ẤT: DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP BÀI GIẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP 1 Chương 1. ĐỔI LẪN CHỨC NĂNG VÀ VẤN ĐỀ TIÊU CHUẨN HOÁ 1.1. Tính đổi lẫn chức năng - Tính đổi lẫn chức năng là nguyên tắc thiết kế, chế tạo đảm bảo các bộ phận máy hoặc các chi tiết máy cùng loại không những có khả năng lắp thay thế cho nhau không cần sửa chữa hoặc gia công bổ sung mà còn đảm bảo khả năng sử dụng hiệu quả kinh tế hợp lý của chúng. - Mối quan hệ giữa chỉ tiêu sử dụng máy A Σ và các thông số chức năng A i của các chi tiết lắp thành máy có dạng: ) ,,,( 321 n AAAAfA = Σ (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 Σ và các thông số chức năng A i 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 Σ và A i quanh giá trị thiết kế, phạm vi thay đổi hợp lý cho phép đó gọi là dung sai chỉ tiêu sử dụng máy T Σ và dung sai các thông số chức năng chi tiết T i . - Các chi tiết máy đảm bảo tính đổi lẫn chức năng nếu thoả mãn điều kiện: i n i i T A f T ∑ = Σ ∂ ∂ = 1 (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 2 - 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. 3 Chương 2. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 2.1. Kích thước - Dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn R a 5, R a 10, R a 20, R a 40: là các giá trị của 4 cấp số nhân có công bội φ: + Dãy R a 5 có 6,110 5 ≈= ϕ . + Dãy R a 10 có 25,110 10 ≈= ϕ . + Dãy R a 20 có 2,110 20 ≈= ϕ . + Dãy R a 40 có 06,110 40 ≈= ϕ . - Kích thước danh nghĩa d N : 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 d th : là kích thước nhận được từ kết quả đo bằng dụng cụ đo với sai số cho phép nào đó. - Kích thước giới hạn d max , d min : 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: d min ≤ d th ≤ d max 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= D max - D N (2.1) 4 Với trục: es =d max - d N (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 = D min - D N (2.3) Với trục: ei = d min - d N (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: T D = D max - D min = ES – EI (2.5) Với kích thước trục: T d = d max - d min = 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 ). 5 1 Ø50 2 1 60 2 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). S max S min T D T d D max D min d min d max Hình 2.4. Lắp lỏng Độ hở : S = D – d (2.7) Độ hở giới hạn: S max = D max – d min (2.8) S min = D min – d max (2.9) Độ hở trung bình: S tb = 2 minmax SS + (2.10) Dung sai độ hở (hoặc dung sai lắp ghép): T s = S max – S min = T D + T d (2.11) 6 - Lắp chặt: là nhóm lắp ghép trong đó luôn đảm bảo có độ dôi N (hình 2.5). d max d min D min D max N max N min T D T d Hình 2.5. Lắp chặt Độ dôi: N = d - D (2.12) Độ dôi giới hạn: N max = d max - D min (2.13) N min = d min - D max (2.14) Độ dôi trung bình: N tb = 2 minmax NN + (2.15) Dung sai độ dôi (hoặc dung sai lắp ghép): T N = N max - N min = T D + T d (2.16) - Lắp trung gian: là lắp ghép có thể có độ dôi hoặc độ hở (hình 2.6). T d T D N max S max D max D min d min d max Hình 2.6. Lắp trung gian Đặc trưng của lắp ghép trung gian là độ hở lớn nhất và độ dôi lớn nhất: S max = D max - d min (2.17) N max = d max - D min (2.18) Dung sai của lắp ghép : T NS = S max + N max = T D + T d (2.19) 7 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. +27 -25 -50 d N =40mm µ m T D T d 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. 8 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 100 6 ; kiểm tra 300 sản phẩm thì có tần suất xuất hiện phế phẩm là 300 20 ; tiếp tục có 400 23 . 9 Dãy 100 6 , 300 20 , 400 23 tiến dần tới một số P nào đó, 0 ≤≤ P 1. 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). 2 2 2 2. 1 σ πσ x ey − = (3.1) Trong đó: e - cơ số của logarit tự nhiên (e = 2,71828). σ- sai lệch bình phương trung bình. - Đường cong của phương trình (3.1) có tính đối xứng qua trục tung và được gọi là “đường cong phân bố mật độ xác suất” của kích thước gia công (hình 3.1). y x 2 x x 1 d tb d N 0 Hình 3.1. Đường cong phân bố mật độ xác suất của kích thước gia công. - Xác suất xuất hiện kích thước trong khoảng x 1 ÷ x 2 là: dxyP x x xx ∫ = ÷ 2 1 21 )( Đổi biến σ x Z = thì σ dx dz = và: )()( 2 1 12 2 )( 2 1 2 21 zzdzeP z z z xx Φ−Φ== ∫ − ÷ π (3.2) 10 [...]... a, b, c, .z, za, zb, zc V trớ mi min dung sai ca dóy c xỏc nh bi v trớ ca sai lch c bn (hỡnh 4.4) 29 Hỡnh 4.3 Cỏc min dung sai ca l v trc T es = ei + T ei Sai lệch cơ bản es T ei = es - T Sai lệch cơ bản Kích thớc danh nghĩa es T ei = es - T Kích thớc danh nghĩa ei Sai lệch cơ bản Miền dung sai lỗ es = ei + T T Miền dung sai trục Hỡnh 4.4 Sai lch c bn ca l v trc 30 Sai lệch cơ bản - Theo qui lut ca h... ca khõu khộp kớn gim hoc tng theo 5.2 Gii chui kớch thc - Bi toỏn 1: Cho bit kớch thc, sai lch gii hn v dung sai ca cỏc khõu thnh phn Ai Tỡm kớch thc, sai lch gii hn v dung sai ca khõu khộp kớn 34 - Bi toỏn 2: Cho bit kớch thc, sai lch gii hn v dung sai ca khõu khộp kớn Tỡm kớch thc, sai lch gii hn v dung sai ca cỏc khõu thnh phn Ai * Trong phm vi giỏo trỡnh ch gii Bi toỏn 1 - Quan h gia khõu... nh bng 4.2 Bng 4.2 Chn s b lp ghộp ln Dng ti trng Min dung sai trc Min dung sai l thõn hp Trc quay h6, js6, k6, m6, n6 K6, H6, G7, H7, JS7 Thõn quay f6, g6, h6, js6 K7, M7, N7, P7 HNG DN HC BI - Qui lut xỏc nh giỏ tr dung sai ca kớch thc, cỏc qui lut cp chớnh xỏc v phõn khong kớch thc - H thng dung sai lp ghộp b mt tr trn theo TCVN: dóy min dung sai v h thng lp ghộp - Cỏch chn mi ghộp tr trn v ln 32... trớ ca min dung sai trc l c nh (trc c s h), cũn mun c cỏc kiu lp khỏc nhau thỡ ta thay i min dung sai l (hỡnh 4.2) Trc c s h cú: es=0; ei=-Td àm TD3 TD1 d N h TD2 Hỡnh 4.2 H thng lp ghộp trc c s - Theo hai quy lut trờn to thnh cỏc kiu lp ghộp cn phi qui nh dóy cỏc min dung sai ca trc v ca l (hỡnh 4.3) TCVN qui nh: dóy cỏc min dung sai ca l kớ hiu l A, B, C.Z, ZA, ZB, ZC; dóy cỏc min dung sai ca trc... kia) Dung sai song song ca ng tõm l B i vi ng tõm l A l 0,01mm v dung sai nghiờng ca ng tõm l 0,02mm 3.4.5 Sai lch vuụng gúc ca hai mt phng nh ngha Ghi kớ hiu trờn bn v Dung sai vuụng gúc ca b mt B i vi mt chun A l 0,01mm L L 90 90 0,01 A 0,01 A A Bề mặt chuẩn A Bề mặt chuẩn L sai lch v gúc gia cỏc mt phng so vi gúc vuụng (900), biu th bng n v di trờn chiu di chun L 19 Yờu cu k thut 3.4.6 Sai. .. xỏc sut kho sỏt s phõn b ca kớch thc - Cỏc dng sai s hỡnh dng v v trớ b mt Cỏch ghi ký hiu trờn bn v - Phng phỏp ỏng giỏ nhỏm b mt Cỏch ghi ký hiu trờn bn v - Vn dng lý thuyt xỏc sut gii bi tp 27 Chng 4 DUNG SAI LP GHẫP B MT TR TRN 4.1 Qui nh dung sai - Tr s dung sai kớch thc d no ú c xỏc nh theo cụng thc thc nghim: T = a.i (4.1) Trong ú: i l n v dung sai, a l h s ph thuc mc chớnh xỏc kớch thc Vi:... Yờu cu k thut Dung sai vuụng gúc ca ng tõm l B i vi ng tõm l A l 0,02mm L sai lch v gúc gia cỏc mt phng v ng tõm hoc ng tõm vi ng tõm chun so vi gúc vuụng (900), biu th bng n v di trờn chiu di chun L 3.4.7 Sai lch vuụng gúc ca ng tõm vi mt phng nh ngha Ghi kớ hiu trờn bn v 0.02 A L B A A Mặt chuẩn 20 Yờu cu k thut Dung sai vuụng gúc ca ng tõm b mt B i vi b mt A l 0,02mm A 0.02 Dung sai vuụng gúc... ca phn chun (hỡnh 3.7) L2 L1 mặt phẳng áp mặt phẳng áp Hỡnh 3.7 Sai lch phng 2 Sai lch thng - Sai lch thng: l khong cỏch ln nht t cỏc im trờn prụfin thc n ng thng ỏp, trong gii hn ca phn chun (hỡnh 3.8) Đừơng thẳng áp L Prôfin thực Hỡnh 3.8 Sai lch thng 16 3.4 Sai lch v trớ b mt 3.4.1 Sai lch song song ca hai mt phng nh ngha Dung sai song song ca b mt B i vi mt chun A l 0,02mm 0.02 A B L2 Yờu... phớa tng ng ca prụfin ỏp (hỡnh 3.5) profin áp profin thự Hỡnh 3.5 Sai lch prụfin mt ct dc trc 3 Sai lch tng hp hỡnh dng b mt tr trn - Sai lch tr: l khong cỏch ln nht t cỏc im trờn b mt thc ti tr ỏp, trong gii hn ca phn chun (hỡnh 3.6) L Mặt trụ áp Mặt trụ thực Hỡnh 3.6 Sai lch tr 15 3.3.2 Sai lch hỡnh dng phng 1 Sai lch phng - Sai lch phng: l khong cỏch ln nht t cỏc im trờn b mt thc ti mt phng... 0,4311 Vy s lng chi tit trc tho món iu kin ó cho l 43% 3.3 Sai lch hỡnh dng 3.3.1 Sai lch hỡnh dng b mt tr trn 1 Sai lch prụfin theo phng ngang (mt ct ngang) - Sai lch trũn: l khong cỏch ln nht t cỏc im trờn prụfin thc n vũng trũn ỏp (hỡnh 3.4) vòng tròn áp profin thực Hỡnh 3.4 Sai lch trũn 14 2 Sai lch prụfin theo phng dc trc (mt ct dc trc) - Sai lch prụfin mt ct dc trc: l khong cỏch ln nht t cỏc . 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. 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