Bài giảng Dung sai lắp ghép - Nguyễn Văn Yên

kích thước 2.2. Quy định lắp ghép 2.2.1. Hệ thống lỗ, hệ thống trục 2.2.2. Kiểu lắp ưu tiên 2.2.3. Ký hiệu kiểu lắp trụ trơn trên bản vẽ Chương 3: Dung sai các yếu tố hình học 3.1. Sai lệch hình dạng và vị trí tương đối giữa các bề mặt 3.1.1. Biểu diễn dung sai hình dạng và vị trí tương đối 3.1.2. Chọn dung sai hình dạng và vị trí tương đối 3.2. Độ nhám bề mặt Chương 4: Dung sai các lắp ghép điển hình 4.1. Dung sai lắp ghép then bằng, then bán nguyệt 4.2. Dung sai lắp ghép then hoa 4.3. Dung sai lắp ghép ổ lăn 4.4. Dung sai lắp ghép ren 4.5. Dung sai truyền động bánh răng 4.5.1. Sai số gia công bánh răng 4.5.2. Độ chính xác truyền động bánh răng 4.5.3. Ghi cấp chính xác và dạng khe hở mặt bên Chương 5: Chuỗi kích thước và cách ghi kích thước 5.1. Chuỗi kích thước 5.1.1. Các khái niệm cơ bản 5.1.2. Giải bài toán thuận 5.1.3. Giải bài toán nghịch theo đổi lẫn chức năng hoàn toàn 5.1.4. Giải bài toán nghịch theo đổi lẫn chức năng không hoàn toàn 3 4 5 7 8 9 9 9 11 11 12 12 13 15 15 17 18 20 20 22 23 25 25 25 27 29 29 30 30 31 2 5.1.5. Giải bài toán nghịch theo phương pháp tính xác suất 5.2. Ghi kích thước cho bản vẽ cơ khí 5.2.1. Những nguyên tặc chủ yếu cần đảm bảo khi ghi kích thước 5.2.2. Chọn phương án ghi kích thước chiều dài cho bản vẽ chi tiết máy 32 33 33 34 3 BÀI MỞ ĐẦU I- Giới thiệu Dung sai - Lắp ghép là môn học cơ sở trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí. Môn học trang bị cho sinh viên kiến thức cơ bản để thiết kế các chi tiết máy, các mối ghép và thiết lập các bản vẽ cơ khí. Học phần Dung sai Lắp ghép có 02 đơn vị học trình. Điểm học tập của sinh viên được đánh giá qua bài kiểm tra giữa học kỳ, bài thi kết thúc học phần và điểm chuyên cần. Hình thức thi tự luận. Điểm chuyên cần được đánh giá qua việc hoàn thành các bài tập trong quá trình học và thời gian có mặt trên lớp của sinh viên. Giáo trình sử dụng để học môn học này là sách “Dung sai và lắp ghép” của tác giả Ninh Đức Tốn, do Nhà xuất bản Giáo dục xuất bản năm 2006 (Tài liệu [1]). Trước khi học môn Dung sai Lắp ghép, sinh viên cần được trang bị các kiến thức về Vẽ kỹ thuật cơ khí, Cơ khí đại cương, Cơ sở thiết kế máy. Nội dung của môn học Dung sai Lắp ghép được trình bày trong 05 chương: Chương1: Những vấn đề cơ bản trong Dung sai Lắp ghép Trình bày khái niệm sai số gia công và dung sai. Những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến có sai số trong quá trình gia công cắt gọt. Áp dụng lý thuyết Xác suất Thống kê để khảo sát kích thước gia công. Trên cơ sở đó sẽ chọn được phương pháp gia công hiệu quả nhất, hoặc có thể đưa ra phương án điều chỉnh máy hợp lý để hạn chế phế phẩm. Trình bày các khái niệm về lắp ghép: mối ghép có độ dôi, mối ghép có khe hở, kiểu lắp chặt, kiểu lắp lỏng, kiểu lắp trung gian. Trong chương này còn đề cập đến vấn đề tính đổi lẫn chức năng của chi tiết máy. Chương 2: Dung sai lắp ghép trụ trơn Nghiên cứu dung sai kích thước dạng trục và kích thước dạng lỗ của chi tiết máy. Chọn sai lệch giới hạn trên, sai lệch giới hạn dưới của kích thước trục, kích thước lỗ, để đảm bảo mối ghép có đặc tính theo yêu cầu. Cách ghi kiểu lắp trên bản vẽ kỹ thuật. Chương 3: Dung sai các yếu tố hình học của chi tiết máy Trình bày các sai lệch về hình dạng: độ phẳng của mặt phẳng; độ thẳng của đường thẳng; độ tròn, độ côn, độ trụ của mặt trụ. Các sai lệch về vị trí tương quan: độ song song, độ vuông góc, độ đồng tâm, độ giao nhau, độ đối 4 xứng, độ đảo mặt đầu, độ đảo hướng kính. Sai lệch chất lượng bề mặt, độ nhám của bề mặt. Hướng dẫn cách chọn giá trị cho phép của các sai lệch trên, và cách biểu diễn các sai lệch, giá trị cho phép của sai lệch trên bản vẽ kỹ thuật. Chương 4: Dung sai các lắp ghép điển hình Tập trung nghiên cứu mối ghép then bằng, mối ghép then hoa, mối ghép ổ lăn lên trục và lên bạc; mối ghép ren. Hướng dẫn cách chọn kiểu lắp ghép, và biểu diễn kiểu lắp trên bản vẽ. Trong chương này còn quan tâm đến dung sai truyền động bánh răng. Nguyên nhân dẫn đến các sai số, các thông số đánh giá sai lệch trong truyền động bánh răng, cách chọn giá trị sai lệch cho phép, và cách biểu diễn dung sai truyền động bánh răng trên bản vẽ. Chương 5: Chuỗi kích thước và cách ghi kích thước Trình bày cách ghi kích thước trên bản vẽ lắp bộ phận máy và bản vẽ chi tiết máy, đảm bảo thuận lợi cho việc gia công. Thiết lập các chuỗi kích thước và tính toán dung sai cho các khâu trong chuỗi kích thước. II- Một số ký hiệu thường dùng trong môn học Dung sai Lắp ghép Ai là kích thước của khâu thứ i trong chuỗi kích thước d là kích thước của khâu dạng trục D là kích thước của khâu dạng lỗ ei là sai lệch dưới của kích thước dạng trục es là sai lệch trên của kích thước dạng trục EI là sai lệch dưới của kích thước dạng lỗ ES là sai lệch trên của kích thước dạng lỗ IT là dung sai của kích thước N là độ dôi của mối ghép S là khe hở của mố ghép T là sai lệch của kích thước. 5 CHƯƠNG 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG DUNG SAI LẮP GHÉP 1.1. Kích thước - Kích thước của chi tiết máy là khoảng cách giữa hai điểm, hai đường, hoặc hai mặt thuộc chi tiết máy, đơn vị đo dùng trên bản vẽ cơ khí là mm. - Kích thước được phân thành 02 nhóm: + Kích thước nhóm trục, khi cắt gọt thêm sẽ làm giảm kích thước, ký hiệu là d (Hình 1.1). + Kích thước nhóm lỗ, khi cắt gọt thêm sẽ làm tăng kích thước, ký hiệu là D (Hình 1.2). - Giá trị của kích thước được xác định bằng cách đo. Sử dụng dụng cụ đo chính xác, phương pháp đo thích hợp, đo nhiều lần sẽ nhận được kết quả đo với độ chính xác cao. - Sai số khi gia công chi tiết máy: Khi gia công không thể đạt được giá trị đúng như mong muốn, do có các nguyên nhân sau: + Máy không chính xác. + Dao không chính xác. + Gá đặt không chính xác. + Hệ thống công nghệ: MGDC bị biến dạng. + Rung động do lực cắt thay đổi. + Giãn nở không đều do nhiệt độ thay đổi. Ví dụ: cần gia công 100 chi tiết trục có đường kính 20 mm, ta sẽ nhận được các chi tiết có kích thước đường kính dao động trong khoảng 20,03 mm đến 19,99 mm. Như vậy loạt chi tiết có kích thước ddn = 20 mm dmax = 20,03 mm, dmin = 19,99 mm, dmax được gọi là kích thước giới hạn trên. dmin là kích thước giới hạn dưới. dmax - dmin được gọi là khoảng phân bố kích thước (hay sai lệch của kích thước), ký hiệu là T. ddn là kích thước danh nghĩa. (dmax + dmin)/2 là kích thước trung bình, ký hiệu là dm. Sai lệch kích thước lớn, tức là gia công có độ chính xác thấp. Φ 20 100 Hình 1.1: Các kích thước dạng trục 15 φ22 Hình 1.2: Các kích thước dạng lỗ d m in d dn d m d m ax Hình 1.3: Sai lệch của kích thước gia công 6 - Ngoài ra, kích thước còn được phân thành những loại sau: + Kích thước thực, + Kích thước đo được, + Kích thước thực theo kỹ thuật (kích thước đo được + dung sai của dụng cụ đo. + Kích thước danh nghĩa, + Kích thước giới hạn, - Biểu diễn kích thước và sai lệch kích thước trên sơ đồ (Hình 1.3). Để đánh giá mức độ chính xác gia công chi tiết máy, người ta tiến hành gia công một loạt N chi tiết (số lượng N không ít hơn 60 chiếc), sau đó đo, xác định các kích thước giới hạn, xác định tần suất xuất hiện các giá trị kích thước, vẽ đường cong phân bố tần suất, và đường cong phân bố mật độ xác suất. - Đường cong phân bố tần suất Hình 1.4. Trong đó di là giá trị kích thước nằm trong khoảng dmin ÷ dmax), di/N là tần suất xuất hiện kích thước thứ i (Khi N đủ lớn có thể xem đây là xác suất p của kích thước thứ i). - Đường cong phân bố mật độ xác suất của kích thước gia công, phân bố chuẩn Gauss (Hình 1.5). Trong đó x = di - dm , y = dp/dx, σ là sai lệch bình phương trung bình σ2 = NxN i i / 1 2∑ = Theo lý thuyết xác suất, có 99,73% kích thước của loạt chi tiết nằm trong khoảng xmax - xmin = 6σ. dm dmax Hình 1.4: Sơ đồ phân bố tần suất kích thước Tần suất di/N Kích thước dmin Miền phân bố kích thước dm 6σ Hình 1.5: Sơ đồ phân bố mật độ xác suất kích thước Trung tâm phân bố y x 7 Khi thiết kế, để đảm bảo cho chi tiết máy có đủ khả năng làm việc, người thiết kế phải xác định sai lệch cho phép của kích thước d (còn gọi là dung sai, kí hiệu là IT), ấn định kích thước lớn nhất và nhỏ nhất có thể chấp nhận: dmax = d + es dmin = d + ei IT = es - ei es gọi là giá trị sai lệch trên cho phép ei là giá trị sai lệch dưới cho phép Nếu ta chọn phương pháp gia công không hợp lý, miền phân bố 6σ không nằm trong miền dung sai IT, sẽ có phế phẩm. Nếu miền phân bố 6σ quá nhỏ hơn IT, có nghĩa là chúng ta đã gia công chính xác cao hơn so với yêu cầu, làm tăng giá thành của chi tiết. Phương pháp gia công hợp lý nhất (đảm bảo không có phế phẩm, và giá gia công rẻ), khi mà 6σ = IT và miền phân bố kích thước trùng với miền dung sai. Dùng xác suất để khảo sát sai số gia công kích thước chỉ có thể sử dụng trong trường hợp sản xuất hàng loạt. Sau khi khảo sát loạt chi tiết gia công đầu tiên, ta có thể chọn được phương pháp gia công thích hợp hơn, hoặc điều chỉnh máy để loại bỏ các chi tiết phế phẩm. 1.2. Lắp ghép - Mối ghép: Lắp chi tiết trục vào chi tiết bạc sẽ được một mối ghép. Trên hình 1.6 biểu diễn mối ghép trụ trơn. + Mối ghép có độ dôi gọi là mối ghép chặt. Độ dôi ký hiệu là N, N = d - D. + Mối ghép có khe hở gọi là mối ghép lỏng. Khe hở ký hiệu là S, S = D - d - Kiểu lắp: Khi xem xét các mối ghép ghép của loạt chi tiết bạc A với loạt chi tiết trục B, người ta phân biệt: + Kiểu lắp chặt: Tất cả các mối ghép của loạt chi tiết lắp ghép với nhau đều có độ dôi. Lấy bất cứ chi tiết bạc nào lắp với chi tiết trục đều được mối ghép chặt. + Kiểu lắp lỏng: Tất cả các mối ghép của loạt chi tiết lắp ghép với nhau đều có khe hở. + Kiểu lắp trung gian: Một số mối ghép trong loạt có độ dôi, số khác có khe hở. Lấy một chi tiết bạc lắp với một trục bất kỳ sẽ được mối ghép có thể chặt, cũng có thể lỏng. d D Hình 1.6: Mối ghép trụ trơn 8 Biểu diễn kiểu lắp, miền dung sai của kích thước trục, của kích thước lỗ trên Hình 1.7. Kích thước trục, lỗ có sai lệch, nên độ dôi và khe hở cũng có sai lệch. Sai lệch của độ dôi và khe hở: Nmax = dmax - Dmin = es - EI Nmin = dmim - Dmax = ei - ES Smax = Dmax - dmin = ES - ei Smin = Dmim - dmax = EI - es Căn cứ vào yêu cầu làm việc của mối ghép, khi thiết kế chúng ta phải chọn các giá trị cho phép [Nmax], [Nmin] hoặc [Smax], [Smin]. Mối ghép đạt yêu cầu, khi độ dôi hoặc khe hở nằm trong giới hạn cho phép. 1.3. Tính đổi lẫn chức năng - Yêu cầu của kiểu lắp: khe hở nằm trong khoảng từ [Smax] đến [Smin]. Nếu loạt chi tiết trục B lắp với loạt chi tiết lỗ A có Smax ≤ [Smax] và Smin ≥ [Smin]. Có nghĩa là ta lấy bất cứ chi tiết trục nào trong loạt A lắp với một chi tiết trong loạt B đều được mối ghép thoả mãn yêu cầu. Ta nói các chi tiết máy trong loạt A và B có tính đổi lẫn chức năng hoàn toàn. Chúng có thể thay thế cho nhau, mà vẫn đảm bảo chức năng làm việc. - Nếu Smax > [Smax] hoặc Smin < [Smin], lúc đó các chi tiết trong loạt A và B không có tính đổi lẫn chức năng. Tức là một mối ghép đang thoả mãn yêu cầu, nếu thay thế một chi tiết trục khác lắp vào bạc đang có, có thể nhận được một mối ghép không đạt yêu cầu. - Khi thiết kế, người ta cố gắng chọn dung sai kích thước của chi tiết máy một cách hợp lý, để chi tiết máy thoả mãn tính đổi lẫn chức năng. - Trong sản xuất hàng loạt, nếu mọi chi tiết của loạt đều đạt tính đổi lẫn chức năng thì loạt chi tiết đó đạt tính đổi lẫn chức năng hoàn toàn. Nếu có một hoặc một số chi tiết trong loạt không đạt tính đổi lẫn chức năng, thì loạt chi tiết đó đạt tính đổi lẫn chức năng không hoàn toàn. Hình 1.7: Miền dung sai của kích thước trục, kích thước lỗ Sai lệch của kích thước lỗ Sai lệch của kích thước truc K íc h th ướ c da nh n gh ĩa es ei ES EI 9 CHƯƠNG 2 DUNG SAI LẮP GHÉP TRỤ TRƠN 2.1. Dung sai kích thước 2.1.1. Quy định về dung sai kích thước Dung sai của kích thước được chọn tuỳ thuộc vào độ chính xác yêu cầu và độ lớn của kích thước T = a×i Trong đó i là đơn vị dung sai. Đơn vị dung sai có thể tính theo công thức: i = 0,45 3 d + 0,001d đối với kích thước từ 1 dến 500 mm i = 0,004d + 2,1 đối với kích thước trên 500 đến 3150 mm Tuy nhiên, để đơn giải cho việc lập tiêu chuẩn, TCVN quy định giá trị i cụ thể cho các khoảng kích thước. Kích thước từ 1 đến 500 mm có thể phân thành 13 ÷ 25 khoảng, tuỳ theo đặc tính của từng loại lắp ghép. a: là hệ số phụ thuộc vào yêu cầu mức độ chính xác của kích thước. TCVN 2244-1999 có quy định 20 cấp chính xác kích thước: cấp 01 ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; .... ; 18. Trong đó cấp 01 chính xác cao nhất, cấp 18 ít chính xác nhất. Cấp 5 đến cấp 11 được dùng trong thiết kế các máy thông dụng. Giá trị của a có thể chọn như sau: Cấp chính xác 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Giá trị của a 5 7 10 16 25 40 64 100 160 Dung sai kích thước do TCVN quy định được ký hiệu là IT. Giá trị của IT được chọn theo Bảng 4.2 trang 24 tài liệu [1]. Theo Bảng 4.2, ứng với mỗi cấp chính xác và từng khoảng kích thước, kích thước càng lớn, độ chính xác càng thấp, thì dung sai càng lớn. 2.1.2. Miền dung sai và sai lệch cơ bản Ví dụ, để tạo mối ghép trụ trơn từ chi tiết trục và bạc (Hình 2.1) có kích thước danh nghĩa d = D = 60 mm, độ chính xác cấp 7. Tra bảng 4.2 ta có ITd = ITD = 30µm = 0,03mm. Muốn có mối ghép chặt ta phải bố trí miền dung sai của trục mằn ở phía trên miền dung Φ6 0 Hình 2.1: Mối ghép trụ trơn 10 sai của lỗ (Hình 2.2). Muốn có mối ghép lỏng ta phải bố trí miền dung sai của trục nằm ở phía dưới miền dung sai của lỗ (Hình 2.3). TCVN quy định 27 cách bố trí miền dung sai (so với kích thước danh nghĩa) cho kích trục, và 27 miền dung sai cho kích thước lỗ. Miềm dung sai của kích thước trục được ký hiệu bằng chữ in thường: a, b, c, cd, d, e, ef, f, g, h, j, js, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc Miền dung sai của kích thước lỗ được ký hiệu bằng chữ in hoa: A, B, C, CD, D, E, EF, F, G, H, J, JS, K, M, N, P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC Vị trí của miền dung sai được xác định bởi sai lệch cơ bản (Hình 2.4). ITd ITD d d n Hình 2.2: Mối ghép chặt ITd ITD d d n Hình 2.3: Mối ghép lỏng R h H F TD D dn , d dn Hình 2.4: Hệ thống sai lệch cơ bản theo TCVN A TD B TD TD TD J S Td j s Td Td a f Td b Td TD Td r Td z c Z C TD 11 Trị số của các sai lệch cơ bản của trục được cho trong Bảng 4.3 trang 27; trị số của các sai lệch cơ bản của lỗ được cho trong Bảng 4.4 trang 29 tài liệu [1]. 2.1.3. Dung sai của kích thước Kích thước trục, kích thước lỗ và dung sai của nó được ghi trên bản vẽ như sau (Hình 2.5): - Ghi kích thước danh nghĩa, sai lệch cơ bản và độ chính xác kích thước Ví dụ: Φ50n7 ; Φ150K7; 230h8 ; 130JS7 - Ghi kích thước danh nghĩa, kèm theo sai lệch trên và sai lệch dưới Ví dụ: 042,0 017,050++Φ ; 012,0 028,0150+−Φ ; 230-0,072 ; 02,0130± Nếu sai lệch trên, hoặc sai lệch dưới bằng 0 thì không ghi số 0; nếu sai lệch trên và sai lệch dưới có giá trị tuyệt đối bằng nhau, thì ghi lên phía trên cùng với dấu ±. - Hoặc ghi cả sai lệch cơ bản, cấp chính xác và sai lệch trên, sai lệch dưới )(750 042,0 017,0++Φ n ; 230h8 (-0,072) Trị số sai lệch giới hạn của kích thước lỗ được cho trong Bảng 1 trang 133 tài liệu [1]. Trị số sai lệch giới hạn của kích thước trục được cho trong Bảng 2 trang 138 tài liệu [1]. Trước khi ghi dung sai kích thước lên bản vẽ, người thiết kế phải tính toán, hoạc lựa chọn cấp chính xác cho kích thước, dạng sai lệch cơ bản, hoặc các sai lệch giới hạn của kích thước. Các sai lệch giới hạn có thể nhận đựơc thông qua bài toán giải chuỗi kích thước, hoặc xuất phát từ yêu cầu của mối ghép, hoặc lấy theo kinh nghiệm đã được thống kê trong các bảng tra. Khi chọn cấp chính xác gia công các kích thước cũng cần để ý đến khả năng đạt được độ chính xác gia công của máy, của các nguyên công gia công trên máy. 2.2. Quy định lắp ghép: Để đáp ứng yêu cầu sản xuất, người ta phải quy định các kiểu lắp với những đặc tính khác nhau. Yêu cầu tất cả các mối ghép phải có độ dôi (chọn kiểu lắp chặt), yêu cầu tất cả các mối ghép có khe (chọn kiểu lắp lỏng); hoặc yêu cầu mối ghép có độ dôi cũng được mà có khe hở nhỏ cũng được (chọn kiểu lắp trung gian). Φ5 0n 7 130±0,02 Hình 2.5: Ghi dung sai 12 2.2.1. Hệ thống lỗ, hệ thống trục Khi lắp nhiều trục trên một chi tiết bạc, người ta dùng hệ thống lỗ cơ bản. Miền dung sai của lỗ cố định, có sai lệch cơ bản kiểu H. Để có đặc tính khác nhau của các mối ghép, ta thay đổi miền dung sai của kích thước trục (Hình 2.6). Khi lắp nhiều bạc trên một chi tiết trục, người ta dùng hệ thống trục cơ bản. Miền dung sai của trục cố định, có sai lệch cơ bản kiểu h. Để có đặc tính khác nhau của các mối ghép, ta thay đổi miền dung sai của kích thước lỗ (Hình 2.7). 2.2.2. Kiểu lặp tiêu chuẩn, kiểu lắp ưu tiên Khi thiết kế một mối ghép với đặc tính cho trước, chúng ta có thể chọn một miền dung sai của trục kết hợp với một miền dung sai của lỗ để có độ dôi, hoặc khe hở đúng theo yêu cầu. Song để thuận tiện cho việc gia công, đo kiểm tra kích thước của chi tiết trục và lỗ, chúng ta nên chọn các kiểu lắp tiêu chuẩn đã được TCVN quy định. Các kiểu lắp tiêu chuẩn theo hệ thống lỗ được cho trên Bảng 4.5 trang 32 tài liệu [1]. Các kiểu lắp tiêu chuẩn theo hệ thống trục được cho trên Bảng 4.6 trang 33 tài liệu [1]. Các kiểu lắp trong khung bôi đen là kiểu lắp ưu tiên. Như vậy, với các giá trị giới hạn của khe hở, hoặc độ dôi cho trước, chúng ta lựa chọn các kiểu lắp ưu tiên trước; nếu không tìm được kiểu lắp thoả mãn đặc tính đã cho của mối ghép thì chọn các kiểu lắp không không ưu tiên trong tiêu chuẩn; nếu cũng không thoả mãn đặc tính đã cho của mối ghép, ta có thể dùng kiểu lắp kết hợp giữa hệ thống lỗ và hệ thống trục theo Td TD1 TD2 TD3 d d n Hình 2.7: Lắp theo hệ thống trục cơ bản Hình 2.8: Ghi mối ghép trụ trơn Φ60 8 7 e H TD Td1 Td2 Td3 D dn Hình 2.6: Lắp theo hệ thống lỗ cơ bản 13 Bảng 2- 1: Đối chiếu tiêu chuẩn TCVN 2245-77 với tiêu chuẩn lắp ghép cũ Miềm dung sai của trục cho kích thước từ 1 mm đến 500 mm TCVN cũ TCVN 2245-77 TCVN cũ TCVN 2245-77 TCVN cũ TCVN 2245-77 TCVN cũ TCVN 2245-77 T41 T31 T21 T11 L11 = B1 L21 L31 T4 T3 n5 m5 k5 jS5 h5 g5 f6 n6 m6 T2 T1 L1 = B L2 L3 L4 L5 L6 T43 k6 jS6 h6 g6 f7 e8 d8 c8 n7 T33 T23 T13 L13 = B3 L33 L14 = B4 L34 L54 L15 = B5 m7 k7 jS7 h7 f8 h8, h9 f9, e9 d9 jS10 L16 = B6 L36 L46 L56 L17 = B7 L37 L18 = B8 L19 = B9 L110=B10 h11 d11 b11, c11 a11, b11 h12 b12 h14 h15 h16 tiêu chuẩn; nếu vẫn không tìm được kiểu lắp thoả mãn đặc tính đã cho của mối ghép, lúc đó ta có thể kết hợp miền dung sai bất kỳ của trục và lỗ để được mối ghép có đặc tính đúng theo yêu cầu. 2.2.3. Ghi ký hiệu kiểu lắp trụ trơn trên bản vẽ Sau khi xác định đặc tính của mối ghép, chọn độ chính xác cho kích thước trục, kích thước lỗ, chọn hệ thống lắp ghép, chọn dạng sai lệch cơ bản (hay miền phân bố dung sai) cho kích thước trục, kích thước lỗ, chúng ta ghi kiểu lắp lên bản vẽ. Kiểu lắp bao gồm kích thước danh nghĩa, sai lệch cơ bản và cấp chính xác của kích thước lỗ ghi trên tử số, sai lệch cơ bản và độ chính xác của trục ghi dưới mẫu số (Hình 2.8). Trong nhiều tài liệu thiết kế, cũng như trong các tập bản vẽ chi tiết máy, các kiểu lắp được ghi theo tiêu chuẩn TCVN ban hành năm 1963 (TCVN cũ). Ví dụ: - Kiểu lắp chặt C1, C2, C3, C4, - Kiểu lắp trung gian T1, T2, T33, T41 , - Kiểu lắp lỏng L1, L2, L3, L4, L5, L6. Đến nay các tiêu chuẩn này đã được thay thế bằng TCVN 2245-77, trong tiêu chuẩn mới, cách ghi kiểu lắp được quy định khác với tiêu chuẩn cũ. Để người thiết kế tiện sử dụng các tài liệu cũ trong việc thiết lập các bản vẽ, trên Bảng 2-1 và Bảng 2-2 ghi sự chuyển đổi từ tiêu chuẩn cũ sang tiêu chuẩn mới của một số kiểu lắp thường dùng. 14 Ví dụ: - Kiểu lắp ghi theo kiểu cũ 2T A , được thay thế bằng kiểu ghi mới 6 7 k H , - Kiểu lắp B L2 , được thay thế bằng kiểu ghi mới 6 7 h G , Bảng 2-2: Đối chiếu tiêu chuẩn TCVN 2245-77 với tiêu chuẩn lắp ghép cũ Miềm dung sai của lỗ cho kích thước từ 1 mm đến 500 mm TCVN cũ TCVN 2245-77 TCVN cũ TCVN 2245-77 TCVN cũ TCVN 2245-77 TCVN cũ TCVN 2245-77 T41 T31 T21 T11 L11 = A1 L21 L31 T4 T3 N6 M6 K6 JS6 H6 G6 F7 N7 M7 T2 T1 L1 = A L2 L3 L4 L5 T43 T33 K7 JS7 H7 G7 F7, F8 E8 D8 N8 M8 T23 T13 L13 = A3 L14 = A4 L34 L54 L15 = A5 L16 = A6 L36 K8 JS8 H8 H8, H9 F9, E9 D9, F10 H10 H11 D11 L46 L56 L17 = A7 L37 A8 A9 A10 B11, C11 A11, B11 H12 B12 H14 H15 H16 15 CHƯƠNG 3 DUNG SAI CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC 3.1. Sai lệch hình dạng và vị trí tương đối của các bề mặt Trong quá trình gia công cơ, không những kích thước của chi tiết máy có sai số, mà hình dạng hình học của bề mặt, vị trí tương quan giữa các bề mặt cũng có sai lệch so với lý thuyết. Nguyên nhân có các sai lệch trên cũng do hệ thống công nghệ MDGC biến dạng, do máy không chính xác, lực cắt không ổn định, nhiệt độ thay đổi, dụng cụ cắt không chính xác. Các sai lệch hình dạng thường gặp: - Độ phẳng của mặt phẳng - Độ thẳng của đường thẳng - Độ trụ của mặt trụ - Độ tròn của mặt trụ - Độ côn (độ lõm, độ trống) của mặt trụ Các sai lệch vị trí tương đối thường gặp: - Độ song song của hai bề mặt - Độ vuông góc của bề mặt - Độ đồng tâm giữa hai mặt trụ - Độ đối xứng gữa hai bề mặt - Độ giao nhau giữa hai đường - Độ đảo hướng kính của mặt trụ so với đường tâm - Độ đảo mặt đầu so với đường tâm 3.1.1. Biểu diến dung sai hình dạng và vị trí tương đối trên bản vẽ Dung sai hình dạng và vị trí tương đối của các bề mặt chi tiết máy được ghi trên bản vẽ như Hình 3.1. Dung sai hình dạng được biểu diễn trong hai ô hình chữ nhật. Ô thứ nhất ghi ký hiệu dạng sai lệch, ô thứ hai ghi giá trị sai lệch lớn nhất cho phép: - Dung sai độ thẳng, được tính theo một đoạn thẳng nào đó, và được ký hiệu là " ", giá trị sai lệch ghi trên bản vẽ có đơn vị là mm. - Dung sai độ phẳng, tính cho mặt phẳng được giới hạn bởi một đường bao, được ký hiệu là " ", giá trị sai lệch được ghi trên bản vẽ là mm. 16 Hình 3.1: Sai lệch hình dạng và vị trí tương quan của các bề mặt A 0,06 AB B 0,03 0,05 0,03 C 0,05 C C 0,05 0,02 0,1/100 A A 0,05 0,06 B B 0,06 A 0,2 B B A - Dung sai độ tròn, tính cho một đường tròn, ký hiệu là " ", giá trị sai lệch ghi trên bản vẽ có đơn vị là mm. - Dung sai độ côn (độ lõm, độ trống) được tính trên một mặt cắt dọc trục của mặt trụ, được ký hiệu là " ", giá trị sai lệch ghi trên bản vẽ có đơn vị là mm. - Dung sai độ trụ, tính cho mặt trụ có độ dài nhất định, được ký hiệu là " ", giá trị của sai lệch ghi trên bản vẽ là mm. Dung sai vị trí tương đối được biểu diễn trong ba ô hình chữ nhật. Ô thứ nhất ghi ký hiệu dạng sai lệch, ô thứ hai ghi giá trị sai lệch lớn nhất cho phép, ô thứ ba ghi mặt hoặc đường chuẩn dùng để so sánh. Các dung sai vị trí tương đối gồm có: - Dung sai độ song song, quy định độ song song giữa 2 mặt phẳng, đường tâm với mặt phẳng, giữa 2 đường tâm với nhau, được ký hiệu là "// ", giá trị sai lệch độ song song ghi trên bản vẽ có đơn vị là mm. 17 - Dung sai độ vuông góc, quy định độ vuông góc giữa hai mặt phẳng với nhau, giữa hai đường tâm với nhau, giữa đường tâm với mặt phẳng, trên bản vẽ ký hiệu là " ⊥ ", giá trị độ vuông góc ghi trên bản vẽ có đơn vị là mm. - Dung sai độ đồng tâm, quy định sự lệch đường tâm cho phép của hai mặt trụ theo lý thuyết có chung đường tâm, ký hiệu là " ", giá trị độ đồng tâm ghi trên bản vẽ có đơn vị là mm. - Dung sai độ đối xứng, quy định sai lệch cho phép của hai mặt đối xứng thực của hai phần tử có chung mặt đối xứng, ký hiệu là " ", giá trị ghi trên bản vẽ có đơn vị là mm. - Dung sai độ cắt nhau, quy định khoảng cách nhau cho phép giữa hai đường tâm của hai mặt trụ, theo danh nghĩa nó phải cắt nhau, ký hiệu là " ", giá trị ghi trên bản vẽ là mm. - Dung sai độ đảo hướng kính - còn gọi là độ đảo hướng tâm - của một mặt trụ đối với đường tâm danh nghĩa hoặc đường tâm của mặt trụ chuẩn nào đó, được đo trên một mặt cắt ngang; ký hiệu là " ", giá trị ghi trên bản vẽ có đơn vị là mm. - Dung sai độ đảo mặt đầu - còn gọi là độ đảo mặt mút - đối với đường tâm danh nghĩa hoặc đường tâm của mặt trụ chuẩn nào đó, được đo trên đường biên của mặt đầu; ký hiệu là " ", giá trị ghi trên bản vẽ có đơn vị là mm. 3.1.2. Chọn giá trị dung sai hình dạng và vị trí tương đối Trước khi ghi dung sai hình dạng và vị trí tương quan lên bản vẽ, chúng ta phải chọn giá trị dung sai hợp lý cho các bề mặt và vị trí tương đối giữa các bề mặt. Dung sai hình dạng và vị trí tương đối của các bề mặt được chọn tuỳ thuộc vào độ chính xác yêu cầu của chi tiết máy, đảm bảo chi tiết máy có đủ khả năng làm việc. Đồng thời cũng phải đảm bảo có thể dễ dàng gia công chế tạo chi tiết máy. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 384-1993 quy định 16 cấp chính xác cho yếu tố hình dạng và vị trí tương đối của bề mặt. Cấp chính xác của yếu tố hình dạng được chọn tương ứng với cấp chính xác kích thước của chi tiết máy, theo Bảng 5.2 trang 76 tài liệu [1]. Cấp chính xác của yếu tố hình dạng và vị trí tương quan tương ứng với các nguyên công cắt gọt được cho trong Bảng 5.5 trang 80 tài liệu [1]. Sai lệch giới hạn của các yếu tố hình dạng và vị trí tương quan được chọn theo Bảng 8 đến Bảng 11 Phụ lục 2 trang 147 tài liệu [1]. 18 3.2. Độ nhám bề mặt Bề mặt chi tiết máy sau khi gia công không bằng phẳng một cách lý tưởng, mà có những mập mô (Hình 3.2). Những mấp mô này là do lớp bề mặt bị biến dạng dẻo khi cắt gọt, là do ảnh hưởng của các chấn động khi cắt, là vết của lưỡi cắt để lại trên bề mặt gia công, vv.. Theo tiêu chuẩn cũ của Việt Nam (và tiêu chuẩn ΓOCT của Liên Xô cũ) độ nhám bề mặt được chia làm 14 cấp (cấp 1 đến cấp 14), cấp 1 là nhám nhất và cấp 14 là bóng nhất. Trên bản vẽ độ nhám được ký hiệu ∇1 đến ∇14 - hoa 1 đến hoa 14 (Hình 3.3). Theo quy định mới của Việt Nam TCVN 2511-1995, độ nhám trên bề mặt chi tiết máy được đánh giá bằng một trong hai thông số Ra hoặc Rz (Hình 3.4). Những số có kèm chữ Rz là giá trị của Rz, những số không kèm chữ là giá trị của Ra, đơn vị là µm. - Sai lệch trung bình số học của prôfil Ra, được đo bằng µm. Là trung bình số học các giá trị tuyệt đối của prôfil (hi) trong khoảng chiều dài chuẩn (L). Chỉ tiêu Ra thường dùng để đánh giá độ nhám bề mặt cấp 6 đến cấp 12. - Chiều cao trung bình của prôfil Rz, µm. Là trị số trung bình của tống các giá trị tuyệt đối của chiêu cao 5 đỉnh cao nhất (ti) và chiều sâu của 5 đáy thấp nhất (ki) của prôfil trong khoảng chiều dài chuẩn (L). Chỉ tiêu Rz thường dùng để đánh giá độ nhám bề mặt cấp 1 đến cấp 5 và cấp 13, 14. Để tiện sử dụng các tài liệu thiết kế được xuất bản trước đây, trên Bảng 3-1 ghi giá trị của Ra và Rz tương ứng với 14 cấp độ nhám. ∇6 ∇5 Hình 3.3: Ghi độ nhám theo quy định cũ 2,1 Rz15 Hình 3.4: Ghi độ nhám theo quy định mới L ki hi Hình 3.2: Biên dạng của bề mặt chi tiết ti 19 Cấp độ nhám của bề mặt chi tiết máy cũng được chọn tương ứng với cấp chính xác kích thước, cấp chính xác hình dạng của chi tiết máy. Đồng thời cũng phải tương ứng với khả năng gia công của các nguyên công gia công cơ. Giá trị Ra và Rz của các bề mặt được chọn theo Bảng 5.5 trang 80 và Bảng 5.6 trang 82 tài liệu [1]. Cấp độ nhám Ra, µm Rz, µm ∇1 ∇2 ∇3 ∇4 ∇5 ∇6 ∇7 ∇8 ∇9 ∇10 ∇11 ∇12 ∇13 ∇14 Từ 80,0 ÷ 40,0 dưới 40 ÷ 20 dưới 20 ÷ 10 dưới 10 ÷ 5 dưới 5 ÷ 2,5 dưới 2,5 ÷ 1,25 dưới 1,25 ÷ 0,63 dưới 0,63 ÷ 0,32 dưới 0,32 ÷ 0,16 dưới 0,16 ÷ 0,08 dưới 0,08 ÷ 0,04 dưới 0,04 ÷ 0,02 dưới 0,02 ÷ 0,01 dưới 0,01 ÷ 0,005 Từ 320 ÷ 160 dưới 160 ÷ 80 dưới 80 ÷ 40 dưới 40 ÷ 20 dưới 20 ÷ 10 dưới 10 ÷ 6,3 dưới 6,3 ÷ 3,2 dưới 3,2 ÷ 1,6 dưới 1,6 ÷ 0,8 dưới 0,8 ÷ 0,4 dưới 0,4 ÷ 0,2 dưới 0,2 ÷ 0,1 dưới 0,1 ÷ 0,05 dưới 0,05 ÷ 0,025 Bảng 3.1: Độ nhám bề mặt chi tiết máy 20 CHƯƠNG 4 DUNG SAI CÁC LẮP GHÉP ĐIỂN HÌNH 4.1. Dung sai lắp ghép then bằng, then bán nguyệt Mối ghép then bằng, then bán nguyệt thường được dùng để lắp bánh răng, bánh vít, bánh đai, đĩa xích, khớp nối trên trục. Then là một thanh hình trụ có tiết diện chữ nhật (đối với then bằng) và hình bán nguyệt (đối với then bán nguyệt). Trên trục và trên bạc được làm các rãnh hình trụ có tiết diện tương ứng với tiết diện của then. Mối ghép then bằng trên trục bao gồm hai mối ghép trụ trơn: Mối ghép giữa then với rãnh trên trục và mối ghép giữa then với rãnh trên bạc (Hình 4.1). Miền dung sai của kích thước b của then, của rãnh then trên trục và trên bạc được chọn theo Bảng 4.11 trang 39 tài liệu [1]. Dung sai chiều rộng b của then dùng kiểu h9. Dung sai chiều rộng b của rãnh trên trục thường dùng kiểu H9, N9, P9. Dung sai chiều rộng b của rãnh trên bạc thường dùng kiểu D10, JS9, P9. Kiểu lắp của mối ghép then có thể chọn như sau: - Trong sản xuất hàng loạt lớn, then lắp với trục theo kiểu N9/h9, và lắp với bạc theo kiểu JS9/h9. - Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, then lắp trên trục và trên bạc theo kiểu P9/h9. - Khi chiều dài th