Bài giảng Dung sai lắp ghép

máy AS và các thông số chức năng Ai của các chi tiết lắp thành máy có dạng: (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 AS 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 AS 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 TS 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: (1.2) - 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 về chủng 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 máy đảm 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 gia hoặc 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: + Dãy Ra5 có . + Dãy Ra10 có . + Dãy Ra20 có . + Dãy Ra40 có . - Kích thước danh nghĩa dN: là kích thước nhận được bằng tính toán xuất phát từ chức năng của chi tiết (độ bền, độ cứng ) sau đó quy tròn về phía lớn lên theo các giá trị của dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn . + 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. - Kích thước thực dth: 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 qui định 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 và kích 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 hiệu đại 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 thành chế tạo giảm. Hình 2.1. Sơ đồ biểu diễn kích thước, sai lệch và dung sai. 2.4. Lắp ghép - Là sự phối hợp giữa hai hay một số chi tiết một cách cố định (như bánh răng cố định trên trục) hoặc di động (như pit tông trong xi lanh). - Những bề mặt và kích thước mà dựa theo chúng các chi tiết phối hợp với nhau gọi là bề mặt lắp ghép và kích thước lắp ghép. - Dựa vào dạng bề mặt lắp ghép có: lắp ghép trụ trơn, lắp ghép côn trơn, lắp ghép ren, lắp ghép truyền động bánh răng, lắp ghép phẳng (lắp ghép then với rãnh, lắp séc măng với rãnh pittông...). Hình 2.2. Lắp ghép trụ trơn. Hình 2.3. Lắp ghép phẳng. 1 – Bề mặt bao. 1 – Bề mặt bao. 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). Hình 2.4. Lắp lỏng Độ hở : S = D – d (2.7) Độ hở giới hạn: Smax = Dmax – dmin (2.8) Smin = Dmin – dmax (2.9) Độ hở trung bình: Stb = (2.10) Dung sai độ hở (hoặc dung sai lắp ghép): Ts = Smax – Smin = TD + Td (2.11) - Lắp chặt: là nhóm lắp ghép trong đó luôn đảm bảo có độ dôi N (hình 2.5). Hình 2.5. Lắp chặt Độ dôi: N = d - D (2.12) Độ dôi giới hạn: Nmax = dmax- Dmin (2.13) Nmin = dmin - Dmax (2.14) Độ dôi trung bình: Ntb = (2.15) Dung sai độ dôi (hoặc dung sai lắp ghép): TN = Nmax - Nmin = TD + Td (2.16) - Lắp trung gian: là lắp ghép có thể có độ dôi hoặc độ hở (hình 2.6). Hình 2.6. Lắp trung gian 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 thước danh nghĩa. Hình 2.7. Sơ đồ phân bố dung sai của kích thước lắp ghép. HƯỚNG DẪN HỌC BÀI - 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 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. - 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 chi tiết trong loạt là như nhau. + Sai số hệ thống thay đổi: là những sai số có giá trị xuất hiện trên mỗi chi tiết 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 tiết trong 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 ra một 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 ; kiểm tra 300 sản phẩm thì có tần suất xuất hiện phế phẩm là ; tiếp tục có . Dãy , , tiến dần tới một số P nào đó, 01. 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 xuất hiện 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 một điều kiện thì sự phân bố kích thước của loạt thường theo quy luật phân bố chuẩn của xác suất (qui luật phân bố Gauss). (3.1) Trong đó: e - cơ số của logarit tự nhiên (e = 2,71828). s- 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 (hình 3.1). Hình 3.1. Đường cong phân bố mật độ xác suất của kích thước gia công. - Xác suất xuất hiện kích thước trong khoảng x1÷ x2 là: Đổi biến thì và: (3.2) 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: Áp dụng công thức (3.2): (3.3) Gía trị hàm và được tính sẵn trong bảng hàm Laplace (bảng 3.1). Hình 3.2. Xác suất xuất hiện kích thước trong khoảng -x ÷ +x. Bảng 3.1. Gía trị hàm Laplace. Z Z 0,10 0,20 0,40 0,75 1,00 0,04 0,0795 0,1555 0,2735 0,3415 0,0797 0,1585 0,3108 0,5467 0,6827 1,25 1,50 2,00 3,00 4,00 0,3945 0,4330 0,4810 0,4986 0,4990 0,7887 0,8664 0,9545 0,9973 0,9990 Theo bảng Laplace: khi x = 3σ tức là thì = 0,9973 và có thể 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 sai thì sẽ có phế phẩm (hình 3.3). Hình 3.3. Trường hợp xảy ra phế phẩm. - Các nhận xét: + Số chi tiết có kích thước càng gần kích thước trung bình (trung tâm phân bố) thì càng nhiều, càng xa kích thước trung bình thì càng ít. + Hầu hết các chi tiết gia công đều có kích thước nằm trong miền 6s. + Muốn không có phế phẩm thì ít nhất phải đảm bảo điều kiện 6s ≤ T. 3.2.3. Ví dụ Ví dụ 1: Gia công một loạt trục 2000 chiếc với yêu cầu kích thước là . 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 định giá trị bằng số của các giới hạn đó. GIẢI - Xác suất xuất hiện kích thước nằm trong khoảng từ -2σ ÷ +2σ xác định theo công thức (3.3): P(-2σ ÷ +2σ)= với Tra bảng Laplace có: =0,9545 Vậy xác suất xuất hiện kích thước nằm trong khoảng -2σ ÷ +2σ là % . Số lượng chi tiết có kích thước nằm trong khoảng -2σ ÷ +2σ là: chiếc Theo điều kiện cần để không có phế phẩm thì: 6σ = T = 27μm → Vậy giá trị bằng số của các giá trị giới hạn x1 = -2σ và x2 = +2σ là: Ví dụ 2: Cho một loạt trục , xác định số lượng trục (theo %) sao cho khi lắp chúng với bất kỳ lỗ nào trong loạt bạc có kích thước đều cho lắp ghép có độ dôi. GIẢI - Lập sơ đồ phân bố dung sai của lắp ghép: Từ sơ đồ ta thấy: chỉ những trục có kích thước nằm trong khoảng từ mm mới thoả mãn điều kiện đầu bài. - Vẽ đường cong phân bố kích thước của loạt trục: . Phương sai của đường cong phân bố : 6σ = Td → Sai lệch x1 và x2 của các kích thước 40,027mm và 40,035mm so với kích thước dtb: x1 = 40,027 - 40,0265 = +0,0005 mm x2 = 40,035 - 40,0265 = +0,0085 mm Ta có đường cong phân bố: Đổi biến ta có: - Xác suất xuất hiện kích thước trong khoảng x1÷x2: P(x1÷x2) = Φ(z2) - Φ(z1) = Φ(3) - Φ(0,17) = 0,4311 Vậy 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 D từ các điểm trên prôfin thực đến vòng tròn áp (hình 3.4). 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 D từ các điểm trên prôfin thực đến phía tương ứng của prôfin áp (hình 3.5). Hình 3.5. Sai lệch prôfin mặt cắt dọc trục. 3. Sai lệch tổng hợp hình dạng bề mặt trụ trơn - Sai lệch độ trụ: là khoảng cách lớn nhất D từ các điểm trên bề mặt thực tới trụ áp, trong giới hạn của phần chuẩn (hình 3.6). Hình 3.6. Sai lệch độ trụ. 3.3.2. Sai lệch hình dạng phẳng 1. Sai lệch độ phẳng - Sai lệch độ phẳng: là khoảng cách lớn nhất D từ các điểm trên bề mặt thực tới mặt phẳng áp trong giới hạn của phần chuẩn (hình 3.7). Hình 3.7. Sai lệch độ phẳng. 2. Sai lệch độ thẳng - Sai lệch độ thẳng: là khoảng cách lớn nhất D từ các điểm trên prôfin thực đến đường thẳng áp, trong giới hạn của phần chuẩn (hình 3.8). Hình 3.8. Sai lệch độ thẳng. 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 thuật Là hiệu D khoảng cách lớn nhất a và nhỏ nhất b giữa các mặt phẳng áp trong giới hạn phần chuẩn. D = a - b Dung sai độ song song của bề mặt B đối với mặt chuẩn A là 0,02mm Dung sai độ song song của mặt phẳng áp chung đối với mặt chuẩn A là 0,2mm 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 Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là hiệu D khoảng cách lớn nhất a và nhỏ nhất b từ các điểm trên bề mặt thực đến mặt phẳng chuẩn trong giới hạn phần chuẩn quy định. D = a - b 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 Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là hiệu D của khoảng cách lớn nhất a và nhỏ nhất b giữa đường tâm và mặt phẳng trên phần chuẩn. Dung sai độ song song của đường tâm lỗ so với bề mặt A là 0,01mm Dung sai độ song song của đường tâm chung của lỗ đối với mặt chuẩn A là 0,02mm 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 thuật Là tổng hình học D của sai lệch độ song song hai đường tâm hoặc đường thẳng (DX , Dy) 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 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 Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là sai lệch về góc giữa các mặt phẳng so với góc vuông (900), biểu thị bằng đơn vị dài D trên chiều dài chuẩn L. 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 kỹ thuật Là sai lệch về góc giữa các mặt phẳng và đường tâm hoặc đường tâm với đường tâm chuẩn so với góc vuông (900), biểu thị bằng đơn vị dài D trên chiều dài chuẩn L. 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 Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là sai lệch góc giữa đường tâm và mặt phẳng chuẩn so với góc vuông (900), biểu thị bằng đơn vị dài D trên chiều dài chuẩn L. Dung sai độ vuông góc của đường tâm bề mặt B đối với bề mặt A là 0,02mm. 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 Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là hiệu khoảng cách D 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 kính d hoặc bất kì của mặt mút. Dung sai độ đảo mặt mút của bề mặt B đối với đường tâm lỗ A là 0,02mm. Dung sai độ đảo mặt mút của bề mặt B đối với đường tâm bề mặt A là 0,02mm theo đường kính 50mm. 3.4.9. Độ đảo mặt mút toàn phần Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là hiệu khoảng cách D lớn nhất và nhỏ nhất từ tất cả các điểm của mặt mút tới mặt phẳng vuông góc với đường tâm chuẩn. 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 Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là khoảng cách lớn nhất D giữa đường tâm bề mặt được xét và đường tâm bề mặt chuẩn trên chiều dài phần chuẩn L. Dung sai độ đồng trục của lỗ B đối với lỗ A là 0,02mm. 3.4.11. Sai lệch độ đồng trục đối với đường tâm chung Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là khoảng cách lớn nhất D (D1 hoặc D2) giữa đường tâm của bề mặt khảo sát với đường tâm chung của hai hay một số bề mặt trên chiều dài chuẩn (L1 hoặc L2). Dung sai độ đồng trục của các lỗ đối với đường tâm chung là 0,02mm. 3.4.12. Sai lệch độ đồng tâm Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là khoảng cách D trong mặt phẳng 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. 3.4.13. Độ đảo hướng kính Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là hiệu khoảng cách D 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 bề mặt A và B là 0,02mm. 3.4.14. Độ đảo hướng kính toàn phần Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là hiệu D khoảng cách lớn nhất Rmax và nhỏ nhất Rmin 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). 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 Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là khoảng cách lớn nhất D giữa mặt phẳng đối xứng của yếu tố được xét và mặt phẳng đối xứng của yếu tố chuẩn, trong giới hạn phần chuẩn. 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 Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là khoảng cách lớn nhất D giữa mặt phẳng đối xứng của yếu tố được xét và mặt phẳng đối xứng chung của hai hay một số yếu tố, trong giới hạn phần chuẩn. Dung sai độ đối xứng của lỗ đối với mặt phẳng chung của rănh A, B là 0,02mm (dung sai quan hệ). 3.4.17. Sai lệch độ giao trục Định nghĩa Ghi kí hiệu trên bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật Là khoảng cách nhỏ nhất D giữa các đường tâm giao nhau danh nghĩa. Dung sai độ giao trục của các lỗ là 0,01mm. 3.5. Nhám bề mặt Hình 3.9. Profin bề mặt gia công. - Nhám bề mặt được đánh giá theo nhấp nhô profin bề mặt. Nó nhận được bằng 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 bình của 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 trên profin 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 Ra: là giá trị trung bình khoảng cách từ các điểm trên profin thực tới đường trung bình. - Chiều cao nhấp nhô tế vi Rz: là trị số trung bình của năm khoảng cách từ năm đỉnh cao nhất đến năm đáy thấp nhất của profin thực trong giới hạn chiều dài chuẩn L. Trong đó: ypmi - Chiều cao đỉnh thứ i trong năm đỉnh cao nhất. yvmi - Chiều cao đáy thứ i trong năm đáy thấp nhất. - Tiêu chuẩn Việt Nam chia độ nhám bề mặt thành 14 cấp tương ứng với các giá trị của Ra và Rz. Độ nhám lớn nhất là cấp 1. - Ghi kí hiệu độ nhám bề mặt trên bản vẽ: HƯỚNG DẪN HỌC BÀI - Phân tích các nhận xét rút ra từ việc áp dụng lý thuyết xác suất để khảo sát sự phân bố của kích thước. - Các dạng sai số hình dạng và vị trí bề mặt. Cách ghi ký hiệu trên bản vẽ. - Phương pháp đáng giá nhám bề mặt. Cách ghi ký hiệu trên bản vẽ. - Vận dụng lý thuyết xác suất để giải bài tập. Chương 4. DUNG SAI LẮP GHÉP BỀ MẶT TRỤ TRƠN 4.1. Qui định dung sai - Trị số dung sai kích thước d nào đó được xác định theo công thức thực nghiệm: T = a.i (4.1) Trong đó: i là đơn vị dung sai, a là hệ số phụ thuộc mức độ chính xác kích thước. Với: kích thước £ 500mm thì i = Với: 500mm < kích thước £ 3150mm thì i = - Tiêu chuẩn quy định 20 cấp chính xác ký hiệu là: IT01, IT0,IT18 (cấp IT01 và IT0 dự trữ cho tương lai). Bảng 4.1. Giá trị của hệ số a KT danh nghĩa (mm) IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 IT17 IT18 £500 - - - - 7 10 16 25 40 64 100 160 250 400 640 1000 1600 2500 >500¸£3150 2 2,7 3,7 5 7 10 16 25 40 64 100 160 250 400 640 1000 1600 2500 - Để đơn giản và thuận tiện cho sử dụng thì trị số dung sai được qui định cho từng khoảng kích thước và được tính theo kích thước trung bình của khoảng đó: (4.2) Trong đó D1 và D2 là kích thước biên của khoảng. 4.2. Qui định lắp ghép - Hệ thống các kiểu lắp được qui định theo hai qui luật: + Qui luật của hệ thống lỗ: là hệ thống các kiểu lắp mà vị trí của miền dung sai lỗ là cố định (lỗ cơ sở H), còn muốn được các kiểu lắp khác nhau thì ta thay đổi vị trí miền dung sai trục (hình 4.1). Lỗ cơ sở H có: ES = +TD; EI = 0 Hình 4.1. Hệ thống lắp ghép lỗ cơ sở. + Qui luật của hệ thống trục: là hệ thống các kiểu lắp mà vị trí của miền dung sai trục là cố định (trục cơ sở h), còn muốn được các kiểu lắp khác nhau thì ta thay đổi miền dung sai lỗ (hình 4.2). Trục cơ sở h có: es=0; ei=-Td. Hình 4.2. Hệ thống lắp ghép trục cơ sở. - Theo hai quy luật trên để tạo thành các kiểu lắp ghép cần phải qui định dãy các miền dung sai của trục và của lỗ (hình 4.3). TCVN qui định: dãy các miền dung sai của lỗ kí hiệu là A, B, C.Z, ZA, ZB, ZC; dãy các miền dung sai của trục kí hiệu là a, b, c, .z, za, zb, zc. Vị trí mỗi miền dung sai của dãy được xác định bởi vị trí của “sai lệch cơ bản“ (hình 4.4). Hình 4.3. Các miền dung sai của lỗ và trục. Hình 4.4. Sai lệch cơ bản của lỗ và trục. - Theo qui luật của hệ thống trục và hệ thống lỗ có thể hình thành ba nhóm lắp ghép: + Nhóm lắp lỏng gồm: , . và , . + Nhóm lắp trung gian gồm: , ,, và , ,, + Nhóm lắp chặt gồm: , ,,,, và , ,,, - Các lắp ghép cùng tên ở hai hệ thống (ví dụ và ) có đặc tính giống nhau. - Chọn kiểu lắp theo hệ thống lỗ hay hệ thống trục phải căn cứ vào hiệu quả kinh tế kỹ thuật khi chế tạo. 4.3. Ghi ký hiệu sai lệch và lắp ghép trên bản vẽ Hình 4.5. Cách ghi sai lệch và lắp ghép trên bản vẽ. 4.4. Dung sai lắp ghép ổ lăn Ổ lăn là một bộ phận máy đã được tiêu chuẩn hóa. TCVN quy định 5 cấp chính xác chế tạo ổ lăn là: 0, 6, 5, 4, 2. Các cấp chính xác thường là cấp 0 và cấp 6, cấp chính xác cao là cấp 5 và 4, cấp chính xác đặc biệt cao là cấp 2. Cấp chính xác ổ được ghi trên ổ cùng với số hiệu ổ, ví dụ 6205 là ổ cấp chính xác 6 số hiệu 205. Với cấp chính xác 0 thì chỉ ghi ký hiệu ổ, ví dụ 305 là ổ cấp chính xác 0 số hiệu 305. Kiểu lắp ghép ổ lăn với trục và lỗ thân hộp được chọn tuỳ theo kết cấu ổ và điều kiện làm việc. Có thể chọn sơ bộ như bảng 4.2. Bảng 4.2. Chọn sơ bộ lắp ghép ổ lăn. Dạng tải trọng Miền dung sai trục Miền dung sai lỗ thân hộp Trục quay h6, js6, k6, m6, n6 K6, H6, G7, H7, JS7 Thân quay f6, g6, h6, js6 K7, M7, N7, P7 HƯỚNG DẪN HỌC BÀI - Qui luật xác định giá trị dung sai của kích thước, các qui luật cấp chính xác và phân khoảng kích thước. - Hệ thống dung sai lắp ghép bề mặt trụ trơn theo TCVN: dãy miền dung sai và hệ thống lắp ghép. - Cách chọn mối ghép trụ trơn và ổ lăn. Chương 5. CHUỖI KÍCH THƯỚC 5.1. Các khái niệm cơ bản 5.1.1. Chuỗi kích thước - Chuỗi kích thước là một vòng khép kín các kích thước nối tiếp nhau của một hoặc một số chi tiết. Các kích thước trong chuỗi gọi là khâu (hình 5.1). A1 A3 A2 b a c) b) a) A1 A4 A3 A2 Hình 5.1. Chuỗi kích thước - Phân loại chuỗi kích thước: + Chuỗi kích thước chi tiết: các khâu của chuỗi thuộc về một chi tiết (hình 5.1a). + Chuỗi kích thước lắp: các khâu của chuỗi thuộc về các chi tiết khác nhau được lắp với nhau trong bộ phận máy hoặc máy (hình 5.1b). + Chuỗi kích thước đường thẳng: các khâu của chuỗi song song với nhau thuộc cùng một mặt phẳng hoặc những mặt phẳng song song với nhau (hình 5.1a và hình 5.1b). + Chuỗi kích thước mặt phẳng: các khâu của chuỗi thuộc một mặt phẳng hoặc thuộc những mặt phẳng song song với nhau nhưng chúng không song song với nhau (hình 5.1c). + Chuỗi kích thước không gian: các khâu của chuỗi thuộc những mặt phẳng bất kỳ. 5.1.2. Các loại khâu trong chuỗi - Khâu thành phần Ai : là khâu mà kích thước của chúng do quá trình gia công quyết định và không phụ thuộc lẫn nhau. - Khâu khép kín AS : là khâu mà kích thước của nó được xác định bởi các khâu thành phần. - Trong một chuỗi chỉ có một khâu khép kín. Muốn phân biệt khâu thành phần và khâu khép kín trong chuỗi kích thước chi tiết thì phải biết trình tự gia công các kích thước trong chuỗi ấy. - Các khâu thành phần được phân làm 2 loại: + Khâu thành phần tăng (khâu tăng): là khâu mà kích thước của nó tăng hoặc giảm làm kích thước của khâu khép kín tăng hoặc giảm theo. + Khâu thành phần giảm (khâu giảm): là khâu mà kích thước của nó tăng hoặc giảm làm kích thước của khâu khép kín giảm hoặc tăng theo. 5.2. Giải chuỗi kích thước - Bài toán 1: Cho biết kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai của các khâu thành phần Ai. Tìm kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai của khâu khép kín . - Bài toán 2: Cho biết kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai của khâu khép kín . Tìm kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai của các khâu thành phần Ai. * Trong phạm vi giáo trình chỉ giải Bài toán 1. - Quan hệ giữa khâu khép kín và khâu thành phần: + Sơ đồ hóa chuỗi: sơ đồ hóa các chuỗi kích thước trên hình 5.1 như hình 5.2. Hình 5.2. Sơ đồ hoá chuỗi kích thước. + Quan hệ giữa khâu khép kín và khâu thành phần: Với chuỗi 5.2b thì Aå = A5 và: Aå = A1 - A2 - A3 - A4 Với chuỗi 5.2c thì Aå = A3 và: Aå = A1 . cosa + A2 . sinb Tổng quát: Aå = b1. A1 + b2 . A2 + ... + bn . An = (5.1) Trong đó bi là hệ số ảnh hưởng của khâu thành phần i đến khâu khép kín (bi = ±1 với chuỗi đường thẳng). Nếu chuỗi có m khâu tăng thì: (5.2) 5.2.1. Giải theo phương pháp đỗi lẫn chức năng hoàn toàn * Trong phạm vi giáo trình chỉ giải chuỗi đường thẳng - Theo công thức 5.2 thì Aå có giá trị lớn nhất khi các khâu thành phần tăng có giá trị lớn nhất đồng thời các khâu thành phần giảm có giá trị nhỏ nhất và Aå có giá trị nhỏ nhất khi ngược lại: (5.3) (5.4) - Dung sai của khâu khép kín: (5.5) - Sai lệch giới hạn trên của khâu khép kín: ESS = ASmax - AS (5.6) - Sai lệch giới hạn dưới của khâu khép kín: EIS=ASmin- AS (5.7) Ví dụ 5.1. Cho chi tiết như hình vẽ với giả thiết A4 là khâu khép kín và cho biết các khâu thành phần: A1 = 70-0,3 ; A2 = 30-0,15 ; A3 = 10+0,1 Tìm kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai của khâu A4. GIẢI Sơ đồ hoá chuỗi như hình vẽ: Kích thước danh nghĩa của khâu khép kín : A4= AS= 70 - 30 - 10 = 30mm + Sai lệch giới hạn của khâu khép kín: Dung sai của khâu khép kín: TS = =0,15-(-0,4) = 0,55 mm Vậy khâu khép kín: AS = A4 = 5.2.2. Giải bài toán theo phương pháp đổi lẫn chức năng không hoàn toàn * Phương pháp tính theo xác suất - Khi giải theo phương pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn thì khâu khép kín có giá trị lớn nhất (công thức 5.3) khi tất cả các khâu tăng đều có giá trị lớn nhất đồng thời tất cả các khâu giảm đều có giá trị bé nhất và khâu khép kín có giá trị bé nhất khi ngược lại. Từ đường cong phân bố kích thước thấy rằng sự kết hợp đồng thời tất cả các giá trị cực đại và cực tiểu có xác suất rất bé, vì vậy kích thước khâu khép kín thực tế có giá trị max nhỏ hơn giá trị tính theo công thức (5.3) và giá trị min lớn hơn giá trị tính theo công thức (5.4). - Phương pháp xác suất sẽ cho phép xác định giá trị thực tế của Aå max và Aå min. Phương sai s của đường cong phân bố khâu khép kín xác định theo công thức: s = (5.8) Trong đó s là phương sai đường cong phân bố các khâu thành phần Ai. - Nếu kích thước Ai tuân theo qui luật phân bố chuẩn và trung tâm phân bố trùng với trung tâm dung sai, miền phân bố bằng miền dung sai thì 6s = Ti. Tuy nhiên trong trường hợp tổng quát không thể có đủ các điều kiện đó vì vậy cần đưa vào hệ số k (gọi là hệ số phân bố) và: 6si = ki. Ti (5.9) Tương tự với khâu khép kín AS: 6så = kS. TS (5.10) Thay (5.9) và (5.10) vào (5.8) có = Þ å = (5.11) Trong trường hợp tổng quát đường cong phân bố kích thước của khâu Ai nào đó như hình 5.3. Hình 5.3. Phân bố kích thước khâu thành phân Ai trong trường hợp tổng quát. Trên hình 5.3: Di - độ lệch của trung tâm dung sai so với kích thước danh nghĩa. Mi - độ lệch của trung tâm phân bố so với kích thước danh nghĩa. - độ lệch của trung tâm dung sai so với trung tâm phân bố. Theo hình 5.3 có: (5.12) Tương tự với khâu khép kín AS có: MS = DS + aS . (5.13) (ai và a S là hệ số phân bố tương đối của Ai và AS) Theo định lý về xác suất áp dụng cho chuỗi kích thước: MS = (5.14) Theo (5.12) và (5.13) vào (5.14) có: DS + aS . = DS = - aS . (5.15) Sai lệch giới hạn của khâu khép kín: ESS = DS + = + (1- aS) . (5.16) EIS = DS - = - (1+ aS) . (5.17) Các hệ số ai, ki được xác định bằng phương pháp thống kê thực nghiệm (có thể lấy ki = 1,2, với kích thước bị bao ai = 0,15; với kích thước bao ai = -0,15). Các hệ số aå và kå tính theo xác suất nếu coi Aå phân bố theo qui luật chuẩn thì kå = 1; aå = 0. Ví dụ: Cho chi tiết như hình vẽ với giả thiết A4 là khâu khép kín và cho biết các khâu thành phần: A1 = 70-0,3 ; A2 = 30-0,15 ; A3 = 10+0,1 ; cho các hệ số k1 = k2 = k3 = 1,2; a1 = 0,15; a2 = a3 = - 0,15; kå = 1; aå = 0. Tìm kích thước danh nghĩa, dung sai và sai lệch của kích thước A4 theo phương pháp xác suất ? GIẢI Sơ đồ hoá chuỗi như hình vẽ: Xác định độ lệch tâm của dung sai so với kíc