Как найти фактический размер

В данной статье мы рассмотрим самые частые причины изменения конечных размеров изготавливаемых изделий, напечатанных на 3D-принтере. Эта статья будет полезна для конструкторов и изобреталей, чтобы понимать как проектировать трехмерные модели для 3Д-печати.

Для начала введем некоторую терминологию. Все отклонения, возникающие в технологическом процессе 3Д-печати и сопутствующих ей технологиях, мы будем называть “погрешность”. Рассмотрим какие виды погрешностей бывают и углубимся в каждую их них.

1. Погрешность ширины экструзии.
2. Аппроксимация радиусов с зависимости от высоты слоя.
3. Точность позиционирования экструдера 3D-принтера.
4. Инерционные биения.
5. Неконтролируемая усадка материала.
6. Погрешность первого слоя.
7. Пористость.
8. Точность сопоставления после печати деталей, разбития на составляющие.
9. Места отрыва поддерживающего материала.
10. Шероховатость тонкой стенки.

Погрешность ширины экструзии.

Подготовка трехмерной модели к 3Д-печати сводится к созданию так называемого G-кода. G-код представляет собой компьютерный код, который задает движение всем электродвигателям 3Д-принтера. В число этих двигателей входят те, которые отвечают за перемещение экструдера (3Д-печатной головы 3Д-принтера). Перемещения и движения экструдера задаются траекторией, которая обусловлена линией. При подготовке к 3Д-печати модель разбивается по оси Z на слои, обусловленные выбранной высотой слоя. Траектория перемещения экструдера выстраивается опираясь на размеры этих слоев, а в случае с периметром слоя, описывает внешнюю, среднюю по оси Z, поверхность модели. В свою очередь экструдер повторяет траекторию, заложенную в G-коде, именно центром сопла. В конечном счете, при проектировке моделей необходимо учитывать тот момент, что сопло само имеет диаметр отверстия, через которое выдавливается пластик. Говоря простым языком к размеру трехмерной модели добавляется радиус сопла. При выборе трехмерного принтера, с точки зрения погрешности ширины экструзии, точность детали  будет выше на том, у которого сопло будет иметь меньший диаметр. А при проектировке трехмерных моделей на 3Д-печать необходимо закладывать запас на уширения модели. Хочу отметить, что в других технологиях 3Д-печати, где используется лазер или засвечивающее устройство, ширина линии внешнего периметра зависит от фокуса, то есть от толщины луча. Как правило эти параметры можно уточнить у производителя 3D-принтера или у специалистов Studia3D.

Рассмотрим как это работает на примере трехмерной модели, которая имеет отверстие.

На рисунке показана 3Д-модель, визуализация подготовленного G-кода и траектория движения центра сопла экструдера для 7-го слоя 3Д-печати. Выделим периметры отверстий и  на траекторию наложим фактическую ширину эксрузии (Выделена салатовым цветом).

Как видим диаметр отверстия меньше. На сколько? На радиус сопла с одной стороны + радиус сопла с другой. То есть при проектировке отверстия мне надо заложить зазор, равный ширине сопла. Тоже самое со всеми остальными машинами. Чем меньше размер сопла, тем ближе к номинальным размерам получится деталь. При этом печать соплом меньшего диаметра по стоимости будет Выше. Это обусловлено производительностью. Через большее сопло в единицу времени выходит больше пластика, что сказывается на скорости печати. Время работы принтера, как и количество материала влияет на стоимость получения изделия.

Аппроксимация радиусов с зависимости от высоты слоя.

Заданная высота слоя напрямую влияет на точность 3Д-печати. Это ярко выражено на радиусах в сечениях модели по вертикали. Рассмотрим деталь из предыдущего пункта, позиционируя ее в камере 3Д-принтера на ребро.

Как видно на рисунке, от выбранной высоты слоя зависит качество отверстия. Чем меньше высота слоя, тем качественнее получается деталь. При этом стоит учитывать время 3Д-печати. При увеличении высоты слоя уменьшается время печати за счет уменьшения общей длинны траектории, описываемой экструдером. Соответственно цена на деталь снижается, т.к. время работы 3Д-принтера напрямую влияет на стоимость 3Д-печати.

Точность позиционирования экструдера 3D-принтера.

Данный параметр обуславливает точность повторения центром сопла экструдера траектории заданной в G-коде. Другими словами этот параметр характеризует максимально возможное отклонения центра сопла экструдера от траектории во время печати. Этот параметр указывается производителем 3Д-принтера для конкретной модели принтера. Но надо отметить, что указанный параметр соответствует рекомендованной производителем скорости 3Д-печати. В свою очередь специалисты Studia3D при подготовке G-кода сводят влияние данного параметра к минимуму, но не исключают вовсе. Помимо скорости на этот параметр влияет жесткость конструкции 3Д-принтера и система привода экструдера.

Инерционные биения.

Как частный случай точности позиционирования в отдельный пункт выделяем инерционные биения, возникающие во время трехмерной печати. На этот параметр влияют те же позиции, которые были описаны в предыдущем пункте, однако уменьшение данной погрешности производится другим способом. Это можно понять изучив момент, в котором возникает влияние данной погрешности на качество печати – резкая смена направления вектора движения экструдера. Когда электродвигатели совместно с системой привода резко изменяют направление траектории, печатная голова, имеющая какой-то характерный вес, по инерции продолжает двигаться в предыдущем направлении. В следствии чего возникают динамические затухающие колебания, что негативно отражает поверхность. Уменьшается влияние этой погрешности двумя способами. Уменьшением скорости печати внешнего периметра, что мы применяем при печати всех моделей без исключения и закладываем на этапе подготовки G-кода. Второй способ закладывается при проектировке модели: по возможности необходимо в модель добавить сопряжения на остроугольные грани, которые при позиционировании детали на платформе 3Д-принтера, в сечениях параллельных плоскости XY, будут давать в периметрах острые углы. Как показывает практика сопряжения в 2 мм считается достаточным. Показываем на примере.

Как видно на рисунке, округлив угол (введя сопряжение на грань), мы свели к минимуму влияние данной погрешности.

Неконтролируемая усадка материала.

Данный параметр оказывает свое влияние, как правило в случае 3Д-печати больших объектов. Больших – это значит более 30% от максимального габарита камеры 3Д-принтера по любой из осей координат. Чаще всего данная погрешность проявляется в межслоевой адгезии и уменьшении размеров в плоскостях параллельных XY.

Наши наблюдения выявили примерную усадку для некоторых наиболее распространенных материалов относительно размеров по сечениям параллельным осям координат.

ABS: по XY ≈ 5%; по Z ≈ 1%

PLA: по XY ≈ 2%; по Z ≈ 0,5%

Полипропилен: по XY ≈ 7%; по Z ≈ 10%

Погрешность первого слоя.

Программа подготовки G-кода считает платформу 3Д-принтера абсолютно параллельной плоскости XY, однако на практике калибровка платформы тоже имеет свою погрешность. В Studia3D норма на разнотолщинность первого слоя составляет:

Δ=0.1 мм при высоте слоя от 0,2 мм

Δ=0.05 мм при высоте слоя до 0,2 мм

Пористость.

Пористость в случае с 3Д-печатью принято обсуждать только в случае процента заполнения внутренних перекрытий до 100%. Однако при печати с заполнением в 100% пористость никуда не уходит.

Это отчетливо видно рассматривая в микроскоп место разрыва заготовки для определения прочностных характеристик.

Точность сопоставления после печати деталей, разбития на составляющие.

Если модель не входит в область печати 3Д-принтера, она разбивается на составляющие. В лучшем случае для максимально точной сборки предусматриваются пазы. Нужно понимать, что сборка модели из составляющих тоже влияет на точность общей конструкции. Данную точность оценить очень сложно. Мы принимаем отклонения от заданной модели порядка +- 2%. Для закрепления места стыка мы практически никогда не используем клей, а пользуемся специальным химический раствором. В конечном счете детали не склеиваются, а спаиваются, только не температурным расплавлением материала, а химическим.  Что касается прочности спайки: она выше, чем адгезия между слоями. Говоря простым языком, если бросить такую деталь об стену, она сломается, но в первую очередь не в местах стыков.

Места отрыва поддерживающего материала.

Этот пункт относится к поддержкам, удаляемым механическим путем. Так как материал поддержки и материал основной детали состоит из одного материала, они просто между собой спаиваются под воздействием температуры. При отрыве таких поддержек остаются следы, нитки, сколы и т.п.

Чтобы свести данную погрешность к минимуму необходимо заказывать 3Д-печать с растворимыми поддержками. За счет дорогого материала растворимой поддержки стоимость 3Д-печати тоже значительно увеличивается. Точность, как и красота, требует жертв.

Шероховатость тонкой стенки.

При подготовке G-кода в стандартном виде программа стремится сделать Вашу деталь максимально прочной. Это плохо лишь в одном случае, когда изделие имеет тонкостенные элементы. При построении траектории мы задаем минимальную толщину стенки, внутри которой будет строиться заполнение. Как правило эта толщина равна 3-ем диаметрам сопла. Но в случаях, когда есть места, где толщина меньше, чем толщина внешней стенки программа при построении траектории обрисует по одному периметру с каждой стороны, а между ними заполнит пустоту. Из-за того, что заполнение будет происходить на расстоянии от 1 до 2 диаметров сопла, экструдер начнет вибрировать, начнется инерционное биение (см. пункт инерционное биение). Чем больше это расстояние сводится к 1 диаметру сопла, тем быстрее наступает околорезонансная частота. Все это негативно сказывается на внешности этой стенки, так как вибрация передается на околостоящий материал. Посмотрим наглядно.

Чтобы свести данную погрешность в минимуму необходимо проектировать деталь таким образом, чтобы толщина стенки была кратна диаметру сопла. Разница на лицо!

Вывод.

В заключении хочу отметить, что при проектировке трехмерных моделей для 3Д-печати необходимо учитывать совокупность всех факторов, влияющих на точность изделий, а не рассматривать какую-то частную. Команда Studia3D каждый день работает над тем, чтобы процесс 3D-печати был полностью предсказуемый и контролируемый, однако, как и любой вид производства, 3Д-печать имеет свою точность. Идеальных размеров не бывает. Поэтому мы очень рады, если с трехмерными моделями в дополнение предоставляется рабочий чертеж изделия, где указаны все посадки, допуски, шероховатости и т.п. Только в этом случае мы можем подобрать технологию, правильно подготовить G-код и гарантировать качество, заложенное проектировщиком. В других случаях перед запуском партии необходимо сделать “пристрелочные” печати, исследовав и подобрав необходимые параметры.

На сайте c 04.12.2007 Сообщений: 1512 гастарбайтер в Москве, а так я из Жопинска

17.01.2017 15:09 Здравствуйте. Рассчитываю на онлайн какой-нибудь сервис, но может, есть и софт. Нужно узнать фактический размер картинки. О чём я? А вот о чём. Допустим, есть изображение 100dpi на холсте 1000х1000мм. В ФШ увеличиваем размер холста до 2000х2000мм. Растягиваем слой до границ холста. И вручную указываем разрешение изображения, например,  200 дпи. При этом у нас увеличился размер картинки, прибавилось дпи, но чёткости-то ниоткуда не прибавилось. Мы просто растянули картинку и раздробили на фрагментики помельче. Вот я и хочу узнать как бы фактическое разрешение на картинке. Какой есть способ подсчитать одинаковые пиксели, расположенные рядом друг с другом?

На сайте c 16.03.2016 Сообщений: 2134 Москва

17.01.2017 15:52 Фактическое в смысле исходное? Если где-то в тегах не сохранена эта информация, то скорее всего это невозможно.

На сайте c 04.12.2007 Сообщений: 1512 гастарбайтер в Москве, а так я из Жопинска

17.01.2017 16:09 ну, можно и так сказать, узнать исходное. Раздробить на пиксели его можно как угодно мелко, но более детальным оно от этого не станет. Может, скрипт для ФШ есть какой, типа  Badvertexselect в максе. Это я вообще к чему всё. Скачиваешь картинку из интернта, она обещана большая, а по факту просто натянутая на нужный размер.

На сайте c 15.05.2013 Сообщений: 78

17.01.2017 16:20 Цитата voverrr: Здравствуйте. Рассчитываю на онлайн какой-нибудь сервис, но может, есть и софт. Нужно узнать фактический размер картинки. О чём я? А вот о чём. Допустим, есть изображение 100dpi на холсте 1000х1000мм. В ФШ увеличиваем размер холста до 2000х2000мм. Растягиваем слой до границ холста. И вручную указываем разрешение изображения, например,  200 дпи. При этом у нас увеличился размер картинки, прибавилось дпи, но чёткости-то ниоткуда не прибавилось. Мы просто растянули картинку и раздробили на фрагментики помельче. Вот я и хочу узнать как бы фактическое разрешение на картинке. Какой есть способ подсчитать одинаковые пиксели, расположенные рядом друг с другом? Привет! Что такое фактический размер картинки? =) Например если у тебя интерьерная печать, т.е. требования к качеству печати максимальное (как в журнале) то делай в ФШ 300дпи и смотри фактический размер, все остальное компромисс и разгон изображения =) В типографиях требования к изображениям 300дпи в размере 1:1 если ты сделаешь 250дпи разница будет, но на ньюансах, но будет. если ты сделаешь 350 дпи, то разницы не будет с 300дпи =) Для уличных баннеров используется разрешение файла в районе 50дпи 1:1  Тут момент где используется принт, с какого расстояния воспринимается печать. Peace =) и еще момент, если так заморачиваться на качество  то никаких *.jpg only *.tif

На сайте c 14.06.2012 Сообщений: 14154 Москва

17.01.2017 16:22 Цитата voverrr: И вручную указываем разрешение изображения, например,  200 дпи. При этом у нас увеличился размер картинки, прибавилось дпи, но чёткости-то ниоткуда не прибавилось. Ессесно не прибавилось. Вы ж пиксели написали, а не нарисовали. Фактический размер картинки определённого разрешения при печати зависит от плотности этой печати. Какой DPI вы там в фотошопе поставите, роли не играет. Важны лишь пиксели картинки по горизонтали/вертикали и плотность печати. Нельзя определить размер картинки в dpi, это не размер. Это плотность с которой пиксели улягутся на лист, образовав в дальнейшем какой-то размер.

На сайте c 04.12.2007 Сообщений: 1512 гастарбайтер в Москве, а так я из Жопинска

17.01.2017 16:29 Я знаю про все требования типографии и размеры для наружной и иинтерьерной печати. Я в курсе про то ,что дпи — это не длина, а разрешение и нужно смотреть соотношение дпи к длине в миллиметрах. Цитата Artsharonov: все остальное компромисс и разгон изображения =) вот я и хочу понять, из какого начального количества дпи её разогнали, прежде чем она попала ко мне.

На сайте c 15.05.2013 Сообщений: 78

17.01.2017 16:31 Цитата voverrr: Цитата Artsharonov: все остальное компромисс и разгон изображения =) вот я и хочу понять, из какого начального количества дпи её разогнали, прежде чем она попала ко мне. посмотри в Шопе при 100% если увидишь разгон, то он там есть.

На сайте c 04.12.2007 Сообщений: 1512 гастарбайтер в Москве, а так я из Жопинска

17.01.2017 16:39 Своими фарами в -6.0 я и при 200% разрешении не увижу разгона. Я глазам не верю, я циферкам верю.

На сайте c 14.06.2012 Сообщений: 14154 Москва

17.01.2017 16:53 Вы голову морочите, себе в первую очередь. Это я в том числе тем говорю, кто в фотошоп сейчас полез манипуляции выделывать. Уменьшайте картинку до тех, пор пока она не станет детальной по вашим ощущениям на вашем мониторе. И это будет её «фактический» размер. У каждого человека и каждого экрана он будет свой.

На сайте c 16.03.2016 Сообщений: 2134 Москва

17.01.2017 17:22 Цитата voverrr: Я знаю про все требования типографии и размеры для наружной и иинтерьерной печати. Я в курсе про то ,что дпи — это не длина, а разрешение и нужно смотреть соотношение дпи к длине в миллиметрах. Цитата Artsharonov: все остальное компромисс и разгон изображения =) вот я и хочу понять, из какого начального количества дпи её разогнали, прежде чем она попала ко мне. Теоретически это можно узнать из тегов, если они сохранились после редактирования. Гуглите программы чтения тегов и метаданных для нужного формата файла.

На сайте c 04.12.2007 Сообщений: 1512 гастарбайтер в Москве, а так я из Жопинска

17.01.2017 17:23 Ну почему морочу. 1. не вижу смысла таскать искусственно растянутые гигабайтные картинки. Если уж открываешь 50-мегапиксельный рисунок, то пусть каждый пиксель в нём будет уникальным! 2. хочется подвести хоть какую-то научную основу под свои действия, а не руководствоваться ощущениями строго на глаз. Цитата Yehat: У каждого человека и каждого экрана Цитата dontpiter: Теоретически это можно узнать из тегов, если они сохранились после редактирования. Гуглите программы чтения тегов и метаданных для нужного формата файла. да не, тегов там в картинках и близко нет. Про метаданные я тоже знаю.

На сайте c 16.02.2015 Сообщений: 456 Интернет

17.01.2017 17:33 ТС голову не морочит. Очень важную тему затронул, очень часто нужно узнать «родовой» размер картинки, но увы нет скриптов, в метданных это не прописывается. Картинка после ФШ «выпекается» новая и что то востановить  на ней (как в сериалах про крутые конторы типо ФЕС из СЛЕД) нереально.

На сайте c 14.06.2012 Сообщений: 14154 Москва

17.01.2017 17:51 Такого понятия, как «родовой размер» даже не существует ))) . Цитата voverrr: Вот в моём сегодняшнем задании на работе нужно было найти картинку из интернета и сделать её на баннере размером 1х1 метр. Разрешение 150 дпи. После этого я и задумался над фальшивыми картинками. 1х1 м. 150 dpi — это 6K по длинной стороне. Ничего сверхъестественного. Можно нарисовать такую, отрендерить, увеличить меньшую. Но что значит «фальшивые картинки»?

На сайте c 04.12.2007 Сообщений: 1512 гастарбайтер в Москве, а так я из Жопинска

17.01.2017 18:04 Цитата Yehat:  Но что значит «фальшивые картинки»? растянутые из маленьких.

На сайте c 03.11.2011 Сообщений: 1320 Воронеж

17.01.2017 18:19 товарищ…не занимайся глупостями. даже если это интерьерная печать, вполне себе будет достаточно найти в инете изображение с разрешением грубо 3500 pix на 72 dpi…а таких картинок дохрена. этого вполне хватит для печати и не нужно выискивать мифический реальный размер картинки. открываешь ее в шопе, выбираешь лупу дальше 100% и если четкость линий и прочего на изображении тебя устраивает, не размыто…без лишних артефактов смело на печать.  я в свое время так же заморачивался, только с баннером 3х6…даже с дуру сделал рендер с отличным размером картинки 3.5х3.5 метра идеального качества, но после того как напечатали баннер я понял, что занимался хренью. изображение на печати дико шумело и это специфика печати, а не косяк изображения. пусть в случае с 1 метровым баннером чуть другой принцип печати найти в инете изображение не сложно. главное, чтоб визуально картинка устраивала…проверка простая, фотошоп и дальше как описал выше. все.

На сайте c 04.12.2007 Сообщений: 1512 гастарбайтер в Москве, а так я из Жопинска

18.01.2017 22:49 Цитата kikosmontana: вполне себе будет достаточно найти в инете изображение с разрешением грубо 3500 pix на 72 dpi…а таких картинок дохрена. этого вполне хватит для печати… главное, чтоб визуально картинка устраивала… Превосходно. Тебе дали задание сделать интерьерную печать в 150 дпи, ты полазил по интернету, подумал и решил, что они обойдутся и 72 дпи. Накачал картинок каких-то, которые по качеству могут оказаться и ещё меньшего разрешения, но визуально картинка тебя устраивает, кароч прокатит, намана. Мне не прокатит.

На сайте c 03.11.2011 Сообщений: 1320 Воронеж

18.01.2017 23:13 о…товарищ, да ты походу вообще не в теме) хоть с каким качеством будет печать…360 dpi, 720 dpi или 1440 dpi

На сайте c 14.06.2012 Сообщений: 14154 Москва

18.01.2017 23:20 Говорит, 150dpi, метр на метр. Но пиксель на картинках толстоват. Ищет его исходный размер. В полиграфии своя атмосфера. Но можно ведь сделать пробную печать?

На сайте c 03.11.2011 Сообщений: 1320 Воронеж

18.01.2017 23:29 объясню еще раз…необходимо всего два условия для нормальной печати.  1. хороший исходный размер изображения, желательно от 3500 пикселей по большей стороне, но даже и 2500-3000 пикселей, на печати получаются хорошо…проверено неоднократно 2. качество скачанных картинок, а по умолчанию они все 72 dpi можно проверить простым способом, это смотреть реальный размер в фотошопе, он четко покажет есть ли искажения и преобразования на фото. достаточно зацепиться за любой участок изображения и проверить качество линий и прочего, если все четно до гуд, если есть небольшое размытие…но нет артефактов…как при очень сильном увеличении, то вполне годно для печати. к тому же сама печать это не офсетная на 300 dpi, где качество гораздо выше и оно выше даже чем интерьерная печать на 1440 dpi. нужно это четко понимать и не парить себе мозг поиском ну просто идеальных картинок, но уж если приспичит…прямая дорога на стоки, за небольшие деньги можно вполне купить хоть километровые изображения…в моей практике, так приходилось делать для Ангстрема…но и у них многое из интерьерной печати просто скачанные в хорошем разрешении фото из инета.  Цитата Yehat: Говорит, 150dpi, метр на метр. это разрешение самого файла, но не печати…это разные вещи. до 6 метров хватит используется в основном от 50 до 150-180 dpi ( и то 150-180 для интерьерки) иначе просто файлы не подъемные для работы, особенно если делать послойно в шопе, на таких размерах при высоких разрешениях файлы будут весить километры…это не целесообразно, да и рип обычно гавкает на такие большие файлы. а при печати в 360 dpi как раз подойдет и изображение в 72 dpi, но визуально что 360…что 720 не сильно отличаются, глазом не видно…если только исходник не шляпа.

На сайте c 04.12.2007 Сообщений: 1512 гастарбайтер в Москве, а так я из Жопинска

18.01.2017 23:50 Нафига вы мне тут излагаете теорию про пикселы и размеры? Я это и так знаю. Нафига мне знать ваше восприятие качества? Я в курсе про дпи и интерьерку. Разбирайтесь сами с качеством продукта, который из-под вас выходит и обсуждайте это со своими заказчиками, кого какое качество устраивает. Я спросил про софт, который может отличить пережатое изображение.

Допуски и посадки



Основные понятия о допусках и посадках

Механизмы машин и приборов состоят из деталей, совершающих в процессе работы определенные относительные движения или соединенных неподвижно. Детали, в той или иной степени взаимодействующие между собой в механизме, называют сопряженными.

Абсолютно точное изготовление любой детали невозможно, как невозможно и измерить ее абсолютный размер, поскольку точность любого измерения ограничена возможностями средств измерения на данном этапе научно-технического прогресса, при этом предела этой точности не существует. Впрочем, выполнение деталей механизмов с наибольшей точностью зачастую нецелесообразно, в первую очередь — с экономической точки зрения, поскольку высокоточные изделия значительно дороже в изготовлении, а для нормального функционирования в механизме вполне достаточно выполнить деталь с меньшей точностью, т. е. дешевле.

Производственный опыт показал, что задачу выбора оптимальной точности можно решить установлением для каждого размера детали (особенно для сопрягаемых ее размеров) пределов, в которых может колебаться ее действительный размер; при этом исходят из того, что узел, в который входит деталь, должен соответствовать своему назначению и не терять работоспособность в требуемых условиях функционирования с необходимым ресурсом.

Рекомендации по выбору предельных отклонений размеров деталей разработаны на основании многолетнего опыта изготовления и эксплуатации различных механизмов и приборов и научных исследований, и изложены в единой системе допусков и посадок (ЕСДП СЭВ). Допуски и посадки, установленные ЕСДП СЭВ, могут быть осуществлены по системам отверстия или вала.
Рассмотрим основные понятия из этой системы.

***

Номинальным называют основной размер, получаемый из расчета на прочность, жесткость или выбираемый конструктивно и проставляемый на чертеже. Проще говоря, номинальный размер детали получен конструкторами и разработчиками расчетным путем (исходя из требований прочности, жесткости и т. п.) и указывается на чертеже детали в виде основного размера.
Номинальный размер соединения является общим для отверстия и вала, составляющих соединение. По номинальным размерам выполняют в том или ином масштабе чертежи деталей, сборочных единиц и приборов.

Для унификации и стандартизации установлены ряды номинальных размеров (ГОСТ 8032-84 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел»). Полученный расчетом или выбранный размер следует округлять до ближайшего значения из стандартного ряда. Это особенно относится к размерам деталей, получаемым стандартным или нормализованным инструментом, или присоединительным по отношению к другим стандартным деталям или узлам.
Для сокращения номенклатуры применяемого в производстве режущего и измерительного инструмента в первую очередь рекомендуется применять размеры, оканчивающиеся на 0 и 5, а затем — на 0; 2; 5 и 8.

Размер, полученный в результате измерения детали с наибольшей возможной точностью, называют действительным.
Не следует путать действительный размер детали с ее абсолютным размером.
Абсолютный размер – реальный (фактический) размер детали; его невозможно измерить никакими сверхточными средствами измерения, поскольку всегда будет присутствовать погрешность, обусловленная, в первую очередь, уровнем развития науки, техники и технологий. Кроме того, любое материальное тело при температуре выше абсолютного нуля «дышит» — на его поверхности постоянно перемещаются микрочастицы, молекулы и атомы, отрываясь от тела и возвращаясь обратно. Поэтому, даже имея в распоряжении сверхточные средства измерений, абсолютный размер детали определить невозможно; можно лишь говорить о реальном размере в бесконечно малый отрезок (момент) времени.
Вывод очевиден — абсолютный размер детали (как и любого тела) — понятие абстрактное.

Размеры, между которыми может находиться действительный размер изготовленной детали, называют предельными, при этом различают наибольший и наименьший предельные размеры.
Выполненная в интервале между предельными размерами деталь считается годной. Если же ее размер выходит за предельные ограничения – она считается браком.
По предельным размерам устанавливают тип соединения деталей и допустимую неточность их изготовления.
Для удобства на чертежах указывают номинальный размер детали, а каждый из двух предельных размеров определяют по его отклонению от этого размера. Величину и знак отклонения получают в результате вычитания номинального размера из соответствующего предельного размера.

Разность между наибольшим предельным и номинальным размерами называется верхним отклонением (обозначается es или ES), разность между наименьшим предельным и номинальным — нижним отклонением (обозначается ei или EI).
Верхнее отклонение соответствует наибольшему предельному размеру, а нижнее — наименьшему.

Все сопрягаемые (взаимодействующие) в механизме детали подразделяют на две группы – валы и отверстия.
Вал обозначает наружный (охватываемый) элемент детали. При этом вал не обязательно должен иметь круглую форму: в понятие «вал» входит, например, шпонка, а шпоночный паз в этом случае называют «отверстием». Основным называют вал, верхнее отклонение которого равно нулю.
Размеры вала на схемах и при расчетах обозначаются строчными (маленькими) буквами: d, dmax, dmin, es, ei и т. д.

Отверстие обозначает внутренний (охватывающий) элемент детали. Как и в случае с валом, отверстие не обязательно должно быть круглым – его форма может быть любой. Основным называют отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.
Размеры отверстия на схемах и при расчетах обозначаются прописными (заглавными) буквами: D, Dmax, Dmin, ES, EI и т. д.

Допуском (Т) называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами детали. Т. е. допуск – это интервал между предельными размерами, в пределах которого деталь не считается браком.
Допуск на размер вала обозначают Тd, отверстия – TD. Очевидно, что чем больше допуск на размер, тем легче изготовить деталь.
Допуск на размер детали может быть определен, как разность между предельными размерами или как сумма предельных отклонений:

TD(d) = D(d)max – D(d)min = ES(es) + EI(ei),

при этом следует учитывать знаки предельных отклонений, поскольку допуск на размер детали всегда положителен (не может быть меньше нуля).

***

Посадки

Характер соединения, определяемый разностью между охватывающим и охватываемым размером, называется посадкой.
Положительная разность между диаметрами отверстия и вала называется зазором (обозначается буквой S), а отрицательная – натягом (обозначается буквой N).
Иными словами, если диаметр вала меньше диаметра отверстия – имеет место зазор, если же диаметр вала превышает диаметр отверстия – в сопряжении присутствует натяг.
Зазор определяет характер взаимной подвижности сопряженных деталей, а натяг — характер их неподвижного соединения.

В зависимости от соотношения действительных размеров вала и отверстия различают подвижные посадки — с зазором, неподвижные посадки — с натягом и переходные посадки, т. е. посадки, в которых может присутствовать и зазор, и натяг (в зависимости от того, какие отклонения имеют действительные размеры сопрягаемых деталей от номинальных размеров).
Посадки, в которых обязательно присутствует зазор, называют посадками с гарантированным зазором, а посадки, в которых обязателен натяг – с гарантированным натягом.
В первом случае так выбирают предельные размеры отверстия и вала, чтобы в сопряжении был гарантированный зазор.
Разность между наибольшим предельным размером отверстия (Dmax) и наименьшим предельным размером вала (dmin) определяет наибольший зазор (Smax):

Smax = Dmax – dmin.

Разность между наименьшим предельным размером отверстия (Dmin) и наибольшим предельным размером вала (dmax) — наименьший зазор (Smin):

Smin = Dmin – dmax.

Действительный зазор будет находиться между указанными пределами, т. е. между максимальным и минимальным зазором. Зазор необходим для обеспечения подвижности соединения и размещения смазки. Чем выше число оборотов и выше вязкость смазки, тем больше должен быть зазор.

В посадках с натягом так выбирают предельные размеры вала и отверстия, чтобы в сопряжении был гарантированный натяг, ограниченный минимальным и максимальным значениями – Nmax и Nmin:

Nmax = dmax – Dmin,       Nmin = dmin – Dmax.

Переходные посадки могут дать зазор или натяг небольшой величины. До изготовления деталей нельзя сказать, что будет в сопряжении. Это становится ясным только при сборке. Зазор не должен превышать величины наибольшего зазора, а натяг — величины наибольшего натяга. Переходные посадки применяются в том случае, если необходимо обеспечить точное центрирование отверстия и вала.
Всего в ЕСДП СЭВ предусмотрено 28 типов основных отклонений для валов и столько же для отверстий. Каждый из них обозначается строчной латинской буквой (ГОСТ 2.304 — 81), если отклонение относится к валу, или прописной, если отклонение относится к отверстию.
Буквенные обозначения основных отклонений приняты в алфавитном порядке, начиная от отклонений, обеспечивающих самые большие зазоры в соединении. Сочетанием различных отклонений вала и отверстия можно получить посадки разного характера (зазор, натяг или переходная).

***

Посадки в системе отверстия и системе вала

Посадки, установленные ЕСДП СЭВ, могут быть осуществлены по системам отверстия или вала.

Система отверстия характеризуется тем, что в ней для всех посадок предельные размеры отверстия остаются постоянными, а посадки осуществляются соответствующим изменением предельных размеров вала (т. е. вал подгоняется по отверстию). Размер отверстия называется основным, а размер вала — посадочным.

Система вала характеризуется тем, что в ней для всех посадок предельные размеры вала остаются постоянными, а посадки осуществляются изменением отверстия (т. е. отверстие подгоняется по размеру вала). Размер вала называется основным, а отверстия — посадочным.

На промышленных предприятиях в основном применяют систему отверстия, так как она требует меньшего количества режущего и измерительного инструмента, т. е. более экономична. Кроме того, технологически удобнее подгонять вал под отверстие, а не наоборот, поскольку удобнее производить обработку и контрольные измерения внешней поверхности, а не внутренней.
Систему вала, как правило, применяют для наружных колец шарикоподшипников и в тех случаях, когда на гладкий вал насаживают несколько деталей с различными посадками.

В машиностроении наиболее распространены посадки, расположенные в порядке убывания натяга и возрастания зазора: прессовая (Пр), легкопрессовая (Пл), глухая (Г), тугая (Т), напряженная (Н), плотная (П), скольжения (С), движения (Д), ходовая (X), легкоходовая (Л), широкоходовая (Ш).
Прессовые посадки дают гарантированный натяг. Глухая, тугая, напряженная и плотная посадки являются переходными, а остальные имеют гарантированный зазор.
Для скользящей посадки гарантированный зазор равен нулю.

Для оценки точности соединений (посадок) пользуются понятием допуска посадки, под которым понимается разность между наибольшим и наименьшим зазорами (в посадках с зазором) или наибольшим и наименьшим натягами (в посадках с натягом). В переходных посадках допуск посадки равен разности между наибольшим и наименьшим натягами или сумме наибольшего натяга и наибольшего зазора.
Допуск посадки равен также сумме допусков отверстия и вала.

***



Квалитеты

Совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров, называется квалитетом (I). Иными словами, квалитет – степень точности, с которой выполнена деталь, при этом учитывается размер этой детали.
Очевидно, что если выполнить с одинаковым допуском очень большую и очень маленькую деталь, то относительная точность изготовления большой детали будет выше. Поэтому системой квалитетов принимается в расчет то, что (при одинаковых допусках) отношение величины допуска к номинальному размеру у большой детали будет меньше, чем отношение допуска к номинальному размеру маленькой детали (рис. 2), т. е. условно большая деталь изготовлена точнее относительно своих размеров. Если, например, для вала с номинальным диаметром 3 метра миллиметровое отклонение от размера можно считать незначительным, то для вала диаметром 10 мм такое отклонение будет очень ощутимым.
Введение системы квалитетов позволяет избежать такой путаницы, поскольку точность изготовления деталей привязывается к их размерам.

По ЕСДП СЭВ квалитеты стандартизованы в виде 19 рядов. Каждый квалитет обозначается порядковым номером 01; 0; 1; 2; 3;…; 17, возрастающим с увеличением допуска.
Два самых точных квалитета — 01 и 0.
Ссылка на допуски по квалитетам ЕСДП СЭВ может быть сделана сокращенно буквами IT «Международный допуск» с номером квалитета.
Например, IT7 означает допуск по 7-му квалитету.

В системе СЭВ для обозначения допусков с указанием квалитетов применяются следующие условные обозначения:

• Используются буквы латинского алфавита, при этом отверстия определяются прописными буквами, а валы — строчными.
• Отверстие в системе отверстия (основное отверстие) обозначается буквой Н и цифрами — номером квалитета. Например, Н6, Н11 и т. д.
• Вал в системе отверстия обозначается символом посадки и цифрами — номером квалитета. Например, g6, d11 и т. д.
• Сопряжение отверстия и вала в системе отверстия обозначается дробно: в числителе — допуск отверстия, в знаменателе — допуск вала.

***

Графическое изображение допусков и посадок

Для наглядности часто используют графическое изображение допусков и посадок с помощью, так называемых, полей допусков (см. рис. 3).

Построение выполняется следующим образом.
От горизонтальной линии, условно изображающей поверхность детали при ее номинальном размере, откладывают предельные отклонения в произвольно выбранном масштабе. Обычно на схемах величины отклонений указывают в микронах, но можно строить поля допусков и в миллиметрах, если отклонения достаточно большие.

Линия, которая при построении схем полей допусков соответствует номинальному размеру и служит началом отсчета отклонений размеров, называется нулевой (0-0).
Поле допуска — поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями, т. е. при графическом изображении поля допусков показывают зоны, которые ограничены двумя линиями, проведенными на расстояниях, соответствующих верхнему и нижнему отклонению в избранном масштабе.
Очевидно, что поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера.
На схемах поля допусков имеют вид прямоугольников, верхние и нижние стороны которых параллельны нулевой линии и отображают предельные отклонения, а боковые стороны в избранном масштабе соответствует допуску размера.

На схемах указывают номинальный D и предельные (Dmax, Dmin, dmax, dmin) размеры, предельные отклонения (ES, EI, es, ei) поля допусков и другие параметры.

Предельное отклонение, которое ближе к нулевой линии, называют основным (верхним или нижним). Оно определяет положение поля допусков относительно нулевой линии. Для полей допусков, расположенных ниже нулевой линии, основным является верхнее отклонение.
Для полей допусков, расположенных выше нулевой линии, основным является нижнее отклонение.

Принцип образования полей допусков, принятый в ЕСДП, допускает сочетание любых основных отклонений с любыми квалитетами. Например, можно образовать поля допусков а11, u14, с15 и другие, не установленные в стандарте. Исключение представляют основные отклонения J и j, которые заменяются основными отклонениями Js, и js.

Использование всех основных отклонений и квалитетов позволяет получить 490 полей допусков для валов и 489 для отверстий. Такие широкие возможности образования полей допусков позволяют применять ЕСДП в различных специальных случаях. Это является ее существенным достоинством. Однако на практике использование всех полей допусков неэкономично, так как вызовет чрезмерное разнообразие посадок и специальной технологической оснастки.

При разработке национальных систем допусков и посадок на базе систем ИСО из всего многообразия полей допусков отбирают только те поля, которые обеспечивают потребности промышленности страны и ее внешнеэкономические связи.

• h и H — верхнее и нижнее отклонения вала и отверстия, равные нулю (допуски с основными отклонениями h и H приняты для основных валов и отверстий).
• а — h (А — H) — отклонения, образующие поля допусков при посадках с зазорами.
• js — n (Js — N) — отклонения, образующие поля допусков переходных посадок.
• p – zc (P — ZC) — отклонения, образующие поля допусков посадок с натягом.

Схематически основные отклонения показаны на Рис. 4.

Поле допуска в ЕСДП СЭВ образуется сочетанием одного из основных отклонений с допуском по одному из квалитетов. В соответствии с этим поле допуска обозначается буквой основного отклонения и номером квалитета, например 65f6; 65e11 — для вала; 65Р6; 65H7 — для отверстия.
Основные отклонения зависят от номинальных размеров деталей и остаются постоянными для всех квалитетов. Исключение составляют основные отклонения отверстий J, К, М, N и валов j и k, которые при одинаковых номинальных размерах, в разных квалитетах имеют различные значения. Поэтому на схемах поля допусков с отклонениями J, К, М, N, j, k, обычно разделены на части и показаны ступенчатыми.

Специфичны поля допусков типа js6, Js8, Js9 и т.д. Они фактически не имеют основного отклонения, поскольку расположены симметрично относительно нулевой линии. По определению основное отклонение – это отклонение ближайшее к нулевой линии. Значит, оба отклонения таких специфических полей допусков могут быть признаны основными, что недопустимо.

Особое значение имеют основные отклонения H и h, которые равны нулю (рисунок). Поля допусков с такими основными отклонениями расположены от номинала «в тело» детали; их называют полями допусков основного отверстия и основного вала.
Обозначения посадок строятся как дроби, причем в числителе всегда находится обозначение поля допуска охватывающей поверхности (отверстия), а в знаменателе – поля допуска охватываемой (вала).

При выборе квалитета соединения и вида посадки конструктору следует учитывать характер сопряжения, эксплуатационные условия, наличие вибрации, срок службы, колебания температуры и стоимость изготовления.
Квалитет и вид посадки рекомендуется выбирать по аналогии с теми деталями и узлами, работа которых хорошо известна, или руководствоваться рекомендациями справочной литературы и нормативных документов (ОСТов).
В соответствии с квалитетом посадки выбирается чистота поверхности сопрягаемых деталей.

Допуски и посадки установлены для четырех диапазонов номинальных размеров:

• малый — до 1 мм;
• средний — от 1 до 500 мм;
• большой — от 500 до 3150 мм;
• очень большой — от 3150 до 10 000 мм.

Средний диапазон является наиболее важным, поскольку применяется значительно чаще.

***

Обозначение допусков на чертежах

Указания и обозначения на чертежах предельных отклонений формы и расположения поверхностей регламентируются ГОСТ 2.308-79, который предусматривает для этих целей специальные знаки и символы.
С основными положениями этого стандарта, используемыми знаками и символами для обозначения предельных отклонений, можно ознакомиться в этом документе (формат WORD, 400 кБ).

***

Пример решения задачи на расчет допусков и посадок подшипникового соединения



Фактический размер – (изд. стр.-дор.) размер, полученный при измерении изделия.

[ГОСТ 32018-2012]

Рубрика термина: Свойства камней

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов