Bài giảng Dung sai và kỹ thuật đo - ĐH Phạm Văn Đồng

Bài giảng Dung sai và Kỹ thuật đo được biên soạn theo đề cương do khoa Kỹ thuật Công nghệ trường Đại học Phạm Văn Đồng xây dựng và thông qua. Nội dung được biên soạn theo tinh thần ngắn gọn, dễ hiểu, gồm có 9 chương cụ thể như: Các khái niệm cơ bản về dung sai lắp ghép; Dung sai và lắp ghép bề mặt trơn; Sai lệch hình dạng, vị trí và nhám bề mặt;

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN CƠ KHÍ

********

TRƯƠNG QUANG DŨNG

Bài Giảng

DUNG SAI VÀ KỸ THUẬT ĐO

(Bậc ĐH – Ngành CNKT Cơ khí; KT Cơ điện tử)

QN 06/2020

MỞ ĐẦU

Bài giảng Dung sai và Kỹ thuật đo được biên soạn theo đề cương do khoa

Kỹ thuật Công nghệ trường Đại học Phạm Văn Đồng xây dựng và thông qua Nội dung được biên soạn theo tinh thần ngắn gọn, dễ hiểu Các kiến thức trong toàn bộ bài giảng có mối liên hệ logic chặt chẽ Tuy vậy, bài giảng cũng chỉ là một phần trong nội dung của chuyên ngành đào tạo cho nên người dạy, người học cần tham khảo thêm các tài liệu có liên quan đối với ngành học để việc sử dụng bài giảng có hiệu quả hơn

Khi biên soạn, tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến môn học và phù hợp với đối tượng sử dụng cũng như cố gắng gắn những nội dung

lý thuyết với những vấn đề thực tế thường gặp trong sản xuất để bài giảng có tính thực tiễn cao

Nội dung bài giảng được biên soạn với dung lượng 45 tiết, gồm:

Chương 1: Các khái niệm cơ bản về dung sai lắp ghép;

Chương 2: Dung sai và lắp ghép bề mặt trơn;

Chương 3: Sai lệch hình dạng, vị trí và nhám bề mặt ;

Chương 4: Dung sai kích thước và lắp ghép các mối ghép thông dụng ; Chương 5: Chuỗi kích thước;

Chương 6: Các vấn đề cơ bản của kỹ thuật đo lường;

Chương 7:Phương pháp đo các thông số của chi tiết cơ khí;

Chương 8: Lý thuyết sai số và phương pháp xử lý kết quả đo;

Chương 9: Chọn phương án đo

Trong quá trình sử dụng bài giảng này cần tham khảo thêm các tài liệu liên quan như: Sổ tay Dung sai và lắp ghép, sổ tay Công nghệ chế tạo máy… Bài giảng được biên soạn cho đối tượng là bậc Cao đẳng và cũng là tài liệu tham khảo cho sinh viên Đại học ngành cơ khí

Mặc dù, tôi đã cố gắng để tránh sai sót trong lúc biên soạn, nhưng chắc chắn vẫn còn những khiếm khuyết rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của người sử dụng để hoàn chỉnh hơn

PHẦN I DUNG SAI LẮP GHÉP

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

1.1 Khái niệm về tính đổi lẫn chức năng trong chế tạo máy 1

1.2 Quy định dung sai và tiêu chuẩn hóa .3

1.3 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 3

1.4 Lắp ghép và các loại lắp ghép 7

1.5 Sơ đồ phân bố miền dung sai và lắp ghép 12

Câu hỏi ôn tập chương 1 17

Chương 2 SAI SỐ GIA CÔNG CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA CHI TIẾT 18

2.1 Khái niệm về sai số gia công 18

2.2 Sai số về kích thước gia công 19

2.3 Sai lệch và dung sai hình dạng 25

2.4 Sai lệch và dung sai vị trí giữa các bề mặt 28

2.5. Cách ghi kí hiệu SL, DS hình dạng và vị trí bề mặt trên bản vẽ 37

2.6 Nhám bề mặt 38

2.7 Ghi ký hiệu nhám bề mặt trên bản vẽ 40

Câu hỏi ôn tập chương 2 4 2 Chương 3 DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP BỀ MẶT TRƠN 43

3.1 Khái niệm về miền dung sai 43

3.2 Hệ thống dung sai 45

3.3 Ghi ký hiệu dung sai và lắp ghép trên bản vẽ 47

3.4 Chọn lắp ghép 49

Câu hỏi ôn tập chương 3 53

Chương 4 DUNG SAI KÍCH THƯỚC VÀ LẮP GHÉP CÁC MỐI LẮP GHÉP THÔNG DỤNG 54

4.1 Dung sai lắp ghép ren hệ mét 54

4.4 Dung sai lắp ghép then hoa 61

4.5 Dung sai truyền động bánh răng 64

Câu hỏi ôn tập chương 4 72

Chương 5 CHUỖI KÍCH THƯỚC 73

5.1 Các khái niệm cơ bản 73

5.2 Các thành phần của chuỗi kích thước 74

5.3 Giải chuỗi kích thước 75

5.4 Ghi kích thước cho bản vẽ cơ khí 80

Câu hỏi ôn tập chương 5 83

PHẦN II KỸ THUẬT ĐO Chương 6 CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG 84

6.1 Các khái niệm cơ bản 84

6.2 Các nguyên tắc cơ bản trong khi đo 92

Câu hỏi ôn tập chương 6 94

Chương 7 Phương pháp đo các thông số của chi tiết cơ khí 95

7.1 Phương pháp đo kích thước thẳng 95

7.2 Phương pháp đo kích thước góc 97

7.3 Phương pháp đo kích thước lỗ 100

7.4 Phương pháp đo các thông số sai số hình dáng, vị trí bề mặt 104

7.5 Phương pháp đo các thông số chi tiết ren 123

7.6 Phương pháp đo các thông số chi tiết bánh răng 129

7.7 Phương pháp đo độ cứng bề mặt 136

Chương 8 Lý thuyết sai số và phương pháp xử lý kết quả đo 137

8.1 Sai số phép đo 137

8.2 Sai số hệ thống và các phương pháp khắc phục sai số hệ thống 137

8.3 Sai số ngẫu nhiên và các thông số đặc trưng 139

8.4 Sai số thô và các chỉ tiêu loại sai số thô 144

8.5 Độ chính xác và độ tin cậy của kết quả đo 147

9.1 Chọn phương án đo 161 9.2 Chọn độ chính xác của phương án đo 164 9.3 Chọn số lần đo 167

1.1 Khái niệm về tính đổi lẫn chức năng trong chế tạo máy

1.1.1 Bản chất của tính đổi lẫn chức năng

Khi thiết kế chế tạo một máy hay bộ phận máy, tùy theo chức năng của chúng mà người thiết kế phải đề ra một số thông số kỹ thuật tối ưu như: độ bền,

độ chính xác, năng suất, hiệu suất, lượng tiêu hao nhiên liệu … Thông số này được biểu hiện bằng một trị số ký hiệu A

Máy hay bộ phận máy được cấu thành bởi các chi tiết máy Do các chi tiết máy này quyết định đến chất lượng máy cho nên nó cũng phải có một thông số

kỹ thuật Ai nào đó như: độ chính xác kích thước, hình dáng, độ cứng, độ bền … xuất phát từ thông số kỹ thuật của máy hay bộ phận máy

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

A  f ( A1, A2, A3 , An) (i = 1  n ) (1.1)

Với A i là những đại lượng biến đổi độc lập

Do sai số gia công, lắp ráp mà chỉ tiêu sử dụng máy A và các thông số chức năng Ai của các chi tiết máy không thể đạt độ chính xác tuyệt đối như giá trị thiết kế Bởi vậy cần xác định phạm vi thay đổi hợp lý của A và Ai quanh giá trị thiết kế, phạm vi thay đổi hợp lý cho phép đó gọi là dung sai chỉ tiêu sử dụng máy T 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:

n

T A

Tuy nhiên, tùy theo khả năng chế tạo và yêu cầu về độ chính xác mà tính đổi lẫn chức năng được thỏa mãn theo một trong hai hình thức sau:

- Đổi lẫn hoàn toàn: 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 Được sử dụng khi dung sai

chế tạo có khả năng đáp ứng hoàn toàn yêu cầu của thiết kế, nghĩa là chi tiết không yêu cầu độ chính xác quá cao hoặc khả năng chế tạo có thỏa mãn được dung sai thiết kế của chi tiết

- Đổi lẫn không 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 Được sử dụng khi dung

sai chế tạo không thỏa mãn yêu cầu của thiết kế Đó có thể là do khả năng chế tạo kém hay yêu cầu thiết kế quá cao Đổi lẫn hoàn toàn cho phép chi tiết được chế tạo với dung sai lớn hơn dung sai thiết kế và thường được thực hiện đối với công việc lắp ráp trong phạm vi nội bộ phân xưởng hoặc nhà máy

1.1.2 Ý nghĩa của tính đổi lẫn chức năng

Tính đổi lẫn trong chế tạo máy là điều kiện cơ bản và cần thiết của nền sản xuất tiên tiến Trong sản xuất hàng loạt, nếu không đảm bảo các nguyên tắc của tính đổi lẫn thì không thể sử dụng bình thường nhiều đồ dùng hàng ngày

Trong sản xuất, tính đổi lẫn của chi tiết làm đơn giản quá trình lắp ráp Trong sửa chữa, nếu thay thế một chi tiết bị hỏng bằng một chi tiết dự trữ cùng loại thì máy có thể làm việc được ngay, giảm thời gian ngừng máy để sửa chữa, tận dụng được thời gian sản xuất

Thiết kế và chế tạo theo tiêu chuẩn hóa là điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất giữa các xí nghiệp, thực hiện chuyên môn hóa dễ dàng, tạo điều kiện để áp dụng kỹ thuật tiên tiến, tổ chức sản xuất hợp lý, nâng cao năng suất và chất lượng, hạ giá thành sản phẩm

1.2 Quy định dung sai và tiêu chuẩn hóa

Quy định dung sai trên cơ sở đổi lẫn chức năng là điều kiện thuận lợi cho việc thống nhất hóa và tiêu chuẩn hóa trong phạm vi quốc gia và quốc tế Khi nền công nghiệp càng phát triển thì sản phẩm càng đa dạng và phong phú, không phải chỉ chủng loại, mẫu mã mà còn kích cỡ nữa Trong điều kiện như vậy đòi hỏi sự thống nhất hóa về mặt quản lý nhà nước Mặt khác để nâng cao hiệu quả kinh tế của sản xuất và đảm bảo giao lưu hàng hóa rộng rãi thì phải quy cách hóa và tiêu chuẩn hóa sản phẩm

Việc nhà nước ban hành các tiêu chuẩn trong đó tiêu chuẩn về dung sai và lắp ghép là một đòi hỏi cấp thiết

Trong giai đoạn hiện nay với nền kinh tế thị trường theo hướng hội nhập kinh tế khu vực và thế giới thì các tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam (TCVN) được xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn quốc tế ISO

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

1.3.1.1 Kích thước danh nghĩa (ký hiệu: D,d)

Là kích thước được xác định dựa vào chức năng của chi tiết, sau đó chọn cho đúng với trị số gần nhất của kích thước có trong bảng tiêu chuẩn

Ví dụ 1: Khi tính toán thiết kế, người ta xác định được kích thước của chi tiết là 35,785 đối chiếu với bảng tiêu chuẩn chọn kích thước là 36 mm Kích thước 36 mm là kích thước danh nghĩa của chi tiết

+ Kích thước danh nghĩa được chọn theo giá trị của dãy kích thước thẳng tiêu 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 tiết tham gia lắp ghép

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

4 dãy số cấp số nhân có công bội φ:

+ Dãy Ra5 có   5 10  ,1 6

+ Dãy Ra10 có   10 10  ,1 25

+ Dãy Ra20 có   20 10  ,1 2

+ Dãy Ra40 có   40 10  ,1 06

Với số hạn đầu là 0,001 mm và số hạng cuối là 20.000 mm Đây là những

dãy số Renard (Sổ tay dung sai – lắp ghép) Khi sử dụng nên ưu tiên chọn các

kích thước trong các dãy theo thứ tự trên

1.3.1.2 Kích thước thực (ký hiệu: Dt , dt)

Kích thước thực là kích thước đo được trực tiếp trên chi tiết bằng những dụng cụ đo và phương pháp đo chính xác nhất mà kỹ thuật đo có thể đạt được

Kích thước được ký hiệu như sau:

Dt : kích thước thực của chi tiết lỗ

dt : kích thước thực của chi tiết trục

1.3.1.3 Kích thước giới hạn

Khi gia công bất kì 1 kích thước của 1 chi tiết nào đó, ta cần phải qui định 1 phạm vi cho phép của sai số chế tạo kích thước đó Phạm vi cho phép ấy được giới hạn bởi 2 kích thước qui định gọi là kích thước giới hạn Như vậy,

có 2 kích thước giới hạn và được kí hiệu:

Dmax, dmax : kích thước giới hạn lớn nhất của lỗ và trục

Dmin, dmin : kích thước giới hạn nhỏ nhất của lỗ và trục

Kích thước giới hạn là 2 kích thước lớn nhất và nhỏ nhất mà kích thước thực của các chi tiết đạt yêu cầu nằm trong phạm vi đó

Như vậy, chi tiết đạt yêu cầu khi kích thước thực của nó thỏa mãn điều kiện sau:

dmin  dth  dmax (đối với chi tiết trục)

Dmin  Dth  Dmax (đối với chi tiết lỗ)

1.3.2 Sai lệch giới hạn

Sai lệch giới hạn là sai lệch của các kích thước giới hạn kích thước danh

nghĩa

Sai lệch giới hạn gồm sai lệch giới hạn trên và sai lệch giới hạn dưới

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

kích thước danh nghĩa

Sai lệch giới hạn trên kí hiệu là es hoặc ES Trong đó:

- Sai lệch giới hạn trên của chi tiết trục es = dmax - d

- Sai lệch giới hạn trên của chi tiết lỗ ES = Dmax - D

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

nhất và kích thước danh nghĩa

Sai lệch giới hạn dưới kí hiệu là ei hoặc EI Trong đó:

- Sai lệch giới hạn dưới của chi tiết trục ei = dmin - d

- Sai lệch giới hạn dưới của chi tiết lỗ EI = Dmin - D

Hình 1.1 Sơ đồ sai lệch giới hạn của chi tiết trục và lỗ

Nhận xét: Do các kích thước giới hạn và kích thước thực có thể lớn hơn, nhỏ

hơn hoặc bằng kích thước danh nghĩa, nên các sai lệch có thể âm, dương hoặc

bằng 0 Trên các bản vẽ sai lệch được tính bằng mm Trong các bảng tiêu chuẩn

sai lệch được cho bằng (m)

1.3.3 Dung sai (T)

Khi gia công kích thước thực được phép sai khác so với kích thước danh nghĩa trong phạm vi giữa 2 kích thước giới hạn Phạm vi sai cho phép đó của chi tiết gọi là dung sai

Dung sai là phạm vi cho phép của sai số Về trị số dung sai bằng hiệu số giữa hai kích thước giới hạn hoặc hai sai lệch giới hạn

+ Dung sai kích thước trục: T = dmax - dmin = es - ei

+ Dung sai kích thước lỗ: T = Dmax - Dmin = ES – EI

* Ý nghĩa:

- Dung sai luôn có giá trị dương

- Dung sai đặc trưng cho độ chính xác yêu cầu của kích thước hay còn gọi

là độ chính xác thiết kế vì:

Trị số dung sai càng nhỏ, phạm vi cho phép của sai số càng nhỏ, yêu cầu

độ chính xác chế tạo kích thước càng cao, việc chế tạo càng khó khăn Ngược lại, nếu trị số dung sai công lớn thì yêu cầu độ chính xác chế tạo càng thấp nhưng chế tạo dễ dàng hơn

Ví dụ 2: Một chi tiết có kích thước giới hạn lớn nhất dmax = 35,025 mm, kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin = 35 mm Tính dung sai của chi tiết đó Nếu người thợ gia công chi tiết đó đo được kích thước 35,015 mm thì chi tiết có đạt yêu cầu không ?

Dmin = 50,03 mm Tính dung sai chi tiết Nếu người thợ gia công chi tiết đạt kích thước 50 mm cho biết chi tiết đạt yêu cầu ?

* Qua ví dụ 2 và ví dụ 3 trên ta có nhận xét sau:

- Chi tiết đạt yêu cầu về mặt kích thước khi kích thước thực của nó nằm trong phạm vi 2 kích thước giới hạn

- Chi tiết đạt yêu cầu gọi là thành phẩm Chi tiết không đạt yêu cầu gọi

là thứ phẩm nếu còn sửa chữa được dt > dmax hoặc Dt < Dmin, gọi là phế phẩm nếu không sửa chữa được (dt < dmin hoặc Dt > Dmax)

* Chú ý:

- Sai lệch giới hạn có giá trị dương (>0) khi kích thước giới hạn lớn hơn kích thước danh nghĩa

- Sai lệch giới hạn bằng không khi kích thước giới hạn bằng kích

t hước danh nghĩa

- Sai lệch giới hạn có giá trị âm (<0) khi kích thước giới hạn nhỏ hơn kích thước danh nghĩa

Hình 1.2 Lắp ghép trụ trơn Hình 1.3 Lắp ghép phẳng

1 – Bề mặt bao 1 – Bề mặt bao

2 – Bề mặt bị bao 2 – Bề mặt bị bao Như vậy, hai hay một số chi tiết phối hợp với nhau một cách cố định hoặc

di động thì tạo thành mối ghép

- Trong các mối ghép có những bề mặt và những kích thước mà dựa vào chúng để lắp ghép các chi tiết lại với nhau Bề mặt của lắp ghép thường là

bề mặt bao bên ngoài và bề mặt bị bao bên trong

Các loại lắp ghép thường sử dụng trong chế tạo cơ khí có thể phân loại theo hình dạng bề mặt lắp ghép:

Trong số lắp ghép trên thì lắp ghép bề mặt trơn chiếm phần lớn

- Đặc tính của lắp ghép được xác định bởi hiệu số của kích thước bao và kích thước bị bao trong lắp ghép

+ Nếu hiệu số đó có giá trị dương (D – d > 0) thì lắp ghép có độ hở

+ Nếu hiệu số có giá trị âm (D – d < 0) thì lắp ghép có độ dôi

1

2 1

60

2

Tiêu chuẩn TCVN 2244 – 77 phân chia 3 nhóm lắp ghép: lắp ghép có độ hở, lắp ghép có độ dôi, lắp ghép trung gian

1.4.2 Các nhóm lắp ghép

1.4.2.1 Lắp ghép có độ hở (lắp lỏng)

Trong nhóm lắp ghép này kích thước bề mặt bao luôn luôn lớn hơn kích thước bề mặt bị bao, đảm bảo lắp ghép luôn luôn có độ hở Độ hở trong lắp ghép đặc trưng cho sự tự do dịch chuyển tương đối giữa hai chi tiết trong lắp ghép

Hình 1.4 Lắp lỏng

- Độ hở trong lắp ghép bằng hiệu số giữa kích thước của chi tiế t bao

và kích thước của chi tiết bị bao Kí hiệu là S: S = D - d

- Ứng với các kích thước giới hạn của lỗ (D max,Dmin) và của trục (d max,d ) min

ta có độ hở giới hạn:

+ Smax = Dmax – dmin = ES - ei

+ Smin = Dmin – dmax = EI - es

+ Độ hở trung bình của lắp ghép: ax min

kích thước bề mặt bao và bề mặt bị bao

Phạm vi sử dụng: lắp ghép độ hở thường được sử dụng đối với mối ghép

mà hai chi tiết lắp ghép có sự chuyển động tương đối với nhau và tùy theo chức năng của mối ghép mà ta chọn kiểu lắp có độ hở nhỏ, trung bình hay lớn

1.4.2.2 Lắp ghép có độ dôi (lắp chặt)

Trong nhóm lắp chặt kích thước bề mặt bị bao luôn luôn lớn hơn kích thước bề mặt bao có nghĩa là đảm bảo lắp ghép luôn luôn có độ dôi Độ dôi trong lắp ghép đặc trưng cho sự cố định tương đối giữa hai chi tiết trong lắp ghép

Hình 1.5 Lắp chặt

- Độ dôi trong lắp ghép bằng hiệu số giữa kích thước của chi tiết bị bao

và kích thước của chi tiết bao Độ dôi kí hiệu là N:

N = d – D = - (D - d) = - S

- Ứng với các kích thước giới hạn bề mặt bị bao và bề mặt bao, ta có độ dôi

giới hạn:

Nmax = dmax – Dmin = es – EI; Nmin = dmin – Dmax = ei - ES

- Độ dôi trung bình của lắp ghép: Ntb = (Nmax + Nmin )/2

- Dung sai độ dôi cũng bằng tổng dung sai của lỗ và trục

T  N  N  T T 

Phạm vi sử dụng: lắp ghép chặt được sử dụng đối với các mối ghép cố

định không tháo hoặc chỉ tháo khi sửa chữa lớn Độ dôi của lắp ghép đủ đảm bảo truyền mômen xoắn nhưng tùy theo trị số của lực truyền mà ta chọn trị số có độ dôi nhỏ, trung bình hay lớn

Trị số độ hở hoặc độ dôi ở đây đều nhỏ Cho nên chỉ tính:

Smax = Dmax – dmin = ES - ei

Nmax = dmax – Dmin = es - EI

- Nếu lắp ghép có độ hở lớn nhất lớn hơn độ dôi lớn nhất thì trong lắp ghép trung gian có độ hở trung bình

Phạm vi sử dụng: Lắp ghép trung gian thường được sử dụng đối với các mối

ghép cố định nhưng thường xuyên phải tháo lắp trong quá trình sử dụng và những mối ghép yêu cầu độ đồng tâm cao giữa các chi tiết lắp ghép Có thể dùng lắp ghép trung gian để truyền lực nhưng với điều kiện phải có thêm các chi tiết phụ (then, chốt, )

Ví dụ 5: Một lắp ghép trung gian, trong đó chi tiết lỗ 60 0,02;

Chi tiết trục  600,0150,02



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

- Tính trị số giới hạn độ dôi, độ hở; độ hở hoặc độ dôi trung bình và dung sai của lắp ghép

Smax = Dmax – dmin = 60,02 – 59,98 = 40 µm

Vì: Smax > Nmax nên trong lắp ghép chỉ có độ hở trung bình:

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

sai lỗ là cố định, còn muốn được các kiểu lắp khác nhau (lỏng, chặt, trung gian) ta thay đổi miền dung sai trục so với kích thước danh nghĩa

Sai lệch cơ bản của lỗ được ký hiệu là H và ứng với các sai lệch giới hạn sau:

0

D

H EI

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

trục là cố định, còn muốn được các kiểu lắp có đặc tính khác nhau ta thay đổi vị trí miền dung sai lỗ so với kích thước danh nghĩa

Sai lệch cơ bản của trục cơ bản kí hiệu là h và ứng với các sai lệch giới hạn sau:

0

d

es h

+ Giá trị sai lệch dương đặt trên đường “không”

+ Giá trị sai lệch âm đặt dưới đường “không”

- Miền dung sai của kích thước được biểu thị bằng hình chữ nhật có gạch chéo được giới hạn bởi hai sai lệch giới hạn

Ví dụ 6: Sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép có dN = DN = 40 mm Sai lệch giới hạn của kích thước lỗ là: ES = +25µm; EI = 0 Sai lệch giới hạn của kích thước trục es = -25µm; ei = -50µm được biểu diễn như hình vẽ 1.9

Hình 1.9 Sơ đồ phân bố miền dung sai

1.5.2.2 Tác dụng của sơ đồ lắp ghép

Qua sơ đồ phân bố miền dung sai ta xác định được:

- Giá trị của kích thước danh nghĩa của mối ghép (DN, dN)

- Biết được giá trị của sai lệch giới hạn (ES, EI, es,ei)

- Biết được vị trí và giá trị kích thước giới hạn (Dmax, Dmin, dmax, dmin)

- Trị số của dung sai kích thước lỗ, trục (TD, Td) và của mối ghép

- Dễ dàng nhận biết đặc tính của lắp ghép

+Lắp lỏng nếu miền dung sai lỗ nằm trên miền dung sai trục

+Lắp chặt nếu miền dung sai trục nằm trên miền dung sai lỗ

+Lắp trung gian nếu miền dung sai lỗ và trục nằm xen kẽ nhau

- Biết được trị số độ hở, độ dôi giới hạn

Ví dụ 7: Cho lắp ghép có sơ đồ phân bố miền dung sai như hình vẽ 1.10

Qua sơ đồ trên ta xác định được:

Kích thước danh nghĩa của mối ghép DN= dN = 45mm

Sai lệch giới hạn ES = 25µm; EI = 0; es = 50µm; ei = 34µm

Kích thước giới hạn Dmax = 45,025 mm; Dmin = 45mm;

dmax = 45,05mm; dmin =45,034mm

Dung sai kích thước lỗ TD = 25µm và trục Td = 16µm

Dung sai của mối ghép T = 25 + 16 = 41 µm

Mối ghép là lắp chặt vì miền dung sai trục nằm trên miền dung sai lỗ

Độ dôi giới hạn Nmax = 50 µm

Nmim = 9 µm

Ví dụ 8: Cho một lắp ghép theo hệ thống lỗ có kích thước danh nghĩa DN = 90

mm, dung sai của chi tiết lỗ là TD = 35m, dung sai của chi tiết trục là Td = 22

m

 Độ hở nhỏ nhất của lắp ghép là Smin = 12 m Hỏi:

1 Vẽ sơ đồ cho lắp ghép trên? Cho biết đặc tính của lắp ghép

2 Tính kích thước giới hạn của chi tiết lỗ và trục

3 Tính trị số giới hạn độ hở hoặc độ dôi của lắp ghép

4 Tính độ hở trung bình hoặc độ dôi trung bình và dung sai lắp ghép

Hình 1.10

CÂU HỎI ÔN TẬP

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

2 Phân biệt các khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai

3 Thế nào là lắp ghép? Dựa vào đâu để phân biệt lắp ghép có độ hở, độ dôi, trung gian?

4 Thế nào là hệ thống lỗ, hệ thống trục? Miền dung sai của các chi tiết cơ sở có đặc điểm gì?

5 Biểu diễn sơ đồ lắp ghép có thuận lợi gì? Qua sơ đồ lắp ghép ta xác định được những gì về một lắp ghép

6 Cho lắp ghép trong đó kích thước lỗ là 56  0,030, tính sai lệch giới hạn của trục trong các trường hợp sau:

- Tính kích thước giới hạn và dung sai của các chi tiết

- Tính độ hở giới hạn, độ hở trung bình và dung sai của lắp ghép

8 Một lắp ghép theo hệ thống trục có đường kính danh nghĩa d = 35 mm dung sai trục Td = 23 m, dung sai của lỗ TD = 25 m, độ hở lớn nhất

Smax = 15m

a) Tính kích thước giới hạn của lỗ và trục

b) Tính trị số giới hạn độ dôi và dung sai lắp ghép

c) Vẽ sơ đồ lắp ghép?

Chương 2 SAI SỐ GIA CÔNG CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC

CỦA CHI TIẾT Mục Đích:

- Cung cấp kiến thức về sai số gia công về kích thước, sai lệch hình dạng, vị trí

và nhám bề mặt của chi tiết gia công Trên cơ sở đó tiếp thu lý thuyết chuyên môn thuận lợi hơn

Yêu cầu:

- Nắm vững các loại sai số gia công, áp dụng lý thuyết về xác suất để nghiên cứu

sự phân bố của kích thước Biết các dạng sai lệch hình dạng và vị trí bề mặt Cách biểu diễn chúng trên bản vẽ

- Hiểu bản chất và nguyên nhân sinh ra nhám bề mặt, ảnh hưởng của chúng đến chất lượng của mối ghép, chỉ tiêu đánh giá nhám và ký hiệu nhám trên bản vẽ

2.1 Khái niệm sai số gia công

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

2.1.1 Phân loại sai số gia công

- Khi gia công cả loạt chi tiết trong cùng một điều kiện xác định mặc dù những nguyên nhân gây ra trên từng chi tiết là giống nhau nhưng sai số tổng cộng lại khác nhau, bởi do tính chất khác nhau của các sai số thành phần

- Xét về đặc tính biến thiên của sai số gia công, ta phân ra thành 2 loại: sai

số hệ thống và sai số ngẫu nhiên

Trong sai số hệ thống, người ta phân biệt sai số hệ thống cố định và sai số

hệ thống biến đổi

+) Sai số hệ thống cố định: Là sai số mà giá trị của nó không đổi trong suốt quá trình gia công (như ví dụ trên)

+) Sai số hệ thống biến đổi: Là sai số mà giá trị của nó thay đổi theo một quy luật xác định trong suốt quá trình gia công (người ta có thể xác định được giá trị sai số này theo thời gian)

Ví dụ: Trong trường hợp mòn dao, cứ sau mỗi lần khoan mũi khoan lại mòn đi làm cho đường kính lỗ gia công biến đổi theo 1 quy luật xác định: Đường kính các lỗ cũng dần dần bé đi theo quy luật

* Sai số ngẫu nhiên:

- Là sai số mà giá trị của nó thay đổi không theo một quy luật nào đó trong suốt quá trình gia công

- Các nguyên nhân gây ra sai số ngẫu nhiên xuất hiện lúc nhiều, lúc ít, lúc

có, lúc không một cách hoàn toàn ngẫu nhiên Người ta không xác định được giá trị của sai số ngẫu nhiên theo thời gian

Ví dụ: Chất lượng cơ lý tính của bề mặt không đều hoặc lượng dư không đều có thể gây ra sai số ngẫu nhiên

- Do đặc tính của sai số ngẫu nhiên vì vậy các thông số hình học của loạt chi tiết tạo thành trong quá trình gia cơng cắt gọt là những đại lượng ngẫu nhiên

Để nghiên cứu chúng, phải dùng phương pháp thống kê mới biết được phạm vi xuất hiện của sai số ngẫu nhiên

2.1.2 Các nguyên nhân gây ra sai số gia công

- Máy dùng để gia công có sai số và bị mòn trong quá trình sử dụng

- Dao dùng để gia công có sai số và bị mòn trong quá trình sử dụng

- Do biến dạng đàn hồi của hệ thống Máy-Dao-Đồ gá-Chi tiết gia công

- Do rung động

- Do biến dạng nhiệt

- Do phương pháp đo và dụng cụ đo…

2.2 Sai số về kích thước gia công

2.2.1 Định nghĩa

Sai số của kích thước gia công là lượng chênh lệch giữa kích thước thực của chi tiết sau khi gia công xong so với khoảng kích thước cho phép (tức là dung sai) của kích thước đó

2.2.2 Mục đích nghiên cứu

- Để nghiên cứu sai số của kích thước gia công, người ta khảo sát kích thước của loạt chi tiết được gia công bằng phương pháp chỉnh sẵn dao Khi gia công cả loạt, do các sai số gia công làm cho kích thước của chi tiết trong loạt bị phân tán trong một khoảng nào đó được gọi là khoảng phân tán của kích thước gia công Ký hiệu là W

- Nếu W càng nhỏ càng gần với khoảng dung sai thì sai số càng ít, còn nếu

W dù nhỏ nhưng xa khoảng dung sai thì sai số càng nhiều

- Khoảng phân tán xa hay gần khoảng kích thước cho phép là do sai số hệ thống nhiều hay ít, còn khoảng phân tán rộng hay hẹp là do sai số ngẫu nhiên nhiều hay ít Cho nên đánh giá sai số kích thước không những chỉ đánh giá khoảng phân tán rộng hay hẹp mà còn phải xem xét vị trí của nó so với vị trị của khoảng dung sai

- Người ta nghiên cứu sai số kích thước gia công bằng cách nghiên cứu kích thước gia công, với mục đích nhằm:

+) Kích thước gia công có thể là những giá trị phân tán trong một khoảng giới hạn bằng bao nhiêu ?

+) Trong khoảng giới hạn đó mật độ các chi tiết trong từng vùng là bao nhiêu?

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu

- Sai số kích thước gia công do những sai số hệ thống và ngẫu nhiên gây ra,

do đó sai số kích thước gia công hay bản thân kích thước gia công cũng là một đại lượng ngẫu nhiên Muốn nghiên cứu đại lượng ngẫu nhiên đó người ta phải dùng thống kê và xác suất là ngành khoa học chuyên nghiên cứu các đại lượng ngẫu nhiên

- Trong quá trình nghiên cứu đại lượng ngẫu nhiên, ta không thể và không phải xem biến ngẫu nhiên lấy giá trị bằng bao nhiêu mà quan trọng là xem biến ngẫu nhiên đó lấy giá trị tương ứng với xác suất là bao nhiêu

- Khi gia công do xuất hiện cả sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên nên kích thước gia công của loạt dao động trong miền phân tán có độ lớn

W = X = Xmax - Xmin trong đó: Xmax - kích thước lớn nhất của loạt

Xmin - kích thước nhỏ nhất của loạt

+) W được gọi là khoảng phân tán kích thước gia công của loạt chi tiết Như vậy tất cả các chi tiết gia công sẽ có kích thước nằm trong khoảng W và trong khoảng đó xác suất xuất hiện các chi tiết gia công bằng 1

+) Nếu gọi xác suất xuất hiện các chi tiết trong một khoảng nào đó là P và hàm mật độ xác suất của kích thước gia công là y

2 1

2 1 2

x

x x x

2

2

2

) (

2

Trong đó: - X là vọng số của đường cong phân bố (kỳ vọng toán học)

X

1

1

- xi – kích thước các chi tiết trong loạt

- n – số chi tiết trong loạt

-  - sai lệch bình phương trung bình

1

2

)(



Hình 2.1

Hình 2.1 cho ta dạng đường cong phân bố chuẩn

* Đặc điểm:

- Đường cong nhận X làm trục đối xứng X được gọi là trung tâm phân

bố Vị trí của đường cong phân bố sẽ do X quyết định Giá trị X do sai số hệ thống quyết định

- Dạng của đường cong (cao, thấp, rộng, hẹp) sẽ do  quyết định

+  lớn đường cong sẽ thấp và dong rộng  khoảng phân tán lớn

+  nhỏ đường cong sẽ cao và hẹp  khoảng phân tán nhỏ

 Như vậy, X v  là hai trị số đặc trưng của đường cong phân bố mật độ xác suất

Xác suất xuất hiện các chi tiết gia công có kích thước nằm trong khoảng từ

1

2 ) (

2

1

x x

X x x



dx dz X x

2

1

1 2

2

2 1

1

20 2

2

z dz

) (



Trong kỹ thuật điều ấy không bao giờ xảy ra vì kích thước gia công chỉ có giá trị hữu hạn

Tuy nhiên, theo bảng tra nhận thấy ứng với z = 3 thì hàm 2(z) = 0,9973 

1 với sai số bằng 0,27% và trong kỹ thuật có thể chấp nhận bỏ qua được

2

1

3 3

2 )

Như vậy có thể nói rằng khoảng phân tán của kích thước gia công được giới hạn bởi:

 3

2.2.4 Kết luận

1) Hầu hết các chi tiết gia công đều có kích thước nằm trong vùng 6 Nghĩa

là khoảng phân tán của kích thước gia công loạt chi tiết W = 6

2) Chi tiết thường có kích thước ở gần trung tâm phân bố X, các kích thước càng xa X càng ít vì càng gần X mật độ xác suất càng cao, càng xa X mật độ xác suất càng thấp

2.2.5 Ứng dụng

Những kết luận trên giúp ta đánh giá mức độ sai số của kích thước gia công Xem xét chi tiết có đạt được tính đổi lẫn chức năng hay không và số % phế phẩm là bao nhiêu

- Từ đặc trưng phân bố kích thước gia công nói trên, trong quá trình gia công ta phải khống chế sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên sao cho các chi tiết gia công đều đạt được tính đổi lẫn chức năng, tức là sao cho khoảng phân tán nằm hoàn toàn trong khoảng dung sai

Quá trình gia công thường xảy ra các trường hợp sau:

a/ Để đảm bảo cho quá trình gia công không sinh ra phế phẩm, phải đảm bảo sao cho 6 ≤ T và trung tâm phân bố (TTPB) trùng với trung tâm dung sai (TTDS)

b/ Nếu  lớn nghĩa l W lớn thì mặc dù trung tâm phân bố trùng trung tâm dung sai thì vẫn có phế phẩm do sai số ngẫu nhiên lớn

- Số phần trăm phế phẩm được xác định bằng xác suất xuất hiện các chi tiết có kích thước nằm ngoài vùng dung sai

25

,022

2

0 )

P

P p

x x

 0 , 5 ( ) 

5 ,

0

0 )

P

P p

x x

trong giới hạn của phần chuẩn (L) (hình 2.3)

- Sai lệch về độ thẳng: là khoảng cách lớn nhất ∆ từ các điểm của prôfin thực

đến đường thẳng áp, trong giới hạn phần chuẩn (L) (hình 2.4)

2.3.1.2 Với bề mặt trụ trơn

Sai lệch hình dạng được xét theo mặt cắt ngang và mặt cắt dọc

- Sai lệch prôfin theo phương ngang (mặt cắt ngang) bao gồm:

+ Sai lệch độ tròn: là khoảng cách lớn nhất ∆ từ các điểm của prôfin thực đến

profin thùc vßng trßn ¸p

Hình 2.9 Sai lệch độ côn Hình 2.10 Sai lệch độ phình

+ Độ thắt: là sai lệch prôfin mặt cắt dọc mà các đường sinh không thẳng và đường kính giảm từ mép biên đến giữa mặt cắt

2.4 Sai lệch và dung sai vị trí giữa các bề mặt

Tiêu chuẩn đã phân chia sai lệch và dung sai vị trí thành các dạng sai lệch điển hình: sai lệch và dung sai độ song song, độ vuông góc, độ đồng tâm, độ đối

xứng, độ nghiêng,

2.4.1 Sai lệch và dung sai độ song song

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

song song của

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

2.4.2 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

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

Là hiệu  của khoảng cách lớn nhất a và nhỏ

nhất b giữa đường tâm và mặt phẳng trên

0.02 A

Dung sai độ song song của

chung của lỗ đối với mặt chuẩn A là 0,02mm

phần chuẩn 0.02 A

B A

Dung sai độ song song của

bề mặt B đối với bề mặt A

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)

Dung sai độ song song của đường tâm lỗ đang khảo sát đối với đường tâm lỗ A là 0,01mm

2.4.5 Sai lệch độ vuông góc của hai mặt phẳng

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

đơn vị dài  trên chiều dài chuẩn L

A 0,01

A

Dung sai

độ vuông góc của bề mặt đang khảo sát

mặt chuẩn

0,01mm

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

kỹ thuật 90°



Là sai lệch về góc giữa các mặt phẳng và

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

2.4.7 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

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

bề mặt A là 0,02mm

vuông góc của đường tâm lỗ đối với bề mặt

A là 0,02mm (dung sai quan hệ)

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 kính d hoặc bất kì của mặt

Dung sai độ đảo mặt mút của bề mặt B đối với đường tâm bề mặt A là 0,02mm theo

50mm

của bề mặt B đối với đường tâm bề mặt A

là 0,02mm

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

đường tâm bề mặt được xét và đường

tâm bề mặt chuẩn trên chiều dài phần

2.4.11 Sai lệch độ đồng trục đối với đường tâm chung

giữa đường tâm của bề mặt khảo sát với

đường tâm chung của hai hay một số bề

mặt trên chiều dài chuẩn (L 1 hoặc L 2 )

0.02

A

Dung sai độ đồng trục của các lỗ đối với

chung A là 0,02mm

đã cho giữa các tâm profin có dạng

danh nghĩa của đường tròn

Dung sai độ đồng tâm của

bề mặt B đối với bề mặt A

là 0,02mm

2.4.13 Độ đảo hướng kính

2.4.14 Độ đảo hướng kính toàn phần

thuật

§õ¬ng t©m chuÈn



Là hiệu khoảng cách  lớn nhất và nhỏ

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

Dung sai độ đảo hướng kính của bề mặt B đối với bề mặt

A là 0,02mm

Dung sai độ đảo hướng kính của bề mặt C đối với đường tâm chung của

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