Tại sao lại có khái niệm về sự khoan dung và phù hợp?
Tất cả các sản phẩm được sản xuất, cho dù thiết bị có chính xác đến đâu và dù chúng ta có cố gắng đến đâu thì kích thước và hình dạng cũng không thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về mặt số lý thuyết. Đây chính là khoảng cách giữa lý tưởng và hiện thực!
Vậy làm thế nào để đáp ứng được yêu cầu về khả năng thay thế lẫn nhau của các bộ phận? Nghĩa là, bất kỳ bộ phận hoặc thành phần nào trong lô có cùng thông số kỹ thuật đều có thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất đã chỉ định mà không cần bất kỳ sự lựa chọn hoặc sửa đổi bổ sung nào. Điều này đòi hỏi kích thước của các bộ phận sản xuất phải nằm trong phạm vi dung sai cho phép.
01
Các thuật ngữ liên quan đến dung sai
Trong quá trình xử lý các bộ phận, do ảnh hưởng của độ chính xác của máy công cụ, độ mòn của dụng cụ, lỗi đo lường, v.v., không thể xử lý kích thước của các bộ phận một cách chính xác một cách tuyệt đối. Để đảm bảo khả năng thay thế lẫn nhau, lỗi gia công của kích thước bộ phận phải được giới hạn trong một phạm vi nhất định và mức độ biến đổi kích thước phải được chỉ định.
hình ảnh
1) Kích thước cơ bản
Kích thước được xác định trong quá trình thiết kế dựa trên yêu cầu về độ bền và kết cấu của bộ phận.
2) Kích thước thực tế
Kích thước thu được bằng cách đo.
3) Kích thước cực lớn
Hai giới hạn cho sự thay đổi kích thước cho phép. Nó được xác định dựa trên kích thước cơ bản. Giá trị lớn hơn trong hai giá trị giới hạn được gọi là kích thước giới hạn tối đa; cái nhỏ hơn được gọi là kích thước giới hạn tối thiểu.
4) Độ lệch kích thước (gọi tắt là độ lệch)
Sự khác biệt đại số thu được bằng cách trừ một kích thước nhất định khỏi kích thước cơ sở của nó. Độ lệch kích thước bao gồm:
Độ lệch trên=kích thước giới hạn tối đa - kích thước cơ bản
Độ lệch dưới=kích thước giới hạn tối thiểu - kích thước cơ bản
Độ lệch trên và dưới được gọi chung là độ lệch giới hạn, độ lệch trên và dưới có thể dương, âm hoặc bằng 0.
Tiêu chuẩn quốc gia quy định mã độ lệch trên của lỗ là ES, mã độ lệch dưới của lỗ là EI; mã độ lệch trên của trục là es, mã độ lệch dưới của trục là ei.
hình ảnh
▲ Sơ đồ vùng dung sai
5) Dung sai kích thước (gọi tắt là dung sai)
Cho phép thay đổi kích thước.
Dung sai kích thước=kích thước giới hạn tối đa - kích thước giới hạn tối thiểu
=độ lệch trên-độ lệch dưới
Bởi vì kích thước giới hạn tối đa luôn lớn hơn kích thước giới hạn tối thiểu, nghĩa là độ lệch trên luôn lớn hơn độ lệch dưới nên dung sai kích thước phải dương.
6) Sơ đồ đường zero, vùng PR và vùng dung sai
Đường zero là đường tham chiếu được sử dụng để xác định độ lệch trong sơ đồ vùng dung sai, tức là đường lệch 0. Thông thường, đường số 0 biểu thị kích thước cơ bản. Đánh dấu "0", "+" và "-" ở đầu bên trái của dòng số 0. Độ lệch trên đường zero là dương; độ lệch dưới đường zero là âm. Vùng dung sai là vùng được giới hạn bởi hai đường thẳng biểu thị độ lệch trên và dưới. Chiều rộng và vị trí của vùng dung sai là hai yếu tố tạo nên vùng dung sai.
7) Dung sai tiêu chuẩn và cấp dung sai tiêu chuẩn
Dung sai tiêu chuẩn là bất kỳ dung sai nào được liệt kê trong tiêu chuẩn quốc gia để xác định kích thước của vùng dung sai. Mức dung sai tiêu chuẩn là mức xác định độ chính xác của kích thước. Dung sai tiêu chuẩn được chia thành 20 cấp độ, cụ thể là IT01, IT0, IT1~IT18, thể hiện dung sai tiêu chuẩn. Chữ số Ả Rập thể hiện mức dung sai tiêu chuẩn. Trong đó, cấp độ IT01 là cao nhất, các cấp độ giảm dần theo thứ tự và cấp độ IT18 là thấp nhất. Đối với một kích thước cơ bản nhất định, mức dung sai tiêu chuẩn càng cao thì giá trị dung sai tiêu chuẩn càng nhỏ và độ chính xác của kích thước càng cao.
8) Độ lệch cơ bản
Được sử dụng để xác định độ lệch trên hoặc dưới của vùng dung sai so với vị trí đường zero. Nói chung đề cập đến độ lệch gần với đường zero. Khi vùng dung sai nằm trên đường zero thì độ lệch cơ bản là độ lệch dưới. Khi vùng dung sai nằm dưới đường zero thì độ lệch cơ bản là độ lệch trên.
Theo nhu cầu thực tế, tiêu chuẩn quốc gia quy định 28 độ lệch cơ bản khác nhau cho lỗ và trục, như thể hiện trong hình bên dưới. Các giá trị sai lệch cơ bản của lỗ và trục có thể được tìm thấy từ các bảng liên quan.
hình ảnh
▲ Chuỗi độ lệch cơ bản
Như có thể thấy từ hình trên:
1) Mã độ lệch cơ bản được biểu thị bằng chữ Latinh, chữ in hoa thể hiện mã độ lệch cơ bản, chữ thường thể hiện mã độ lệch cơ bản của trục. Vì độ lệch cơ bản trong hình chỉ thể hiện kích thước của vùng dung sai nên một đầu của vùng dung sai được vẽ làm lỗ hở.
2) Độ lệch này từ A đến H là độ lệch dưới, J đến ZC là độ lệch trên và độ lệch trên và dưới của JS lần lượt là +IT/2 và -IT/2.
3) Độ lệch cơ bản của trục từ a đến h là độ lệch trên, j đến zc là độ lệch dưới, độ lệch trên và độ lệch dưới của js lần lượt là +IT/2T và -IT/2. Độ lệch khác của lỗ và trục có thể được tính từ độ lệch cơ bản và dung sai tiêu chuẩn.
02
Thuật ngữ liên quan đến phối hợp
Trong lắp ráp máy, mối quan hệ giữa các miền dung sai của các lỗ và trục có cùng kích thước cơ bản và được kết hợp với nhau được gọi là khớp. Do kích thước thực tế của lỗ và trục khác nhau nên có thể xảy ra "khoảng trống" hoặc "can thiệp" sau khi lắp ráp. Trong sự ăn khớp giữa lỗ và trục, hiệu đại số thu được bằng cách trừ kích thước của trục khỏi kích thước của lỗ là khe hở khi nó có giá trị dương và giao thoa khi nó có giá trị âm.
(1) Các hình thức phối hợp
Phù hợp được chia thành ba loại theo sự khác biệt về khoảng cách hoặc sự can thiệp:
hình ảnh
1) Phù hợp với khoảng trống
Vùng dung sai của lỗ nằm phía trên vùng PR của trục. Bất kỳ cặp lỗ nào khớp với trục sẽ trở thành khớp nối có khe hở (bao gồm khe hở tối thiểu bằng 0), như trong Hình A ở trên.
2) Phù hợp với nhiễu
Vùng dung sai của lỗ nằm dưới vùng dung sai của trục. Bất kỳ cặp lỗ nào khớp với trục đều khớp với độ nhiễu (bao gồm khe hở tối thiểu bằng 0), như trong Hình b ở trên.
3) Hợp tác quá mức
Vùng dung sai của các lỗ trùng với vùng dung sai của trục. Nếu bất kỳ cặp lỗ nào khớp với trục thì có thể có một khe hở hoặc khớp bị cản trở, như trong Hình c ở trên.
(2) Hệ thống điểm chuẩn phối hợp
Tiêu chuẩn quốc gia quy định hai hệ thống điểm chuẩn, như thể hiện trong hình bên dưới.
hình ảnh
▲Hai hệ thống điểm chuẩn
1) Hệ thống lỗ cơ bản
Vùng dung sai của lỗ có độ lệch cơ bản nhất định và vùng dung sai của trục có độ lệch cơ bản tạo thành một hệ thống khớp nhau, như chỉ ra trên Hình a. Nghĩa là, trong một khớp nối có cùng kích thước cơ bản, vị trí vùng dung sai của lỗ được cố định và có được các khớp nối khác nhau bằng cách thay đổi vị trí vùng dung sai của trục. Lỗ được tạo thành từ lỗ cơ bản được gọi là lỗ chuẩn. Tiêu chuẩn quốc gia quy định rằng độ lệch dưới của lỗ chuẩn là 0 và "H" là mã độ lệch cơ bản của lỗ chuẩn.
2) Hệ thống trục cơ bản
Vùng dung sai của trục có độ lệch cơ bản nhất định và vùng dung sai của lỗ có độ lệch cơ bản khác nhau tạo thành một hệ thống lắp ghép khác nhau, như chỉ ra trên Hình b. Nghĩa là, trong một khớp nối có cùng kích thước cơ bản, vị trí vùng dung sai của trục được cố định và có được các khớp nối khác nhau bằng cách thay đổi vị trí vùng dung sai của lỗ. Lỗ được khoan trên trục đế được gọi là ống lót đế. Tiêu chuẩn quốc gia quy định độ lệch trên của trục cơ sở bằng 0 và "h" là mã độ lệch cơ bản của trục cơ sở.
Có thể thấy điều này từ biểu đồ chuỗi độ lệch cơ bản:
Trong hệ thống lỗ cơ bản, lỗ tham chiếu H khớp với trục, a~h (tổng cộng 11 loại) được sử dụng để lắp khe hở; j~n (tổng cộng 5 loại) chủ yếu được sử dụng để lắp quá mức; (n, p, r có thể là quá khớp) hoặc vừa khít); p~zc (tổng cộng 12 loại) chủ yếu được sử dụng để điều chỉnh nhiễu.
Trong hệ trục cơ bản, trục chuẩn h khớp với lỗ. A~H (tổng cộng 11 loại) được sử dụng để lắp khoảng hở; J~N (tổng cộng 5 loại) chủ yếu được sử dụng để lắp quá mức; (N, P và R có thể bị quá khớp hoặc bị nhiễu); P~ZC (tổng cộng 12 loại) chủ yếu được sử dụng để điều chỉnh nhiễu.
03
Dung sai hình dạng
Dung sai hình dạng đề cập đến tổng số biến thể được phép trong hình dạng của một đặc điểm thực tế duy nhất. Dung sai hình thức được thể hiện trong vùng dung sai hình thức. Vùng dung sai hình dạng bao gồm bốn yếu tố: hình dạng, hướng, vị trí và kích thước của vùng dung sai. Các hạng mục dung sai hình dạng bao gồm 6 hạng mục: độ thẳng, độ phẳng, độ tròn, độ trụ, biên dạng đường, biên dạng bề mặt, v.v.
1) Độ thẳng
Độ thẳng đề cập đến điều kiện hình dạng thực tế của các phần tử đường thẳng trên bộ phận duy trì một đường thẳng lý tưởng. Đây là những gì thường được gọi là sự thẳng thắn. Dung sai độ thẳng là sai số lớn nhất cho phép của một đường thẳng thực tế so với một đường thẳng lý tưởng. Nghĩa là, những gì được đưa ra trên bản vẽ được sử dụng để giới hạn phạm vi biến đổi cho phép của lỗi xử lý đường thực tế.
hình ảnh
▲ Mẫu ví dụ 1: Trong một mặt phẳng cho trước, vùng dung sai phải nằm trong vùng giữa hai đường thẳng song song có khoảng cách là 0,1mm.
hình ảnh
▲ Mẫu ví dụ 2: Thêm dấu φ trước giá trị dung sai và vùng dung sai phải nằm trong diện tích bề mặt hình trụ có đường kính 0.08mm.
2) Độ phẳng
Độ phẳng đề cập đến hình dạng thực tế của các phần tử mặt phẳng của bộ phận và điều kiện duy trì một mặt phẳng lý tưởng. Đây là những gì thường được gọi là độ phẳng. Dung sai độ phẳng là sự thay đổi tối đa cho phép của bề mặt thực tế so với bề mặt phẳng. Nghĩa là, nó được đưa ra trên bản vẽ để hạn chế phạm vi biến đổi cho phép của sai số xử lý bề mặt thực tế.
hình ảnh
▲ Ví dụ về mẫu: Vùng dung sai là vùng giữa hai mặt phẳng song song cách nhau 0,08mm.
3) Độ tròn
Độ tròn đề cập đến hình dạng thực tế của các phần tử của một vòng tròn trên một bộ phận, cách đều tâm của nó. Điều đó thường được gọi là mức độ tròn. Dung sai độ tròn là sai số lớn nhất cho phép của đường tròn thực tế so với đường tròn lý tưởng trên cùng một mặt cắt ngang. Nghĩa là, nó được đưa ra trên bản vẽ để giới hạn phạm vi biến đổi cho phép của sai số xử lý vòng tròn thực tế.
hình ảnh
▲ Ví dụ về mẫu: Vùng dung sai phải nằm trên cùng một tiết diện bình thường và chênh lệch bán kính là vùng giữa hai vòng tròn đồng tâm có giá trị dung sai là 0,03mm.
4) Hình trụ
Độ trụ có nghĩa là tất cả các điểm trên đường viền bề mặt hình trụ của bộ phận đều cách đều trục của nó. Dung sai độ trụ là sự thay đổi lớn nhất cho phép từ bề mặt hình trụ thực tế đến bề mặt hình trụ lý tưởng. Nghĩa là, những gì được đưa ra trên bản vẽ được sử dụng để hạn chế phạm vi biến đổi cho phép của sai số gia công bề mặt hình trụ thực tế.
hình ảnh
▲ Ví dụ về mẫu: Vùng dung sai là vùng giữa hai bề mặt hình trụ đồng trục có chênh lệch bán kính là 0.1mm.
5) Hồ sơ dòng
Biên dạng đường đề cập đến điều kiện là bất kỳ đường cong nào có hình dạng bất kỳ đều duy trì hình dạng lý tưởng của nó trên một mặt phẳng nhất định của bộ phận. Dung sai biên dạng đường đề cập đến sự thay đổi cho phép của đường viền thực tế của đường cong không tròn. Nghĩa là, những gì được đưa ra trên bản vẽ được sử dụng để hạn chế phạm vi biến đổi cho phép của sai số xử lý đường cong thực tế.
hình ảnh
▲ Ví dụ về mẫu: Vùng dung sai là vùng giữa hai đường bao bao bọc một loạt các vòng tròn có đường kính 0,04mm. Tâm của các vòng tròn nằm trên các đường có hình dạng hình học đúng về mặt lý thuyết.
6) Đường viền bề mặt
Đường viền bề mặt đề cập đến tình trạng trong đó bề mặt có hình dạng tùy ý trên một bộ phận duy trì hình dạng lý tưởng của nó. Dung sai đường viền bề mặt đề cập đến đường viền thực tế của bề mặt không tròn và sự thay đổi cho phép so với bề mặt đường viền lý tưởng. Nghĩa là, những gì được đưa ra trên bản vẽ được sử dụng để hạn chế phạm vi biến đổi của sai số xử lý bề mặt thực tế.
hình ảnh
▲ Ví dụ về mẫu: Vùng dung sai nằm giữa hai đường bao bao bọc một loạt các quả bóng có đường kính 0,02mm. Về mặt lý thuyết, tâm của các quả bóng phải nằm trên bề mặt của hình dạng hình học đúng về mặt lý thuyết.
04
dung sai vị trí
Dung sai vị trí đề cập đến tổng lượng biến thể được phép từ mốc chuẩn ở vị trí của đối tượng thực tế liên quan.
(1) Dung sai định hướng
Dung sai định hướng đề cập đến tổng lượng thay đổi được phép theo hướng của mốc chuẩn bởi các phần tử thực tế liên quan. Loại dung sai này bao gồm ba hạng mục: độ song song, độ vuông góc và độ nghiêng.
1) Tính song song
Tính song song, thường được gọi là mức độ song song, chỉ ra rằng các phần tử thực tế được đo trên bộ phận vẫn cách đều với mốc chuẩn. Dung sai độ song song là sự thay đổi tối đa cho phép giữa hướng thực tế của phần tử được đo và hướng lý tưởng song song với mốc chuẩn.
hình ảnh
▲ Ví dụ về hình vẽ: Nếu dấu φ được thêm vào trước giá trị dung sai thì vùng dung sai nằm trong bề mặt hình trụ có đường kính song song tham chiếu là φ0.03mm.
2) Độ thẳng đứng
Độ vuông góc, thường được gọi là mức độ trực giao giữa hai phần tử, chỉ ra rằng phần tử được đo trên bộ phận duy trì góc 90 độ chính xác so với phần tử chuẩn. Dung sai độ thẳng đứng là mức độ biến đổi tối đa được phép giữa hướng thực tế của đối tượng được đo và hướng lý tưởng vuông góc với mốc chuẩn.
hình ảnh
▲Minh họa: Nếu thêm dấu φ vào trước vùng dung sai thì vùng dung sai vuông góc với bề mặt hình trụ có đường kính chuẩn là 0.1mm.
hình ảnh
▲ Chú giải: Vùng dung sai phải nằm giữa hai mặt phẳng song song cách nhau 0,08mm và vuông góc với đường tham chiếu.
3) Độ nghiêng
Độ nghiêng đề cập đến điều kiện chính xác để duy trì bất kỳ góc nhất định nào giữa các hướng tương đối của hai phần tử trên một bộ phận. Dung sai độ dốc là mức độ biến đổi tối đa được phép giữa hướng thực tế của đối tượng được đo và hướng lý tưởng của nó ở bất kỳ góc nhất định nào so với mốc chuẩn.
hình ảnh
▲Minh họa: Vùng dung sai của trục đo là vùng giữa hai mặt phẳng song song có giá trị dung sai là 0.08mm và góc lý thuyết là 60 độ với mặt phẳng chuẩn A.
hình ảnh
▲Minh họa: Thêm dấu φ trước giá trị dung sai thì vùng dung sai phải nằm trong một bề mặt hình trụ có đường kính 0.1mm. Vùng dung sai phải song song với mặt phẳng B vuông góc với mốc A và ở góc đúng về mặt lý thuyết là 60 độ so với mốc A.
(2) Dung sai định vị
Dung sai vị trí là tổng lượng biến đổi được phép ở vị trí của đối tượng thực tế liên quan so với mốc chuẩn. Loại dung sai này bao gồm ba hạng mục: vị trí, độ đồng trục và tính đối xứng.
1) Vị trí
Vị trí đề cập đến độ chính xác của các điểm, đường, bề mặt và các phần tử khác trên bộ phận so với vị trí lý tưởng của chúng. Dung sai vị trí là sự thay đổi tối đa cho phép ở vị trí thực tế của phần tử được đo so với vị trí lý tưởng của nó.
hình ảnh
▲Minh họa: Khi thêm dấu Sφ trước vùng dung sai thì vùng dung sai là vùng bên trong quả bóng có đường kính 0.3mm. Vị trí của điểm trung tâm của vùng dung sai bi là kích thước đúng về mặt lý thuyết so với các mốc A, B và C.
2) Tính đồng trục
Độ đồng trục, thường được gọi là độ đồng trục, biểu thị rằng trục được đo trên bộ phận vẫn nằm trên cùng một đường thẳng so với trục tham chiếu. Dung sai độ đồng trục là độ biến thiên cho phép của trục thực tế được đo so với trục tham chiếu.
hình ảnh
▲ Chú giải về dung sai độ đồng trục: Khi đánh dấu giá trị dung sai, vùng dung sai là vùng giữa các hình trụ có đường kính 0.08mm. Trục của vùng dung sai tròn trùng với mốc chuẩn.
3) Tính đối xứng
Tính đối xứng đề cập đến trạng thái hai phần tử trung tâm đối xứng trên bộ phận vẫn nằm trong cùng một mặt phẳng trung tâm. Dung sai đối xứng là độ biến thiên cho phép của mặt phẳng tâm đối xứng (hoặc đường tâm, trục) của đối tượng thực tế so với mặt phẳng đối xứng lý tưởng.
hình ảnh
▲ Chú thích: Vùng dung sai là vùng giữa hai mặt phẳng song song hoặc đường thẳng có khoảng cách 0,08mm và được sắp xếp đối xứng với mặt phẳng tâm chuẩn hoặc đường tâm.
(3) Dung sai hết
Dung sai lệch pha là mục dung sai được đưa ra dựa trên phương pháp phát hiện cụ thể. Dung sai độ đảo có thể được chia thành độ đảo tròn và độ đảo tổng.
1) Nhảy vòng tròn
Độ đảo tròn có nghĩa là bề mặt quay của bộ phận duy trì một vị trí cố định so với trục chuẩn trong một mặt phẳng đo giới hạn. Dung sai độ đảo tròn là sự thay đổi lớn nhất được phép trong phạm vi đo giới hạn khi phần tử thực tế được đo quay quanh trục tham chiếu trong một vòng quay hoàn toàn mà không có chuyển động dọc trục.
hình ảnh
▲ Chú giải 1: Vùng dung sai là vùng nằm giữa hai đường tròn đồng tâm vuông góc với bất kỳ mặt phẳng đo nào, có chênh lệch bán kính là 0.1mm và có tâm của đường tròn nằm trên cùng một trục tham chiếu.
hình ảnh
▲ Chú thích 2: Vùng dung sai là vùng giữa hai đường tròn có khoảng cách 0.1mm trên bề mặt hình trụ đo ở bất kỳ vị trí bán kính nào đồng trục với mốc chuẩn.
2) Nhịp đầy đủ
Độ đảo tổng đề cập đến độ đảo dọc theo toàn bộ bề mặt được đo khi bộ phận liên tục quay quanh trục tham chiếu. Dung sai độ đảo tổng là lượng độ đảo tối đa được phép khi phần tử thực tế được đo quay liên tục quanh trục chuẩn trong khi dụng cụ chỉ báo di chuyển so với đường viền lý tưởng của nó.
