giáo trình dung sai doawload

Tài liệu dùng cho giáo viên và HSSV chuyên ngành cơ khí chế tạo máy hệ trung cấp và cao đẳng. sdfgdshdytjdytfjdzhjeryurtjnxcgfhujdtymhvnghsdgdfbhdfbhdfgdfggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg fffddddddddddddddddddddddddddddddddddđfdsssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssszzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Chương 1 ĐỔI LẪN CHỨC NĂNG VÀ VẤN ĐỀ TIÊU CHUẨN HOÁ 1.1 Tính đổi lẫn chức năng

- Tính đổi lẫn chức năng là nguyên tắc thiết kế, chế tạo đảm bảo các bộphận máy hoặc các chi tiết máy cùng loại không những có khả năng lắp thay thếcho nhau không cần sửa chữa hoặc gia công bổ sung mà còn đảm bảo khả năng

sử dụng hiệu quả kinh tế hợp lý của chúng

- Mối quan hệ giữa chỉ tiêu sử dụng máy AΣ và các thông số chức năng Aicủa các chi tiết lắp thành máy có dạng:

) , , ,

f

AΣ =

(i = 1 ÷ n ) (1.1)Với Ai là những đại lượng biến đổi độc lập

- Do sai số gia công, lắp ráp mà chỉ tiêu sử dụng máy AΣ và các thông sốchức năng Ai của các chi tiết máy không thể đạt độ chính xác tuyệt đối như giátrị thiết kế Bởi vậy cần xác định phạm vi thay đổi hợp lý của AΣ và Ai quanh giátrị thiết kế, phạm vi thay đổi hợp lý cho phép đó gọi là dung sai chỉ tiêu sử dụngmáy TΣ và dung sai các thông số chức năng chi tiết Ti

- Các chi tiết máy đảm bảo tính đổi lẫn chức năng nếu thoả mãn điều kiện:

i n

T A

- Loạt chi tiết máy sản xuất ra, nếu tất cả đều có thể đổi lẫn thì loạt đó đạt

tính đổi lẫn chức năng hoàn toàn Nếu có một hoặc một số không đạt tính đổi

lẫn thì loạt đó đạt tính đổi lẫn chức năng không hoàn toàn.

1.2 Vấn đề tiêu chuẩn hoá sản phẩm

- Công nghiệp càng phát triển thì sản phẩm cơ khí càng đa dạng (cả vềchủng loại lẫn mẫu mã, kích cỡ) Để thuận lợi cho việc quản lý, tổ chức sản xuất

và sử dụng sản phẩm, cần thiết phải thống nhất hoá và tiêu chuẩn hoá sản phẩm

- Ý nghĩa của tiêu chuẩn hoá sản phẩm:

+ Tạo điều kiện thuận lợi cho việc chế tạo các chi tiết và bộ phận máyđảm bảo tính đổi lẫn chức năng

+ Tạo điều kiện để hợp tác hoá và chuyên môn hoá sản xuất

+ Thuận lợi cho người sử dụng vì dễ kiếm phụ tùng thay thế để sửa chữa.+ Thuận lợi cho quản lý và tổ chức sản xuất vì giảm được chủng loại, kích

cỡ của thiết bị, dụng cụ cắt, dụng cụ đo

- Các tiêu chuẩn có thể được xây dựng trong phạm vi ngành, quốc giahoặc quốc tế

HƯỚNG DẪN HỌC BÀI

- Hiểu được bản chất của tính đổi lẫn chức năng và điều kiện để chi tiết, bộ phận máy đảm bảo tính đổi lẫn chức năng.

- Tìm các ví dụ về tính đổi lẫn chức năng trong lĩnh vực cơ khí.

- Ý nghĩa của tiêu chuẩn hoá sản phẩm, tìm các ví dụ minh hoạ.

Chương 2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 2.1 Kích thước

- Dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn Ra5, Ra10, Ra20, Ra40: là các giá trị của

4 cấp số nhân có công bội φ:

10 ≈

=

ϕ

.+ Dãy Ra20 có 10 1,2

20 ≈

=

ϕ

.+ Dãy Ra40 có 10 1,06

+ Kích thước danh nghĩa được chọn theo giá trị của dãy kích thước thẳngtiêu chuẩn và phải ưu tiên chọn trong dãy có độ chia lớn hơn

+ Kích thước danh nghĩa của bề mặt lắp ghép là chung cho các chi tiếttham gia lắp ghép

- Kích thước thực d th : là kích thước nhận được từ kết quả đo bằng dụng cụ đo với sai số cho phép nào đó

- Kích thước giới hạn dmax, dmin: là kích thước lớn nhất và nhỏ nhất quiđịnh để giới hạn miền biến thiên của kích thước chi tiết

Chi tiết đạt yêu cầu khi kích thước thực của nó thoả mãn điều kiện:

dmin ≤ dth ≤ dmax

2.2 Sai lệch giới hạn

- Sai lệnh giới hạn của kích thước là hiệu đại số giữa 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 vàkích thước danh nghĩa

Với lỗ: ES= Dmax - DN (2.1) Với trục: es =dmax - dN (2.2)

- Sai lệch giới hạn dưới: là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất

và kích thước danh nghĩa

Với lỗ: EI = Dmin - DN (2.3) Với trục: ei = dmin - dN (2.4)

2.3 Dung sai kích thước T

- Là hiệu giữa kích thước giới hạn lớn nhất và nhỏ nhất, hoặc bằng hiệuđại số giữa sai lệch giới hạn trên và sai lệch giới hạn dưới.

Với kích thước lỗ: TD = Dmax - Dmin = ES – EI (2.5) Với kích thước trục: Td = dmax - dmin = es – ei (2.6)Dung sai càng lớn nghĩa là sai số chế tạo càng lớn, dễ chế tạo và giá thànhchế tạo giảm

Hình 2.1 Sơ đồ biểu diễn kích thước, sai lệch và dung sai

1

2 1

60

2

Hình 2.2 Lắp ghép trụ trơn. Hình 2.3 Lắp ghép phẳng.

2 – Bề mặt bị bao 2 – Bề mặt bị bao

- Đặc tính của lắp ghép được xác định bởi hiệu số kích thước bề mặt bao

và bị bao Dựa vào đặc tính lắp ghép có các nhóm sau:

+ Lắp lỏng: là lắp ghép trong đó luôn đảm bảo có độ hở (hình 2.4).

(2.15) Dung sai độ dôi (hoặc dung sai lắp ghép):

Đặc trưng của lắp ghép trung gian là độ hở lớn nhất và độ dôi lớn nhất:

Smax = Dmax - dmin (2.17) Nmax = dmax - Dmin (2.18) Dung sai của lắp ghép :

TNS = Smax + Nmax = TD + Td (2.19)

2.5 Biểu diễn dung sai và lắp ghép bằng sơ đồ

- Đường thẳng nằm ngang biểu thị vị trí kích thước danh nghĩa.

- Trục tung biểu thị giá trị sai lệch của kích thước (μm)

- Sai lệch dương đặt ở phía trên, sai lệch âm đặt ở phía dưới kích thướcdanh nghĩa

- Các khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai.

- Đặc tính và dung sai của ba loại lắp ghép.

- Cách biểu diễn bằng sơ đồ phân bố dung sai của kích thước lắp ghép.

Chương 3 SAI SỐ GIA CÔNG CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CHI TIẾT 3.1 Khái niệm sai số gia công

- Các thông số hình học, động học, cơ lý hoá của chi tiết được tạo thànhtrong quá trình gia công chi tiết đó Khi gia công một loạt chi tiết trong cùngmột điều kiện thì do sai số gia công làm cho giá trị của một thông số nào đó xuấthiện trên mỗi chi tiết thường khác nhau

- Các nguyên nhân chính gây ra sai số gia công gồm:

+ Máy gia công không chính xác (do chế tạo, do mòn )

+ Dụng cụ cắt chế tạo không chính xác

+ Mòn dụng cụ cắt trong quá trình gia công

+ Biến dạng nhiệt của hệ thống công nghệ (máy - dao - đồ gá - chi tiết).+ Biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ dưới tác dụng của lực cắt v.v

- Các sai số nhận được trên mỗi chi tiết là tổng hợp của 3 loại sai số:

+ Sai số hệ thống cố định: là những sai số có giá trị xuất hiện trên mỗi chitiết trong loạt là như nhau

+ Sai số hệ thống thay đổi: là những sai số có giá trị xuất hiện trên mỗi chitiết trong loạt thay đổi theo quy luật nào đó

+ Sai số ngẫu nhiên: là những sai số có giá trị xuất hiện trên mỗi chi tiếttrong loạt có tính chất ngẫu nhiên

- Sai số gia công làm cho các thông số hình học, động học, cơ lý hoá của loạt chi tiết biến đổi ngẫu nhiên

3.2 Sai số gia công kích thước

3.2.1 Một vài khái niệm về xác suất

- Xét ví dụ: để đánh giá tỷ lệ phế phẩm của một loạt sản phẩm, ta lấy ramột số sản phẩm để kiểm tra từng chiếc

Giả sử kiểm tra 100 sản phẩm thì có 6 sản phẩm là phế phẩm, ta có tần

suất xuất hiện phế phẩm là 100

P được gọi là xác suất xuất hiện phế phẩm của loạt sản phẩm

- Xác suất xuất hiện một sự kiện A nào đó (kí hiệu P(A)) là khả năng xuấthiện sự kiện A trong một điều kiện cho trước nào đó

3.2.2 Áp dụng lý thuyết xác suất để nghiên cứu sự phân bố của kích thước.

- Các nghiên cứu cho thấy: loạt chi tiết cùng loại, gia công trong cùng mộtđiều kiện thì sự phân bố kích thước của loạt thường theo quy luật phân bố chuẩncủa xác suất (qui luật phân bố Gauss)

2 2

2

2

π σ

x

e y

−

=

(3.1)Trong đó: e - cơ số của logarit tự nhiên (e = 2,71828)

σ- sai lệch bình phương trung bình

- Đường cong của phương trình (3.1) có tính đối xứng qua trục tung và

được gọi là “đường cong phân bố mật độ xác suất” của kích thước gia công

- Xác suất xuất hiện kích thước trong khoảng x1÷ x2 là:

dx y

x x

1 2

1 ) (

Đổi biến σ

x

Z = thì σ

1

1 2

2 )

(

2 1

π

(3.2) (x1 x2)

P ÷

chính là giá trị diện tích phần gạch trên hình 3.1

- Xác suất xuất hiện kích thước trong khoảng -x ÷ +x (hình 3.2)

Vì đường cong có tính đối xứng qua trục tung nên:

dx y dx

y

x x

0 )

Áp dụng công thức (3.2):

)(22

12

0

2 )

(

2

z dz

e

z x

−

π

(3.3)Gía trị hàm

y

Hình 3.2 Xác suất xuất hiện kích thước trong khoảng -x ÷ +x

1,251,502,003,004,00

0,39450,43300,48100,49860,4990

0,78870,86640,95450,99730,9990

Theo bảng Laplace: khi x = 3σ tức là

3

3 =

= σ

σ

Z

thì 2Φ(z)= 0,9973 và cóthể coi xác suất xuất hiện kích thước trong khoảng -3σ ÷ +3σ là 100%

- Nếu trường phân bố kích thước không nằm chọn trong trường dung saithì sẽ có phế phẩm (hình 3.3)

y

x-3σ

Biết rằng sai số gia công tuân theo qui luật phân bố chuẩn Hãy tính

số lượng chi tiết trục có kích thước nằm trong giới hạn -2σ ÷ +2σ và xác địnhgiá trị bằng số của các giới hạn đó

x Z

Tra bảng Laplace có:

) 2 (

2 Φ

=0,9545Vậy xác suất xuất hiện kích thước nằm trong khoảng -2σ ÷ +2σ là ≈95%

Số lượng chi tiết có kích thước nằm trong khoảng -2σ ÷ +2σ là:

1900 100

2000 95

=

x

chiếcTheo điều kiện cần để không có phế phẩm thì:

6σ = T = 27μm →

m

µ σ

2 = + = +

Ví dụ 2: Cho một loạt trục

035 , 0 018 , 0

40+

φ

đều cholắp ghép có độ dôi

GIẢI

- Lập sơ đồ phân bố dung sai của lắp ghép:

-+0

Từ sơ đồ ta thấy: chỉ những trục có kích thước nằm trong khoảng từ

035 , 40

027

,

mm mới thoả mãn điều kiện đầu bài

- Vẽ đường cong phân bố kích thước của loạt trục:

0265 , 40 2

018 , 40 035 , 40 2

Ta có đường cong phân bố:

26,5

Đổi biến ta có:

17 , 0 83 , 2

5 , 0

1

1 = = + = + σ

x z

00 , 3 83 , 2

5 , 8

2

2 = = + = + σ

x z

- Xác suất xuất hiện kích thước trong khoảng x1÷x2:

P(x1÷x2) = Φ(z2) - Φ(z1) = Φ(3) - Φ(0,17) = 0,4311Vậy số lượng chi tiết trục thoả mãn điều kiện đã cho là 43%

3.3 Sai lệch hình dạng

3.3.1 Sai lệch hình dạng bề mặt trụ trơn

1 Sai lệch prôfin theo phương ngang (mặt cắt ngang)

- Sai lệch độ tròn: là khoảng cách lớn nhất ∆ từ các điểm trên prôfin thựcđến vòng tròn áp (hình 3.4)

∆

profin thùc vßng trßn ¸p

Hình 3.4 Sai lệch độ tròn.

2 Sai lệch prôfin theo phương dọc trục (mặt cắt dọc trục)

- Sai lệch prôfin mặt cắt dọc trục: là khoảng cách lớn nhất ∆ từ các điểmtrên prôfin thực đến phía tương ứng của prôfin áp (hình 3.5)

3.4 Sai lệch vị trí bề mặt

3.4.1 Sai lệch độ song song của hai mặt phẳng

Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ

A A

Dung sai độ song song của

bề mặt B đối với mặt chuẩn

A là 0,02mm

0.2 A

A

Dung sai độ song song của mặt phẳng áp chung đối với mặt chuẩn A là 0,2mm

B

A A

0.04 A Dung sai độ

song song của

bề mặt B, C, D đối với mặt chuẩn A là 0,04mm

3.4.2 Sai lệch tổng của độ song song và độ phẳng

B 0.02 A

Dung sai tổng

độ song song

và độ phẳng của bề mặt B

so với mặt chuẩn A là 0,02mm

3.4.3 Sai lệch độ song song của đường tâm đối với mặt phẳng hoặc mặt phẳng đối với đường tâm

kỹ thuật

A

A 0,01

Là hiệu ∆ của khoảng cách lớn nhất a và nhỏ

nhất b giữa đường tâm và mặt phẳng trên

phần chuẩn

A

A 0,01

lỗ so với

bề mặt A là 0,01mm

A A

0.02 A

Dung sai

độ song song của đường tâm chung của

lỗ đối với mặt chuẩn

A là 0,02mm

0.02 A B

A

Dung sai

độ song song của

bề mặt B đối với bề mặt A là 0,02mm

3.4.4 Sai lệch độ song song của hai đường tâm hoặc hai đường thẳng trong không gian

Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu

kỹ thuật0,02 A

A L

Là tổng hình học ∆ của sai lệch độ song song

hai đường tâm hoặc đường thẳng ( ∆ X , ∆ y )

trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau mà

một trong chúng là mặt phẳng chung (mặt

phẳng đi qua đường tâm chuẩn và một điểm

của đường tâm kia).

0,02 A

A L

độ song song của đường tâm

lỗ B đối với đường tâm lỗ A là 0,01mm và dung sai độ nghiêng của đường tâm là 0,02mm

3.4.5 Sai lệch độ vuông góc của hai mặt phẳng

A

Là sai lệch về góc giữa các mặt phẳng so

với góc vuông (90 0 ), biểu thị bằng đơn vị

dài ∆ trên chiều dài chuẩn L.

A

Dung sai

độ vuông góc của

bề mặt B đối với mặt chuẩn

A là 0,01mm.

3.4.6 Sai lệch độ vuông góc của mặt phẳng hoặc đường tâm với đường tâm

Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu

đường tâm hoặc đường tâm với đường tâm

chuẩn so với góc vuông (90 0 ), biểu thị bằng

đơn vị dài ∆ trên chiều dài chuẩn L.

A

0.02 B

Dung sai

độ vuông góc của đường tâm lỗ B đối với đường tâm lỗ A là

0,02mm.

3.4.7 Sai lệch độ vuông góc của đường tâm với mặt phẳng

thuật

∆

MÆt chuÈn

Là sai lệch góc giữa đường tâm và mặt

phẳng chuẩn so với góc vuông (90 0 ), biểu

thị bằng đơn vị dài ∆ trên chiều dài chuẩn

L.

0.02 A B

Dung sai độ vuông góc của đường tâm bề mặt B đối với

bề mặt A là 0,02mm.

A 0.02 Dung sai độ

vuông góc của đường tâm lỗ đối với bề mặt

A là 0,02mm (dung sai quan hệ).

3.4.8 Độ đảo mặt mút

thuật

§ õ¬ng t©m chuÈn

Là hiệu khoảng cách ∆ lớn nhất và nhỏ

nhất từ các điểm trên profil thực của mặt

đầu tới mặt phẳng vuông góc với đường

tâm chuẩn; được xác định theo đường

0.02/ 50 A

B A

A Φ Dung sai độ đảo

mặt mút của bề mặt B đối với đường tâm bề mặt

A là 0,02mm theo đường kính 50mm.

mút tới mặt phẳng vuông góc với

đường tâm chuẩn.

0.02 A

B A

A

Dung sai độ đảo mặt mút toàn phần của

bề mặt B đối với đường tâm

bề mặt A là 0,02mm.

3.4.10 Sai lệch độ đồng trục đối với đường tâm (đường trục) bề mặt chuẩn

thuật

Đõ¬ng t©m bÒ mÆt chuÈn

∆

Là khoảng cách lớn nhất ∆ giữa đường tâm bề mặt được xét và đường tâm bề mặt chuẩn trên chiều dài phần chuẩn L.

3.4.11 Sai lệch độ đồng trục đối với đường tâm chung

0.02

A

Dung sai độ đồng trục của các lỗ đối với đường tâm chung là 0,02mm.

3.4.12 Sai lệch độ đồng tâm

thuật

Là khoảng cách ∆ trong mặt phẳng đã

cho giữa các tâm profin có dạng danh

nghĩa của đường tròn.

A

B

Dung sai độ đồng tâm của

bề mặt B đối với bề mặt A

nhất từ các điểm trên profil thực của bề

mặt quay tới đường tâm chuẩn (đường

tâm bề mặt chuẩn hoặc đường tâm

chung) trong mặt cắt vuông góc với

đường tâm chuẩn.

0.02 AB

B

B A

C

Dung sai độ đảo hướng kính của

bề mặt C đối với đường tâm chung của bề mặt A và

B là 0,02mm.

3.4.14 Độ đảo hướng kính toàn phần

thuật

Là hiệu ∆ khoảng cách lớn nhất R max và

nhỏ nhất R min từ tất cả các điểm trên bề

mặt thực trong giới hạn phần chuẩn L

đến đường tâm chuẩn (là kết quả của sự

xuất hiện đồng thời sai lệch độ trụ và

sai lệch độ đồng trục).

0.02 AB

B

B A

C

Dung sai độ đảo hướng kính toàn phần của bề mặt C đối với đường tâm chung của bề mặt A và B là 0,02mm.

3.4.15 Sai lệch độ đối xứng đối với mặt phẳng đối xứng của yếu tố chuẩn

Là khoảng cách lớn nhất ∆ giữa mặt

phẳng đối xứng của yếu tố được xét và

mặt phẳng đối xứng của yếu tố chuẩn,

trong giới hạn phần chuẩn.

T0.02 A

Dung sai độ đối xứng của

bề mặt B đối với đường tâm của lỗ A

là 0,02mm.

3.4.16 Sai lệch độ đối xứng đối với mặt phẳng đối xứng chung

∆

Mặt phẳng đối xứng chung

Là khoảng cỏch lớn nhất ∆ giữa mặt

phẳng đối xứng của yếu tố được xột và

mặt phẳng đối xứng chung của hai hay

một số yếu tố, trong giới hạn phần chuẩn.

T0.02 AB

B

Dung sai độ đối xứng của

lỗ đối với mặt phẳng chung của rănh A, B là 0,02mm (dung sai quan hệ).

A

0,01/50

Dung sai độ giao trục của cỏc lỗ là 0,01mm

3.5 Nhỏm bề mặt

Hình 3.9 Profin bề mặt gia công.

- Nhám bề mặt được đánh giá theo nhấp nhô profin bề mặt Nó nhận đượcbằng cách cắt bề mặt bằng một mặt phẳng, thường là mặt phẳng pháp tuyến(hình 3.9)

- Nhám bề mặt được xét trong giới hạn phần bề mặt có chiều dài xác định(chiều dài chuẩn L)

- Đường chuẩn để đánh giá nhấp nhô profin bề mặt là đường trung bìnhcủa profin m-m Nó có dạng profin danh nghĩa và trong giới hạn chiều dài chuẩn

L, nó chia profin thực sao cho tổng bình phương khoảng cách từ các điểm trênprofin đến đường trung bình (y1, y2, yn) là nhỏ nhất

- Để đánh giá nhám bề mặt có thể dùng hai chỉ tiêu:

+ Sai lệch profin trung bình cộng R a: là giá trị trung bình khoảng cách từcác điểm trên profin thực tới đường trung bình

∑

i i

L x

n dx y L

R

1 0

1 1

- Chiều cao nhấp nhô tế vi R z: là trị số trung bình của năm khoảng cách từnăm đỉnh cao nhất đến năm đáy thấp nhất của profin thực trong giới hạn chiềudài chuẩn L

z

y y

R

Trong đó: ypmi - Chiều cao đỉnh thứ i trong năm đỉnh cao nhất