1. Metrologie Nauka o měření, která se zabývá následujícími disciplínami:
1.1. Metody měření Dotykové Měřidlo je v kontaktu s měřeným objektem
Bezdotykové Měřidlo není v kontaktu s měřeným objektem
nebo také rozlišujeme měření: Přímé Hodnotu měřené veličiny určíme přímo bez dodatečných výpočtů, např. - délka, hmotnost, teplota, čas, objem, ...
Nepřímé Hodnotu měřené veličiny určíme výpočtem z veličin měřených přímo například - rychlost, tlak, výkon, účinnost, hustota, výkon, napětí, kroutící moment, ...
1.2. Veličiny a jednotky Zákonné – základní Název veličiny Označení veličiny Název jednotky Označení jednotky Délka Váha Čas El. proud Teplota Látkové množství Svítivost
l m t I T n c
metr kilogram sekunda ampér Kelvin mol kandela
m kg s A K mol cd
Doplňkové Úhel: rovinný [°], prostorový [rad] [grad]
Odvozené Název veličiny Označení veličiny Název jednotky Objem Rychlost Hustota Tlak Síla
Označení jednotky
metr krychlový metr za sekundu kilogram na metr krychlový pascal newton
V v p F
m3 m/s kg/m3 Pa N
Dílčí Předpona Zkratka deci centi mili mikro nano piko femto atto
Hodnota 10-1 = 0,1 10-2 = 0,01 10-3 = 0,001 10-6 = 0,000 001 10-9 = 0,000 000 001 -12 10 = 0,000 000 000 001 10-15 = 0,000 000 000 000 001 10-18 = 0,000 000 000 000 000 001
dc c m n p f a
Násobné Předpona Zkratka Hodnota tera giga mega kilo hekto deka
T G M h dk
1012 = 1 000 000 000 000 109 = 1 000 000 000 106 = 1 000 000 103 = 1 000 102 = 100 101 = 10
Jednotky nezařazené do soustavy SI se nesmějí používat, ale můžeme se s nimi ještě setkat.
1.3. Metrologie měřidel Posuzujeme: a) přesnost měřidla - jeho chybu měření uvádí výrobce v [%] a podle ní rozdělujeme měřící přístroje do tříd přesnosti. b) citlivost - například 1 dílek odpovídá 1 [mm]. c) reverzibilita - naměřit stejnou hodnotu při vzrůstu i klesání měřené veličiny.
Kontrola přesnosti měřidel - kalibrace měřidel Provádí se pravidelně podle metrologických předpisů v laboratoři. Kontroly jsou nedílnou součástí péče o jakost výrobků podle ISO9000. Porovnáváme naměřené hodnoty měřidlem a nastavenou hodnotou podle etalonu. O výsledcích měření se vede písemný doklad – evidence. Etalon je přesné - ověřené měřidlo nebo měřící přístroj. Návaznost etalonů: mezinárodní --> národní --> podnikový
Rozdělení měřidel a) podle složitosti: 1. měřidla 2. měřící přístroje 3. měřící stroje nebo zařízení b) podle čtení stupnice 1. s noniem Vernier 2. s číselníkem 3. digitální
1.4. Chyby měření Teorie chyb Chyby vznikají při každém měření, může je způsobit: a) měřící přístroj či měřidlo b) osoba - osobní chyba - chybný zápis - paralaxa - vznikne, když se na stupnici měřidla nedíváme kolmo
c) metoda měření - tyto chyby obvykle odstraníme opakováním měření nebo měřením různými metodami či přístroji.
Vyhodnocení výsledků opakovaných měření 1. Aritmetický průměr
x x1 x2 x3 x4 ..... xn n n x1, x2, x3, .., xn
počet měření naměřené hodnoty
2. Relativní chyba měření [%]
r xs – skutečná hodnota xn – naměřená hodnota Používá se k posouzení přesnosti měřidla.
xs xn xs
3. Pravděpodobná chyba aritmetického průměru
2 2 xi x 3 n * (n 1) xi - i-tá naměřená hodnota Například jsme opakovaně měřili tvrdost. Výsledek měření pak zapíšeme:
4. Matematicko – statistické zpracování výsledků měření Četnost znamená, kolikrát se naměřené hodnoty vyskytují ve zvoleném intervalu.
Gaussova křivka pravděpodobnosti (četnosti)
Vzájemný vztah tolerance a Gaussovy křivky Z obrázku vyplývá, že nejčastěji naměřený rozměr bude se pohybovat okolo střední hodnoty - tedy uprostřed tolerančního pole - tolerance (T).
2. Měření délek 2.1. Zásady správného měření rozměrů 1. Používat vhodné a nepoškozené měřidlo 2. Stejná teplota součástky i měřidla - (20±2)[°C] 3. Nedotýkat se měřících dotyků holou rukou 4. S měřidly pracovat s citem a ne násilím 5. Měřidlo přikládat kolmo a rovnoběžně 6. Dobré osvětlení 7. Na rovinu stupnice se dívat kolmo (paralaxa) 8. Přenosná měřidla odkládat na měkkou podložku 9. Přenosná měřidla odkládat uvolněná a odbrzděná 10. Použité měřidlo očistit a podle potřeby ošetřit (potřít konzervačním prostředkem - olej, mazací tuk)
2.2. Posuvná měřidla
Posuvka - základní části měřítka: 1 - měřící ramena, 2 - pomocná ramena, 3 - hlavní měřítko, 4 - hlavní stupnice, 5 - nonius, 6 - hloubkoměr, 7 - posuvná čelist, 8 – výstředník
Použití posuvek: Používají se na měření vnitřních a vnějších rozměrů a hloubek. Přesnost až na 0,01[mm]. Jsou jednoduchá a lehce ovladatelné.
Příklady použití posuvky: a) měření vnějších rozměrů b) měření vnitřních rozměrů c) měření hloubek
Rozlišitelnost posuvných měřidel: závisí na počtu dílků na stupnici
Příklad čtení stupnice pro dělení na 10 dílků posuvné stupnice - přesnost na 0,1 [mm]
Postup měření Mezi pevné a posuvné rameno vložíme součást. Zajistíme polohu stavěcím šroubem a čteme výsledek měření na stupnici či displeji.
Kontrola posuvných měřidel Provádí se podle kalibračních postupů. a) měříme odchylky od rozměrů nastavených pomocí základních měrek b) zjišťujeme odchylky přímosti vodících ploch a kolmosti měřících dotyků
Druhy posuvných měřidel 1. 2. 3. 4.
Univerzální Hloubkoměry výškoměry a orýsovací přístroje dílenské posuvky
Univerzální posuvné měřidlo
2.3. Mikrometrická měřidla
Třmenový mikrometr - základní části: 1 - dotyky, 2 - třmen, 3 - matice se stupnicí, 4 - mikrometrický šroub, 5 - brzda, 6 - řehtačka (zubová spojka)
Použití mikrometrů: Používají se na měření vnitřních a vnějších rozměrů a hloubek. Přesnost měření až na 0,001 [mm].
Postup měření: Mezi pevný a pohyblivý dotyk vložíme součást. Pohyblivý dotyk dosedne otáčením mikrometrického šroubu.přes řehtačku. Tlak na dosedací plochu je konstantní a je omezen pomocí zubové spojky (řehtačka proklouzne).
Kontrola mikrometrů Provádí se podle kalibračních postupů. a) kontrolujeme odchylky od rozměrů nastavených pomocí měrek ZRM (základní rovnoběžné měrky) - například v těchto kontrolních bodech - 0,0; 2,5; 5,1; 7,7;10,3; 12,9; 15,0; 17,6; 20,2; 22,8; 25,0 [mm] b) hodnotíme rovinnost měřících dotyků pomocí planparalelní skla
Druhy mikrometrů 1. pro měření vnějších rozměrů - třmenový mikrometr 2. pro měření vnitřních rozměrů 3. speciální mikrometry
Třmenový mikrometr
Mikrometr s prizmatickým měřícím dotekem
2.4. Měrky
Použití měrek: Používají se pro nastavení rozměrů, nastavení porovnávacích - komparačních měřidel a pro kontrolu měřidel.
Označení
Použití
K 0 1 2
Pro laboratoře Podnikové etalony pro kontrolu měrek, seřizování měřících přístrojů Kontrola měrek, kalibrů a na seřizování délkových měřidel v laboratoři Pracovní a nastavovací měrky pro dílny
Přesnost je označena svislou čárou nebo symbolem. Přesná měření musí probíhat pouze za teplot (20±0,5) [°C]. Příložné měrky jsou vyrobené ze slinutých karbidů a jejich životnost je 10 x větší, než z nástrojové oceli - mají menší opotřebení.
Druhy měrek: 1. koncové měrky nebo základní rovnoběžné měrky nebo Johansonovy kostky - jsou od 1[mm] a výš 2. listové měrky - od 0,01 [mm] 3. speciální 4. nastavovací - kalibrační kroužky - pro nastavení vnitřních rozměrů 5. válečkové měrky
Postup měření Měrky jsou v sadách a lze jimi sestavit libovolný rozměr. Maximální doporučený počet složených ZRM s ohledem na přesnost je 5. Například rozměr 17,24 složíme z 15,00 + 1,20 + 1,04. Měrky do sebe zasouváme, vlivem podtlaku spolu drží.
S měrkami vyšších stupňů přesnosti pracujeme v rukavicích. Jsou vyrobeny z nástrojové oceli nebo z keramiky (malá délková roztažnost) ve stupních přesnosti.
Kontrola měrek: Provádí se podle kalibračních postupů. Délka se měří speciálními měřidly nebo laserem. Rovinnost měřících ploch se zjišťuje planparalelním sklem. 1 proužek odpovídá úchylce rovinnosti 0,32 [mm]
2.5 Úchylkoměry
Použití: Používají se pro nejpřesnější měření. Měří pouze odchylku od nastaveného jmenovitého rozměru pomocí ZRM. Vyznačují se vysokou přesností - až na 0,000 1 [mm]
Druhy úchylkoměrů podle principu: a) Mechanické s pákovým převodem b) Mechanické s převodem ozubenými koly c) Mechanické s převodem pružinovým d) Mechanické s převodem smíšeným
Např.: - páčkový úchylkoměr puppitast - passametr - pro vnější rozměry - passimetr - pro vnitřní rozměry - subito - pro dutiny e) Elektronické s kapacitním snímáním
f) Elektronické s indukčním snímáním g) Optické h) Pneumatické - pro bezdotykové měření
3. Měření úhlů 3.1. Druhy měřidel - úhloměry - úhelníky - pouze pravý úhel - speciální měřidla
Úhloměry: úhloměry univerzální - (lze jimi měřit libovolný úhel na výrobcích) - s noniem - optický - s číselníkem - digitální
Univerzální úhloměr: 1 - úhlová stupnice, 2 - nonius, 3 - pevné rameno, 4 - pohyblivé rameno, 5 - zajišťovací šroub, 6 - hlavní šroub
Úhelníky Používají se pro kontrolu pravého úhlu. Např.: nožový úhelník a kontrolní úhelník s příložníkem
Speciální měřidla úhlové měrky
jsou obdobou koncových měrek. Lze jimi nastavit libovolný úhel. Používají se pro kontrolu úhloměrů.
sinusové pravítko - pro velmi přesná měření například kuželových ploch. optická dělící hlava - součást je upnuta mezi hroty, optické měření úhlů. měřící mikroskopy
4. Jakost výrobků 4.1. Definice jakosti Jakost je souhrn vlastností výrobku, které uspokojují potřeby uživatele. Jakost je spojena s technickou úrovní výrobku a s cenou.
Vlastnosti jsou: - měřitelné (výkon, spotřeba energie, rychlost, hluk, chvění, pevnost tvrdost, drsnost, ...) - neměřitelné (design - estetické zpracování, ovladatelnost, spolehlivost, bezpečnost, ...) Řada norem ISO 9 000 a další navazující normy se zabývá problematikou zajištění jakosti v předvýrobní, výrobní a povýrobní etapě. Zabývá se tedy hodnocením a zajištěním jakosti měřidel, zkoušením a kontrolou surovin, polotovarů a hotových výrobků v průběhu výroby. Podniky se zavedeným systémem řízení jakosti podle ISO 9000 mají předpoklad pro výrobu jakostních výrobků, snížení nákladů a výhodnější postavení na trhu domácím a hlavně mezinárodním.
Certifikát jakosti výroby Jedná se o prohlášení (potvrzení) třetí nezávislé osoby (například firmy TÜV, Lloyd, …) o tom, že podnik má vybudován systém jakosti odpovídající ISO 9 000.
Certifikát jakosti výrobku Prohlášení třetí nezávislé osoby (Státní zkušební ústav) o jakosti výrobku.
Akreditace laboratoře Jedná se o prohlášení třetí nezávislé osoby o oprávnění laboratoře provádět určitá měření v systému jakosti.
Audit jakosti Jedná se o pravidelnou prověrku dodržování ustanovení a předpisů jakosti dle ISO 9 000.
Příručka jakosti Je to dokument, uvádějící konkrétní postupy pro zajištění jakosti v podniku, včetně konkrétní osobní zodpovědnosti.
4.2 Jakost povrchu součástí Jakost povrchu je souhrn geometrických, fyzikálních a chemických vlastností skutečného povrchu posuzované plochy, který odděluje těleso od okolního prostředí. Závisí na ní mnohé funkční vlastnosti strojů, životnost, popř. pevnost jednotlivých součástí, vnější vzhled, ale i výrobní náklady. Při sériové a hromadné výrobě je dodržení stejné jakosti povrchu funkčních ploch jednou z podmínek úplné (funkční) zaměnitelnosti součásti. Proto je třeba, aby byly požadované vlastnosti povrchu předepisovány na výrobních výkresech, v normách, technických podmínkách a pod co možno kvantitativními charakteristikami, objektivně kontrolovatelnými. Stav povrchu jednotlivých ploch hotové součásti záleží jednak na způsobu zpracování materiálu na polotovar, jednak na způsobu obrobení uvažované plochy, popř. může být konečný stav výsledkem tepelného zpracování obrobku nebo jeho části anebo zvláštních úprav povrchu. Podle toho lze na součástech rozlišit plochy (povrchy) obrobené a neobrobené, obojí pak s povrchovou úpravou, nebo bez ní.
Povrch součásti obráběné hoblováním
4.3. Posuzování drsnosti povrchu Drsností povrchu se nazývá část geometrických úchylek skutečného povrchu s poměrné malou vzdáleností sousedních nerovností. Na obrobeném povrchu jsou tyto nerovnosti stopami, které zanechává řezný nástroj, volné brusivo, popř. jiskrový výboj. Na neobrobených plochách zůstávají - podle předchozího způsobu zpracování - otisky nerovností formy, kovadel, zápustky, vál-ců, průvlaku aj., popř. okují a dalších nečistot. Při některých způsobech tváření, např. ohýbáním, může vznikat také volné zdrsnění na částech ploch, které nepřišly do styku s tvářecím nástrojem. Vady povrchu, způsobené náhodným poškozením nebo vadami materiálu (póry, lunkry, trhliny) se do drsnosti povrchu ne-zahrnují. Kromě těchto jemných nerovností (zvaných mikronerovnosti) vznikají na obrobených plochách také rozlehlejší, periodicky se opakující nerovnosti, které se překrývají s drsností, nazývané vlnitost. Vlnitost způsobují zejména vibrace v soustavě stroj - nástroj - obrobek, výstředné upnutí obrobku, vadný tvar frézy nebo brusného kotouče a jiné vlivy.
Profil drsného a vlnitého povrchu; vyhodnocovaná délka l5 obsahuje 5 základních délek l
Výchozí základnou pro definování a matematické vyjádření charakteristik drsnosti je střední čára profilu (ozn. m). Má tvar jmenovitého profilu (tj. nejčastěji přímky nebo oblouku kružnice) a rozděluje skutečný profil tak, že v rozsahu základní délky t je součet čtverců úchylek profilu od této čáry minimální.
Střední čára profilu m – základní čára, ke které se stanovují a vyhodnocují veličiny drsnosti povrchu (v tzv. systému M) Při vyhodnocování charakteristik drsnosti z grafického záznamu (profilogramu) se obvykle používá jako základní čára střední aritmetická čára profilu, která má tvar jmenovitého profilu, je ekvidistantni se směrem skutečného profilu a rozděluje ho tak, že v rozsahu základní délky jsou součty ploch po obou jejích stranách stejné.
Střední aritmetická čára profilu – přibližná základní čára.
Měření drsnosti povrchu Drsnost je nerovnost povrchu. Označuje se podle ČSN Ra [mm] Je to střední aritmetická odchylka nerovností.
Znamená to, že například křivka tvořící stopu po obrábění má stejnou plochu jako obdélník o výšce Ra. Měříme speciálním zařízením, které je vybaveno snímací hrotem.
Hrot přejíždí po povrchu a zaznamenává nerovnosti na principu piezoelektrickém: deformací krystalu křemene vzniká elektrické napětí. Elektrické napětí je úměrné velikosti deformace - stlačení. Přístroje na měření drsnosti – drsnoměry
Drsnoměr Surftest SJ-301
4.4. Měření úchylek tvaru a polohy Tvar Na měření se používají: 1) Šablony - nejjednodušší - závity, poloměry, ...
Měříme metodou průsvitu - průsvit mezi šablonou a měřenou plochou musí být minimální. 2) Optické přístroje - optické zvětšení tvaru např. u závitů, ozubení a profilů.
Přímost Kontrolujeme pravítky metodou průsvitu proti světlu.
Rovinnost Mikronerovnost
například u měřících dotyků - kontrolujeme interferenční metodou pomocí planparalelního skla - viz kontrola měřidel – měrky.
Makronerovnost
rovinné plochy kontrolujeme porovnáváním s jinou - přesnější plochou - příměrnou deskou. Příměrnou desku natřeme olejovou barvou. Kontrolovanou plochu na ni přiložíme a pohybujeme s ní po příměrné desce. Barva se otiskne a počítají se počty otisků.
Příklady otisku ploch Podle počtu otisků na ploše 25 x 25 [mm] usuzujeme na rovinnost:
Třída přesnosti Počet otisků na ploše 25x25[mm] 1 2 3 4 5
24 14 9 6 3
-
32 23 13 8 5
Vodorovnost Vodorovnosti měříme vodováhami. Druhy vodovah: a) podélné - použití zejména pro ustavování strojů do pracovní polohy (citlivost až na 0,01mm/1000 mm) b) hadicové - použití ve stavebnictví - výškové vyrovnání stavby (okna, podlahy) c) krabicové - poloha vodorovná a svislá
Kruhovitost a válcovitost Úchylky se měří speciálními měřícími stroji. Lze jimi měřit také úchylky: házení, přímosti, rovnoběžnosti, soustřednosti, rovinnosti, pravoúhlosti, souososti, kuželovitosti.
Házení K měření se používá úchylkoměr a součást upínáme mezi hroty. Házení rozlišujeme: -
čelní radiální a obvodové axiální
Měří se na předepsaném průměru. Úchylka házení je největší rozdíl naměřených úchylek.
4.5. Lícování K dosažení správné a spolehlivé funkce a dostateční dlouhé životnosti strojírenských výrobků i k jejich hospodárnému zhotovení je nutné, aby byly rozměry, tvar a vzájemná poloha ploch jednotlivých součástí dodrženy s jistou přiměřenou přesností. Zvýšené nároky se kladou u funkčních, zejména sdružených ploch, tj. ploch, které jsou v sobě uloženy nebo na sebe dosedají a záleží proto na jejich vzájemném vztahu. Kromě toho je třeba, aby také povrch funkčních ploch mel požadované vlastnosti. Různé vlivy, např. nepřesnost výrobních strojů a přípravků, deformace a chvění obrobku, nástroje a výrobního stroje, nestejnorodost a vnitřní pnutí materiálu, nevhodný sled výrobních operací apod. však způsobují, že uvedené geometrické vlastnosti součástí nelze při výrobě dodržet (a ani změřit) s absolutní přesností. V neopakované kusové výrobě, např. při opravách strojů, a při méně přesném obrobení součástí je možno požadovaný vztah sdružených ploch dosáhnout jejich přilícovánín, tj. obvykle ručním přizpůsobením rozměrů a tvaru párových ploch. V sériové a hromadné výrobě i v novodobé kusové výrobě je z ekonomických důvodů nezbytná zaměnitelnost součástí při montáži a vyměnitelnost mnohých částí strojů při opravách. Proto se dovolená ne-přesnost účelně stanoví předem a na výrobním výkresu se předepíší tolerance rozměrů, popř. i tolerance tvaru a polohy ploch. Rovněž se předepíší veličiny charakterizující jakost povrchu ploch. Pro vytváření, popř. předepisování vzájemného geometrického vztahu mezi plo-chami, které jsou v sobě uloženy nebo na sebe dosedají, se používá všeobecný název lícování. Skutečné plochy vyrobených součástí se liší svými rozměry, tvarem, vzájemnou polohou od ideálních (teoretických) ploch určených zobrazením a zapsanými kótami na výkresech, tj. mají určité úchylky. Aby bylo možné kvantitativně předepisovat dovolenou nepřesnost a při výrobě ji kontrolovat, rozdělují se úchylky na pět druhů: 1. úchylky rozměrů 2. úchylky tvaru 3. úchylky polohy 4. úchylky vlnitosti 5. úchylky drsnosti povrchu Vzájemná zaměnitelnost součástí je pod-míněna tím, aby uvedené úchylky funkčních ploch nepřesáhly u všech součástí téže série stejné, účelně stanovené mázni hodnoty, tj. aby byly součásti vyrobeny v předepsaných tolerancích. Zmíněné úchylky se na součástech navzájem překrývají. Aby bylo možné posuzovat při kontrole součástí dodržení předepsaných tolerancí různého druhu jednotným způsobem, popř. vyhodnocovat jednotně výsledky měření úchylek skutečných ploch, uplatňuje se jako základní princip tolerování zásada nezávislosti tolerancí. Tato zásada znamená, že pokud to není na výkresu zvlášť předepsáno, kontroluje se každá z předepsaných tolerancí bez zřetele k ostatním rozměrům, tolerancím nebo charakteristikám.
Tolerování délkových rozměrů S rozvojem strojírenské sériové výroby koncem minulého století vyvstal eko-nomický požadavek, aby bylo možné při montáži sestavovat kteroukoli dvojici sou-částí, které mají být v sobě uloženy válcovými plochami, bez jakéhokoli přizpůsobování. Východiskem k takovému uspořádání výroby se stal poznatek, že skutečné průměry obou sdružených ploch musí svou velikostí ležet mezi dvěma mezními rozměry, které ještě v krajních případech zabezpečují požadovaný funkční vztah součástí. Z tohoto poznatku vzápětí vyplynulo zavádění pevných měřidel, zvaných mezní (toleranční) kalibry. Těmito měřidly se neměří skutečný rozměr příslušného prvku, nýbrž se pouze kontroluje, zda skutečný rozměr je v toleranci, tj. leží-li mezi dvěma mezními rozměry, pevně ustavenými mezi měřícími plochami kalibru. Kontrola mezními kalibry je rychlá a spolehlivá, neboť téměř vylučuje subjektivní vliv dělníka (kontrolora) na funkční vlastnosti uložení. Jejich zavedení umožňuje větší specializaci a dělbu práce, popř. širší výrobní kooperaci. Používání mezních kalibrů se postupně rozšířilo také pro kontrolu přesných ploch, které netvoří uložení, pokud je lze mezními kalibry zjišťovat. Protože pro každou dvojici mezních rozměrů musí být zvláštní mezní kalibr, bylo při jejich zavádění přirozenou snahou každého závodu jednak omezit počet používaných velikostí tolerovaných rozměrů, jednak unifikovat ve výrobě používaná uložení. Tak vznikaly již před 1. světovou válkou podnikové lícovací soustavy a z nich postupně soustavy celostátní a konečně mezinárodní.
Základní pojmy lícování U prvků v sobě montovaných, které mají charakter "hřídele" a "díry" (tj. nejen u ploch válcových, ale i kuželových, hranolových, závitových aj.) se dosáhne lícováním buď jistého stupně vzájemné pohyblivosti obou součástí, nebo se zaručí jisté úsilí nutné k jejich spojení a rozebrání. Tento vztah zvaný uložení závisí především na skutečných rozměrech obou sdružených ploch a také na jejich skutečném tvaru. Prostředkem k dosažení žádaného uložení je tedy účelné stanovení obou mezních rozměrů čili tolerování rozměrů sdružených ploch obou součástí, popř. i tolerování jejich tvaru. Pří tolerování délkových rozměrů se vychází z podmínky, že skutečný rozměr, tj. rozměr naměřený na hotové součásti, smí kolísat mezi horním mezním rozměrem a dolním mezním rozměrem, tj. mezi největší a nejmenší dovolenou velikostí téhož rozměru. Praktické splnění uvedené podmínky zabezpečují normy mezních kalibrů, resp. směrnice pro měření s nimi. Rozměr, který omezuje nejmenší objem materiálu uvažovaného prvku ("jde nejvíce do materiálu"), tedy horní mezní rozměr u díry a dolní mezní rozměr u hřídele se nazývá zmetková strana (podle příslušné strany mezního kalibru). Druhý z mezních rozměrů, jemuž odpovídá maximum materiálu prvku, se nazývá dobrá strana. Rozdíl mezi horním a dolním mezním rozměrem je dovolená výrobní nepřesnost. Čili tolerance rozměru (díry T, hřídele t). Tolerance je vždy kladné číslo a udává se absolutní hodnotou bez znaménka + nebo - .
Mezní rozměry díry a hřídele a příslušná toleranční pole Předepisováni obou mezních rozměrů na výkresech je sice pro představu názorné, ale při používání mezních kalibrů (označování, uskladnění atd.) nepřehledné. Protože se mezní rozměry ploch tvořících uložení od sebe jen málo liší, je při tolerování ploch výhodné vztahovat mezní rozměry k jednomu společ-nému jmenovité-mu rozměru. Místo mezních rozměrů se pak předepisují dvě mezní úchylky, a to horní úchylka ES (es), která se definuje jako algebraický rozdíl mezi horním mezním rozměrem a rozměrem jmenovitým a dolní úchylka EI (ei), tj. algebraický rozdíl mezi dolním mezním rozměrem a jmenovitým rozměrem. Mezní úchylky jsou tedy kladné nebo záporné, popř. nulové, podle vzájemné velikosti mezního a jmenovitého rozměru. Skutečná ú c h y l k a , tj. algebraický rozdíl mezi skutečným a jmenovitým rozměrem, musí ležet mezi horní a dolní úchylkou.
Mezní úchylky společného jmenovitého rozměru díry (J) a hřídele (j). Podle obrázku je: T=ES-EI a t=es-ei (se zřetelem na znaménka úchylek). Označení úchylek ES, EI, es, ei bylo přijato mezinárodně v ISO.
Toleranční pole je prostorové. Při grafickém znázorňování tolerancí a uložení se pole kreslí zpravidla jen v podélném řezu sdružených ploch. Přitom se vychází od nulové čáry, která odpovídá jednomu konci jmenovitého rozměru. Je-1i nulová čára vodorovná, vynášejí se kladné úchylky nad ni a záporné úchylky pod ni. Obdélníček libovolné šířky, omezený dvěma úsečkami rovnoběžnými s nulovou čarou, které odpovídají mezním rozměrům, je tedy rovinným zobrazením prostorového pole - zkráceně jen toleranční pole. Jeho výška udává (obvykle ve zvětšeném měřítku) velikost tolerance. Polohu tolerance vzhledem k jmenovitému rozměru čili polohu tolerančního pole vzhledem k nulové čáře určuje jedna z obou mezních úchylek, stanovená dohodou (normou) a zvaná základní úchylka. Z vyobrazení tolerančního pole je patrné, že toleranci rozměru lze též vyjádřit jako absolutní hodnotu algebraického rozdílu mezi horní a dolní úchylkou. Pokud jsou skutečné rozměry sdružených ploch vyrobeny v předepsané toleranci, budou vlastnosti uložení záležet při stejném jmenovitém rozměru zejména na poloze a velikosti jejich rozměrových toleranci. Podle toho vznikají a rozeznávají se tři základní druhy (skupiny) uložení: a) uložení s vůlí (dříve zvaná hybná), u nichž je zajištěna vždy určitá vůle; počítají se k nim uložení, u nichž Je dolní mezní rozměr díry totožný s horním mezním rozměrem hřídele, tj. nejmenší vůle je rovna nule; b) uložení s přesahem (dříve tzv. nehybná), u nichž je zajištěn vždy určitý přesah, o který je hřídel větší než díra před spojením; c) uložení přechodná, u nichž se může vyskytnout jak vůle, tak přesah, tj. toleranční pole díry a hřídele se částečně nebo plné překrývají
Základní druhy uložení: A - s vůlí; B - s přesahem; C – přechodné Ve dvojicích párových součástí, spojovaných v sériové výrobě náhodným výběrem kolísají skutečné vůle a přesahy mezi největšími a nejmenšími hodnotami v rozsahu zvaném tole-
rance uložení. Z obrázku je patrné, že tolerance uložení se rovná součtu rozměrových tolerancí díry a hřídele T+t. Uložení s vůlí má toleranci vmax - vmin = T + t. Uložení přechodné má toleranci vmax - pmax = T + t. K dosažení malé tolerance uložení, tj. malé proměnlivosti funkčních vlastností spojovaných montážních jednotek v celé sérii, je třeba zmenšit buď tolerance rozměrů obou spojovaných prvků, nebo toleranci rozměru aspoň jednoho z nich, anebo součásti roztřídit a provést výběrovou (skupinovou) montáž.
