Tài liệu CHƯƠNG 3: ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG CỦA CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC docx

Những kết luận trên giúp đánh giá mức độ sai số của kích thước gia công, xác định chitiết gia công có đạt yêu cầu hay không và số % phế phẩm là bao nhiêu.- Từ đặc trưng phân bố kích thướ

Chương III

ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG CỦA CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC

3.1 Khái niệm về độ chính xác gia công

Mục đích của môn học là nghiên cứu các nguyên tắc thiết kế và chế tạo sao cho sảnphẩm đạt được tính đổi lẫn chức năng (ĐLCN) qua đó đảm bảo chất lượng của sản phẩm

và tính kinh tế của nó

Quan hệ giữa thông số kỹ thuật của máy A với các bộ phận cấu thành máy Ai:

) ( ) , , , (A1 A2 A n f A i f

1

TA A

Nghiên cứu về sai số gia công của các yếu tố hình học chi tiết là một phần rất quan trọng.Điều này giúp xác định rõ nguyên nhân và quy luật xuất hiện sai số gia công, từ đó đề ra cácbiện pháp nâng cao độ chính xác gia công

3.1.1 - Định nghĩa

Độ chính xác là một đặc tính rất cơ bản của bất kỳ một chi tiết máy Trong bất kỳ mộtquá trình gia công đều xuất hiện sai số do đó không thể chế tạo chi tiết có độ chính xáctuyệt đối Vì vậy khi tính toán thiết kế chế tạo ngoài việc tính toán các thông số động học

độ bền, độ chống mài mòn thì cần phải tính toán độ chính xác của nó

- Định nghĩa: Độ chính xác gia công là mức độ trùng hợp về các yếu tố hình học của chi tiết gia công với các yếu tố hình học mà sơ đồ gia công yêu cầu.

3.1.2 – Phân loại sai số gia công

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

Xét về đặc tính biến thiên, sai số gia công được phân ra thành 2 loại: sai số hệ thống vàsai số ngẫu nhiên.

Trong sai số hệ thống, cần 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 trìnhgia 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 xácđịnh trong suốt quá trình gia công (người ta có thể xác định được giá trị sai số này theothời gian)

Ví dụ: Trong trường hợp mòn dao, cứ sau mỗi lần khoan mũi khoan lại bé đi 1 lượng

do mòn làm cho đường kính lỗ gia công biến đổi theo 1 quy luật xác định: Đường kính các

lỗ cũng dần dần bé đi có quy luật

* Sai số ngẫu nhiên:

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

Các nguyên nhân gây ra sai số ngẫu nhiên xuất hiện lúc nhiều, lúc ít, lúc có, lúc khôngmột cách hoàn toàn ngẫu nhiên Người ta không xác định được giá trị của sai số ngẫunhiên theo thời gian

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

Do đặc tính của sai số ngẫu nhiên vì vậy các thông số hình học của loạt chi tiết tạothành trong quá trình gia công cắt gọt là những đại lượng ngẫu nhiên Để nghiên cứuchúng, phải dùng phương pháp thống kê mới biết được phạm vi xuất hiện của sai số ngẫunhiên

3.1.3 – Các nguyên nhân gây ra sai số gia công:

- Máy dùng để gia công có sai số, bị mòn, hỏng hóc 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 và tiếp xúc của hệ thống Máy – Dao – Đồ gá – Chi tiết gia công

Ví dụ: Khi gia công đường kính trục một loạt 10 chi tiết, đo được kích thước của chúng

d1 d10, trong đó có hai kích thước dtmax và dtmin:

dtmax dtmin dtmax

Hình 3.2.2 Khoảng phân tán kích thước W

Nếu W nhỏ thì độ chính xác gia công càng cao

Khoảng phân tán xa hay gần khoảng kích thước cho phép là do sai số hệ thống nhiềuhay ít, còn khoảng phân tán rộng hay hẹp là do sai số ngẫu nhiên nhiều hay ít Cho nên khiđánh giá sai số kích thước gia công không những chỉ đánh giá khoảng phân tán rộng hayhẹp mà còn phải xác định vị trí của nó so với vị trí của khoảng dung sai

Như vậy, nghiên cứu sai số kích thước gia công bằng cách nghiên cứu các kích thướcgia công, với mục đích nhằm:

- Xác định kích thước gia công có những giá trị phân tán trong một khoảng giới hạnbằng bao nhiêu ?

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

3.2.3 - Phương pháp nghiên cứu:

Sai số kích thước gia công gồm sai số hệ thống và ngẫu nhiên gây ra, do đó sai số kíchthước gia công hay bản thân kích thước gia công cũng là một đại lượng ngẫu nhiên Muốnnghiên cứu đại lượng ngẫu nhiên người ta dùng thống kê và xác suất - là ngành khoa họcchuyên nghiên cứu các đại lượng ngẫu nhiên

- Trong quá trình nghiên cứu đại lượng ngẫu nhiên, không thể và không cần phải xácđịnh biến ngẫu nhiên lấy giá trị cụ thể bằng bao nhiêu mà quan trọng là xác định biến ngẫunhiên 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 giacông của loạt dao động trong khoảng phân tán có độ lớn

W = X = Xmax - Xmintrong đó: Xmax - kích thước lớn nhất của loạt chi tiết

Xmin - kích thước nhỏ nhất của loạt chi tiết

+) W được gọi là khoảng phân tán kích thước của loạt chi tiết gia công Như vậy tất cảcác chi tiết gia công sẽ có kích thước nằm trong khoảng W và tất nhiên trong khoảng đóxác 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 độxác suất của chi tiết là y, thì:

2 1 2

1 2

x

x x x

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

X x

1

2

)(



Và đồ thị của hàm số trên có dạng như sau:

Hình 3.2.3 Dạng đường cong phân bố chuẩn.

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

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

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

 Như vậy, 

X và  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 (x1  x2)  Wlà:

1

2 ) (

2

1

x x

X x x



dx dz X x

2

2 1

1 2

0

2

2

z dz

e

z z

) (

z W

Trong kỹ thuật điều này không bao giờ xảy ra vì kích thước gia công chỉ có giá trị hữuhạn

Tuy nhiên, theo bảng tra nhận thấy ứng với z) = 3 thì hàm 2(z)) = 0,9973  1 với sai sốbằng 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 hạnbởi:

3

3.2.4 - Kết luận

1) Khoảng phân tán của kích thước gia công loạt chi tiết W = 6

2) Để đảm bảo kích thước của loạt chi tiết gia công đạt yêu cầu thì phải có điều kiện trungtâm phân bố 

X trùng với trung tâm dung sai và khoảng phân tán nhỏ hơn dung sai 6 <

T

3.2.5 Ứng dụng

 W = Xmax - Xmin = 6

Những kết luận trên giúp đánh giá mức độ sai số của kích thước gia công, xác định chitiết gia công có đạt yêu cầu 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 người taphải khống chế sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên sao cho các chi tiết gia công đều đạtyêu cầu, tức là sao cho khoảng phân tán nằm hoàn toàn trong khoảng dung sai

* Lưu ý:

- Khi so sánh khoảng dung sai T và khoảng phân tán kích thước 6 sẽ có nhiều trườnghợp xảy ra, tuy nhiên trong sản xuất thường gặp các trường hợp sau:

a/ Trung tâm phân bố (TTPB) trùng với trung tâm dung sai (TTDS) và 6 ≤ T.

Trường hợp này sẽ không sinh ra phế phẩm trong quá trình gia công Đây là trườnghợp mà trong sản xuất luôn luôn mong muốn đạt tới

Hình 3.2.4 TTPB  TTDS và 6 ≤T b/ Trung tâm phân bố  trung tâm dung sai và 6 > T (do sai số ngẫu nhiên lớn).

Trường hợp này xẽ xuất hiện phế phẩm và số phần trăm phế phẩm được xác định bằngxác suất xuất hiện các chi tiết có kích thước nằm ngoài vùng dung sai

0,5 ( )

25

,022

2

0 )

P P

P

P p

x

x x

Hình 3.2.5 TTPB  TTDS và 6 >T c/ Trung tâm phân bố (TTPB) lệch so với trung tâm dung sai (TTDS) một lượng e (do sai số hệ thống lớn) thì mặc dù 6 T vẫn có khả năng gây phế phẩm 1 phía:

0,5 ( )

5,0

0 )

P

P p

x

x x

số hình học mà còn phải đảm bảo độ chính xác về hình dạng và vị trí bề mặt chi tiết

Sai số hình dáng hình học sinh ra trong quá trình gia công chi tiết do rất nhiều các yếu

tố gây ra dẫn tới bề mặt của chi tiết sau khi gia công không còn đúng với bề mặt danhnghĩa của nó trên bản vẽ

Khái niệm: Sai lệch giữa bề mặt thực hoặc prôfin thực nhận được sau khi gia công so

với bề mặt danh nghĩa hoặc prôfin danh nghĩa đã cho trên bản vẽ gọi là sai lệch hìnhdáng Về trị số sai lệch hình dáng được tính bằng khoảng cách lớn nhất giữa bề mặt thựchoặc prôfin thực tới bề mặt cận tiếp hoặc prôfin cận tiếp trong giới hạn chiều dài chuẩn L

* Các khái niệm cơ bản:

- Đường thẳng cận tiếp: là đường thẳng tiếp xúc ngoài với profil thực của chi tiết ở vị

trí sao cho khoảng cách từ điểm xa nhất của profil thực đến đường thẳng cận tiếp là nhỏnhất

Hình 3.3.1 Đường thẳng cận tiếp

- Mặt phẳng cận tiếp: là mặt phẳng tiếp xúc ngoài với bề mặt thực của chi tiết ở

vị trí sao cho khoảng cách từ điểm xa nhất trên bề mặt thực đến mặt phẳng cận tiếp là nhỏnhất

- Vòng tròn cận tiếp: đối với trục là vòng tròn có đường kính nhỏ nhất tiếp xúc ngoài

với profil thực Đối với bề mặt lỗ là vòng tròn có đường kính lớn nhất tiếp xúc trong vớiprofil thực

Hình 3.3.2 Vòng tròn cận tiếp

- Mặt trụ cận tiếp: đối với trục là mặt trụ có đường kính nhỏ nhất tiếp xúc ngoài với

mặt trụ thực Đối với lỗ là mặt trụ tròn có đường kính lớn nhất tiếp xúc trong với mặt trụthực

Hình 3.3.3 Mặt trụ cận tiếp

- Profil cận tiếp mặt cắt dọc của mặt trụ tròn: là 2 đường thẳng song song tiếp xúc

ngoài với profil thực của chi tiết sao cho khoảng cách từ điểm xa nhất của profil thực đếnprofil cận tiếp là nhỏ nhất

Profin cËn tiÕp

Profin thùc

Hình 3.3.4 Profil cận tiếp mặt cắt dọc của mặt trụ tròn

* Ý nghĩa của bề mặt cận tiếp:

+) Trong các mối ghép các bề mặt tiếp xúc với nhau bằng các bề mặt cận tiếp Khe

hở của các bề mặt cận tiếp tương ứng trong các mối ghép bằng không

+) Trong khi đo bề mặt cận tiếp tương ứng với bề mặt cận tiếp của dụng cụ đo

3.3.2 - Các chỉ tiêu đánh giá

Sai số hình dáng hình học được phân thành hai loại: sai số hình dáng mặt trụ và sai sốhình dáng mặt phẳng

3.3.2.1 - Sai số hình dáng mặt phẳng:

Chỉ tiêu tổng hợp để đánh giá sai số hình dáng mặt phẳng là độ không phẳng Khi xác

định sai số hình dáng mặt phẳng theo một phương nào đó, thường dùng chỉ tiêu độ khôngthẳng Đối với bề mặt của chi tiết máy có thể cùng một lúc quy định độ không phẳng và độkhông thẳng, nhưng dung sai của độ không thẳng bao giờ cũng có giá trị nhỏ hơn Ngoài

ra dung sai độ thẳng không thể thay thế cho dung sai độ phẳng

- Các dạng sai lệch mặt phẳng còn bao gồm các chỉ tiêu thành phần: độ lồi, độ lõm Cácsai lệch thành phần này được dùng kết hợp với các sai lệch tổng hợp là độ phẳng và độ thẳngtrong trường hợp bề mặt khảo sát cần có những yêu cầu đặc biệt

+) Ví dụ: đối với các bề mặt tựa không cho phép độ lồi lớn vì sẽ dẫn tới sai số lớncủa chuẩn tựa Còn đối với các bề mặt dùng làm chuẩn đo lường sẽ không cho phép có độlõm lớn vì sẽ dẫn tới các sai số phụ của phép đo

* Độ không phẳng: là khoảng cách lớn nhất từ các điểm trên bề mặt thực đến bề mặt áp

theo phương pháp tuyến trong giới hạn phần chuẩn

* Độ không thẳng: là khoảng cách lớn nhất từ các điểm của profil thực đến đường thẳng

áp trong giới hạn phần chuẩn

* Độ lồi: là sai lệch của độ phẳng (hoặc độ thẳng) mà khoảng cách từ các điểm của bề

mặt thực đến mặt phẳng (đường thẳng) áp được giảm đi từ ngoài mép đến vào giữa

* Độ lõm: là sai lệch của độ phẳng (hoặc độ thẳng) mà khoảng cách từ các điểm của bề

mặt thực đến mặt phẳng (đường thẳng) áp được tăng lên từ ngoài mép đến vào giữa

Hình 3.3.7 Độ lồi và độ lõm

- Theo tiêu chuẩn TCVN 384 - 93 qui định 16 cấp chính xác hình dáng mặt phẳng từ cấp

1 đến cấp 16, kí hiệu theo mức chính xác giảm dần là cấp 1, 2, , 16

- Dung sai độ phẳng và dung sai độ thẳng có quan hệ với dung sai kích thước bề mặt đãcho Thông thường chúng nhỏ hơn dung sai kích thước Cũng như sai số hình dáng bề mặttrụ, trong giới hạn một cấp chính xác còn chia ra ba mức chính xác tương đối Tuỳ theo tỷ

lệ giữa sai số hình dáng mặt phẳng và dung sai kích thước là 60, 40 và 25% Chiều dàichuẩn L thường đuợc qui định ứng với các dụng cụ đo: 100, 200, 300, 500 và 1000mm

3.3.2.2 - Sai số hình dáng mặt trụ:

- Chỉ tiêu tổng hợp để đánh giá sai số hình dáng mặt trụ là độ không trụ - là khoảng

cách lớn nhất từ các điểm của bề mặt thực tới mặt trụ cận tiếp trong giới hạn chiều dàichuẩn L

- Các chỉ tiêu thành phần được xác định trong mặt cắt dọc và mặt cắt ngang:

+ Sai số hình dáng mặt cắt ngang: Chỉ tiêu tổng hợp là độ không tròn

* Độ không tròn: là khoảng cách lớn nhất  từ các điểm của profil thực đến đường tròn cận

tiếp

Các chỉ tiêu thành phần là độ đa cạnh và độ ô van:

Độ đa cạnh Độ ovan

Hình 3.3.8 Độ ô-van và độ đa cạnh

+ Sai số hình dáng mặt cắt dọc: Chỉ tiêu tổng hợp là sai lệch Profil mặt cắt dọc:

* Sai lệch profil mặt cắt dọc: là khoảng cách lớn nhất  từ các điểm trên đường sinh của

bề mặt thực, nằm trong mặt phẳng đi qua trục của nó, đến phía tương ứng của profil áp tronggiới hạn chiều dài phần chuẩn

Profin thùc

Profin cËn tiÕp

L

Hình 3.3.9 Sai lệch profin mặt cắt dọc

- Các chỉ tiêu thành phần bao gồm: Độ côn, độ phình, độ thắt

* Độ côn: Hai đường sinh là hai đường thẳng nhưng không song song với nhau.

- Sai số so với vị trí danh nghĩa của các bề mặt, các đường trục hoặc sai số tương quan giữacác bề mặt, các đường trục so với vị trí danh nghĩa gọi là sai số vị trí.

- Sai lệch vị trí của các bề mặt và sai lệch kích thước (đường kính, chiều rộng …) của cácyếu tố chi tiết máy, tùy theo điều kiện lắp ráp và làm việc của sản phẩm có thể độc lậphoặc phụ thuộc vào nhau Sự phụ thuộc lẫn nhau của các sai lệch này có thể xuất hiệntrong quá trình chế tạo và kiểm tra chi tiết Để đảm bảo cho việc lựa chọn đúng đắn dungsai vị trí giữa các bề mặt trong quá trình thiết kế, chế tạo và kiểm tra sản phẩm, người tađưa ra khái niệm dung sai vị trí phụ thuộc và dung sai vị trí không phụ thuộc

* Dung sai vị trí phụ thuộc: là dung sai mà trị số của nó phụ thuộc vào trị số dung saikích thước của bề mặt đang khảo sát Dung sai vị trí phụ thuộc thường được cho khi cầnđảm bảo giới hạn độ hở hoặc độ dôi đối với các bề mặt trụ bậc mà cả hai bề mặt này đềutham gia lắp ghép

VD: Trị số dung sai vị trí phụ thuộc ghi trên bản vẽ được tính theo độ hở cần thiết củalắp ghép, nghĩa là ứng với kích thước nhỏ nhất của bề mặt bao và kích thước lớn nhất của

bề mặt bị bao

- Ví dụ: hình sau giới thiệu chi tiết lỗ có kích thước 25+0,033 và 15+0,027

 là ký hiệu độ không đồng trục

- Độ không đồng tâm giữa hai lỗ là 0,05 là độ lệch tâm lớn nhất cho phépứng với hai kích thước lỗ nhỏ nhất là 25,00 và 15,00 Nhưng khi hai lỗ có các giá trịkhác với giá trị nhỏ nhất cho phép xuất hiện thêm độ lệch tâm phụ Độ lệch tâm phụ có trị

số lớn nhất khi hai lỗ có kích thước giới hạn lớn nhất

Hình 3.4.1 Dung sai phụ thuộc

.- Khi đó có thể bổ sung phần dung sai phụ bằng 1 nửa khe hở được tăng lên là:

 =

2

1(Z1 + Z2) =

2

1(0,033 + 0,027) = 0,03 mmKhi đó độ không đồng tâm giới hạn sẽ là:

Ví dụ: Độ đảo sẽ dẫn tới chuyển động quay không đều và rung động Sai lệch khoảng

cách trục của các cặp bánh răng ăn khớp làm cho bánh răng ăn khớp không đều

- Các dạng sai số vị trí và ký hiệu trên bản vẽ:

+ Độ không song song // + Độ đảo hướng tâm

+ Độ không vuông góc  + Độ không đối xứng

+ Độ không đồng tâm + Độ không giao nhau