Bài giảng Kỹ thuật đo: Chương 2 - Kích thước và dung sai kích thước

ME3072 – KỸ THUẬT ĐO

Chương 2. Kích thước và Dung sai kích thước

Dung sai tiêu chuẩn và cấp chính xác

2.1 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 2.1.1 Kích thước

Để thống nhất hoá và tiêu chuẩn hoá kích thước của chi tiết và lắp ghép người ta đã lập ra 4 dãy số ưu tiên kí hiệu là Ra5, Ra10, Ra20, Ra40

Khi thiết kế chế tạo chi tiết và sản phẩm, các kích thước thẳng danh nghĩa của chúng được chọn theo giá trị của các dãy số ưu tiên. Giảm số loại và các kích cỡ khác nhau sản phẩm vì sản xuất theo tiêu chuẩn → giảm số lượng + chủng loại + kích cỡ trang thiết bị khác nhau (dụng cụ cắt, dụng cụ đo…) Bảng Ra40 : chọn kích thước thiết ké có kh/cách giữa các k/thước khác nhau gần nhất

2.1 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 2.1.1 Kích thước

Kích thước danh nghĩa

Ví dụ: Chẳng hạn khi tính toán theo sức bền vật liệu ta xác định được đường kính của chi tiết trục là 24,732mm. Ta quy tròn là 25mm. Vậy kích thước danh nghĩa của chi tiết trục dN= 25mm

Định nghĩa: Là kích thước được xác định bằng tính toán xuất phát từ chức năng của chi tiết sau đó quy tròn (về phía lớn lên). Ký hiệu: Chi tiết lỗ: DN ; Chi tiết trục: dN

2.1 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 2.1.1 Kích thước

Kích thước danh thực

Định nghĩa: Là kích thước đo được trực tiếp trên các chi tiết với sai số cho phép.

Ví dụ: Khi đo kích thước chi tiết lỗ bằng thước cặp 1/20 kết quả đọc được là 24,5mm thì kích thước thực của chi tiết lỗ là Dth= 24,5mm với sai số cho phép là ± 0,5mm

Ký hiệu: Chi tiết lỗ: Dth ; Chi tiết trục: dth

2.1 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 2.1.1 Kích thước

Kích thước giới hạn

Ký hiệu: Có hai kích thước giới hạn: - Kích thước giới hạn lớn nhất: Là kích thước thực lớn nhất cho phép Chi tiết lỗ: Dmax ; Chi tiết trục: dmax - Kích thước giới hạn nhỏ nhất: Là kích thước thực nhỏ nhất cho phép Chi tiết lỗ: Dmin ; Chi tiết trục: dmin

Kích thước của chi tiết đã chế tạo (kích thước thực) nằm trong phạm vi cho phép thì đạt yêu cầu, vậy chi tiết chế tạo xong đạt yêu cầu khi. Chi tiết lỗ: Dmax ≥ Dth ≥ Dmin Chi tiết trục: dmax ≥ dth ≥ dmin .

Định nghĩa: Là hai kích thước lớn nhất và nhỏ nhất mà kích thước thực của các chi tiết đạt yêu cầu nằm trong phạm vi đó.

2.1 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 2.1.2 Sai lệch giới hạn

- Sai lệch giới hạn trên của chi tiết lỗ: ES

ES = Dmax – DN

→ Dmax = ES + DN ; DN = Dmax ES

- Sai lệch giới hạn trên của chi tiết trục: es

es = dmax – dN

→ dmax = es + dN ; dN = dmax – es

Là hiệu đại số của 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

Sai lệch giới hạn dưới: Là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích thước danh nghĩa

→ Dmin = EI + DN ; DN = Dmin EI

Sai lệch giới hạn dưới của chi tiết lỗ: EI EI = Dmin DN Sai lệch giới hạn dưới của chi tiết trục: ei ei = dmin dN

→ dmin = ei + dN ; dN = dmin – ei

2.1 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 2.1.2 Sai lệch giới hạn

Ví dụ

2.1 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 2.1.2 Sai lệch giới hạn

Chú ý

Sai lệch giới hạn có thể có giá trị âm (khi kích thứơc giới hạn nhỏ hơn kích thước danh nghĩa) hoặc dương (khi kích thước giới hạn lớn hơn kích thước danh nghĩa) hoặc bằng 0 (khi kích thước giới hạn bằng kích thước danh nghĩa). – xem Bảng 4.3/27 và 4.4/29 – Dung sai và lắp ghép

- Sai lệch giới hạn được ghi kí hiệu trên bản vẽ bên cạnh kích thước danh nghĩa và đơn vị là milimét (mm), trong bảng tiêu chuẩn dung sai tính bằng Micrômét (μm).

Chi tiết trục Chi tiết lỗ

2.1 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 2.1.3. Dung sai

Định nghĩa: Là hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất với kích thước giới hạn nhỏ nhất hoặc hiệu đại số giữa sai lệch giới hạn trên và sai lệch giới hạn dưới. Ký hiệu và công thức tính:

ế ỗ Chi ti t l : TD = Dmax Dmin hay TD = ES EI

Ví dụ 1: Gia công một chi tiết lỗ có DN = 60mm. Biết Dmax = 60,05mm; Dmin = 59,97mm. Tính trị số sai lệch trên, sai lệch dưới và dung sai chi tiết lỗ. Nếu chi tiết lỗ gia công xong đo được Dth = 60,03mm có dùng được không? Tại sao? Ghi kích thước chi tiết trên bản vẽ.

ụ ế Chi ti t tr c: Td = dmax dmin hay Td = es ei

2.2 Khái niệm về lắp ghép

2.2.1. Mối ghép /lắp ghép

Hai hay một số chi tiết phối hợp với nhau cố định (đai ốc vặn vào bu lông) hoặc di động (piston lắp vào xilanh) thì tạo thành mối ghép.

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.

Có 2 loại : Bề mặt bao (bề mặt chi tiết lỗ, rãnh trượt) Bề mặt bị bao (bề mặt chi tiết trục, con trượt)

Bề mặt lắp ghép

2.2 Khái niệm về lắp ghép

- Kích thước của bề mặt bao: D - Kích thước của bề mặt bị bao: d Một lắp ghép bao giờ cũng có chung một kích thước danh nghĩa cho hai chi tiết lắp ghép → kích thước danh nghĩa của lắp ghép: DN = dN.

2.2.2. Kích thước lắp ghép

Phân loại lắp ghép

Phân loại theo hình dạng bề mặt lắp ghép.

*Lắp ghép bề mặt trơn bao gồm:

+ Lắp ghép trụ trơn:

bề mặt LG là bề mặt trụ trơn.

+ Lắp ghép phẳng: bề mặt LG là hai mặt phẳng song song.

*Lắp ghép côn trơn: bề mặt lắp ghép là mặt nón cụt.

*Lắp ghép ren: bề mặt lắp ghép là mặt xoắn ốc có dạng prôfin tam giác, hình

thang,...

*Lắp ghép truyền động bánh răng: Bề mặt lắp ghép là bề mặt tiếp xúc một

cách chu kỳ của các răng bánh răng

2.2 Khái niệm về lắp ghép

2.2.2. Kích thước lắp ghép

Phân loại lắp ghép

Trong thực tế các mối ghép bề mặt trơn hay lắp ghép trụ trơn được sử dụng nhiều nhất.

Đặc tính của lắp ghép bề mặt trơn được xác định bởi hiệu số kích thước của bề mặt bao và bị bao.

+ 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.

Dựa vào đặc tính đó lắp ghép được phân thành 3 nhóm

Lắp ghép lỏng

Lắp ghép chặt

Lắp ghép trung gian

2.2 Khái niệm về lắp ghép

2.2.3. Các nhóm lắp ghép bề mặt trơn

Đặc điểm: Trong lắp ghép này kích thước của bề mặt bao (lỗ) luôn luôn lớn hơn kích thước của bề mặt bị bao (trục) →độ hở

Độ hở của lắp ghép: S S = D - d

Độ hở giới hạn lớn nhất Smax = Dmax - dmin hay Smax = ES – ei Độ hở giới hạn nhỏ nhất: Smin = Dmin - dmax hay Smin = EI - es Độ hở trung bình: STB = (Smax + Smin ) /2 Dung sai của độ hở hay dung sai của lắp ghép: TS

TS = Smax - Smin = TD + Td

Nhóm lắp ghép lỏng

2.2 Khái niệm về lắp ghép

2.2.3. Các nhóm lắp ghép bề mặt trơn

Vậy: Dung sai của độ hở = tổng dung sai kích thước lỗ + dung sai kích thước trụ →Gọi dung sai độ hở = dung sai lắp ghép  đặc trưng cho mức độ chính xác theo yêu cầu

Nhóm lắp ghép lỏng

2.2 Khái niệm về lắp ghép

2.2.3. Các nhóm lắp ghép bề mặt trơn

Đặc điểm: Trong lắp ghép chặt, kích thước bề mặt bao luôn luôn nhỏ hơn kích thước bề mặt bị bao, đảm bảo lắp ghép luôn có độ dôi

Độ dôi của lắp ghép: N N = d - D Độ dôi giới hạn lớn nhất Nmax = dmax - Dmin hay Smax = es – EI Độ dôi giới hạn nhỏ nhất: Nmin = dmin - Dmax hay Nmin = ei - ES Độ dôi trung bình: NTB = (Nmax + Nmin ) /2 Dung sai của độ dôi hay dung sai của lắp ghép: TN TN = Nmax - Nmin = TD + Td

Nhóm lắp ghép chặt

2.2 Khái niệm về lắp ghép

2.2.3. Các nhóm lắp ghép bề mặt trơn

Đặc điểm: Trong lắp ghép này kích thước của bề mặt bao (lỗ) bố trí xen lẫn miền dung sai kích thước của bề mặt bị bao (trục). Dmax > dmin ; dmax > Dmin . Độ dôi giới hạn lớn nhất Nmax = dmax - Dmin hay Smax = es – EI

Độ hở giới hạn lớn nhất Smax = Dmax - dmin hay Smax = ES – ei

Dung sai của của lắp ghép: TSN

TN = Smax + Nmax = TD + Td

Nhóm lắp ghép trung gian

2.2 Khái niệm về lắp ghép

2.2.3. Các nhóm lắp ghép bề mặt trơn

Đặc điểm: Trong lắp ghép này kích thước của bề mặt bao (lỗ) bố trí xen lẫn miền dung sai kích thước của bề mặt bị bao (trục). Dmax > dmin ; dmax > Dmin .

Nhóm lắp ghép trung gian

2.3 Biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép 2.3.1. Sơ đồ phân bố dung sai kích thước

2.3 Biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép 2.3.2. Sơ đồ phân bố dung sai lắp ghép

Biểu diễn chung phân bố miền dung sai kích thước của trục và lỗ trên 1 biểu đồ

Bấm để thêm nội dung

2.3 Biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép 2.3.1. Sơ đồ phân bố dung sai lắp ghép

Ví dụ:

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

Đặt vấn đề: Kích thước trục Φ60+0,025 → Có quy định hay cơ sở nào quyết định es = +0,025mm và ei = 0? Và dung sai T=0,025 mm? Có liên hệ gì với d=60mm?

Không tùy ý chọn T, mà T và Ф (hay kích thước d) có mối quan hệ với nhau → đưa tiêu chuẩn thống nhất.

a – Hệ số phụ thuộc vào mức chính xác của kích thước

Mỗi kích thước d lại có một giá trị dung sai đơn vị i. Tuy nhiên, để đơn giản và thuận lợi trong việc sản xuất & chế tạo các sản phẩm cơ khí, theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2244-99 (xây dựng trên cơ sở ISO 286-1:1988) người ta chia khoảng kích thước từ 0 - 500 mm thành 13 khoảng kích thước chính (25 khoảng phụ), trong đó mỗi khoảng kích thước quy định có 1 giá trị dung sai  Bảng 4.4 / 24 – SGK Dung sai và lắp ghép – Ninh Đức Tốn

2.4.1 Quy định về dung sai kích thước

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

2.4.1 Quy định về dung sai kích thước

T=a.i

a là hệ số phụ thuộc vào mức độ chính xác kích thước  hệ số CCX Ф = d: Kích thước danh nghĩa i: Đơn vị dung sai

Trong thực tế sản xuất, t/chuẩn quy định - 20 CCX khác nhau (cấp dung sai tiêu chuẩn) và ký hiệu là: IT01, IT0, IT1, IT2, IT3, IT4, IT5, …, IT18. Từ cấp IT1 ÷ IT16 được sử dụng phổ biến hiện nay, trong đó:

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

2.4.1 Quy định về dung sai kích thước

Bảng 4.1 / 24: Công thức tính trị số dung sai tiêu chuẩn Bảng 4.2/ 24: Trị số dung sai tiêu chuẩn Bảng 9.1 /114 : Giá trị của đơn vị dung sai đối với kích thước đến 500 mm. Ví dụ: Xác định hệ số CCX và dung sai đơn vị của kích thước Ф30, CCX 6

Bảng 4.1.: T = 10i → a = 10. Tính i bằng CT →T = 14.2 với Ф = 30 micromet Hay Nếu tra bảng 9.1.: kích thước 18 – 30 →i = 1,31 Vậy trị số dung sai tiêu chuẩn T = ai = 13,1 micromet Làm tròn: T = 13 micromet Hay Tra bảng 4.2, biết CCX và dN →T = 13 micromet

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

2.4.1 Quy định về dung sai kích thước

Bảng 4.1 / 24: Công thức tính trị số dung sai tiêu chuẩn Bảng 4.2/ 24: Trị số dung sai tiêu chuẩn Bảng 9.1 /114 : Giá trị của đơn vị dung sai đối với kích thước đến 500 mm. Ví dụ:Cho hai chi tiết: + Ф 100+0,035 + Ф 25-0,033 Chi tiết nào có yêu cầu chính xác cao hơn?

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

Để đáp ứng yêu cầu sản xuất người ta phải quy định hàng loạt các kiểu lắp với những đặc tính khác nhau. Hệ thống các kiểu lắp được quy định theo 2 quy luật

2.4.2 Quy định về lắp ghép

Hệ thống các kiểu lắp mà vị trí của miền dung sai lỗ là cố định, còn muốn được các kiểu lắp khác nhau (lắp chặt, trung gian hay lỏng) → thay đổi vị trí miền dung sai trục so với kích thước danh nghĩa DN = dN

Miền dung sai lỗ cơ bản ký hiệu H

a. Hệ thống lỗ cơ bản

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

2.4.2 Quy định về lắp ghép

Hệ thống các kiểu lắp mà vị trí của miền dung sai trục là cố định, còn muốn được các kiểu lắp khác nhau (lắp chặt, trung gian hay lỏng) → thay đổi vị trí miền dung sai lỗ so với kích thước danh nghĩa DN = dN

b. Hệ thống trục cơ bản

Miền dung sai lỗ cơ bản ký hiệu h

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

2.4.2 Quy định về lắp ghép

Sai lệch cơ bản Là sai lệch xác định vị trí miền dung sai so với kích thước danh nghĩa. + Miền dung sai nằm ở phía trên đường kích thước danh nghĩa sai lệch cơ bản (SLCB) là sai lệch giới hạn dưới của chúng, + Miền dung sai nằm ở phía dưới đường kích thước danh nghĩa → SLCB là sai lệch giới hạn trên của chúng

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

2.4.2 Quy định về lắp ghép

Sai lệch cơ bản của dãy miền dung sai đối với kích thước lỗ được ký hiệu bằng chữ in hoa: A; B; C; D………..Z; ZA; ZB; ZC.

Sai lệch cơ bản của dãy miền dung sai đối với kích thước trục được ký hiệu bằng chữ thường: a; b; c; d………z; za; zb; zc.

Trị số các sai lệch cơ bản ứng với các kích thước khác nhau được quy định theo TCVN 2244-99 và được chỉ dẫn trong bảng 4.3 /27 và 4.4/29 – Sách dung sai và lắp ghép – Ninh Đức Tốn

Từ trị số dung sai tiêu chuẩn và trị số sai lệch cơ bản ta xác định được giá trị các sai lệch giới hạn (ES; EI; hoặc es; ei ) đối với miền dung sai tiêu chuẩn

Sai lệch cơ bản

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

2.4.2 Quy định về lắp ghép

Sai lệch cơ bản

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

2.4.2 Quy định về lắp ghép

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

2.4.2 Quy định về lắp ghép

Lắp ghép tiêu chuẩn Có thể hình thành lắp ghép tiêu chuẩn bằng cách phối hợp miền dung sai cơ bản H hoặc h với miền còn lại bất kỳ

Nhóm ghép lỏng

Nhóm ghép trung gian

Nhóm ghép chặt

2.4. Quy định về dung sai. Cấp chính xác

2.4.2 Quy định về lắp ghép

Trong trường hợp yêu cầu buộc chọn kiểu lắp hệ thống trục

Ví dụ: Chốt pittong lắp lỏng tay biên + lắp chặt pittong  Lắp theo hệ thống trục tốt hơn

Lắp ghép tiêu chuẩn Thực tế thường ưu tiên chọn kiểu lắp trong hệ thống lỗ vì lỗ gia công khó chính xác hơn trục (gia công lỗ chính xác – dụng cụ dao doa, dao chuốt …) và số kích thước lỗ ít hơn kích thước trục.