giáo trình dung sai và kỹ thuật đo

giáo trình dung sai và kỹ thuật đo bao gồm 7 chương: chương 1 khái niệm cơ bản về dung sai và lắp ghép chương 2sai số gia công các yếu tố hình học chi tiết chương 3 dung sai và lắp ghép bề mặt trơn chương 4 dung sai hình dáng và vị trí và nhám bề mặt chương 5 dung sai và lắp ghép các chi tiết điển hình chương 6 chuỗi kích thước chương 7 kỹ thuật đó

I/ Bản chất của tính đổi lẫn chức năng

1 Định nghĩa

Tính đổi lẫn chức năng là một nguyên tắc thiết kế và

chế tạo để đảm bảo cho các máy và chi tiết máy cùng

loại, cùng cỡ có thể thay thế cho nhau mà không cần

phải sửa chữa hoặc lựa chọn nhưng vẫn đảm bảo mọi

yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế

2 Đổi lẫn hoàn toàn

Khi chọn bất kỳ chi tiết nào thuộc loạt cùng loại khi

lắp vào vị trí tương ứng của nó đều đảm bảo vừa đúng

yêu cầu của nó mà không cần phải gia công bổ sung,

điều chỉnh khi lắp gọi là đạt tính đổi lẫn chức năng hoàn

• Khi chọn chi tiết nào thuộc loạt cùng loại khi lắp

vào vị trí tương ứng của nó trong máy để đảm bảo

chính xác lắp ghép cao cần phải gia công bổ sung gọi

là đổi lẫn không hoàn toàn

• Phương pháp này cho phép mở rộng phạm vi dung

sai của các khâu thành phần để dễ chế tạo Sau đó,

chi tiết sẽ được phân thành từng nhóm theo kích

thước thật của chúng và các chi tiết trong nhóm

tương ứng sẽ được lắp ráp với nhau

3 Đổi lẫn không hoàn toàn

2

a) Kích thước danh nghĩa

• Là kích thước mà dựa vào chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết để tính toán xác định và chọn theo trị

số kích thước tiêu chuẩn

• Ký hiệu : D N , d N

DN (Đối với lỗ hay bề mặt bao)

dN (Đối với trục hay bề mặt bị bao)

Ví dụ: Khi tính toán sức bền vật liệu ta xác định được đường kính của chi tiết trục là: 24,732mm Theo các giá trị của dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn ta quy tròn

là 25mm Vậy kích thước danh nghĩa của chi tiết trục là: d = 25mm

1 Kích thước

3

b) Kích thước thực

• Kích thước thực là kích

thước đo được trực tiếp

trên chi tiết

4

c) Kích thước giới hạn

- Kích thước giới hạn là kích thước lớn nhất và nhỏ nhất giới hạn phạm vi cho phép của kích thước chi tiết

Có hai kích thước giới hạn:

+ Kích thước giới hạn lớn nhất (D max , d max)

+ Kích thước giới hạn nhỏ nhất (D min , d min)

2 Sai lệch giới hạn

Sai lệch giới hạn là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn

và kích thước danh nghĩa

Có hai sai lệch giới hạn:

a) Sai lệch giới hạn trên

b) Sai lệch giới hạn dưới

6

a) Sai lệch giới hạn trên

Là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước danh nghĩa

Ký hiệu: ES, es

Đối với lỗ : ES = Dmax  D N

Đối với trục : es = dmax  d N

2 Sai lệch giới hạn

7

a) Sai lệch giới hạn trên

Là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước danh nghĩa

Ký hiệu: ES, es

Đối với lỗ : ES = Dmax  D N

Đối với trục : es = dmax  d N

2 Sai lệch giới hạn

8

b) Sai lệch giới hạn dưới

Là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích thước danh nghĩa

Ký hiệu: EI, ei

Đối với lỗ: EI = Dmin  D N

Đối với trục: ei = dmin  d N

9

2 Sai lệch giới hạn

b) Sai lệch giới hạn dưới

Là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích thước danh nghĩa

Ký hiệu: EI, ei

Đối với lỗ: EI = Dmin  D N

Đối với trục: ei = dmin  d N

10

2 Sai lệch giới hạn

* Ghi chú:

- Sai lệch giới hạn có thể dương, âm hoặc bằng 0

- Sai lệch giới hạn trên luôn luôn lớn hơn sai lệch giới hạn dưới

- Đơn vị của sai lệch giới hạn có thể là mm hoặc mm

11

b) Sai lệch giới hạn dưới

2 Sai lệch giới hạn

Dung sai là hiệu giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn nhỏ nhất.(T)

Dung sai là hiệu giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn nhỏ nhất.(T)

* Ghi chú :

- Dung sai luôn luôn dương (T > 0)

- Đơn vị của dung sai có thể là mm hoặc mm

* Trên bản vẽ, kích thước sẽ được ghi gồm các yếu tố

sau:

- Kích thước danh nghĩa

- Sai lệch giới hạn (trên và dưới) Tất cả đều phải cùng một đơn vị là mm

14

3 Dung sai

Ví dụ 1:

Gia công một chi tiết trục có đường kính danh nghĩa

d = 25mm, dmax = 25,1mm, dmin = 25,015mm

a Tính các sai lệch giới hạn và dung sai của trục ?

b Trục gia công xong có kích thước 25,005 mm, như vậy có dùng được hay không? Tại sao?

15

a Đường kính danh nghĩa d = 25mm

• Sai lệch giới hạn trên của trục es là:

b Trục gia công xong có kích thước 25,005 mm, như

vậy không dùng được vì d nằm ngoài vùng dung sai

Ví dụ 2:

Gia công một chi tiết lỗ có kích thước

a Tính các kích thước giới hạn và dung sai của lỗ ?

b Lỗ gia công xong có kích thước Dt=49,950 mm, như vậy có đạt yêu cầu không ? Tại sao?

17

0,020 0,041

50

D   

0,020 0,041

50

D   

-4 Lắp ghép

• Lắp ghép là sự phối hợp giữa hai hay nhiều chi tiết

với nhau để thành một bộ phận máy hay một máy có ích

19

Dựa vào đặc tính của lắp ghép, các lắp ghép được phân làm 3 nhóm như sau:

a) Lắp ghép có độ hở

Là lắp ghép trong đó kích thước bao luôn luôn lớn hơn kích thước bị bao để tạo thành độ hở trong lắp ghép

Ký hiệu: S

21

4 Lắp ghép

+ Độ dôi lớn nhất: Nmax  dmax - Dmin  es EI

-+ Độ dôi nhỏ nhất: Nmin  dmin - Dmax  ei - ES

+ Độ dôi trung bình: max min

c) Lắp ghép trung gian

Là lắp ghép trong đó có thể có độ hở hoặc độ dôi tùy theo kích thước thực của cặp chi tiết lắp ghép với nhau

26

4 Lắp ghép

+ Kích thước giới hạn của lỗ và trục.

+ Dung sai của lỗ và trục.

I KHÁI NIỆM SAI SỐ GIA CÔNG

Sai số gia công là sự không phù hợp giữa yếu tố kỹ

thuật của chi tiết sau khi gia công so với yêu cầu của

thiết kế đề ra

Nguyên nhân gây ra sai số trong quá trình gia công là:

+ Sai số do máy

+ Sai số do dụng cụ cắt

+ Sai số do biến dạng đàn hồi

+ Sai số do rung động trong quá trình cắt

+ Sai số do biến dạng nhiệt của hệ thống công nghệ …

1

1 Sai số hệ thống:

Là những sai số mà trị số của chúng không biến đổi

hoặc biến đổi theo một quy luật xác định trong suốt thời gian gia công

Có 2 loại: sai số hệ thống

a Sai số hệ thống cố định (không đổi):

Là sai số mà nó không đổi trong suốt qúa trình gia công

d=9.5 thì cả loạt chi tiết đều bị sai lệch đi 0.5 mm (bỏ qua độ mòn mũi khoan)

2

1 Sai số hệ thống

b Sai số hệ thống thay đổi

Là sai số mà nó thay đổi trong suốt quá trình gia công

Ví dụ:

Sai số do độ mòn của dụng cụ cắt là loại sai số hệ thống biến đổi theo một quy luật xác định đối với thời gian gia công sai số này gọi là "sai số hệ thống thay đổi

3

2 Sai số ngẫu nhiên:

- Là sai số có trị số khác nhau ở các chi tiết gia công

- Sai số loại này biến đổi không theo quy luật nào

- Nguyên nhân gây ra sai số ngẫu nhiên là nguyên nhân tác động lúc ít, lúc nhiều, lúc có, lúc không

Ví dụ:

- Sự thay đổi lực cắt do chiều sâu cắt thay đổi hoặc chấn

động khi cắt Sai số do những nguyên nhân loại đó gây ra sẽ có trị số thay đổi một cách ngẫu nhiên ở các chi tiết khác nhau nên thuộc loại sai số ngẫu nhiên

- Độ cứng chi tiết làm ảnh hưởng đến lực cắt làm cho sai số chi tiết gia công, sai số này là ngẫu nhiên

4

1 Định nghĩa:

Sai số kích thước gia công là lượng chênh lệch giữa

kích thước thực của chi tiết sau khi gia công so với

khoảng kích thước cho phép của nó ghi trên bản vẽ chi tiết (thiết kế) (gọi là dung sai)

5

Giả sử gia công một loạt chi tiết

trục (N=60-100 chi tiết) trên

một máy đã điều chỉnh sẵn kích

thước

- Đo đường kính của từng trục

sau khi gia công ta được các giá

trị: d1, d2, , dN

- Khoảng kích thước từ dmin

đến dmax được gọi là "miền phân

bố thực”

6

2 Tính sai số kích thước gia công:

- Ta chia phân bố thực thành k miền nhỏ (k > 3)

- Số chi tiết có kích thước nằm trong từng miền nhỏ là

ml, m2, , mk (tất nhiên m1 + m2 + + mk = N)

7

- Các giá trị ml, m2, Mk gọi là tần số xuất hiện kích thước

- Còn tỉ số: m/N gọi tần suất (xác suất) xuất hiện của kích thước đó trong miền nhỏ đã chia

8

Người ta dùng đường công gauss để biểu thị xác suất xuất hiện của kích thước gia công y (theo lý thuyết xác suất y có dạng)

9

: sai lệch bình phương trung bình



Dời trục y về tâm phân bố

Gọi P là xác suất xuất hiện các

chi tiết có kích thước gia công

nằm trong vùng xi ¸ xj của

khoảng phân tán W

Xác suất xuất hiện các chi tiết có kích thước trong vùng (xi

¸ xj) là:

Ứng với các giá trị của z, người ta tính được giá trị của

hàm F(z) và 2F(z), sau đó tra bảng tìm P

11

• Trường hợp đặc biệt xi và xj đối xứng nhau qua TTPB :

12

Xác suất xuất hiện các chi tiết có kích thước trong khoảng phân tán W:

14

15

Để đánh giá loạt chi tiết gia cơng, cần so sánh khoảng phân tán W với khoảng dung sai T Cĩ thể xảy ra các

trường hợp sau:

* Trung tâm phân bố trùng với trung tâm dung sai

Không có phế phẩm Có phế phẩm

16

* Trung tâm phân bố không trùng với trung tâm dung sai

Có thể có phế

phẩm

Pphế phẩm = P(Xp ÷ X2) = F(X2) - F(Xp)

17

trung tâm phân bố trùng với trung trung tâm dung sai

a Hãy tính số lượng chi tiết có kích thước nằm trong giới hạn -x1÷ +x2 nào đó?

b xác định giá trị bằng số của các giới hạn đó ?

B2: Số lượng chi tiết –x1<n<+x2 là:

B3: Tìm sai lêch chuẩn:

theo điều kiện cần để không có phế phẩm thì:

    



x

 

Dạng 2: Xác định số lượng chi tiết trục (lỗ) để có lắp ghép luôn luôn có độ dôi hay độ hở.

1 Cho một loạt trục d= xác định số lượng trục

(theo %) sao cho khi lắp chúng với bất kỳ lỗ nào

trong loạt bạc có kích thước D= đều cho lắp ghép có độ dôi

Giải:

0,035 0,018

40

027 , 0

-+ 0

b1: Lập sơ đồ phân bố dung

sai của lắp ghép:

Từ sơ đồ ta thấy: chỉ những trục có kích thước nằm trong khoảng từ mới thoả mãn điều kiện đầu bài.

B 2 : Tính phương sai của đường cong phân bố :

40,0265 2

tb

tb

d d d

40 027

B 3 : Vẽ đường cong phân bố kích thước của loạt trục:

-+ 0

Sai lệch x1, x2 của các kích thước so với kích thước dtb

x1 = 40,027 - 40,0265 = +0,0005 mm

x2 = 40,035 - 40,0265 = +0,0085 mm

Ta có đường cong phân bố:

B 4 : Tính xác suất xuất hiện kích thước

y

26,5

1 1

0, 5

0,17 2,83

8, 5

3, 00 2,83

Dạng 2: Xác định số lượng chi tiết trục (lỗ) để có lắp ghép luôn luôn có độ dôi hay độ hở.

1 Cho một loạt lỗ xác định số lượng lỗ

(theo %) sao cho khi lắp chúng với bất kỳ trục nào trong loạt trục có kích thước đều cho lắp ghép có độ dôi

Giải:

0,035 0,018

-+ 0

b1: Lập sơ đồ phân bố dung

sai của lắp ghép:

Dạng bài 3: Xác định xác suất xuất hiện độ hở (độ dôi) của lắp ghép trung gian

B 2 : Tính kích thước trung bình

2 2 ( , ) ( , )

d D

B 3 : Lấy hiệu 2 trung bình

Nếu lắp ghép có độ hở nhiều hơn

trung tâm phân bố trùng với độ hở S Nếu lắp ghép có độ dôi nhiều hơn

trung tâm phân bố trùng với độ dôi N

tb

tb D d

29

  2  2  1

2

1 1

2 1

6

, 6

Ví dụ dạng 3:

Xác định xác suất xuất hiện lắp ghép có độ hở (dôi )

m ei

m es

m EI

m ES

, 0

30 56

Ví dụ dạng 3:

Xác đinh xác suất xuất hiện lắp ghép có độ hở (dôi )

m ei

m es

m EI

m ES

, 0

30 56

Chọn độ dôi là dương Chọn độ dôi là âm

B 3 : Lấy hiệu 2 trung bình

Xác suất xuất hiện độ dôi được tính như sau:

0 4986

, 0 4922

max 

S

5

32

max  

N

Dạng 4:

Trung tâm phân bố không trùng trung tâm dung sai.

Loạt chi tiết lỗ có kích thước kích thước

phân bố theo qui luật gauss có

Do yêu cầu thiết kế T<6σ và cho phép số chi tiết vượt quá giới hạn T là 5% Phế phẩm sữa được

Giải

Do loạt chi tiết là loạt lỗ nên phế phẩm sữa được là những chi tiết có d’<dmim tức là trung tâm phân bố phải lệch về bên trái trung tâm dung sai

Dạng 4: Trung tâm phân bố không trùng trtâm dung sai.

Giải

T

ed

  0 5   0 45

95

0 6

, 6 ,

1 2

1 2

2 2

1 1

2 1

z z

x z

x z

P x

x P

0

3 5

0

95

0 6

, 6 ,

1 1

2 2

1 2

2 2

1 1

2 1

x z

z z

x z

x z

P x

x P

140 30

65 , 4 65

, 4 3

65 , 1

.

0 2

3 65

, 1 2

2 1

Dạng 4: Trung tâm phân bố không trùng trtâm dung sai.

I KHÁI NIỆM VỀ MIỀN DUNG SAI

II HỆ THỐNG DUNG SAI LẮP GHÉP

III GHI KÝ HIỆU DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP

TRÊN BẢN VẼ

TCVN 2244-91 qui định chia mức độ chính xác của kích thước chi tiết ra làm 20 cấp theo thứ tự độ chính xác giảm dần : 01 ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; … ; 18

* Cấp chính xác 01 ; 0 ;1 ; 2 ; 3 ; 4 : dùng cho các kích thước lắp ghép trong dụng cụ đo, dụng cụ kiểm tra.

* Cấp chính xác từ 5 đến 11 : dùng cho các kích thước lắp ghép trong các máy móc thông dụng.

* Cấp chính xác từ 12 đến 18 : dùng cho các kích thước không lắp ghép hoặc các kích thước của các mối ghép thô.

1 Trị số dung sai

 Trị số dung sai được tính theo công thức dung sai:

+ Đối với cấp chính xác 01 , 0 , 1

+ Các trị số dung sai đối các cấp chính xác 2, 3, 4 là các

số hạng gần đúng của một cấp số nhân mà số hạng thứ nhất và số hạng cuối cùng là các trị số dung sai của cấp chính xác 1 và 5.

1 Trị số dung sai

1 Trị số dung sai

2 Vị trí dung sai

* Sai lệch cơ bản H có EI = 0

* Sai lệch cơ bản Js : miền dung sai phân bố đối xứng qua đường 0.

• Sơ đồ bố trí sai lệch cơ bản của lỗ

Vị trí của dung sai được thể hiện bởi sai lệch cơ bản

• Sơ đồ bố trí sai lệch cơ bản của trục

* Sai lệch cơ bản h có es = 0

* Sai lệch cơ bản js : miền dung sai phân bố đối xứng qua đường 0.

2 Vị trí dung sai

* Trị số và dấu của các sai lệch cơ bản khác được qui

định trong TCVN 2244 – 91 Các sai lệch cơ bản của lỗ

và trục có cùng một chữ ký hiệu sẽ bằng nhau về trị số

nhưng ngược dấu.

* Sai lệch thứ hai (không cơ bản) được xác định như sau:

Với lỗ : EI = ES - TD hoặc ES = EI + TD Với trục : ei = es - Td hoặc es = ei + Td

2 Vị trí dung sai

3 Miền dung sai

Miền dung sai được tạo ra bằng cách phối hợp giữa một sai lệch cơ bản với môt cấp chính xác

Ví dụ: H7 ; Js5 ; F8 và h6 ; m7 ; s5 …

Sai lệch cơ bản của lỗ

Cấp chính xác

1 Phân loại

a) Hệ thống lỗ

Hệ thống lỗ là tập hợp các kiểu lắp mà trong đó độ hở hoặc độ dôi của kiểu lắp được hình thành bằng cách ghép các trục khác nhau với lỗ cơ bản (H).

Đường 0

Miền dung sai của lỗ cơ bản Miền dung sai của truc

Minh h ọ a Lắp ghép theo hệ thống lỗ.

Lắp lỏng Lắp trung gianLắp chặt

b) Hệ thống trục

Hệ thống trục là tập hợp các kiểu lắp mà trong đó độ hở hoặc độ dôi của kiểu lắp được hình thành bằng cách

ghép các lỗ khác nhau với trục cơ bản (h).

Minh họa lắp ghép Hệ thống trục

Lắp trung gianLắp lỏngLắp chặt

3 Lắp ghép

Lắp ghép là sự phối hợp giữa một miền dung sai của lỗ

và một miền dung sai của trục theo hệ thống lỗ hay hệ thống trục

1 Ghi ký hiệu lắp ghép

Trên bản vẽ lắp, ký hiệu lắp ghép được ghi theo các

dạng sau:

I SL hình dạng và vị trí tq giữa các bề mặt

• Định nghĩa về mặt:

• * Bề mặt danh nghĩa

• * Bề mặt thực

• * Bề mặt áp

Bề mặt danh

nghĩa

• Bề mặt áp

• Bề mặt thực

1 Sai lệch hình dạng

A Đối với mặt phẳng

+ Độ thẳng: (Ký hiệu: 2 )

• Độ thẳng trong mặt phẳng

là khoảng cách lớn nhất D từ

các điểm của prôfin thực

đến đường thẳng áp trong

giới hạn của phần chuẩn L

• + Ví dụ:

Prôfin thực

Đường danh nghĩa

Đường thẳng áp

1 SAI LỆCH HÌNH DẠNG

+ Độ phẳng: (Ký hiệu: )

Độ phẳng là khoảng cách lớn nhất D từ các điểm của

bề mặt thực đến mặt phẳng

áp trong giới hạn của phần

chuẩn

Mặt phẳng áp

Mặt phẳng thực

Các dạng sai lệch thành phần

A Đối với mặt phẳng

+ Độ phẳng: (Ký hiệu: )

Đo phẳng là khoảng cách

lớn nhất D từ các điểm của

bề mặt thực đến mặt phẳng

áp trong giới hạn của phần

B Đối với mặt trụ

+ Độ tròn : (Ký hiệu: O)

Độ tròn là khoảng cách lớn nhất từ các điểm của prôfin thực đến vòng tròn áp

Vòng tròn

áp

Prôfin thực

B Đối với mặt trụ

+ Độ tròn: (Ký hiệu: O)

Độ tròn là khoảng cách lớn nhất từ các điểm của

prôfin thực đến vòng tròn áp

Độ ôvan

Các dạng sai lệch thành phần

Độ phân cạnh