Giáo trình dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo lường

- Về kỹ năng: Tính toán được các giá trị của kích thước, sai lệch và dung sai của chi tiết và của lắp ghép.. Kích thước danh nghĩa Là kích thước được xác định bằng tính toán dựa trên cơ

3

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP NAM ĐỊNH

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: DUNG SAI LẮP GHÉP & KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG

NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI, CÔNG NGHỆ Ô TÔ

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

Ban hành kèm theo Quyết định số: / QĐ- ngày tháng

năm của

Nam Định, năm 2018

4

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép

dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh

thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Dung sai lắp ghép & Kỹ thuật đo lường là môn học cơ sở ngành Cơ khí Môn học

cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về việc tính toán và lựa chọn dung sai

lắp ghép cho các yếu tố hình học của sản phẩm sao cho vừa đảm bảo tính công nghệ,

chất lượng lắp ghép và vừa đảm bảo được các tiêu chuẩn nhà nước ban hành Đồng

thời cung cấp cho người học cách sử dụng, bảo quản và phương pháp đo bằng các

dụng cụ đo thông dụng trong chế tạo cơ khí

Nội dung chính của giáo trình bao gồm hai phần

Phần I: Dung sai lắp ghép

Nghiên cứu các khái niệm về đổi lẫn chức năng, khái niệm về các kích thước,

dung sai và các nhóm lắp ghép chi tiết máy Cung cấp các kiến thức về hệ thống lắp

ghép, tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bề mặt trơn, dung sai hình dạng, vị trí và nhám bề

mặt của chi tiết gia công

Phần II: Kỹ thuật đo lường

Cung cấp các kiến thức về sử dụng các dụng cụ đo thông dụng trong chế tạo cơ

khí

Để cung cấp cho sinh viên một tài liệu học tập, nghiên cứu chúng tôi đã biên

soạn giáo trình “Dung sai lắp ghép & Kỹ thuật đo lường”, giáo trình được sử dụng làm

tài liệu học tập cho sinh viên bậc Cao đẳng các ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí, công

nghệ kỹ thuật ô tô tại trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định

Trong lần biên soạn đầu tiên này, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng giáo trình

vẫn còn nhiều vấn đề chưa đề cập hết hoặc còn thiếu sót Vì vậy, chúng tôi rất mong

được sự góp ý xây dựng và phê bình chân thành của bạn đọc Mọi thắc mắc, có thể gửi

thư góp ý về địa chỉ sau:

Nam Định, ngày tháng năm 2018 Chủ biên: Vũ Văn Ngưu

5

MỤC LỤC

LỜI GIỚI THIỆU 4

PHẦN I: DUNG SAI LẮP GHÉP 10

Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI LẮP GHÉP 10

1.1 Khái niệm về đổi lẫn chức năng trong chế tạo cơ khí 10

1.1.1 Bản chất của tính đổi lẫn chức năng 10

1.1.2 Vai trò của tính đổi lẫn chức năng 10

1.2 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 10

1.2.1 Kích thước danh nghĩa 10

Ví dụ: Kích thước của trục bánh răng sau khi tính toán được là d = 30,075 mm thì ta quy tròn về kích thước danh nghĩa là dN = 30 mm 13

1.2.2 Kích thước thực 13

1.2.3 Kích thước giới hạn 13

1.2.4 Sai lệch giới hạn 13

1.2.5 Dung sai 14

1.3 Khái niệm về lắp ghép 15

1.3.1 Nhóm lắp lỏng 17

1.3.2 Nhóm lắp chặt 18

1.3.3 Nhóm lắp trung gian 19

1.4 Biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép 20

CÂU HỎI ÔN TẬP 22

BÀI TẬP 22

Chương 2: HỆ THỐNG DUNG SAI LẮP GHÉP BỀ MẶT TRƠN 24

2.1 Hệ thống dung sai 24

2.1.1 Công thức tính trị số dung sai 24

2.1.2 Cấp chính xác (cấp dung sai tiêu chuẩn) 24

2.1.3 Khoảng kích thước danh nghĩa 26

2.2 Hệ thống lắp ghép 29

2.2.1 Hệ thống lỗ cơ bản 29

2.2.2 Hệ thống trục cơ bản 29

2.2.3 Sai lệch cơ bản 30

2.2.4 Ký hiệu miền dung sai của kích thước và lắp ghép 31

2.2.5 Lắp ghép tiêu chuẩn 36

6

2.2.6 Ghi ký hiệu sai lệch và lắp ghép trên bản vẽ 41

2.3 Chọn mối ghép tiêu chuẩn cho thiết kế 42

2.4 Phạm vi ứng dụng của từng kiểu lắp 42

2.4.1 Phạm vi ứng dụng của các kiểu lắp lỏng 42

2.4.2 Phạm vi ứng dụng của các kiểu lắp trung gian 43

2.4.3 Phạm vi ứng dụng của các kiểu lắp chặt 43

CÂU HỎI ÔN TẬP 44

BÀI TẬP 44

Chương 3: DUNG SAI HÌNH DẠNG, VỊ TRÍ VÀ NHÁM BỀ MẶT 46

3.1 Dung sai hình dạng và vị trí bề mặt 46

3.1.1 Sai lệch hình dạng 46

3.1.2 Sai lệch vị trí bề mặt 48

3.1.3 Ghi ký hiệu sai lệch, dung sai hình dạng và vị trí bề mặt trên bản vẽ 50

3.1.4 Xác định dung sai hình dạng và vị trí khi thiết kế 55

3.2 Nhám bề mặt 56

3.2.1 Bản chất nhám bề mặt 56

3.2.2 Chỉ tiêu đánh giá nhám bề mặt 57

3.2.3 Xác định giá trị cho phép của thông số nhám 57

3.2.4 Ghi ký hiệu nhám bề mặt trên bản vẽ chi tiết 59

CÂU HỎI ÔN TẬP 60

BÀI TẬP 60

Chương 4: DUNG SAI KÍCH THƯỚC VÀ LẮP GHÉP CỦA CÁC MỐI GHÉP THÔNG DỤNG 61

4.1 Mối ghép ổ lăn với trục và lỗ thân hộp 61

4.1.1 Cấp chính xác chế tạo ổ lăn 61

4.1.2 Lắp ghép ổ lăn 61

4.2 Dung sai lắp ghép then 62

4.2.1 Dung sai 62

4.2.2 Lắp ghép then 63

4.3 Dung sai lắp ghép then hoa 64

4.3.1 Khái niệm về mối ghép 64

4.3.2 Dung sai kích thước 64

4.3.3 Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho mối ghép 65

7

4.3.4 Ghi ký hiệu lắp ghép theo hoa trên bản vẽ 66

4.4 Lắp ghép côn trơn 66

4.4.1 Góc côn và độ côn 66

4.4.2 Dung sai kích thước góc 67

4.4.3 Cấp chính xác 67

4.4.4 Lắp ghép côn trơn 67

4.5 Mối ghép ren 68

4.5.1 Dung sai lắp ghép ren hệ mét 68

4.5.2 Dung sai lắp ghép ren hình thang 70

4.6.1 Các thống số kích thước cơ bản 73

4.6.2 Các yêu cầu kỹ thuật của truyền động bánh răng 74

4.6.3 Đánh giá mức chính xác của truyền động bánh răng 74

4.6.4 Cấp chính xác chế tạo bánh răng 75

4.6.5 Dạng đối tiếp mặt răng và dung sai độ hở mặt bên, Tjn 76

4.6.6 Ghi ký hiệu cấp chính xác và dạng đối tiếp mặt răng 76

CÂU HỎI ÔN TẬP 77

BÀI TẬP 77

Chương 5: CHUỖI KÍCH THƯỚC 78

5.1 Các khái niệm cơ bản 78

5.1.1 Chuỗi kích thước 78

5.1.2 Khâu (kích thước của chuỗi) 78

5.2 Giải chuỗi kích thước 79

5.2.1 Bài toàn chuỗi và phương trình cơ bản của chuỗi kích thước 79

5.2.2 Giải chuỗi kích thước bằng phương pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn 80

CÂU HỎI ÔN TẬP 86

BÀI TẬP 86

PHẦN II: KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG 87

Chương 6: DỤNG CỤ ĐO THÔNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO CƠ KHÍ 87

6.1 Dụng cụ đo kiểu thước cặp 87

6.1.1 Công dụng và phận loại thước cặp 87

6.1.2 Cấu tạo thước cặp thông thường 89

6.1.3 Cách sử dụng và bảo quản thước cặp 89

6.2 Dụng cụ đo kiểu panme 90

8

6.2.1 Công dụng và phân loại 90

6.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của panme đo ngoài 94

6.2.3 Cách sử dụng và bảo quản panme 95

6.3 Đồng hồ so 97

6.3.1 Công dụng và phân loại 97

6.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động đồng hồ so 97

6.3.3 Cách sử dụng và bảo quản đồng hồ so 98

CÂU HỎI ÔN TẬP 99

PHẦN III 100

THỰC HÀNH ĐO 100

Bài 1: SỬ DỤNG THƯỚC CẶP 100

1 Mục tiêu 100

2 Nội dung thực hành 100

2.1 Đo bằng mỏ đo ngoài 100

2.2 Đo bằng mỏ đo trong 101

2.3 Đo bằng đầu đo sâu 102

Bài 2: SỬ DỤNG PANME 104

1 Mục tiêu 104

2 Nội dung thực hành 104

2.1 Đo bằng Panme đo trong 104

2.1 Đo bằng Panme đo ngoài 104

Bài 3: SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ SO 106

1 Mục tiêu 106

2 Nội dung thực hành 106

2.1 Đo bề dày vật mỏng 106

2.2 Đo độ tròn 106

PHỤ LỤC 1 DUNG SAI LẮP GHÉP BỀ MẶT TRƠN 108

PHỤ LỤC 2: DUNG SAI HÌNH DẠNG VÀ VỊ TRÍ BỀ MẶT 121

PHỤ LỤC 3 125

9

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo lường

Mã số môn học: C612010210

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học

- Vị trí: Môn học được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung, trước các môn học/ mô đun đào tạo chuyên môn nghề, là môn học lý thuyết cơ sở bắt buộc

- Tính chất: Là môn học lý thuyết cơ sở ngành bắt buộc

- Ý nghĩa và vai trò của môn học: Môn học giúp cho người học hiểu rõ được đặc điểm về sai lệch, dung sai của kích thước và lắp ghép Giúp người học hiểu được cấu tạo và sử dụng được thành thạo các loại dụng cụ đo thông dụng trong chế tạo cơ khí

Mục tiêu môn học:

- Về kiến thức:

+ Hiểu rõ được các khái niệm về kích thước, sai lệch và dung sai

+ Hiểu được đầy đủ công dụng, cấu tạo, nguyên lý, phương pháp sử dụng và bảo quản các loại dụng cụ đo thường dùng

+ Biết chuyển hoá được các ký hiệu dung sai thành các trị số gia công tương ứng

+ Biết biểu diễn đúng các quy ước về sai lệch giới hạn, độ nhám các bề mặt đặc biệt của chi tiết

+ Hiểu đươc phương pháp thiết lập, trình bày và đọc bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp

- Về kỹ năng: Tính toán được các giá trị của kích thước, sai lệch và dung sai của chi tiết và của lắp ghép Đo, đọc được chính xác kích thước và kiểm tra được độ sai lệch về độ song song, không vuông góc, không đồng trục, không tròn, độ nhám

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Cẩn thận tỉ mỉ, rèn luyện tính tư duy, sáng tạo, tự chủ nghiên cứu học tập trong vấn đề dung sai và đo lường

+ Hiểu được đầy đủ công dụng, cấu tạo, nguyên lý, phương pháp sử dụng và bảo quản các loại dụng cụ đo thường dùng

+ Biết chuyển hoá được các ký hiệu dung sai thành các trị số gia công tương ứng

+ Biết biểu diễn đúng các quy ước về sai lệch giới hạn, độ nhám các bề mặt đặc biệt của chi tiết

+ Hiểu đươc phương pháp thiết lập, trình bày và đọc bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp

1.1 Khái niệm về đổi lẫn chức năng trong chế tạo cơ khí

1.1.1 Bản chất của tính đổi lẫn chức năng

Tính đổi lẫn chức năng của loạt chi tiết là khả năng thay thế cho nhau không cần phải lựa chọn hoặc sửa chữa gì thêm mà vẫn đảm bảo chức năng yêu cầu của bộ phận máy hoặc máy mà chúng lắp thành Ví dụ: đai ốc vặn vào bu lông có chức năng siết chặt, khi ta chế tạo hàng loạt đai ốc cùng loại nếu ta lấy bất kỳ đai ốc nào của loạt vừa chế tạo lắp vào bu lông mà vẫn đảm bảo chức năng bắt chặt thì đai ốc đó đạt được tính đổi lẫn chức năng

1.1.2 Vai trò của tính đổi lẫn chức năng

a Đối với thiết kế:

Giảm được thời gian thiết kế với các chi tiết giống nhau

b Đối với sản xuất:

- Giảm được thời gian sản xuất vì các chi tiết giống nhau

- Không phụ thuộc vào địa điểm sản xuất

- Áp dụng được các tiến bộ khoa học

- Chuyên môn hóa công việc và sản xuất theo dây chuyền

- Có thể chế tạo được hàng loạt và nâng cao chất lượng sản phẩm

c Đối với sử dụng:

- Giá thành sản phẩm hạ vì sản xuất được hàng loạt

- Chế tạo được hàng loạt chi tiết dự trữ để thay thế do vậy giảm được thời gian sửa chữa

1.2 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai

1.2.1 Kích thước danh nghĩa

Là kích thước được xác định bằng tính toán dựa trên cơ sở chức năng của chi tiết, sau đó quy tròn (về phía lớn hơn) theo các giá trị của dãy kích thước tiêu chuẩn

Ký hiệu: + Trục: dN

11 + Lỗ : DN

Ra40 (R’40)

Ra5 (R5)

Ra10 (R’10)

Ra20 (R’20)

Ra40 (R’40)

Ra5 (R5)

Ra10 (R’10)

Ra20 (R’20)

Ra40 (R’40) 1,0 1,0

11 11,5

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

- Sai lệch giới hạn trên: là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích

thước danh nghĩa

Hình 1-1 Sơ đồ biểu diễn kích thước giới hạn

Trị số sai lệch mang dấu “+” khi kích thước giới hạn lớn hơn kích thước danh nghĩa, mang dấu “-” khi kích thước giới hạn nhỏ hơn kích thước danh nghĩa và bằng

“0” khi kích thước giới hạn bằng kích thước danh nghĩa (hình 1-1)

1.2.5 Dung sai

Dung sai là phạm vi cho phép của sai số Trị số dung sai bằng hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn nhỏ nhất, hoặc bằng hiệu đại số giữa sai lệch giới hạn trên và sai lệch giới hạn dưới

Dung sai được ký hiệu là T (Tolerance) và được tính theo các công thức sau:

Ký hiệu: + Trục: Td = dmax – dmin (1.7)

Như vậy, dung sai đặc trưng cho độ chính xác yêu cầu của kích thước hay còn gọi là độ chính xác thiết kế

Ví dụ 1.1: Một chi tiết trục có kích thước danh nghĩa dN = 32 mm, kích thước giới hạn lớn nhất dmax = 32,050 mm, kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin = 32,034 mm Tính trị số các sai lệch giới hạn và dung sai Trục sau khi gia công xong có kích thước

dth = 32,049 mm, hỏi có đạt yêu cầu không?

Đánh giá kết quả

- Bề mặt lắp ghép thường là bề mặt bao bên ngoài và bề mặt bị bao bên trong

Ví dụ: trong lắp ghép giữa trục và lỗ (hình 1-2); lắp ghép giữa con trượt và rãnh

(hình 1-3), thì bề mặt lỗ và bề mặt rãnh trượt là bề mặt bao, còn bề mặt trục và bề mặt con trượt là bề mặt bị bao

1 2

b

1 2

Hình 1-2 Lắp ghép giữa trục và lỗ Hình 1-3 Lắp ghép giữa con trượt và rãnh trượt 1- Lỗ, 2- Trục 1- Rãnh trượt; 2- Con trượt

16

- Kích thước bề mặt bao được ký hiệu là D

- Kích thước bề mặt bị bao được ký hiệu là d

- Kích thước danh nghĩa của lắp ghép là chung cho cả bề mặt bao và bị bao (D N

Hình 1-4 Lắp ghép côn trơn Hình 1-5 Lắp ghép ren

- Lắp ghép truyền động bánh răng: bề mặt lắp ghép là bề mặt tiếp xúc một cách

có chu kỳ của các răng bánh răng (thường là bề mặt thân khai) (hình 1-6)

Hình 1-6 Lắp ghép bánh răng

Trong số các lắp ghép trên thì lắp ghép bề mặt trơn chiếm phần lớn Đặc tính của lắp ghép bề mặt trơn được xác định bởi hiệu số kích thước của bề mặt bao và bề mặt bị bao Nếu hiệu số đó có giá trị dương (D - d > 0) thì lắp ghép có độ hở Nếu hiệu số đó

có giá trị âm (D - d < 0) thì lắp ghép có độ dôi Dựa vào đặc tính đó lắp ghép được chia thành 3 nhóm

Độ hở của lắp ghép được ký hiệu là: S = D - d

Tương ứng với các kích thước giới hạn của lỗ (Dmax, Dmin) và của trục (dmax,

dmin), lắp ghép có độ hở giới hạn:

Smax = (Dmax - DN) - (dmin - dN) = ES - ei (1.14)

Smin = (Dmin - DN) - (dmax - dN) = EI - es (1.15)

(Đối với một lắp ghép thì D N = d N )

Nếu kích thước của lỗ, trục được phép dao động trong khoảng Dmax  Dmin và dmax ÷

dmin thì độ hở (S) của lắp ghép tạo thành cũng được phép dao động trong khoảng Smax 

Smin, tức là trong phạm vi dung sai độ hở,

Dung sai độ hở: TS = Smax - Smin (1.16)

Từ (1.11), (1.12) và (1.16) ta suy ra:

TS = (Dmax - dmin) - (Dmin - dmax)

TS = (Dmax - Dmin) + (dmax - dmin)

Như vậy dung sai của độ hở (TS) bằng tổng dung sai kích thước lỗ và kích thước trục Dung sai độ hở còn được gọi là dung sai của lắp ghép lỏng Nó đặc trưng cho mức độ chính xác yêu cầu của lắp ghép

Ví dụ 1.5: Cho kiểu lắp ghép lỏng trong đó kích thước lỗ là 0,03

52

 kích thước trục là 0 ,03

0 ,06

52 



 Hãy tính:

- Kích thước giới hạn và dung sai của các chi tiết

- Độ hở giới hạn, độ hở trung bình và dung sai của độ hở

Giải:

- Kích thước giới hạn và dung sai được tính tương tự như ví dụ 1.3 và 1.4:

+ Đối với lỗ: Dmax = DN + ES = 52 + 0,030 = 52,03 mm

- Độ hở giới hạn và trung bình được tính theo (1.11), (1.12) và (1.13)

Smax = Dmax - dmin = 52,03 - 51,94 = 0,09 mm

Smin = Dmin - dmax = 52 - 51,97 = 0,03 mm

Độ dôi của lắp ghép được ký hiệu là N = d - D

Tương ứng với các kích thước giới hạn của trục và của lỗ ta có độ dôi giới hạn:

Nmax = dmax - Dmin = es - EI (1.18)

Nmin = dmin - Dmax = ei - ES (1.19)

Độ dôi trung bình của lắp ghép:

- Độ dôi giới hạn và độ dôi trung bình của kiểu lắp

- Dung sai kích thước lỗ, trục và dung sai độ dôi

Smax = Dmax - dmin

Trường hợp nhận được lắp ghép có độ dôi thì độ dôi lớn nhất là:

Nmax = dmax - Dmin

Trong lắp ghép trung gian thì độ hở và độ dôi nhỏ nhất ứng với trường hợp thực hiện lắp ghép mà kích thước lỗ bằng kích thước trục, có nghĩa là độ hở và độ dôi nhỏ nhất bằng không

Vì vậy, dung sai của lắp ghép trung gian được tính như sau:

82

 , hãy tính:

- Tính kích thước giới hạn và dung sai kích thước lỗ và trục

- Tính độ hở, độ dôi giới hạn và độ hở hoặc độ dôi trung bình

- Tính dung sai của lắp ghép

- Độ hở và độ dôi giới hạn lớn nhất tính theo (1.11) và (1.18):

Smax = Dmax - dmin = 82,035 - 82,023 = 0,012 mm

Nmax = dmax - Dmin = 82,045 - 82,000 = 0,045 mm

Trong ví dụ này: Nmax = 0,045 mm > Smax = 0,012 mm, nên ta tính độ dôi trung bình theo (1.24)

- Dung sai của lắp ghép được tính theo (1.22):

TS,N = Smax + Nmax = 0,012 + 0,045 = 0,057 mm

hoặc TS,N = TD + Td = 0,035 + 0,022 = 0,057 mm

1.4 Biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép

Để đơn giản và thuận tiện cho tính toán người ta biểu diễn lắp ghép dưới dạng sơ

đồ phân bố miền dung sai

Dùng hệ trục tọa độ vuông góc với trục tung biểu thị sai lệch của kích thước theo micromet (m) (1m = 10-3 mm), trục hoành biểu thị vị trí của kích thước danh nghĩa ứng với vị trí đó thì sai lệch kích thước bằng không, nên trục hoành còn gọi là đường không

Sai lệch của kích thước được phân bố về hai phía so với kích thước danh nghĩa, sai lệch dương ở phía trên, sai lệch âm ở phía dưới

- Biểu diễn sơ đồ phân bố miền

dung sai của lắp ghép

- Xác định đặc tính của lắp ghép

và tính trị số giới hạn của độ hở hoặc

độ dôi trực tiếp trên sơ đồ

- Đặc tính của lắp ghép được xác định dựa vào vị trí tương quan giữa hai miền dung sai Ở đây miền dung sai kích thước lỗ TD nằm ở phía trên miền dung sai kích thước trục Td, nghĩa là kích thước lỗ luôn lớn hơn kích thước trục do vậy lắp ghép luôn luôn có độ hở Đó là lắp lỏng

Độ hở giới hạn của lắp ghép được xác định trực tiếp trên sơ đồ:

max

S min

22

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Thế nào là tính đổi lẫn chức năng? Ý nghĩa của nó đối với sản xuất và sử

dụng

2 Phân biệt các kích thước danh nghĩa, thực và giới hạn

3 Tại sao phải quy định kích thước giới hạn và dung sai Điều kiện để đánh giá

kích thước chi tiết chế tạo ra là đạt yêu cầu hay không đạt yêu cầu là gì?

4 Thế nào là sai lệch giới hạn, cách ký hiệu và phương pháp tính?

5 Thế nào là lắp ghép, nhóm lắp ghép và đặc tín của chúng?

6 Hãy phân biệt dung sai kích thước chi tiết và dung sai của lắp ghép

7 Trình bày cách biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép

BÀI TẬP

1 Chi tiết trục có kích thước danh nghĩa: dN = 30 mm, kích thước giới hạn:

dmax = 29,980 mm và dmin = 29,959 mm

- Tính sai lệch giới hạn và dung sai kích thước

- Trục gia công xong có kích thước thực là: dth = 29,985 mm, có dùng được không? Tại sao?

2 Chi tiết lỗ có kích thước danh nghĩa: DN = 55 mm, kích thước giới hạn:

Dmax = 55,046 mm và Dmin = 55 mm

- Tính sai lệch giới hạn và dung sai kích thước

- Lỗ gia công xong có kích thước thực là: Dth = 55,025 mm, có dùng được không? Tại sao?

3 Tính kích thước giới hạn và dung sai kích thước chi tiết trục trong các trường hợp

Kích thước

lỗ

Kích thước trục

- Tính kích thước giới hạn và dung sai kích thước lỗ và trục

- Xác định đặc tính của lắp ghép và tính trị số độ hở, và độ dôi giới hạn của lắp ghép

5 Cho lắp ghép trong đó kích thước lỗ là 56+0,03 Tính sai lệch giới hạn của trục trong các trường hợp sau:

a) Độ hở giới hạn của lắp ghép là: Smax = 136 m, Smin = 60 m

b) Độ dôi giới hạn của lắp ghép là: Nmax = 51 m, Nmin = 2 m

23 c) Độ hở và độ dôi giới hạn của lắp ghép là: Smax = 39,5 m, Nmax = 9,5 m

24

Chương 2: HỆ THỐNG DUNG SAI LẮP GHÉP BỀ MẶT TRƠN

1 Mục tiêu

- Hiểu được hai hệ thống lắp ghép tiêu chuẩn là trục cơ bản và lỗ cơ bản

- Ghi và giải thích được ký hiệu sai lệch, miền dung sai của kích thước và lắp ghép trên bản vẽ kỹ thuật

- Chọn được kiểu lắp ghép tiêu chuẩn phù hợp cho mối ghép khi thiết kế

2 Nội dung chính

2.1 Hệ thống dung sai

Nhà nước Việt Nam đã ban hành hàng loạt các tiêu chuẩn kỹ thuật trong đó có tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bề mặt trơn, TCVN2244-99 Tiêu chuẩn được xây dựng trên cơ sở của tiêu chuẩn quốc tế ISO286-1: 1998

2.1.1 Công thức tính trị số dung sai

Dung sai được tính theo công thức sau:

Trong đó: T – dung sai

i - là đơn vị dung sai, được xác định bằng thực nghiệm và phụ thuộc vào phạm vi kích thước

Đối với kích thước từ 1 ÷ 500 mm thì i  0, 45 D 3  0, 001D (2.2)

a - là hệ số phụ thuộc vào mức độ chính xác của kích thước

Kích thước càng chính xác thì a càng nhỏ, trị số dung sai càng bé và ngược lại a càng lớn thì trị số dung sai lớn, kích thước càng kém chính xác

2.1.2 Cấp chính xác (cấp dung sai tiêu chuẩn)

Tiêu chuẩn quy định 20 cấp chính xác, ký hiệu là: IT01, IT0, IT1, , IT18 Các cấp chính xác từ IT1 ÷ IT18 được sử dụng phổ biến hiện nay

Cấp IT1 ÷ IT4 sử dụng đối với các kích thước yêu cầu độ chính xác rất cao như các kích thước mẫu chuẩn, kích thước chính xác cao của các chi tiết trong dụng cụ đo Cấp IT5, IT6 sử dụng trong lĩnh vực cơ khí chính xác

Cấp IT7, IT8 sử dụng trong lĩnh vực cơ khí thông dụng

Cấp IT9 ÷ IT11 thường được sử dụng trong lĩnh vực cơ khí lớn (chi tiết có kích thước lớn)

Cấp IT12 ÷ IT16 thường được sử dụng đối với những kích thước chi tiết yêu cầu gia công thô

Trị số dung sai ứng với từng cấp chính xác được tính theo công thức (2.1) và chỉ dẫn cụ thể trong bảng 2-1 đối với kích thước từ 1 ÷ 500 mm Ví dụ: ở cấp IT7 thì công thức tính là T = 16i, trị số a tương ứng với IT7 là 16; còn ở cấp IT8 thì T = 25i, trị số a tương ứng là 25 Như vậy, trị số a càng nhỏ thì cấp chính xác càng cao và ngược lại Người ta có thể dùng trị số a để so sánh mức độ chính xác của hai kích thước bất kì

thước danh nghĩa

mm

Trên Đến 3

Tr.3 Đ.6

Tr.6 Đ.10

Tr.10 Đ.18

Tr.18 Đ.30

Tr.30 Đ.50

Tr.50 Đ.80

Tr.80 Đ.120

Tr.120 Đ.180

Tr.180 Đ.250

Tr.250 Đ.315

Tr.315 Đ.400 3

i  0, 45 D  0, 001D 0,55 0,73 0,90 1,08 1,31 1,56 1,86 2,17 2,52 2,89 3,22 3,54

26

2.1.3 Khoảng kích thước danh nghĩa

Bảng 2-2 Khoảng kích thước danh nghĩa Trị số tính bằng milimet

Kích thước danh nghĩa Khoảng chính Khoảng trung gian Trên Đến và bao

Đến và bao gồm

Đối với kích thước từ 1 ÷ 500 mm người ta có thể phân thành 13 đến 25 khoảng, bảng 2-2 Trị số dung sai đã được tính và đưa thành bảng tiêu chuẩn, bảng 2-3

Ví dụ 2.1: Cho 2 kích thước trục:  450,0750,12 và 125  0,040,1 Hỏi kích thước nào yêu cầu độ chính xác cao hơn?

Hệ thống lỗ cơ bản là hệ thống các kiểu lắp ghép mà vị trí miền dung sai của lỗ là

cố định, còn muốn được các kiểu lắp có đặc tính khác nhau (lỏng, chặt, trung gian) ta thay đổi vị trí miền dung sai của trục so với kích thước danh nghĩa

Hình 2-1 Sơ đổ biểu diễn hệ thống lỗ cơ bản

Sai lệch cơ bản của lỗ cơ bản được ký hiệu là H và có đặc tính là:

Sai lệch giới hạn dưới: EI = 0

Sai lệch giới hạn trên: ES = + TD

TD: trị số dung sai kích thước lỗ cơ bản, được xác định tùy thuộc vào cấp chính xác và kích thước danh nghĩa

2.2.2 Hệ thống trục cơ bản

Hệ thống trục cơ bản là hệ thống các kiểu lắp ghép mà vị trí miền dung sai của trục là cố định, còn muốn được các kiểu lắp có đặc tính khác nhau (lỏng, chặt, trung gian) ta thay đổi vị trí miền dung sai lỗ so với kích thước danh nghĩa

Hình 2-2 Sơ đổ biểu diễn hệ thống trục cơ bản

Sai lệch cơ bản của trục cơ bản được ký hiệu là h và có đặc tính là:

Sai lệch giới hạn trên: es = 0

Sai lệch giới hạn dưới: ei = - Td

trên (es, ES) hình 2-3

Hình 2-3 Sơ đổ biểu diễn sai lệch cơ bản

Để có hàng loạt kiểu lắp thì phải quy định một dãy miền dung sai trục và một dãy miền dung sai lỗ có vị trí khác nhau, tức là có SLCB khác nhau Xuất phát từ yêu cầu thực tế tiêu chuẩn quy định:

- Dãy các sai lệch cơ bản của lỗ được ký hiệu bằng dãy chữ in hoa, gồm:

A, B, C, , Z, ZA, ZB và ZC

- Dãy các sai lệch cơ bản của trục được ký hiệu bằng dãy chữ thường, gồm:

a, b, c, , z, za, zb và zc

31

abc

j

k n p r s t u v x

y zh

+

-+

-Hình 2-4 Vị trí các miền dung sai ứng với các sai lêch cơ bản của trục và lỗ

2.2.4 Ký hiệu miền dung sai của kích thước và lắp ghép

Lắp ghép bao giờ cũng được tạo thành bởi sự phối hợp của hai miền dung sai kích thước lỗ và trục Cùng kích thước danh nghĩa thì độ lớn của miền dung sai phụ thuộc vào cấp chính xác yêu cầu, còn vị trí miền dung sai thì tùy thuộc vào đặc tính yêu cầu của lắp ghép và được biểu thị bằng trị số SLCB

32

Bảng 2-4 Trị số các sai lệch cơ bản của trục (m)

Kích thước danh nghĩa

(mm)

Cho mọi cấp tiêu chuẩn IT4 đến

1, Đối với các bậc dung sai js7 đến js11, nếu trị số IT ứng với cấp n là một số lẻ, nó có thể được làm tròn đối với số chẵn nhỏ

hơn liền kể sao cho ± ITn/2 là một số nguyên

Cho mọi cấp dung sai tiêu

chuẩn

Đến

và bao gồm IT8

Trê

n IT8

Đến

và bao gồm IT8

Trê

n IT8

Đến

và bao gồm IT8

Trê

n IT8

Đến

và bao gồm IT7

Cấp dung sai tiêu chuẩn trên IT7

Cấp dung sai tiêu chuẩn

36

Miền dung sai kích thước được ký hiệu như sau:

Ví dụ 1:  40H7

Trong đó:

40: kích thước danh nghĩa của lỗ

H7: miền dung sai của lỗ cơ bản + Sai lệch cơ bản: H

+ Cấp chính xác: 7

Ví dụ 2:  40e8

Trong đó:

40: kích thước danh nghĩa của trục

e8: miền dung sai của trục + Sai lệch cơ bản: e

+ Cấp chính xác: 8

Miền dung sai của lắp ghép thì ký hiệu dưới dạng phân số, tử số là miền dung sai

kích thước lỗ, mẫu số là miền dung sai kích thước trục

Ví dụ3:  40

7 f

7 H

hoặc  40 H7/f7 - Miền dung sai lỗ cơ bản: H7

- Miền dung sai trục: f7

Ví dụ 4:  40

7 h

8 F

hoặc  40 F8/h7 - Miền dung sai lỗ: F8

- Miền dung sai trục cơ bản: h7

Từ trị số dung sai tiêu chuẩn và trị số các sai lệch cơ bản ta xác định được trị số sai

lệch giới hạn với mỗi miền dung sai tiêu chuẩn

2.2.5 Lắp ghép tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn TCVN 2244 – 99 đã quy định một dãy kiểu lắp trong hệ trống lỗ cơ bản

(bảng 2-5), và một dãy kiểu lắp trong hệ trống trục cơ bản (bảng 2-6) Hệ thống các kiểu

lắp này đủ đáp ứng cho yêu cầu thực tế sản xuất

Các kiểu lắp tiêu chuẩn được phân thành ba nhóm sau:

- Nhóm lắp lỏng gồm các kiểu lắp :

+ Trong hệ lỗ cơ bản:

h

H , , b

H , a

B,hA

Đặc điểm của nhóm lắp ghép này là độ hở giảm dần từ

a

H

đến h

H

- Nhóm lắp trung gian gồm các kiểu lắp:

+ Trong hệ lỗ cơ bản:

n

H , m

H , k

H , j

M,h

K,h

H

- Nhóm lắp chặt gồm các kiểu lắp:

+ Trong hệ lỗ cơ bản:

zc

H , , r

H , p

R,hP

Đặc điểm của nhóm lắp ghép này là độ dôi tăng dần từ

và đưa thành bảng tiêu chuẩn, TCVN2245 – 99 Vì vậy khi cần biết trị số sai lệch giới hạn kích thước tương ứng với miền dung sai bất kỳ nào ta tra trong các bảng 1 và 2

H8 d8

H8 e8

H8 e9

H8

f 9

H8 h9

H6 H6

k5

H6 m5

H6 n5

H6 p5

H6 r5

H6 s5

H7 H7

k6

H7 m6

H7 n6

H7 p6

H7 r6

H7 s6

H7 s7

H7 t6 H7 u7

39

H8 H8

k7

H8 m7

H8 n7

H8 s7

H8 u8

H8 x8

H8 z8

H6 h5

H7 h6

h8

D9 h8

E8 h8

E9 h8

F8 h8

F9 h8

H8 h8

H9 h8

h9

D10 h9

E9 h9

H8 h9

H9 h9

H10 h9

h10

H10 h10

h11

A11

h11

B11h11

C11

h11

H11 h11

h 4

K5 h4

M 5

h 4

N5 h4

h5 J 6S

h 5

K6 h5

M 6

h 5

N6 h5

P6

h 5

41

h6 J 7S

h 6

K7 h6

M 7

h 6

N7 h6

P7

h 6

R7 h6

S7

h 7

T7h6

h7 J 8S

h 7

K8 h7

M 8

h 7

N8 h7

U8h7h8

÷

h12

Chú thích: Lắp ghép ưu tiên

2.2.6 Ghi ký hiệu sai lệch và lắp ghép trên bản vẽ

- Trên bản vẽ chi tiết các sai lệch giới hạn được ghi ký hiệu bằng chữ hoặc bằng số, bên cạnh kích thước danh nghĩa

- Đường kính danh nghĩa của trục là 40

- Sai lệch giới hạn trên của trục: es = - 0,025

4000,,025050

- Sai lệch giới hạn dưới của trục: ei = - 0,050 + Cũng có thể ghi kết hợp, nhưng trị số các sai lệch giới hạn được đặt trong ngoặc đơn  40 f





050 , 0

7 

- Trên bản vẽ lắp ký hiệu lắp ghép được ghi dưới dạng phân số sau kích thước danh nghĩa

H7

40

f 7



- Đường kính danh nghĩa của mối ghép là 40 mm

- Sai lệch giới hạn kích thước lỗ ứng với miền dung sai H7

- Sai lệch giới hạn kích thước trục ứng với miền dung sai f7

- Lắp ghép trong hệ thống lỗ cơ bản, kiểu lắp lỏng

42

Hình 2-5 Kí hiệu sai lệch trên bản vẽ

2.3 Chọn mối ghép tiêu chuẩn cho thiết kế

Trong quá trình thiết kế các mối ghép, tùy thuộc vào chức năng sử dụng mối ghép

mà người thiết kế xác định về độ hở hoặc độ dôi giới hạn của lắp ghép Xuất phát từ độ

hở giới hạn hoặc độ dôi giới hạn yêu cầu đó mà chọn một kiểu lắp tiêu chuẩn có độ hở hoặc độ dôi giới hạn phù hợp Độ hở, độ dôi giới hạn của các lắp ghép tiêu chuẩn được cho trong các bảng 3, 4, 5

Ví dụ: Cho lắp ghép trụ trơn có kích thước danh nghĩa là 68 mm Độ dôi giới hạn

yêu cầu là : Nmax yc = 51m , Nmin yc = 2m Hãy :

- Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho lắp ghép

- Xác định sai lệch giới hạn kích thước lỗ và trục

Giải:

- Dựa vào bảng gía trị độ dôi giới hạn của các kiểu lắp chặt tiêu chuẩn (bảng 4 – phụ lục 1), ta tra được hai kiểu lắp tiêu chuẩn là :  68H7/p6 và  68P7/ h6, cả hai kiểu lắp đều sử dụng ưu tiên Ở đây ta chọn kiểu lắp trong hệ lỗ cơ bản :  68H7/p6

- Sai lệch giới hạn kích thước lỗ và trục tra theo bảng 2 và 3 :

7 H

,

7 h

8 H

,

8 h

8 H

: Các kiểu lắp này có độ hở nhỏ Chúng được sử dụng đối với mối ghép động, nhưng chuyển động tương đối của các chi tiết chậm, và thường dọc theo trục để đảm bảo độ chính xác định tâm cao Ví dụ : bánh răng thay thế lắp với trục, cán piston lắp với bạc dẫn hướng

0,06 0,106

52H8 / e8

0,048 0 0,06 0,106

H852e8

Ø

Ø Ø52e8

Ø

Ø