DUNG SAI VA LAP GHEP doc

Việc tính toán và lựa chọn trị số dung sai hình học và các kiểu lắp ghép hợp lý trong thiết kế không những đảm bảo đợc tính nănglàm việc và chất lợng của sản phẩm mà còn mang lại hiệu qu

Mục lục

Mục lục: 3

Lời nói đầu: 7

Chơng 1: Những khái niệm cơ bản về dung sai và lắp ghép 1.1 Đổi lẫn chức năng và vấn đề tiêu chuẩn hoá 9

1.1.1 Tính đổi lẫn chức năng 9

1.1.2 Đổi lẫn chức năng và tiêu chuẩn hoá 10

1.1.3 ý nghĩa của tiêu chuẩn hoá 11

1.2 Độ chính xác 12

1.3 Khái niệm về kích thớc, sai lệch giới hạn và dung sai 12

1.3.1 Kích thớc 12

1.3.2 Sai lệch giới hạn 15

1.3.3 Dung sai 16

1.4 Khái niệm về lắp ghép 17

1.4.1 Các kiểu lắp ghép: 18

1.4.2 Biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép 19

Chơng 2: Sai số gia công các thông số hình học của chi tiết 2.1 Khái niệm về sai số gia công 21

2.1.1.Khái niệm và nguyên nhân gây ra sai số gia công 21

2.1.2 Phân loại sai số gia công 21

2.2 Quy luật xuất hiện kích thớc thực trong gia công cơ khí 22

2.2.1 Luật phân bố kích thớc gia công 22

2.2.2 Chọn phơng pháp gia công 26

2.2.3 Điều chỉnh máy khi gia công 27

Chơng 3: Dung sai lắp ghép các bề mặt trơn 3.1 Cơ sở qui định dung sai kích thớc 30

3.1.1 Quan hệ giữa dung sai và kích thớc gia công 30

3.1.2 Hệ thống lắp ghép- ứng dụng 34

3.1.3 Lắp ghép tiêu chuẩn 37

3.1.4 Chọn kiểu lắp ghép tiêu chuẩn khi thiết kế 45

3.1.5 Ghi kí hiệu sai lệch và lắp ghép trên bản vẽ 59

3-2 Dung sai lắp ghép mối ghép ổ lăn 60

3.2.1 Cấp chính xác chế tạo kích thớc ổ lăn 60

3.2.2 Đặc tính lắp ghép ổ lăn 60

3.2.3 Chọn kiểu lắp ghép ổ lăn 61

3.2.3 Ghi kích thớc cho mối ghép ổ lăn 65

3-3 Dung sai kích thớc calip 65

3.3.1 Cấu tạo và phân loại ca líp 65

3.3.2 Kích thớc của calíp 66

3.3.3 Dung sai kích thớc calíp 67

Chơng 4: Dung sai hình dạng, vị trí và nhám bề mặt

4.1 Dung sai hình dạng và vị trí các bề mặt 71

4.1.1 Sai lệch hình dạng 71

4.1.2 Sai lệch vị trí bề mặt 74

4.1.4 Xác định dung sai hình dạng và vị trí các bề mặt 76

4.2 Nhám bề mặt 79

4.2.1 Nhám bề mặt và nguyên nhân gây ra nhám bề mặt 79

4.2.2 Chỉ tiêu đánh giá và tiêu chuẩn về nhám bề mặt: 81

4.2.3 Xác định giá trị cho phép của thông số nhám bề mặt 82

4.2.4 Ghi ký hiệu nhám trên bản vẽ chi tiết 83

Chơng 5: Dung sai và lắp ghép chi tiết tiêu chuẩn 5.1 Dung sai lắp ghép mối ghép ren hệ Mét 89

5.1.1 Các thông số cơ bản của ren tam giác hệ mét hệ mét 89

5.1.2 Ký hiệu ren tam giác hệ Mét: (TCVN 2247 – 77). 77). 91

5.1.3 ảnh hởng của sai số các thông số đến tính lắp lẫn của các chi tiết ren 91

5.1.4 Hệ thống dung sai và lắp ghép mối ghép ren tam giác hệ Mét 93

5.1.5 Dung saivà lắp ghép ren thang 99

5.2 Dung sai, lắp ghép mối ghép then, then hoa 102

5.1.1 Dung sai, lắp ghép mối ghép then 102

5.1.2 Dung sai, lắp ghép mối ghép then hoa (TCVN 2324 – 77). 78). 108

5.2.3 Dung sai và lắp ghép mối ghép then hoa răng thân khai 113

5.3 Dung sai kích thớc góc và lắp ghép côn trơn 114

5.3.1 Dung sai kích thớc góc 114

5.3.2 Lắp ghép côn trơn 117

5.4 Dung sai truyền động bánh răng 123

5.4.1 Các yêu cầu kĩ thuật của truyền động bánh răng 123

5.4.2 Sai số gia công và ảnh hởng của chúng đến các yêu cầu kĩ thuật của truyền động bánh răng 124

5.4.3 Đánh giá mức chính xác truyền động bánh răng 130

5.4.4 Dung sai và cấp chính xác của bánh răng và truyền động 134

Chơng 6: Cơ sở kỹ thuật đo 6.1 khái niệm về kiểm tra và đo lờng 138

6.1.1 Khái niệm về đo lờng 138

6.1.3 Các phơng pháp kiểm tra 139

6.1.4 Phơng pháp đo- sơ đồ đo 139

6.1.3 Các nguyên tắc cơ bản khi đo 141

6-2 một số phơng tiện đo 141

6.2.1 Căn mẫu 141

6.2.2 Dụng cụ đo có thang đo kiểu du xích 143

6.2.3 Dụng cụ đo có thang đo kiểu chỉ thị kim 148

6.2.4 Dụng cụ đo quang học 149

Chơng 7: Giải chuỗi kích thớc

7.1 Một số khái niệm cơ bản 156

7.1.1 Chuỗi kích thớc và phân loại chuỗi 156

7.1.2 Khâu và phân loại khâu: 157

7.2 Giải chuỗi kích thớc 158

7.2.1 Bài toán chuỗi kích thớc 159

7.2.2 Phơng trình cơ bản của bài toán chuỗi kích thớc 159

7.2.3 Giải chuỗi kích thớc 161

7.3 Giải bài toán chuỗi kích thớc theo phơng pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn 161

7.3.1 Giải bài toán thuận (bài toán kiểm tra) 162

7.3.2 Giải bài toán nghịch (bài toán thiết kế) 167

7.4 Giải bài toán chuỗi kích thớc theo phơng pháp đổi lẫn chức năng không hoàn toàn 173

7.4.1 Giải bài toán chuỗi kích thớc theo phơng pháp xác suất 173

7.4.2 Giải bài toán chuỗi kích thớc theo phơng pháp sửa chữa khi lắp 183

7.4.3 Giải bài toán chuỗi kích thớc theo phơng pháp điều chỉnh khi lắp 186

7.4.4 Giải bài toán chuỗi theo phơng pháp chọn khi lắp 191

7.5.Ghi kích thớc cho bản vẽ chi tiết máy 195

7.5.1 Những yêu cầu đối với việc ghi kích thớc 195

7.5.2 Những nguyên tắc cơ bản để ghi kích thớc cho chi tiết 196

7.5.3 Chọn phơng án ghi kích thớc 200

7.5.4.Các hình thức ghi kích thớc 201

Phụ lục Phụ lục 1: Dung sai lắp ghép bề mặt trơn 203

Phụ lục 2: Dung sai hình dạng và vị trí các bề mặt 211

Phụ lục 3: Dung sai lắp ghép ren 214

Phụ lục 4: Dung sai lắp ghép then hoa 241

Phụ lục 5: Dung sai kích thớc góc và lắp ghép côn trơn 252

Phụ lục 6: Dung sai lắp ghép bánh răng 259

Tài liệu tham khảo 281

Lời nói đầu

Trong gia công cơ khí để các sản phẩm chế tạo ra đạt chất lợng theo yêu cầuthì khi gia công bắt buộc phải đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật cho phép, một trongcác chỉ tiêu ấy đợc thể hiện trên bản vẽ chế tạo thờng là các trị số dung sai hìnhhọc cho phép của các chi tiết Việc tính toán và lựa chọn trị số dung sai hình học

và các kiểu lắp ghép hợp lý trong thiết kế không những đảm bảo đợc tính nănglàm việc và chất lợng của sản phẩm mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cao

Căn cứ vào các tiêu chuẩn nhà nớc Việt nam (TCVN ) về dung sai và lắpghép đã ban hành, cuốn “Dung sai và lắp ghép” này cung cấp những kiến thứccơ sở để tính toán, lựa chọn và tra cứu trị số dung sai hình học (dung sai kích th -

ớc, hình dạng, vị trí và nhám bề mặt) của các chi tiết một cách hợp lý theo tiêuchuẩn nhà nớc Việt nam

Nội dung cuốn sách bao gồm :

- Chơng 1: Trình bày các khái niệm cơ bản về dung sai và lắp ghép trongchế tạo máy

- Chơng 2: Trình bày các dạng sai số gia công, qui luật xuất hiện sai số giacông và biện pháp khắc phục chúng trong quá trình gia công các chi tiết

- Chơng 3: Trình bày cách xác định và ghi các trị số sai lệch hình dạng, vịtrí, nhám bề mặt lên bản vẽ chế tạo

- Chơng 4: Trình bày cơ sở qui định hệ thống dung sai lắp ghép các bề mặttrơn

- Chơng 5: Trình bày về dung sai lắp ghép các chi tiết tiêu chuẩn (then, thenhoa, ren, côn, truyền động bánh răng)

- Chơng 6: Trình bày khái niệm sơ lợc về kỹ thuật đo và kiểm tra, cách sửdụng một số dụng cụ đo vạn năng thông thờng trong gia công cơ khí

- Chơng 7: Trình bày khái niệm và các phơng pháp giải chuỗi kích thớc, ghikích thớc cho bản vẽ chế tạo

Phần phụ lục gồm các bảng tiêu chuẩn việt nam về dung sai và lắp ghép,giúp cho học viên và độc giả tra cứu thuận lợi

Trong sách đã chú ý cập nhật nội dung theo những tiêu chuẩn TCVN mớinhất (đã đợc soát xét và biên soạn lại trên cơ sở tiêu chuẩn quốc tế ISO) đã đợcban hành về dung sai hình học của các chi tiết trong chế tạo máy

Cùng với tài liệu “Bài tập dung sai” giáo trình “Dung sai và lắp ghép” đợcbiên soạn dùng làm tài liệu chính cho các học viên hệ đại học và cao đẳng, cácsinh viên hệ dân sự chuyên ngành cơ khí của Học viện KTQS Đồng thời còndùng làm tài liệu tra cứu và tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật, cán bộ giảng dạy,sinh viên, học sinh chuyên ngành cơ khí nói chung

Cuốn sách đợc biên soạn làm giáo trình cho môn học “Dung sai“ lần đầutiên tại Học viện KTQS tuy đã có cố gắng nhng khó tránh khỏi những thiếu sót.Rất mong bạn đọc góp ý, phê bình để bổ sung cho cuốn sách ngày càng hoànthiện hơn Mọi ý kiến xin gửi về Bộ môn Chế tạo máy Khoa Cơ khí, Học viện kỹthuật quân sự

Các tác giả

Chơng 1 Những khái niệm cơ bản về dung sai và lắp ghép

1.1 Đổi lẫn chức năng và vấn đề tiêu chuẩn hoá

1.1.1 Tính đổi lẫn chức năng

Trong giai đoạn hiện nay việc nâng cao chất lợng sản phẩm, nâng cao tínhkinh tế trong sản xuất, sử dụng chúng đang là yêu cầu cấp bách và là nhiệm vụchính trị kinh tế quan trọng

ở nớc ta khi nghiên cứu giải quyết nhiệm vụ đó, nhiều cơ quan nghiên cứu

và cơ sở sản xuất đã đạt đợc một số kết quả Để đạt đợc kết quả trong việc nângcao chất lợng máy, dụng cụ và các sản phẩm công nghiệp khác cần phải sáng tạo

ra các kết cấu mới hợp lý nhất, tìm tòi và sử dụng các vật liệu mới có chất l ợngcao, ứng dụng các phơng pháp công nghệ tiên tiến và hiện đại trong sản xuất

Đồng thời phải nghiên cứu ứng dụng các nguyên tắc mới về thiết kế chế tạo sảnphẩm, phải quy cách hóa và tiêu chuẩn hóa các chi tiết bộ phận máy và máy.Khi thiết kế chế tạo một máy hay bộ phận máy, tùy theo chức năng sử dụng màngời ta buộc chúng phải có những yêu cầu kỹ thuật nhất định - chỉ tiêu sử dụng máy,chẳng hạn nh độ chính xác, độ bền, năng suất và hiệu suất v.v

Để cấu thành bộ phận máy hoặc máy ngời ta phải thiết kế chế tạo các chi

tiết máy Sự hình thành các thông số hình học, cơ học v.v của chúng trong chế

tạo quyết định chức năng sử dụng của bộ phận máy hoặc máy mà chúng lắpthành, có nghĩa là ảnh hởng trực tiếp đến các chỉ tiêu sử dụng máy A Ta gọi các

thông số đó là thông số chức năng chi tiết Ai Mối quan hệ giữa chỉ tiêu sử dụng

máy (A) và các thông số chức năng (Ai ) của các chi tiết lắp thành máy hay bộphận máy đợc biểu hiện bằng quan hệ hàm số có dạng:

A = f(Al, A2, A3, , An) (l-l)

A = 



n 1 i

f(Ai)

ở đây các thông số chức năng Ai là những đại lợng biến đổi độc lập

Tất nhiên ngời ta mong muốn chỉ tiêu sử dụng máy hoặc bộ phận máy phải

có một trị số kinh tế hợp lí nhất Nhng điều này không thể thực hiện đợc bởi vìtrong quá trình chế tạo các chi tiết lắp thành máy thì các thông số chức năng củachúng thay đổi do ảnh hởng của sai số chế tạo nên ta không thể nào chế tạo mộtmáy hay một bộ phận máy mà chỉ tiêu sử dụng của nó đúng bằng trị số kinh tếhợp lý nhất Ngay cả các máy hoặc bộ phận máy cùng loại thì chỉ tiêu sử dụngcủa chúng cũng không thể hoàn toàn giống nhau đợc Bởi vậy khi tính toán thiết

kế cho phép chỉ tiêu sử dụng thay đổi trong một phạm vi hợp lí quanh trị số hợp

lí nhất Phạm vi cho phép hợp lí đó gọi là dung sai của chỉ tiêu sử dụng máy hoặc

bộ phận máy T

Từ dung sai của chỉ tiêu sử dụng máy, ta có thể xác định phạm vi thay đổicho phép của các thông số chức năng chi tiết (gọi là dung sai của các thông sốchức năng chi tiết T ) gần đúng theo quan hệ sau:

T = 



n 1

Cần phải phân biệt đổi lẫn chức năng hoàn toàn và đổi lẫn chức năng khônghoàn toàn

+ Đổi lẫn chức năng hoàn toàn:

Trong sản xuất loạt bất kỳ chi tiết nào thuộc loạt cùng loại (có cùng tên gọi,cùng số hiệu) khi lắp vào vị trí tơng ứng của nó trong máy hoặc bộ phận máy đều

đảm bảo chức năng làm việc của nó mà không cần phải gia công bổ sung nh điềuchỉnh khi lắp, lắp chọn hoặc sửa lắp thì loạt chi tiết đó đợc gọi là đạt tính đổi lẫnchức năng hoàn toàn

+ Đổi lẫn chức năng không hoàn toàn:

Các chi tiết thuộc loạt cùng loại (có cùng tên gọi, cùng số hiệu) khi lắp vào

vị trí tơng ứng của nó trong máy hoặc bộ phận máy để đảm bảo độ chính xác lắpghép cao cần thiết phải điều chỉnh khi lắp, lắp chọn hoặc sửa lắp thì loạt chi tiết

đó đợc gọi là đạt tính đổi lẫn chức năng không hoàn toàn

1.1.2 Đổi lẫn chức năng và tiêu chuẩn hoá

Tính đổi lãn chức năng là nguyên tắc của thiết kế chế tạo Theo nguyên tắc

đó, ngời thiết kế quyết định trị số dung sai cho các thông số chức năng chi tiết và

bộ phận máy xuất phát từ yêu cầu của chỉ tiêu sử dụng máy Chỉ tiêu sử dụngmáy hay bộ phận máy có thể là những thông số hình học hoặc những thông sốkhác nh năng suất, hiệu suất, công suất Thông số chức năng của chi tiết cũng cóthể là những thông số hình học hoặc không phải hình học nh: độ bền, độ cứng bềmặt, tính dẫn nhiệt, dẫn điện

Mỗi loại thông số đó có đặc điểm riêng của nó, do vậy việc nghiên cứu tính

đổi lẫn chức năng theo từng loại thông số phải do những ngành khoa học tơngứng đảm nhiệm Trong phạm vi giáo trình này ta chỉ đề cập phơng pháp nghiêncứu và định giá trị dung sai cho các thông số chức năng hình học nh: kích thớc,hình dáng, vị trí bề mặt và nhám bề mặt

Quy định dung sai trên cơ sở tính đổi lẫn chức năng là điều kiện thuận lợicho việc thống nhất hóa và tiêu chuẩn hóa trong phạm vi quốc gia và quốc tế Khinền công nghiệp càng phát triển thì sản phẩm càng đa dạng và phong phú, khôngphải chỉ chủng loại, mẫu mã mà cả kích cỡ nữa Trong điều kiện nh vậy đòi hỏi

sự thống nhất hóa về mặt quản lý nhà nớc Mặt khác để nâng cao hiệu quả kinh tếcủa sản xuất và đảm bảo giao lu hàng hóa rộng rãi thì phải quy cách hóa và tiêuchuẩn hóa các sản phẩm

Việc ban hành các tiêu chuẩn Nhà nớc trong đó có tiêu chuẩn về dung sai vàlắp ghép là một đòi hỏi cấp thiết.

Trong giai đoạn hiện nay với nền kinh tế thị trờng theo xu hớng hội nhậpkinh tế khu vực và thế giới thì các tiêu chuẩn Nhà nớc Việt Nam (TCVN) đợc xâydựng dựa trên cơ sở của tiêu chuẩn quốc tế ISO

1.1.3 ý nghĩa của tiêu chuẩn hoá

Nền sản xuất công nghiệp trên cơ sở tiêu chuẩn hóa sẽ đem lại hiệu quảkinh tế rất lớn Bởi vì chính quá trình sản xuất những chi tiết và bộ phận máy đãquy cách hóa và tiêu chuẩn hóa không phụ thuộc vào địa điểm sản xuất Đóchính

là điều kiện để chúng ta có thể chuyên môn hóa, hợp tác hóa sản xuất Sự hợp tác

và chuyên môn hóa sản xuất sẽ dẫn đến sản xuất tập trung quy mô lớn tạo khảnăng áp dụng kỹ thuật tiên tiến, máy móc hiện đại và hình thức sản xuất với năngsuất cao Nhờ đó mà vừa đảm bảo chất lợng lại giảm giá thành sản phẩm

Mặt khác, thiết kế và chế tạo sản phẩm theo tiêu chuẩn hóa là điều kiệnthuận lợi cho việc sản xuất các chi tiết và bộ phận máy dự trữ thay thế Nhờ cónhững chi tiết và bộ phận máy dự trữ thay thế mà quá trình sử dụng các sản phẩmcông nghiệp sẽ tiện lợi rất nhiều Chẳng hạn một chi tiết nào đó của máy bị hỏng,

ta có ngay chi tiết dự trữ cùng loại thay thế vào là máy lại tiếp tục hoạt động đợcngay; kết quả là giảm thời gian chết và sử dụng máy triệt để hơn, mang lại lợi íchrất lớn về kinh tế và quản lý sản xuất

1.2 Độ chính xác

Trong gia công cơ khí để đảm bảo chất lợng và nâng cao tuổi bền của cácsản phẩm trớc hết phải đảm bảo độ chính xác gia công các chi tiết trong quá trìnhgia công

Độ chính xác trong gia công cơ khí là sự giống nhau về tính chất cơ, lý, hoá

và về mặt hình học của chi tiết đã gia công so với các yêu cầu kỹ thuật của chúng

đã đợc ghi trên bản vẽ chi tiết Các yêu cầu kỹ thuật trên đợc thể hiện dới dạngchỉ tiêu hoặc trị số dung sai hình học của chi tiết

Trong nội dung môn học này chỉ nghiên cứu độ chính xác về mặt hình họccủa chi tiết, nghĩa là chỉ đề cập tới độ chính xác về kích thớc, về hình dạng và vịtrí các bề mặt của chi tiết gia công

1.3 Khái niệm về kích thớc, sai lệch giới hạn và dung sai1.3.1 Kích thớc

Kích thớc là đại lợng đặc trng cho độ lớn về khoảng cách dài (hoặc góc)giữa các điểm, đờng, hay bề mặt của một hay nhiều chi tiết tạo thành

a) Dãy kích thớc thẳng tiêu chuẩn

Để thống nhất hóa và tiêu chuẩn hóa kích thớc của chi tiết và lắp ghép ngời

ta đã lập ra 4 dãy số u tiên kí hiệu là Ra5, Ra10, Ra20, Ra40 (bảng 1.1)

Khi thiết kế chế tạo chi tiết và sản phẩm, các kích thớc thẳng danh nghĩacủa chúng đợc chọn theo giá trị của các dãy số u tiên và phải u tiên chọn theo thứ

tự từ R5 đến R40

Việc chọn các kích thớc danh nghĩa của chi tiết theo tiêu chuẩn nhằm giảmbớt số loại, kích cỡ của các chi tiết và sản phẩm, do đó cũng giảm đ ợc số loại,kích cỡ của các trang bị công nghệ nh dụng cụ cắt, dụng cụ đo chẳng hạn Sốloại

xuất đạt hiệu quả kinh tế cao Dãy kích thớc thẳng tiêu chuẩn là một cấp số nhânvới cơ số là 1, công bội là .

Ví dụ: Dãy kích thớc R5 có = 5

10 1,6, trong đó khoảng kích thớc từ1-10 là dãy cơ sở: 1.; 1.2; 1.3 ; 1.4; 1.5 hay 1; 5 10 ; 5 10 2; 5 10 3; 5 10 4;10

Nh thế trong dãy cơ sở R5 có 6 kích thớc tiêu chuẩn (1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10).Tơng tự nh trên dãy R10 có = 10 10; dãy R20 có = 20 10; dãy R40 có

0,012 0,013 0,014 0,015

0,100 0,100

0,120

0,100 0,110 0,120 0,14

0,100 0,105 0,110 0,115 0,120 0,130 0,140 0,150

1,0 1,0

1,2

1,0 1,1 1,2 1,4

1,0 1,05 1,1 1,15 1,2 1,3 1,4 1,5

0,016 0,016

0,020

0,016 0,018 0,020 0,022

0,016 0,017 0,018 0,019 0,020 0,021 0,022 0,024

0,160 0,160

0,200

0,160 0,180 0,200 0,220

0,160 0,170 0,180 0,190 0,200 0,210 0,220 0,240

1,6 1,6

2,0

1,6 1,8 2,0 2,2

1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,4 0,025 0,025

0,032

0,025 0,028 0,032 0,036

0,025 0,026 0,028 0,030 0,032 0,034 0,036 0,038

0,250 0,250

0,320

0,250 0,280 0,320 0,360

0,250 0,260 0,280 0,300 0,320 0,340 0,360 0,380

2,5 2,5

3,2

2,5 2,8 3,2 3,6

2,5 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 0,040 0,040

0,050

0,040 0,045 0,050 0,056

0,040 0,042 0,045 0,048 0,050 0,053 0,056 0,060

0,400 0,400

0,500

0,400 0,450 0,500 0,560

0,400 0,420 0,450 0,480 0,500 0,530 0,560 0,600

4,0 4,0

5,0

4,0 4,5 5,0 5,6

4,0 4,2 4,5 4,8 5,0 5,3 5,6 6,0 0,063 0,063

0,080

0,063 0,071 0,080

0,063 0,067 0,071 0,075 0,080

0,630 0,630

0,800

0,630 0,710 0,800

0,630 0,670 0,710 0,750 0,800

6,3 6,3

8,0

6,3 7,1 8,0

6,3 6,7 7,1 7,5 8,0

R5 R10 R20 R40 R5 R10 R20 R40 R5 R10 R20 R40

0,090

0,085 0,090 0,095

0,900

0,850 0,900 0,950

9,0

8,5 9,0 9,5

10 10

12

10 11 12 14

10 10,5 11 11,5 12 13 14 15

100 100

125

100 110 125 140

100 105 110 115 120 130 140 150

1000 1000

1250

1000 1120 1250 1400

1000 1060 1120 1180 1250 1320 1400 1500

16 16

20

16 18 20 22

16 17 18 19 20 21 22 24

160 160

200

160 180 200 220

160 170 180 190 200 210 220 240

1600 1600

2000

1600 1800 2000 2200

1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2400

25 25

32

25 28 32 36

25 26 28 30 32 34 36 38

250 250

320

250 280 320 360

250 260 280 300 320 340 360 380

2500 2500

3200

2500 2800 3200 3600

2500 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800

40 40

50

40 45 50 56

40 42 45 48 50 53 56 60

400 400

500

400 450 500 560

400 420 450 480 500 530 560 600

4000 4000

5000

4000 4500 5000 5600

4000 4200 4500 4800 5000 5300 5600 6000

63 63

80

63 71 80 90

63 67 71 75 80 85 90 95

630 630

800

630 710 800 900

63 670 710 750 800 850 900 950

6300 6300

8000

6300 7100 8000 9000

6300 6700 7100 7500 8000 8500 9000 9500

Ghi chú: Thứ tự u tiên theo chiều từ R5 đến R40

Từ dãy cơ sở nếu nhân lần lợt với 0,1; 0,01; 0,001 ta có các kích thớc tiêuchuẩn nhỏ hơn 1 nếu nhân lần lợt với 10; 100; 1000 ta có các kích thớc tiêuchuẩn lớn hơn 10

b Kích thớc danh nghĩa

Ký hiệu: d cho đờng kính của trục, D cho đờng kính của lỗ

Kích thớc danh nghĩa là kích thớc xác định đợc bằng tính toán xuất phát từchức năng của chi tiết, sau đó quy tròn (về phía lớn lên) theo các giá trị của dãykích thớc thẳng tiêu chuẩn.

Chẳng hạn khi tính toán sức bền vật liệu ta xác định đợc đờng kính của chitiết trục là: 24,732mm Theo các giá trị của dãy kích thớc thẳng tiêu chuẩn ta quytròn là 25mm Vậy kích thớc danh nghĩa của chi tiết trục là: d = 25mm

Kích thớc danh nghĩa đợc ghi trên bản vẽ và đợc dùng làm gốc để tính cácsai lệch Kích thớc danh nghĩa của bề mặt lắp ghép là chung cho các chi tiết thamgia lắp ghép

c Kích thớc thực

Kích thớc thực là kích thớc nhận đợc từ kết quả đo bằng dụng cụ đo với sai số

đo cho phép

Ký hiệu: dth cho đờng kính của trục, Dth cho đờng kính của lỗ

Ví dụ: khi đo kích thớc chi tiết trục bằng Pan me có giá trị vạch chia là0,01mm, kết quả đo nhận đợc là 24,98mm thì kích thớc thực của chi tiết trục là:

dth = 24,98mm với sai số cho phép là 0,01mm

Đối với trục dmin  dth  dmax

Đối với lỗ Dmin  Dth  Dmax

Các kích thớc nằm ngoài khoảng cho phép trên sẽ không đạt yêu cầu

1.3.2 Sai lệch giới hạn

Sai lệch giới hạn là hiệu số đại số giữa các kích thớc giới hạn và kích thớcdanh nghĩa

+ Sai lệch giới hạn trên ( sai lệch trên).

Là hiệu đại số giữa kích thớc giới hạn lớn nhất và kích thớc danh nghĩa

Ký hiệu là es đối với kích thớc trục, ES đối với kích thớc lỗ

es = dmax - d

ES = Dmax - D

+ Sai lệch giới hạn dới (sai lệch dới)

Là hiệu đại số giữa kích thớc giới hạn nhỏ nhất và kích thớc danh nghĩa

Ký hiệu là ei đối với kích thớc trục, EI đối với kích thớc lỗ

bằng không (khi chúng bằng kích thớc danh nghĩa) Sai lệch giới hạn đợc ghi kíhiệu trên bản vẽ bên cạnh kích thớc danh nghĩa và đợc tính theo milimét

Hình 1-1 Kích thớc, sai lệch, dung sai

Dung sai luôn luôn có giá trị dơng và biểu hiện phạm vi kích thớc cho phépcủa sai số kích thớc Giá trị dung sai càng nhỏ thì yêu cầu độ chính xác kích thớccàng cao, ngợc lại nếu càng lớn thì yêu cầu độ chính xác càng thấp Vậy dung sai

đặc trng cho độ chính xác yêu cầu của kích thớc hay còn gọi là độ chính xác thiếtkế

Có thể biểu diễn các thông số kích thớc, sai lệch, dung sai của trục nh trênhình 1-1

1.4 Khái niệm về lắp ghép

Trong chế tạo máy các chi tiết không đứng riêng lẻ mà nối ghép với nhautheo một bề mặt nào đó tạo thành lắp ghép Những bề mặt và kích thớc mà dựatheo chúng các chi tiết phối hợp với nhau đợc gọi là bề mặt lắp ghép

Bề mặt lắp ghép thờng là bề mặt bao và bị bao

2

11

2

Hình 1-2 Bề mặt bao và bị bao

Ví dụ: bề mặt lỗ (chi tiết 1 hình 1-2a) hoặc bề mặt rãnh (chi tiết 1 hình 1-2b)

là bề mặt bao Bề mặt trục hoặc bề mặt con trợt là bề mặt bị bao (chi tiết 2 hình

1-2 a là 1-1-2b) Kích thớc bề mặt bao đợc kí hiệu là D, của bề mặt bị bao là d

Các mối ghép sử dụng trong chế tạo máy có thể phân loại theo hình dạng bềmặt lắp ghép

- Lắp ghép trụ trơn, bề mặt lắp ghép là bề mặt trụ trơn.

- Lắp ghép phẳng, bề mặt lắp ghép là bề mặt phẳng (ví dụ lắp ghép giữa

then với rãnh trục và bạc, giữa vòng xéc măng và rãnh piston v.v )

- Lắp ghép ren: Bề mặt lắp ghép là bề mặt xoắn vít có dạng prôfin tam giác,

hình thang v.v

- Lắp ghép truyền động bánh răng (hình trụ, côn, răng xoắn ): Bề mặt lắp

ghép là bề mặt tiếp xúc một cách chu kì của các răng bánh răng

Đặc tính của một lắp ghép là trong đó có thể có độ hở hoặc độ dôi đợc xác

định bởi hiệu số kích thớc bề mặt bao và bị bao, nếu hiệu số đó có giá trị dơng thìlắp ghép là có độ hở ( ký hiệu độ hở là S), nếu hiệu số đó có giá trị âm thì lắpghép là có độ dôi ( ký hiệu độ dôi là N)

Hình 1-3 Lắp ghép có độ hở.

- Dung sai của độ hở hoặc dung sai của lắp ghép là:

TS = Smax - Smin = (Dmax - dmin) - (Dmin- dmax)

= (Dmax - Dmin ) + (dmax - dmin )hay TS = TD + Td

Nh vậy dung sai của lắp ghép bằng tổng dung sai kích thớc bề mặt bao và bềmặt bị bao

b) Kiểu ghép có độ dôi

Trong nhóm lắp ghép có độ dôi kích thớc bề mặt bị bao luôn luôn lớn hơnkích thớc bề mặt bao có nghĩa là đảm bảo lắp ghép luôn luôn có độ dôi (hình 1-4) Độ dôi của lắp ghép (N) đợc tính nh sau: N = dt - Dt  0

Các đặc tính của lắp ghép có độ dôi.

- ứng với các kích thớc giới hạn bề mặt bị bao và bề mặt bao, ta có độ dôigiới hạn:

Nmax = dmax - Dmin = es- EI

Nmin = dmin - Dmax = ei – 77) ES

c) Kiểu lắp trung gian

Trong nhóm lắp ghép này, miền dung sai kích thớc bề mặt bao và miềndung sai kích thớc bề mặt bị bao có phần giao nhau (hình 1-5)

Hình 1-5 Lắp ghép trung gian.

Nh vậy kíchthớc bề mặt bao

có thể lớn hơnhoặc nhỏ hơnkích thớc bề mặt

bị bao Nghĩa làlắp ghép có thể có

độ hở hoặc độdôi

Các đặc tính của lắp ghép trung gian

Smax = Dmax - dmin = ES - ei

Nmax = dmax - Dmin = es - EIDung sai của lắp ghép đợc tính nh sau:

TNS = Nmax + Smax = TD +Td

1.4.2 Biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép

Để đơn giản và thuận tiện ngời ta biểu diễn lắp ghép dới dạng sơ đồ phân bốmiền dung sai Dùng một đờng thẳng nằm ngang biểu thị vị trí của kích thớc danhnghĩa, tại vị trí đó sai lệch của kích thớc bằng không nên còn gọi là đờng “0” vàtung độ biểu thị giá trị sai lệch của kích thớc theo micrômét Sai lệch của kích th-

ớc đợc phân bố về hai phía đối với kích thớc danh nghĩa, sai lệch dơng ở phíatrên, sai lệch âm ởphía dới

Ví dụ: biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép bề mặt trơn cókích thớc danh nghĩa là 40mm

Sai lệch giới hạn của kích thớc lỗ là: ES = +25m; EI = 0.

Sai lệch giới hạn của kích thớc trục là: es = - 25m; ei = - 50m

Sơđồ phân bố miền dung sai của lắp ghép đợc biểu thị trên hình 1-7

Miền dung sai kích thớc lỗ và kích thớc trục đợc biểu thị bằng hình chữ nhật(phần gạch mặt cắt trên sơ đồ hình 1-6).

Tung độ của hình chữ nhật biểu thị giá trị dung sai kích thớc Vị trí hai cạnh

nằm ngang so với đờng “0” là vị trí các kích thớc giới hạn hay các sai lệch giới

hạn Nhìn sơ đồ phân bố miền dung sai ta biết ngay đợc giá trị của sai lệch giớihạn, kích thớc giới hạn, dung sai và dễ dàng nhận biết đặc tính của lắp ghép Nh

ví dụ trên ta nhận biết ngay là lắp ghép có độ hở có:

Độ hở lớn nhất Smax = 75m

Độ hở nhỏ nhất Smin = 25m

Kích thớc giới hạn của lỗ: Dmax = 40,025.; Dmin = 40,000

Kích thớc giới hạn của trục: dmax = 39,975; dmin = 39,950

Độ hở trung bình: Stb = (75 + 25) / 2 = 50m

Dung sai độ hở: TS = 25 + 25 = 50 m

Chơng 2 Sai số gia công các kích thớc

của chi tiết2.1 Khái niệm về sai số gia công

2.1.1.Khái niệm và nguyên nhân gây ra sai số gia công

Sai số gia công là sự khác nhau về mặt hình học của chi tiết gia công so vớicác yêu cầu của nó đợc ghi trên bản vẽ chế tạo, sai số gia công tỷ lệ nghịch với độchính xác gia công

Chất lợng chi tiết sau khi gia công đợc đánh giá thông qua giá trị các thông

số hình học, động học, cơ học, lí hóa học của chi tiết Các giá trị đó hoàn toàn

đợc xác định bởi quá trình gia công tạo thành chi tiết Trong loạt chi tiết gia côngthì giá trị của một thông số nào đó thờng khác nhau và khác với mong muốn Sở

dĩ có sự sai khác ấy (sai số gia công) là do tác động của các sai số xuất hiện trongquá trình gia công Sự xuất hiện chúng là do một loạt các nguyên nhân sau:

- Máy dùng để gia công không chính xác, chẳng hạn trục chính của máytiện bị đảo sẽ làm cho vật gia công không tròn, sống trợt của máy không songsong với đờng tâm trục chính máy sẽ gây ra sự thay đổi đờng kính dọc theo trụcchi tiết làm cho chi tiết gia công bị côn

- Dụng cụ cắt không chính xác, chẳng hạn dao doa có đờng kính sai thì kíchthớc lỗ gia công bằng dao doa ấy cũng bị sai theo

- Lực cắt làm biến dạng hệ thống máy, dao, đồ gá, chi tiết gia công, do dógây ra sự thay đổi vị trí tơng quan của các bộ phận trong hệ thống đó khi đang giacông làm cho kích thớc, hình dạng của chi tiết gia công bị sai lệch đi

- Sự thay đổi của chiều sâu lớp kim loại cắt đi làm cho lực cắt thay đổi, do

đó lợng biến dạng của hệ thống máy, dao, đồ gá, chi tiết cũng thay đổi theo gây

ra những thay đổi về kích thớc và hình dạng chi tiết gia công

- Sự rung động của máy do những chấn động bên trong hoặc bên ngoài máycũng gây ra sai số của các thông số hình học chi tiết gia công

- Nhiệt độ của môi trờng xung quanh thay đổi và những thay đổi khác đềutác động đến quá trình gia công và gây ra sai số các thông số hình học chi tiết giacông

2.1.2 Phân loại sai số gia công

Sai số gia công phát sinh do hàng loạt những nguyên nhân phức tạp cho nênchúng cũng muôn hình muôn vẻ

Tuy nhiên xét về đặc tính biến thiên của chúng có thể chia làm hai loại:

a Sai số hệ thống

Là những sai số mà trị số của chúng không biến đổi hoặc biến đổi theo mộtquy luật xác định trong suốt thời gian gia công Ví dụ nếu không kể tới ảnh hởngkhác thì khi dao doa có đờng kính sai bé đi 0,01mm, các kích thớc lỗ gia côngbằng dao doa ấy cũng sai bé đi cùng một lợng là 0,01mm Nghĩa là trị số và dấucủa sai số không thay đổi suốt quá trình gia công loạt lỗ Ngời ta gọi những sai sốkhông thay đổi về trị số và dấu nh thế là "sai số hệ thống cố định"

Sai số do độ mòn của dụng cụ cắt là loại sai số hệ thống biến đổi theo mộtquy luật xác định đối với thời gian gia công - quy luật của độ mòn dụng cụ theothời gian gia công Bởi vì quá trình mòn của dao doa khi gia công lỗ sẽ làm cho

đờng kính lỗ của loạt chi tiết gia công nhỏ dần theo thời gian gia công Loại sai

số nh vậy gọi là "sai số hệ thống thay đổi"

b Sai số ngẫu nhiên

Là sai số có trị số khác nhau ở các chi tiết gia công Trong thời gian giacông sai số loại này biến đổi không theo quy luật Nguyên nhân gây ra sai sốngẫu nhiên là nguyên nhân tác động lúc ít, lúc nhiều, lúc có, lúc không Ví dụ: Sựthay đổi lực cắt do chiều sâu cắt thay đổi hoặc chấn động khi cắt Sai số donhững nguyên nhân loại đó gây ra sẽ có trị số thay đổi một cách ngẫu nhiên ở cácchi tiết khác nhau nên thuộc loại sai số ngẫu nhiên

Sai số gia công mang đặc tính ngẫu nhiên làm cho kích thớc tạo thành trongquá trình gia công cũng biến đổi ngẫu nhiên Ta gọi kích thớc gia công là một đạilợng ngẫu nhiên Để nghiên cứu đại lợng ngẫu nhiên kích thớc ta phải dùng thống

kê xác suất - là môn toán học chuyên nghiên cứu các đại lợng ngẫu nhiên.

2.2 Quy luật xuất hiện kích thớc thực trong gia công cơ khí

2.2.1 Qui luật phân bố kích thớc gia công

Giả sử gia công loạt chi tiết trục trên một máy đã điều chỉnh sẵn kích thớcchọn N chi tiết (thờng trong ngành chế tạo máy N = 60  100) đem đo đờng

kính của từng trục sau khi gia công ta đợc các giá trị: dl, d2, , dN v tìm đà tìm đ ợc haikích thớc lớn nhất và nhỏ nhất dmax và dmin trong số N kích thớc đo đợc ở trên Khoảng kích thớc từ dmin đến dmax đợc gọi là "miền phân bố thực”

Để biết xác suất xuất hiện các chi tiết có kích thớc nằm trong từng miềnnhỏ, ta chia phân bố thực thành k miền nhỏ (k > 3) Số chi tiết có kích thớc nằmtrong từng miền nhỏ là ml, m2, , mk (tất nhiên m1 + m2 + + mk = N)

Các giá trị ml, m2, mk là tần số xuất hiện kích thớc còn tỉ số:

Ghi các kết quả quan sát thành biểu đồ nh hình 2-1 Trên biểu đồ này miềnphân bố thực đợc chia thành 9 miền nhỏ (k = 9) Các điểm a, b, c, , k lập thành

đờng cong, có tung độ là tần suất 

còn hoành độ là điểm giữa của từng miềnnhỏ

Qua biểu đồ này có thể nhận xét rằng:

Xung quanh giá trị trung bình số học dm = 

i N

2 1

N

d N

d

d d

Thì xác suất lớn, nghĩa là nhiều chi tiết có kích thớc nằm trong miền lân cận

đó Điểm ứng với kích thớc trung bình dm là "trung tâm phân bố kích thớc” – 77) kýhiệu là TTPB.

g h i

k 0

d(mm)

Hình 2-1 Miền phân bố kích thớc thực

Dùng đờng cong này ta biết

đợc xác suất xuất hiện chi tiết cókích thớc nằm trong từng miền

đã chia trên biểu đồ, nhng lạikhông biết đợc xác suất xuấthiện chi tiết có kích thớc nằmtrong miền bất kì nào đó Để tiệnlợi hơn, ngời ta dùng một đờngcong khác mà tung độ là mật độxác suất y dxdp còn hoành độ

là x = d - dm (nghĩa là

gốc hoành độ đã chuyển về trung tâm phân bố) Nh vậy xác suất xuất hiện chi tiết

có kích thớc nằm trong miền x1 ~ x2 nào đó sẽ là:

x x

x x x

dx

dp ydx

P

Đờng cong y dxdp gọi là "đờng cong phân bố mật độ xác suất" Quanghiên cứu của nhiều nhà khoa học thì các kích thớc gia công bằng cắt gọt theophơng pháp điều chỉnh sẵn kích thớc có đờng cong phân bố mật độ xác suất theodạng phân bố chuẩn (dạng đờng cong toán học Gauss), xem hình 2-2

Phơng trình biểu diễn mật độ xác suất y nh sau:

2 2 2

x e 2

e - cơ số của lôgarít tự nhiên;

2 i

2 N

2 2

2 1

N

x N

x

x x

chuẩn Gaus.

dm là kích thớc trung bình của loạt N chi tiết

Xác suất xuất hiện chi tiết có sai lệch kích thớc so với kích thớc trung bình,trong khoảng từ 0 ~ x là:

0 x



dx

ta có:

) z ( dz e 2

1 P

z 0

2 z )

x

~ 0 (

hiện chi tiết có sai lệch kích thớc so với kích thớc trung bình (dm) trong khoảng

(-3 ~ +(-3) (khoảng 6) bằng 1 (hoặc 100%).

Miền 6 là đặc trng cho sai số gia công hay "độ chính xác gia công" kích

thớc chi tiết Miền 6 càng lớn thì sai số gia công càng lớn, độ chính xác gia

công càng thấp; miền 6 càng nhỏ, sai số gia công càng bé, độ chính xác giacông càng cao

Nh trên ta đã biết: chi tiết đạt yêu cầu là chi tiết có kích thớc nằm trongmiền dung sai (IT) và loạt chi tiết gia công đạt yêu cầu khi miền phân tán kích th-

ớc của loạt (6) nằm trong miền dung sai Về mặt giá trị thì 6 < IT Tuy nhiênngay cả khi miền 6 bé hơn miền dung dung sai IT (đặc trng cho độ chính xácthiết kế) vẫn có thể có phế phẩm bởi vì không thể tránh khỏi sự lệch nhau giữamiền 6 và IT do các sai số hệ thống gây ra trong quá trình gia công (hình 2-3)

Hình 2-3 Xác suất xuất hiện phế phẩm.

Từ hình 2-3 ta thấy, trung tâm phân bố lệch so với trung tâm dung sai mộtkhoảng E, cho nên mặc dù 6 < IT nhng vẫn có phế phẩm trong miền từ c trở đi.

Cóthể tính xác suất xuất hiện phế phẩm Ppp (tỉ lệ phế phẩm) nh sau:

Ppp = 

 c

ydx

Phế phẩm này ta có thể khắc phục đợc vì nguyên nhân gây ra chúng là sai

số hệ thống cố định E.

Qua những khảo sát và phân tích trên ta rút ra những kết luận sau:

1 ứng với các kích thớc càng gần kích thớc trung bình (TTPB) thì số chi tiếtxuất hiện càng nhiều và càng xa kích thớc trung bình thì số chi tiết xuất hiện càng

ít Bởi vì càng gần kích thớc trung bình (dm) thì mật độ xác suất y càng lớn, xácsuất xuất hiện kích thớc càng lớn và ngợc lại

càng xa dm thì mật độ y càng nhỏ, xác suất càng bé

2 Hầu hết các chi tiết gia công trong loạt đều có kích thớc nằm trong miền6

3 Muốn cho kích thớc của loại chi tiết gia công đạt yêu cầu thì ít nhất phải

có điều kiện 6  IT

Chú ý: Khi 6 > IT ( chắc chắn có phế phẩm) hoặc 6  IT nhng có phếphẩm cần phải điều chỉnh hệ thống công nghệ sao cho trung tâm phân bố kích th-

ớc (TTPB) lệch di so với trung tâm dung sai (TTDS) về phía có phế phẩm sửa ợc

đ-2.2.2 Chọn phơng pháp gia công

Để chọn phơng pháp gia công thích hợp, trong sản xuất hàng loạt ngời ta ờng tiến hành gia công loạt thử, rồi dùng phơng pháp thống kê kích thớc các chitiết của loạt thử để tìm ra luật phân bố chuẩn của kích thớc Đối chiếu luật phân

th-bố chuẩn của kích thớc với miền phân th-bố dung sai ta sẽ chọn đợc phơng pháp giacông thích hợp, sao cho độ chính xác gia công (6) phù hợp với độ chính xácthiết kế (IT) Cóthể xảy ra 3 trờng hợp sau:

E

cx

y

0

dm

dm

Hình 2-4 Các trờng hợp xuất hiện phế phẩm.

-Miền phân tán kích thớc bằng miền dung sai 6 = IT (hình 2.4a) Trờnghợp này về mặt lí thuyết thì có 0,27% chi tiết có kích thớc nằm ngoài miền dungsai Nhng nếu bỏ qua xác suất bé 0,27% thì ta coi phơng pháp này là không cóphế phẩm

- Miền phân tán kích thớc lớn hơn miền dung sai, 6 > IT (hình 2.4b) Với

xác định dựa vào những điều kiện kinh tế, kỹ thuật của cơ sở sản xuất

2.2.3 Điều chỉnh máy khi gia công

Trong sản xuất hàng loạt, để gia công kích thớc của bề mặt nào đó, ngời ta

phải điều chỉnh sẵn kích thớc của dụng cụ (phơng pháp gia công tự động đạt kích thớc) Với phơng pháp gia công đã chọn và kích thớc điều chỉnh đã tính toán của

dụng cụ, ta điều chỉnh vị trí của dụng cụ và tiến hành gia công loạt thử Với loạtthử đó ta xác lập đợc luật phân bố kích thớc gia công trong quan hệ với miềndung sai (hình 2-5)

Hình 2-5 Luật phân bố kích thớc gia công

Từ hình vẽ ta thấy loạt chi tiết gia công có phế phẩm là Ppp Nếu tỉ lệ phếphẩm này vợt quá tỉ lệ phế phẩm cho phép thì ta phải khắc phục bằng cách khửsai số hệ thống cố định E Giả sử đây là phơng pháp tiện trục thì ta phải dịch dao

tiện vào phía tâm chi tiết một lợng là E/2, sau khi điều chỉnh lại vị trí của dụng cụ

ta tiến hành gia công hàng loạt

Luật phân bố chuẩn của kích thớc gia công còn đợc ứng dụng trong tínhtoán thiết kế, nghiên cứu công nghệ và đo lờng

Bảng 2-1

2

1 ) z (

z 0 2

0080 0478 0871 1255 1628 1985 2324 2642 2939 3212 3461 3686 3888 4066 4222 4357 4474 4573

0120 0517 0909 1293 1664 2019 2357 2673 2967 3238 3485 3708 3907 4082 4236 4370 4484 4582

0160 0557 0948 1331 1700 2045 2389 2703 2995 3264 3508 3729 3925 4099 4251 4382 4495 4591

0199 0596 0987 1368 1736 2088 2422 2734 3023 3289 3531 3749 3944 4115 4265 4394 4505 4599

0239 0636 1020 1406 1772 2123 2454 2764 3051 3315 3554 3770 3962 4131 4279 4406 4515 4608

0279 0675 1064 1443 1808 2157 2486 2794 3078 3340 3577 3790 3980 4147 4292 4418 4525 4616

0319 0714 1103 1480 1844 2190 2517 2823 3106 3365 3599 3810 3997 4162 4306 4429 4535 4625

0359 0753 1141 1517 1879 2224 2549 2852 3133 3389 3621 3830 4015 4177 4319 4441 4545 4633

4656 4726 4783 4830 4868 4898 4922 4941 4956 4967 4976 4982 49874

4664 4732 4788 4834 4871 4901 4925 4943 4957 4968 4977 4983 49878

4671 4738 4793 4838 4875 4904 4927 4945 4959 4969 4977 4984 49882

4678 4744 4798 4842 4878 4906 4929 4946 4960 4970 4978 4985 49886

4686 4750 4803 4846 4881 4909 4931 4948 4961 4971 4979 4985 49889

4693 4756 4808 4850 4884 4011 4932 4949 4962 4972 4979 4985 49893

4699 4761 4812 4854 4887 4913 4934 4951 4963 4973 4980 4986 49896

4706 4767 4817 4857 4890 4916 4936 4952 4964 4974 4981 4986 49900

Hớng dẫn: Nếu z = 2,95 thì tra trên cột z đến hàng có giá trị là 2,9 dóng

đến ô giao với cột (5) ta đợc gía trị (2,95)= 0 4985.

Chơng 3 Dung sai lắp ghép các bề mặt trơn

3.1 Cơ sở qui định dung sai kích thớc

3.1.1 Quan hệ giữa dung sai và kích thớc gia công

Để xác định trị số dung sai cho kích thớc và đa thành tiêu chuẩn thống nhấtthì ta phải thiết lập quan hệ giữa dung sai và kích thớc

Với bản chất là sai số cho phép của kích thớc nên quan hệ giữa dung sai vàkích thớc đợc xác lập trên cơ sở quan hệ giữa sai số gia công và kích thớc Trêncơ sở nghiên cứu thống kê thực nghiệm gia công cơ ngời ta đã xác lập đợc quan

hệ giữa sai số gia công và kích thớc, nó cũng đợc coi là quan hệ giữa dung sai(IT) và kích thớc (d)

Trong phạm vi kích thớc từ 1 500mm và ở một mức độ chính xác nào đóthì:

IT = 0, 45 3 d + 0,001d (3- 1)Theo quan hệ (3-1) thì với mỗi kích thớc ta xác định đợc một giá trị dungsai T Nhng trong thực tế thì cùng kích thớc danh nghĩa nhng chi tiết làm việctrong những điều kiện khác nhau đòi hỏi mức độ chính xác khác nhau nghĩa là cógiá trị dung sai khác nhau

Nh vậy cùng một kích thớc danh nghĩa nhng ở các mức chính xác khácnhau, thì dung sai sẽ khác nhau một hệ số a, ta có:

{

Hình 3-1 Quan hệ giữa kích thớc và dung sai.

Từ đồ thị biểu diễn quan hệ giữa trị số dung sai và kích thớc (hình 3-1) tathấy rằng: trong từng khoảng nhỏ d của kích thớc, giá trị dung sai tính theo kíchthớc biên của khoảng so với giá trị dung sai tính theo kích thớc trung bình củakhoảng sai khác nhau không đáng kể và có thể bỏ qua đợc Vì vậy để đơn giản vàthuận lợi cho sử dụng chỉ cần quy định dung sai cho từng khoảng kích thớc Giátrị dung sai của mỗi khoảng đợc tính theo kích thớc trung bình (D) của khoảngtức là:

D = D1 D2 (3-4)

Với Dl, D2 là các kích thớc biên của khoảng Sự phân khoảng kích thớc danh

nghĩa phải dựa theo nguyên tắc đảm bảo sai khác giữa giá trị dung sai tính theokích thớc biên của khoảng so với giá trị dung sai tính theo kích thớc trung bìnhcủa khoảng đó không quá từ 5  8% Theo nguyên tắc đó thì kích thớc từ 1 500mm có thể phân thành 13  25 khoảng tùy theo đặc tính của từng loại lắpghép Ví dụ: đối với những lắp ghép có độ dôi thì sự dao động của độ dôi ảnh h-ởng rất nhạy đến đặc tính của các kiểu lắp, vì vậy số khoảng chia cần phải lớn

Nh vậy để quy định dung sai cho kích thớc, ngời ta dùng công thức (3-3).Trong đó:

Cấp chính xác tiêu chuẩn

Trên Đến Công thức tính dung sai tiêu chuẩn (m)

Trên Đến Công thức tính dung sai tiêu chuẩn (m)

- 500 64i 100i 160i 250i 400i 640i 1000i 1600i 2500i

500 3150 64i 100i 160i 250i 400i 640i 1000i 1600i 2500i

5 IT (

1 IT

5 IT ( ; IT4 =IT1 4 )3

1 IT

5 IT

Từ cấp IT1  IT18 đợc sử dụng phổ biến hiện nay.

Từ cấp IT1  IT4 dùng cho các kích thớc yêu cầu độ chính xác rất cao nh

các kích thớc của mẫu chuẩn, kích thớc chính xác cao của chi tiết trong dụng cụ

đo.

Từ cấp IT5, IT6 thờng sử dụng trong lĩnh vực cơ khí chính xác;

Từ cấp IT7, IT8 thờng sử dụng trong lĩnh vực cơ khí thông dụng;

-Trị số của các cấp dung sai tiêu chuẩn IT14 đến IT18 không đợc dùng cho các kích thớc danh nghĩa nhỏ hơn hoặc bằng 1mm.

Từ cấp IT9  IT11 thờng sử dụng trong lĩnh vực cơ khí lớn (chi tiết kích

th-ớc lớn)

Từ cấp IT12  IT16 thờng sử dụng đối với những kích thớc chi tiết yêu cầugia công thô

Trị số dung sai tiêu chuẩn ở mỗi cấp đợc tính theo công thức chỉ dẫn trong

bảng 3-3 đối với kích thớc đến 3150mm Các trị số tính toán đợc làm tròn và thống nhất đa thành tiêu chuẩn (TCVN 2244 - 99), chỉ dẫn trong bảng 3-4.

3.1.2 Hệ thống lắp ghép

Để đáp ứng yêu cầu của sản xuất ngời ta phải quy định hàng loạt các kiểulắp với những đặc tính khác nhau Hệ thống các kiểu lắp đợc quy định dựa theohai quy luật

a Lắp ghép hệ thống lỗ:

Lắp ghép hệ thống lỗ: Là tập hợp tất cả các kiểu lắp ghép có đợc khi lắpcác trục khác nhau với lỗ cơ bản, nghĩa là hệ thống các kiểu lắp mà vị trí củamiền dung sai lỗ cơ bản là cố định, còn muốn đợc các kiểu lắp khác nhau ta thay

đổi vị trí miền dung sai trục (hình 3-2).

Vị trí miền dung sai lỗ cơ bản đợc kí hiệu là H và có đặc tính là:

Sai lệch dới ( sai lệch cơ bản) EI = 0; và sai lệch trên ES = + TD

Nh vậy theo hai quy luật trên, để quy định các kiểu lắp ghép thì phải quy

định một dãy các miền dung sai của trục và của lỗ tùy theo các đặc tính lắp ghép

mà ta yêu cầu Vị trí mỗi miền dung sai của dãy đợc xác định bởi giá trị của "Sailệch cơ bản"

TCVN 2244-99 qui định vị trí các miền dung sai của lỗ và trục nh sau:Sai lệch cơ bản của dãy vị trí các miền dung sai đối với kích th ớc lỗ đợc kíhiệu bằng chữ in hoa: A, B, C, D, H, J, Js , K, M, N, , P, , ZA, ZB, ZC vàbằng chữ thờng đối với kích thớc trục: a, b, c, , h, js, j, k , m, n, p, , za, zb, zc

- Sai lệch cơ bản của trục đợc xác định bằng thực nghiệm và phụ thuộc vàokích thớc gia công Sai lệch cơ bản của lỗ đợc xác định theo sai lệch cơ bản củatrục nh sau:

+ Sai lệch cơ bản của lỗ từ A đến H là: EI = - es

+ Sai lệch cơ bản của lỗ J, K, M, N với cấp chính xác trên IT7 và từ P đến

ZC với cấp chính xác trên IT8 là: ES = - ei

-+Sai lệch cơ bản của lỗ J, K, M, N với cấp chính xác đến IT7 và từ P đến

ZC với cấp chính xác đến IT8 thì : ES = - ei + 

Trong đó  = ITn – 77) ITn-1

ITn dung sai cấp chính xác đang xét

ITn-1 dung sai cấp chính xác cao hơn cấp chính xác đang xét một cấp.Trị số các sai lệch cơ bản ứng với các kích thớc khác nhau đợc quy định

Miền dung sai Lỗ

b) Miền dung sai của trục; c) Miền dung sai của lỗ

Từ trị số dung sai tiêu chuẩn và trị số các sai lệch cơ bản ta xác định đợc giá

trị sai lệch giới hạn (ES, EIhoặc es, ei) đối với mỗi miền dung sai tiêu chuẩn

Ví dụ:

+ Miền dung sai kích thớc trục :  40g7

- Khoảng kích thớc danh nghĩa : 30 đến 50mm

- Dung sai tiêu chuẩn: IT = 25m (bảng 3-4)

- Sai lệch cơ bản: SLCB = -9m (bảng 3-5)

- Sai lệch giới hạn của kích thớc: es=9m; ei= -34m

+ Miền dung sai kích thớc lỗ: 130K7.

- Khoảng kích thớc danh nghĩa : 120 đến 180mm

- Dung sai tiêu chuẩn: IT = 40m (bảng 3-4)

B

h

(lắp ghép hệ thống trục) hoặc H a , H b , , H h (lắpghép hệ thống lỗ) Độ hở của lắp ghép giảm dần từ

- Kiểu lắp ghép trung gian:

Là kiểu lắp có đợc khi lắp các lỗ có vị trí miền dung sai từ Js, J, K, M, N

đến H với trục cơ bản (lắp ghép hệ thống trục) hoặc khi lắp các trục có vị trí miềndung sai từ js, j, k, m, n đến h với lỗ cơ bản (lắp ghép hệ thống lỗ)

Cụ thể:

n

H , m

H , k

H , j H s

(lắp ghép hệ thống lỗ)

h

N , h

M , h

K , h

js

(lắp ghép hệ thống trục)

- Kiểu lắp ghép có độ dôi :

Khi lắp các lỗ có vị trí miền dung sai từ P đến ZC với trục cơ bản (lắp ghép

hệ thống trục, độ dôi của lắp ghép tăng dần từ P đến ZC) hoặc khi lắp các trục có

vị trí miền dung sai từ p đến zc với lỗ cơ bản (lắp ghép hệ thống lỗ, độdôi của lắpghép tăng dần từ p đến zc)

zc

H zb

H za

H y

H x

H v

H u

H t

H s

H r

H p

H , , , , , , , , , ,

(lắp ghép hệ thống lỗ)

¶

.Hệ thống lỗ Lắp ghép đối với các kích thớc danh nghĩa

ZB h

ZA h

Y h

X h

V h

U h

T h

S h

R h

P

, , , , , , , , ,

Nmax = 18m

Smax = 23m

Vì vậy để chọn kiểu lắp tiêu chuẩn khi thiết kế, ngoài đặc tính yêu cầu củalắp ghép ngời thiết kế còn phải dựa vào tính kinh tế kỹ thuật và tính công nghệtrong kết cấu để quyết định chọn kiểu lắp trong hệ thống lỗ hay trục cơ bản

Về mặt kinh tế mà xét thì thờng ngời ta chọn kiểu lắp trong hệ thống lỗ Bởivì gia công lỗ chính xác thì khó và thờng phải dùng những dụng cụ đắt tiền nhdao chuốt, dao doa mà khi chọn kiểu lắp trong hệ thống

lỗ thì số kích thớc lỗ lại ít hơn so với hệ trục Bởi vậy chọn kiểu lắp trong hệthống lỗ có lợi hơn

Tuy nhiên, trong những trờng hợp do yêu cầu về kết cấu và công nghệkhông cho phép chọn kiểu lắp trong hệ lỗ thì buộc ta phải chọn kiểu lắp trong hệtrục Chẳng hạn bộ phận lắp nh hình 3-5, chốt piston lắp lỏng với biên và lắp có

độ dôi với piston, cần phải chọn kiểu lắp trong hệ thống trục cho 3 mối ghép đó.Vì chọn nh vậy thì việc gia công các

chi tiết (đặc biệt là chốt) và lắp ráp

Trong chế tạo máy dệt, máy nông nghiệp ngời ta thờng sử dụng ngay nhữngtrục thép cán sẵn mà không cần gia công cắt gọt nữa Vì vậy việc sử dụng lắpghép trong hệ thống trục lại thuận lợi hơn và kinh tế hơn Cũng nh vậy khi chế tạocác dụng cụ nhỏ chính xác nh trong công nghiệp sản xuất đồng hồ chẳng hạn, ng-

ời ta thờng sử dụng ngay những trục thép cán chính xác Vì gia công cắt gọtnhững trục kích thớc nhỏ, đặc biệt là dới 1mm là khó và đắt hơn là gia công các

lỗ nhỏ Do vậy sử dụng lắp ghép trong hệ thống trục cũng thuận lợi và kinh tếhơn

3.1.4 Chọn kiểu lắp ghép tiêu chuẩn khi thiết kế

Để quyết định kiểu lắp cho mối ghép, ngời ta thờng tiến hành theo hai

a Chọn kiểu lắp có độ hở tiêu chuẩn

Đặc tính của nhóm lắp có độ hở là đảm bảo trong mối ghép luôn luôn có độ

hở, S = Dt – 77) dt  0 Với đặc tính đó lắp có độ hở thờng đợc sử dụng trong trờnghợp hai chi tiết lắp ghép chuyển động tơng đối với nhau hoặc khi cần độ chínhxác định tâm cao, tháo lắp dễ dàng

Để hiểu rõ phơng pháp tính toán ta xét ví dụ về tính toán chọn kiểu lắp lỏngtiêu chuẩn cho mối ghép ổ trợt trong các máy Tính toán độ hở cần thiết và chọnkiểu lắp cho mối ghép ổ trợt là một bài toán đợc giải gần đúng với hàng loạt giảthiết và tài liệu thực nghiệm Dới đây trình bày phơng pháp đơn giản để tính toán

độ hở và chọn lắp ghép cho ổ trợt làm việc với chế độ thủy động học

Hình 3-7 Lắp ghép ổ trợt có bôi trơn

Trên hình 3-7 biểu thị ổ ở trạng thái làm việc, trục bị nâng lệch về phía quay dotác động của nêm dầu, do đó độ hở S của lắp ghép đợc phân bố nh sau: tại chỗ bề mặttrục và ổ gần nhất, tức là chiều dày nhỏ nhất của nêm dầu thì độ hở là h, còn ở phía đốidiện thì độ hở là S - h Với e là độ lệch tâm tuyệt đối của trục trong ổ thì:

S

(

2

là độ lệch tâm tơng đối của trục trong ổ

Để tính toán chọn kiểu lắp cho mối ghép ta dựa theo hai điều kiện:

- Phải đảm bảo ma sát ớt trong ổ, nghĩa là với chiều dày nhỏ nhất cho phép [hmin]dầu vẫn phải đảm bảo ma sát ớt trong ổ, muốn vậy phải đảm bảo điều kiện:

[hmin] ≥ k(RZD + RZd + b)  k(4RaD + 4 RaD + b) (3-6)trong đó:

k - hệ số dự trữ tin cậy, k ≥ 2;

b - lợng bổ sung đảm bảo màng dầu không bị phá vỡ: b = (2  3)m;

RZD, RZd và RaD, Rad - các thông số đặc trng nhám bề mặt ổ và bề mặttrục

- ổ làm việc với hiệu suất tốt nhất: theo điều kiện ma sát ớt thì h ≥ [hmin] khi

h đạt giá trị lớn nhất có thể thì điều kiện ma sát ớt đợc đảm bảo một cách tin cậynhất, do đó ổ làm việc với hiệu suất tốt nhất Độ hở ứng với trạng thái đó gọi là

độ hở tốt nhất, Stnh Để đảm bảo điều kiện thì độ hở trung bình Sm của kiểu lắp mà

ta chọn phải gần nhất với giá trị Stnh: Sm  Stnh

Dựa theo lý thuyết thủy động học của dầu trong ổ ngời ta đã tìm đợc quan

2 1

d pS

S m h

p - áp lực riêng trung bình của ổ, N/m2;

R - tải trọng hớng tâm tác dụng lên ngõng trục, N;

 - độ nhớt động học của dầu ở nhiệt độ khi ổ làm việc, N.s/m2;

 - tốc độ góc của trục, rad/s:  = ;

n- số vòng quay của trục trong một phút, v/ph

S

hh’

hmin

S

maxS

min

và S - độ hở của mối ghép.

Nếu biểu thị bằng hình học quan hệ giữa h và S ta đợc đồ thị nh hình 3-8 Từ

đồ thị ta thấy rằng:

+ Độ hở tốt nhất (Stnh ) là giá trị S khi đạt giá trị lớn nhất h'

+ ứng với giá trị thỏ nhất cho phép của chiều dày nêm dầu [hmin], ta cũngxác định đợc hai giá trị độ hở nhỏ nhất và lớn nhất cho phép [Smin], [Smax]

Từ biểu thức (3-5), ta tính đợc:

min - độ lệch tâm tơng đối khi độ hở S = [S min]

Khi ổ làm việc với độ hở cho phép nhỏ nhất [Smin] thì vẫn có khả năng xuấthiện dao động tự kích thích của trục trong ổ nếu nh  < 0,3 Dao động đó dễ dẫntới phá hoại sự hình thành màng dầu bôi trơn, vì vậy độ lệch tâm tơng đối minứng với độ hở cho phép nhỏ nhất phải lớn hơn hoặc bằng 0,3

max độ lệch tâm tơng đối khi độ hở S = [Smax]

Giá trị độ hở lớn nhất của lắp ghép mà ta chọn cần phải tính đến sự tăng độ

hở do độ mòn của nhám bề mặt, độ mòn lớn nhất có thể là 2(RzD + Rzd)  8(RaD+

Rad )

Nh vậy đặc tính của kiểu lắp mà ta chọn phải thỏa mãn các điều kiện sau:

Smin ≥ [Smin] với min ≥ 0,3

Ah và tỉ số l/d ta xác định đợc min và max theo bảng 3-9

Từ bảng 3-9 ta xác định đợc giá trị lớn nhất Amax ứng với tỉ số l/dN đã cho

Từ quan hệ (3-12) ta thấy A đạt giá tri lớn nhất khi h là lớn nhất, tức là ứng với

điều kiện ổ làm việc với hiệu suất tốt nhất Giá trị A ứng với điều kiện này đợc kíhiệu là Atnh = Amax ứng với Atnh ta có giá trị tnh (theo bảng 3-9) và giá trị Stnh đợcxác định theo công thức: