Интерпретация размера в ИСО 286-1:2010

Первая отечественная система допусков и посадок (СДП) была введена в 1930 г. и называлась ОСТ (общесоюзные стандарты). В 1931 – 1935 гг. появились первые проекты международной СДП ИСА. В 1962 г. были разработаны рекомендации ISO по СДП. С 1979 г. в нашей стране (тогда – СССР) был осуществлен переход на новую систему допусков и посадок, приближенную к международной системе ISO.

Известно, что абсолютное большинство ответственных соединений в тракторах, автомобилях и сельскохозяйственных машинах имеет размеры до 500 мм [1]. Поэтому данная система с запасом обеспечивает машиностроение стандартизацией в области точности.

Основные принципы построения Единой системы допусков и посадок (ЕСДП ИСО) изложены в международных стандартах ИСО 2861:1988 и ИСО 286-2:1988. ЕСДП ИСО – важнейшая система, обеспечивающая взаимозаменяемость изделий на международном уровне [2]. ЕСДП находит широчайшее применение не только в машиностроении но и в приборостроении, при ремонте и техническом обслуживании техники и в других областях. Например, в соединении со шпонками, присутствует минимум 4 нормируемых размера и 2 посадки [3], в шлицевых соединениях – 3 нормируемых размера и 2…3 посадки.

Необходимость нормирования предельных размеров и посадок для деталей после обработки на металлорежущем оборудовании (или без обработки) была вызвана, во-первых, жестким требованием обеспечения взаимозаменяемости деталей при массовом и крупносерийном производстве, что значительно экономило ресурсы и обеспечивало качество сборки, и во-вторых, стандартизацией суммарной неточности (допуска), в виде рядов точности - квалитетов. Но здесь следует констатировать тот факт, что точность размера (допуск) не является необходимой для нормирования величиной в большинстве элементов детали. Поэтому для остальных размеров обычно нормируется степень точности по 12, 14 или 16 квалитету.

Новый международный стандарт ИСО 286-1:2010 (ISO 286–1:2010 «Geometrical product specifi cations (GPS) – ISO code system for toleranes on linear sizes) подготовлен Техническим Комитетом ИСО/ТК 213 «Размерные и геометрические требования к изделиям и их проверка». Данный международный стандарт рассматривает ряд терминов и определений более широко и является стандартом не на размеры, как это трактовалось ранее, а на геометрические характеристики изделий (ГХИ) (geometrical product specifi cations (GPS)). Стандарт позиционируется как общий стандарт ГХИ (ИСО/ТР 14638). Его положения требуется учитывать и использовать в стандартах 1 и 2 серии на размеры в матричной модели ГХИ. Рассмотрим подробно нововведения.

В стандарте приводится новое определение – размерного элемента. Размерный элемент – геометрическая форма, определяемая линейным или угловым размером [4]. Размерными элементами могут быть цилиндр, сфера, две параллельные плоскости [4]. предыдущих версиях стандартов, таких как ИСО 286-1 и ИСО/Р 1938, термины «гладкая деталь» и «гладкий элемент детали» используются примерно в том же значении, что и термин «размерный элемент». Таким образом, происходит обобщение терминов, что хорошо для начального восприятия геометрической точности изделий.

В новом стандарте ИСО 286-1:2010 вводится усовершенствованная международная система допусков на линейные размеры, содержащая ряды допусков и отклонений, но дается четкое уточнение, что система относится к двум видам размерных элементов: цилиндру и двум параллельным плоскостям.

В старой версии стандарта ЕСДП ИСО 286-1:88 для интерпретации размера элемента детали априори применялось правило внешней границы, в простом понимании – размеры элемента детали в любом сечении и плоскости, с учетом возможных отклонений формы не должны быть больше (для вала) или меньше (для отверстия) соответствующего предельного размера [2]. Именно при таком условии обеспечивается сборка с первого раза – полная взаимозаменяемость. Однако в международном стандарте ИСО 14405-1:2010 была установлена интерпретация размера по результатам двухточечного измерения [3].

Теперь нужно жестко выполнять требования по двум предельным размерам. При назначении точностных параметров на ответственные элементы деталей нормирование только допуска и отклонений недостаточно для контроля конструктивных и эксплуатационных свойств соединения. Теоретически, согласно положениям ГХИ, необходимо установить требования и определить внешнюю границу, отдельно нормируя требования к макро и микрогеометрии поверхности.

Новый стандарт содержит термины и определения, касающиеся размеров, образуемых двумя размерными элементами, без ограничения ориентации и месторасположения. Рассмотрим подробнее нововведения.

Полный номинальный геометрический элемент – точный, полный геометрический элемент, определенный чертежом или другими средствами [4]. Данный термин взят из ГОСТ Р 53442-2009. «Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Допуски формы, ориентации, месторасположения и биения», который гармонизирован на основе ИСО 1101:2004. В простом изложении полный номинальный геометрический элемент – это элемент контура детали на чертеже, который обозначен сплошной толстой линией, а в качестве объекта выступает точка, линия или ось, поверхность или плоскость.

Действительный размер – размер присоединенного полного элемента [4]. Какой размер присоединенного полного элемента – истинный (реальный), или измеренный с определенной погрешностью [5]? Истинный – не достижим, поэтому, скорее всего – измеренный. Но именно сюда перенесен смысл соблюдения внешней границы. Ранее этот термин пояснялся как размер, полученный в результате измерения [6]. Но если представить измерение, как обычно мы его производим практически, т.е. касание плоскими губками поверхности детали в двух точках, например – штангенциркулем, или микрометром [7],то это и есть реализация для этих точек присоединенного полного элемента.

При изготовлении и ремонте машин, влияние точностных и технологических параметров на долговечность соединений огромно, как это показано в работах [8] и [9] на примере цилиндрического соединения со шпонкой. В свою очередь, обеспечение качества у потребителя невозможно без соблюдения норм точности и заданной прочности [10], поэтому применение ЕСДП в единичном и мелкосерийном производстве особенно актуально.