Чертёж глазами технолога: допуски, посадки, шероховатость и технологичность

Что технолог ищет в чертеже

Оператор берёт из чертежа размеры и допуски для своей операции — об этом урок «Чертёж и операционная карта» курса оператора. Технолог смотрит иначе: каждое требование для него — это операция, база и способ контроля. Посадочный диаметр H7 — это развёртывание или расточка и калибр-пробка. Биение относительно оси — это обработка за один установ или точная схема перебазирования. Ra 0,8 — возможно, шлифование и отдельный станок.

Поэтому первое чтение чертежа — до CAM и до выбора заготовки. Выпишите все поверхности с индивидуальными допусками, шероховатостью и допусками расположения. Именно они определят маршрут, всё остальное делается по общим допускам.

Квалитет и посадка: что они делают с маршрутом

Квалитет задаёт величину допуска, основное отклонение (буква) — положение поля относительно номинала. По ГОСТ 25346-2013 квалитеты идут от IT01 до IT18, допуск растёт с размером: для Ø50 мм IT6 = 16 мкм, IT7 = 25 мкм, IT8 = 39 мкм, IT11 = 160 мкм.

Для общего применения стандарт рекомендует систему отверстия: отверстие всегда H, характер посадки задают полем вала. Причина экономическая, и технологу она понятна: точное отверстие делают мерным инструментом — развёрткой, протяжкой — и проверяют калибром. Когда отверстие всегда H, этого инструмента нужно меньше.

Посадка подсказывает, где у технолога риск. Поле вала k6 для Ø50 — от +2 до +18 мкм по ГОСТ 25347-2013, номинал в него даже не входит. В переходной H7/k6 возможен и зазор до 23 мкм, и натяг до 18 мкм, в H7/p6 натяг есть всегда — от 1 до 42 мкм. Сместили размер вала к краю поля — сборка изменилась, хотя деталь формально годная. Поэтому на посадочных поверхностях программу и наладку ведут на середину поля, а не на номинал.

Связь квалитета со способом обработки даёт Справочник технолога-машиностроителя (т. 1, 1986) для стальных деталей длиной меньше двух диаметров:

По тому же справочнику каждый следующий переход повышает точность на черновых операциях на 1–3 квалитета, на чистовых — на 1–2. Для чугуна и цветных сплавов квалитет можно брать на один точнее, для деталей длиной 2–10 диаметров — на один-два грубее. Отсюда и число переходов в маршруте: вал Ø50 h11 (160 мкм) закрывается получистовым точением, вал Ø50 g6 (16 мкм) требует ещё одного-двух переходов после чистового точения.

Не забывайте про контроль. Допуск 16 мкм на размере 50 мм нужно мерить инструментом, который различает единицы микрометров. Если в цехе его нет, это вопрос до запуска, а не после первой детали.

Шероховатость: Ra, Rz и связь с допуском

По ГОСТ 2789-73 Ra — среднее арифметическое абсолютных отклонений профиля от средней линии, Rz — наибольшая высота профиля, сумма наибольшего выступа и наибольшей впадины на базовой длине. Ra стандарт называет предпочтительным. Ra усредняет профиль, и одна глубокая риска на нём почти не видна, а Rz определяют две крайние точки. Точной формулы перевода нет, для оценки справочник принимает Rz ≈ 4Ra. Если на чертеже задан Rz, контролируют Rz, а не пересчитывают.

Две ловушки старых чертежей. До Изменения № 3 к ГОСТ 2.309-73 Ra писали без символа, поэтому «3,2» над знаком — это Ra 3,2 мкм. А Rz до Изменения № 2 к ГОСТ 2789-73 определяли по десяти точкам — при приёмке по старому чертежу оговорите, как мерить.

Шероховатость проверяют на согласованность с допуском. По РТМ 2 Н31-4-81 в изложении справочника при нормальной геометрической точности Ra ≤ 0,05·IT. Пример: вал Ø50 h7, IT7 = 25 мкм, значит Ra ≤ 1,25 мкм, по предпочтительному ряду — Ra 0,8. По таблице выше это тонкое точение или чистовое шлифование. Обратная проверка тоже полезна: Ra 0,4 на свободной поверхности, где хватило бы Ra 3,2, добавит переход без пользы для детали.

Допуски формы, расположения и базы

ГОСТ 25346-2013 прямо говорит: размер по умолчанию проверяют двухточечным измерением, и допуск размера форму не ограничивает. Вал может уложиться во все замеры микрометром и быть огранённым. Форму ограничивает отдельный допуск формы или ссылка в технических требованиях на ГОСТ 30893.2: тогда отклонения формы элементов с указанными допусками размера должны лежать в поле допуска размера.

Для технолога главное в рамке — базы. Комплект баз пишут в порядке приоритета: первичная ограничивает ориентацию вторичной, вторичная — третичной. Это схема установки детали при контроле. Если обработать поверхность от другой базы, ошибка перебазирования попадёт прямо в допуск. Поэтому поверхности, связанные допуском соосности, биения или позиции, по возможности обрабатывают за один установ и от тех же баз, что на чертеже.

Ещё три вещи, которые меняют технологию:

• Буква M в кружке — требование максимума материала (прежний зависимый допуск). Для крепёжных отверстий оно расширяет допуск позиции по мере отхода размера от предела максимума материала. Там, где важно точное положение само по себе, её не ставят.
• Метод контроля. Круглость микрометром не проверить: огранка с нечётным числом граней даёт одинаковый диаметр во всех направлениях. По оценке изготовителя измерительных приборов, призма и КИМ годятся для допусков круглости от 10 мкм, для более жёстких нужен кругломер.
• Нет базы у допуска ориентации или биения — требование проверить нельзя. Это вопрос конструктору, а не повод трактовать по-своему.

Размерные цепи: когда технолог их считает

Размерная цепь по РД 50-635-87 — размеры, которые решают одну задачу и образуют замкнутый контур. Замыкающее звено получается последним. При расчёте на максимум-минимум его допуск равен сумме допусков составляющих звеньев.

Конструкторские цепи считает конструктор. Технолог считает технологические: когда размер чертежа получается не напрямую, а как разность двух настроечных размеров. Так бывает, если база обработки не совпадает с базой, от которой проставлен размер.

Пример (числа для примера). На чертеже уступ стоит от торца A размером 30 ±0,1, общая длина A–B — 80 ±0,05. На станке деталь базируют по торцу B, и программа выдерживает размер B–C, а 30 ±0,1 получается сам — это замыкающее звено. Допуск 0,2 = 0,1 (длина) + T(B–C), значит, размер B–C надо держать в ±0,05, вдвое жёстче чертёжного. Либо базироваться от A и получать размер напрямую.

ГОСТ 2.307-2011 запрещает замкнутые цепи на чертеже, кроме случая, когда один размер справочный. Если вы видите размер, который получается разностью других, а от него зависит работа узла, — спросите конструктора, какой размер главный.

Технологичность: что предложить конструктору

Чертёж меняет конструктор. Технолог приносит ему конкретные предложения с причиной — что убирает операцию, установ или риск брака без ущерба функции:

• Радиусы внутренних углов. Производитель инструмента рекомендует на чистовом проходе фрезу диаметром не больше 1,5 радиуса угла. Радиус 3 мм — фреза до 4,5 мм; если карман глубокий, она будет ещё и длинной. Предложите наибольший радиус, который допускает функция.
• Точные элементы на одной стороне. Установ по ГОСТ 3.1109-82 — часть операции при неизменном закреплении заготовки. Поверхности с разных установов связаны ещё и точностью перебазирования.
• База и место под зажим. Ровная установочная поверхность и место под губки или кулачки упрощают оснастку.
• Точность по функции. Точные допуски, допуски формы и низкая шероховатость — только на сопрягаемых, базирующих, герметизирующих и трущихся поверхностях. Остальное — запись об общих допусках по ГОСТ 30893.1 и ГОСТ 30893.2 и общий знак шероховатости в углу чертежа.
• Стандартные резьбы и отверстия — инструмент из наличия, а не на заказ.

Что проверить перед выдачей программы

• Все поверхности с индивидуальными допусками и шероховатостью получены той операцией, которая их реально обеспечивает, а не «чистовым проходом на всякий случай».
• Базы обработки совпадают с базами чертежа; где не совпадают — технологическая цепь пересчитана и допуск промежуточного размера записан в карту наладки.
• Посадочные размеры в программе и карте наладки заданы на середину поля, а не на номинал.
• Для каждого точного размера и допуска формы назначено средство контроля, которое есть в цехе и различает нужную долю допуска.
• Вопросы конструктору по технологичности и неясным требованиям закрыты до выдачи программы, номер ревизии чертежа совпадает с картой наладки.