 2.308-2023 — он действует с 1 марта 2024 года вместо ГОСТ 2.308-2011. На чертежах прежних лет стоит ссылка на ГОСТ 2.308-2011, и большинство цеховых чертежей выполнено по нему, поэтому правила рамки ниже даны по этой редакции. Если чертёж выполнен по ГОСТ Р 2.308-2023 и обозначение непонятно — сверьтесь с этим стандартом или спросите конструктора. Что означает каждый допуск и какое у него поле, определяет ГОСТ Р 53442-2015.

Контролёру важно одно правило: допуски формы задают без базы, а ориентации (параллельность, перпендикулярность, наклон) и биения — всегда от базы. Если у параллельности на чертеже нет базы, проверить её нельзя — это вопрос к конструктору, а не повод мерить «от чего удобно».

Рамка допуска и база

По ГОСТ 2.308-2011 рамка делится на части. В первой — знак допуска, во второй — значение в миллиметрах, в третьей и следующих — буквы баз. Знак Ø перед значением означает круговое или цилиндрическое поле — например, для позиции оси отверстия.

База обозначается зачернённым треугольником, связанным с рамкой или с буквой в рамке. Важна точка, куда упирается стрелка или треугольник:

• на контуре поверхности (в стороне от размерной линии) — требование к самой поверхности;
• на продолжении размерной линии — требование к оси или плоскости симметрии.

Одна и та же рамка, поставленная по-разному, задаёт разные требования. Если баз несколько, первая буква — первичная база, дальше — вторичная и третичная. Порядок букв задаёт схему установки детали, переставлять их нельзя. Две буквы через дефис, например «А-Б», — одна общая база: общая ось двух шеек вала.

База на чертеже — база при измерении

База — это не просто буква. Она говорит контролёру, как деталь поставить при проверке. Если в рамке биения стоит общая ось двух шеек «А-Б», деталь вращают на этих шейках, а не в центрах и не на соседнем диаметре. Если в рамке параллельности база A — плоскость, деталь кладут на плиту плоскостью A.

На КИМ то же самое делают программой: систему координат детали строят по базам чертежа в том же порядке. Выравнивание по «удобной» кромке может показать брак у годной детали и годность у бракованной.

Плоскостность и прямолинейность

Плоскостность — поверхность должна лежать между двумя параллельными плоскостями на расстоянии, равном допуску. Положение этих плоскостей ничем не ограничено. Прямолинейность — то же для линии.

Как проверяют на поверочной плите:

1. Деталь ставят на плиту на регулируемые опоры и выставляют так, чтобы индикатор в крайних точках показывал одинаково.
2. Ведут индикатор на стойке по поверхности — по линиям, сеткой.
3. Отклонение — разность наибольшего и наименьшего показаний.

Если деталь лежит на плите своей нижней гранью, индикатор по верхней грани показывает уже отклонение от параллельности относительно нижней. Оно не меньше отклонения плоскостности верхней грани. Значит, если оно в допуске плоскостности — плоскостность тоже в допуске. Если больше — это ещё не брак: деталь выставляют на опоры и меряют плоскостность отдельно.

Показания индикатора зависят от усилия и от того, как лягут точки. На КИМ для плоскости снимают не меньше четырёх точек; чем больше точек, тем надёжнее результат.

Параллельность и перпендикулярность

Параллельность — поверхность должна лежать между двумя плоскостями, параллельными базе. Деталь кладут базой на плиту: плита становится базой. Индикатор ведут по проверяемой поверхности, отклонение — разность наибольшего и наименьшего показаний. Деталь должна лежать на плите устойчиво; тонкую и мягкую деталь индикатор может продавить.

Перпендикулярность простым способом проверяют поверочным угольником и щупом: угольник ставят на базу, прижимают к проверяемой поверхности и щупом или калиброванной проволокой меряют наибольший зазор. Это грубый способ. Для точных допусков и для перпендикулярности оси отверстия — КИМ: база строится по точкам на базовой плоскости, затем щупом снимают проверяемую поверхность или ось.

Круглость и биение

Круглость — сечение должно лежать между двумя концентрическими окружностями с разностью радиусов, равной допуску. Здесь прячется главная ловушка.

• Микрометр меряет диаметр двумя точками. Огранку с нечётным числом граней он не видит: у трёхгранного вала все диаметры одинаковы. В справочнике по круглости приведён пример: трёхгранный вал с измеренным диаметром 25 мм входит только в отверстие 28,9 мм.
• Призма с индикатором — трёхточечный метод. Деталь вращают в призме, показания зависят от угла призмы и числа граней. Это простая цеховая проверка, но не точное измерение.
• Призму и КИМ тот же справочник считает оценкой, а не измерением круглости и допускает их только для допусков от 10 мкм. Для более жёстких допусков нужен кругломер.

Радиальное биение проверяют от базы: деталь вращают на базовой оси — в центрах или на базовых шейках в призмах — и снимают размах показаний индикатора за оборот. Биение включает в себя и некруглость, и смещение оси сечения от базовой оси. Полное биение — то же, но индикатор ведут вдоль всей поверхности, пока деталь вращается.

Проверка в центрах точна, только если деталь обработана в центрах или у неё точные центровые отверстия. На длинном валу к показаниям добавляются прогиб и кривизна вала.

Позиционный допуск отверстий

Позиционный допуск оси отверстия обычно стоит со знаком Ø: ось должна лежать в цилиндре диаметром, равным допуску. Центр цилиндра — номинальное положение, заданное от баз теоретически точными размерами в рамках, без отклонений.

Ось попадает в цилиндр, если расстояние от неё до центра не больше радиуса цилиндра, то есть половины допуска. Отсюда простое следствие: с допуском сравнивают удвоенное расстояние от фактической оси до номинальной.

Пример: допуск Ø0,1 мм, на КИМ ось отверстия смещена на 0,03 мм по X и 0,04 мм по Y. P = 2 · √(0,0009 + 0,0016) = 2 · 0,05 = 0,1 мм — ровно на границе допуска. Обратите внимание: каждое смещение по отдельности маленькое, а в сумме деталь на пределе. Поэтому в протокол пишут позиционное отклонение, а не только смещения по осям.

Чем проверяют:

• КИМ — выравнивание по базам чертежа, затем отверстия; программа сама считает позиционное отклонение. Об устройстве машины и выравнивании — в статье «КИМ и контроль первой детали».
• Калибр расположения — пластина или приспособление с пробками на номинальных местах. Годна деталь, на которую калибр надевается. Калибр быстр в серии, но его делают под конкретную деталь.

Зависимый допуск: буква M в кружке

Буква M в кружке после значения допуска — требование максимума материала, по-старому зависимый допуск. Смысл: допуск расположения зависит от фактического размера элемента. Для отверстия максимум материала — наименьший размер. Чем больше получилось отверстие, тем дальше оно от максимума материала и тем больше допускается смещение: болт всё равно пройдёт.

Пример по правилу ГОСТ Р 53090-2008. Отверстие Ø10 +0,2, позиционный допуск Ø0,1 с буквой M. Наименьший размер — 10,0 мм. Если отверстие получилось 10,15 мм, допустимое позиционное отклонение — 0,1 + (10,15 − 10,0) = 0,25 мм. При наибольшем размере 10,2 мм — 0,3 мм.

Для контролёра это значит две вещи. Сначала меряют фактический размер отверстия, потом считают допустимое отклонение для этой детали. И без буквы M такой прибавки нет: допуск из рамки — предел при любом размере.

Что проверить перед приёмкой

• В каждой рамке понятно: какой допуск, значение, есть ли Ø и M, от каких баз и в каком порядке.
• Деталь установлена или выровнена на КИМ по базам чертежа, а не по удобной поверхности.
• Круглость и биение проверены методом, который подходит к допуску: призма и микрометр — только для грубых допусков.
• Для позиционного допуска в протоколе — позиционное отклонение, а при букве M — ещё фактический размер и расчёт допуска.
• Нет базы у допуска ориентации или биения, или базу нельзя использовать — вопрос конструктору до приёмки.