GIÁO TRÌNH Dung sai lắp ghép, ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

CHƯƠNG I TÍNH ĐỔI LẪN CHỨC NĂNG 1.1 - Khái niệm tính đổi lẫn chức - Đảm bảo nâng cao chất lượng sản phẩm (CLSP) nói chung có sản phẩm khí u cầu khách quan, tất yếu ngày trở thành vấn đề thiết yếu - Để nâng cao CLSP phụ thuộc vào rât nhiều yếu tố như: kết cấu hợp lý, sửdụng vật liệu phù hợp, ứng dụng công nghệ tiên tiến, phương pháp nhiệt luyện thích hợp … Nhưng đó, nguyên tắc thiết kế chế tạo sản phẩm có tác dụng quan trọng để sản phẩm đạt chất lượng cao - Khi thiết kế chế tạo máy hay phận máy, tùy theo chức chúng mà người thiết kế phải đề số thông số kỹ thuật tối ưu như: độ bền, độ xác, suất, hiệu suất, lượng tiêu hao nhiên liệu … Thông số biểu trị số ký hiệu AΣ* - Máy hay phận máy cấu thành chi tiết máy Do chi tiết máy định tới chất lượng máy địi hỏi phải có thơng số kỹ thuật Ai như: độ xác kích thước, hình dáng, độ cứng, độ bền … xuất phát từ thông số kỹ thuật máy hay phận máy - Mối quan hệ thông số kỹ thuật máy A Σ thông số kỹ thuật Ai chi tiết máy biểu diễn theo quan hệ hàm số sau: AΣ = f ( A1 , A2 , , An ) = f ( Ai ) - (i = ÷ n ) (1.1) Người thiết kế mong muốn cho máy đạt thông số kỹ thuật tối ưu A Σ* từ (1.1) xác định thông số kỹ thuật tối ưu Ai* CTM - Tuy nhiên, điều khơng thể thực q trình gia cơng ln tồn sai số gia cơng Tức đạt giá trị tối ưu mong muốn Vì thiết kế, người ta cho phép thông số kỹ thuật A Σ phép dao động phạm vi cho phép xung quanh giá trị A Σ* Khoảng giá trị cho phép ký hiệu TA Σ gọi “ Dung sai thông số kỹ thuật AΣ” 1 Nếu gọi TAi ‘’Dung sai thông số kỹ thuật Ai” chi tiết máy thứ i, từ quan hệ 1.1 ta có: n ∂f TA i i=1 ∂A i TA Σ = ∑ (1.2) Như thấy thiết kế, từ “Dung sai thông số kỹ thuật TA Σ” máy người thiết kế xác định “Dung sai thông số kỹ thuật TA i” chi tiết máy lắp thành máy Mặt khác chế tạo tất chi tiết có thơng số kỹ thuật Ai nằm phạm vi dung sai TAi xác định theo quan hệ (1.2) lắp chúng thành máy, máy định có thơng số kỹ thuật A Σ nằm phạm vi dung sai TAΣ thiết kế Người ta nói chi tiết máy máy thiết kế theo nguyên tắc có “ Tính đổi lẫn chức năng” 1.1.1 - Định nghĩa: Tính đổi lẫn chức (ĐLCN) CTM máy tính chất máy móc, thiết bị chi tiết cấu thành đảm bảo khả lắp ráp (hoặc thay sửa chữa) không cần lựa chọn, sửa đổi điều chỉnh mà đạt yêu cầu kỹ thuật không phụ thuộc vào độ xác chế tạo 1.1.2 – Các dạng đổi lẫn chức *) Tính đổi lẫn chức hồn tồn: Khi thông số kỹ thuật loạt chi tiết gia cơng đạt độ xác cho phép tất lắp thay cho *) Tính đổi lẫn chức khơng hồn tồn : Khi để đạt thơng số kỹ thuật sản phẩm, trình lắp ráp (hoặc thay sửa chữa) người ta cần phải phân nhóm, lựa chọn chi tiết, điều chỉnh vị trí, sửa chữa bổ sung vài phận *) Đổi lẫn chức nội: tính đổi lẫn chức chi tiết riêng biệt đơn vị lắp tính đổi lẫn cơng nghệ phận hay cấu sản phẩm 2 Ví dụ: Trong ổ lăn thay lăn vịng ổ tính đổi lẫn chức nội *) Đổi lẫn chức ngoại: tính đổi lẫn chức đơn vị lắp khác lắp vào sản phẩm phức tạp theo kích thước lắp ghép Ví dụ: Đường kính ngồi vịng ngồi đường kính vịng ổ lăn 1.1.3 - Hiệu tính đổi lẫn chức năng: - Tính đổi lẫn chức nguyên tắc trình thiết kế chế tạo để đảm bảo cho chi tiết phận máy loại khơng có khả thay cho khơng cần sửa chữa mà cịn đảm bảo tiêu sử dụng máy phận máy có trị số kinh tế hợp lý * Hiệu trình thiết kế: - Giảm nhẹ khối lượng cơng việc thiết kế qua giảm thời gian chuẩn bị sản xuất nhà máy - Tạo điều kiện cho người thiết kế tạo máy móc có thơng số phù hợp, thuận tiện * Trong sản xuất chế tạo sản phẩm: - Là tiền đề kỹ thuật cho phép phân công sản xuất nhà máy, tiến tới chuyên môn hóa sản xuất - Làm đơn giản hố q trình lắp ráp tạo điều kiện cho việc tự động hố q trình lắp ráp * Đối với q trình sử dụng: - Hạn chế tối đa chết máy việc chờ chế tạo chi tiết hỏng để thay Vì giảm thời gian chết máy giảm hao mịn vơ hình máy (làm cho máy thời gian ngắn sử dụng với hiệu tối đa, nâng cao hiệu suất sử dụng máy) - Không cần phận sửa chữa cồng kềnh, phức tạp 1.2 - Mục đích mơn học: 3 - Mục đích mơn học nghiên cứu nguyên tắc thiết kế biện pháp chế tạo để chi tiết máy đạt tính đổi lẫn chức mặt hình học chi tiết máy máy Trang bị tiêu chuẩn dung sai biện pháp kiểm tra yếu tố hình học chi tiết để giúp cho việc thực nguyên tắc thiết kế chế tạo chi tiết cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật hiệu kinh tế - Trang bị khái niệm phương pháp đo thông số kỹ thuật ngành chế tạo máy 1.3 - Đối tượng môn học: - Để đảm bảo tính ĐLCN, chi tiết lắp lẫn cần có tính đồng về: kích thước, hình dáng, độ cứng, độ bền, tính chất vật lý, hóa học … Nếu tất thông số chức chi tiết quy định giới hạn dung sai đảm bảo tiêu kỹ thuật tính kinh tế củamáy - Tuy nhiên, mơn học Kỹ thuật đo đảm bảo việc nghiên cứu tính đổi lẫn chức cho chi tiết máy thơng số hình học : kích thước, hình dáng, vị trí tương quan bề mặt, nhám bề mặt … - Mơn học nhằm giải tính ĐLCN mối quan hệ thiết kế chế tạo cho chế tạo theo nhữngnguyên tắc thiết kế đem lại hiệu kinh tế cao +) Người thiết kế máy mong muốn kích thước cho đạt độ xác cao nghĩa dung sai gia công phải nhỏ Dung sai gia cơng nhỏ q trình lắp ráp đảm bảo xác chức làm việc như: độ tin cậy, vận tốc, công suất … +) Ngược lại, người chế tạo lại mong muốn dung sai lớn để việc chế tạo dễ dàng hơn, dẫn tới độ dao động lớn kích thước chi tiết làm cho chất lượng lắp ráp thấp, độ tin cậy tuổi thọ máy giảm Vì lý mà cần phải nghiên cứu, thiết lập tiêu chuẩn dung sai lắp ghép nhằm thống người thiết kế chế tạo, bảo đảm sản phẩm sản xuất có chất lượng tốt tính kinh tế cao 4 - Nghiên cứu phương pháp đo lường dụng cụ đo thông dụng *Kết luận: đối tượng môn học vấn đề nguyên tắc thiết kế chế tạo, đồng thời nghiên cứu tiêu chuẩn dung saivà cách đo lường, kiểm tra yếu tố hình học chi tiết cho chúng đạt tính ĐLCN mà đảm bảo hiệu kinh tế hợp lý 1.4 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 1.4.1 - Kích thước, sai lệch dung sai: - Kích thước: * Kích thước danh nghĩa (ddn): kích thước mà dựa vào chức chi tiết, xác định sau tính tốn đảm bảo thông số kỹ thuật yêu cầu (độ bền, độ cứng …) sau quy trịn (về phía lớn lên) theo giá trị dãy kích thước tiêu chuẩn * Kích thước thực (dth): Là kích thước nhận từ kết đo chi tiết với sai số cho phép Ví dụ: Đo kích thước đường kính chi tiết trục Panme có độ phân giải 0,001mm nhận kết đo là: 24,985 mm Khi dth = 24,985 mm Trong thực tế đơi sử dụng khái niệm kích thước thực cục bộ: khoảng cách mặt cắt ngang yếu tố, nghĩa kích thước đo điểm * Kích thước giới hạn: Là hai kích thước giới hạn khoảng mà kích thước đạt yêu cầu phải nằm khoảng dmax = Kích thước giới hạn lớn nhất: dmin = Kích thước giới hạn nhỏ Kích thước thực đạt yêu cầu thoả mãn điều kiện: dmin ≤ dth ≤ dmax - Sai lệch giới hạn - Sai lệch hiệu số đại số kích thước (kích thước thực, kích thước giới hạn ) với kích thước danh nghĩa 5 - Dung sai gia công cho vẽ dạng hai sai lệch so với kích thước danh nghĩa - gọi sai lệch giới hạn Sai lệch giới hạn định độ xác yêu cầu kích thước gia cơng xác định đặc tính mối ghép - Sai lệch giới hạn: hiệu số đại số kích thước giới hạn kích thước danh nghĩa Bao gồm: +) Sai lệch (ES,es): hiệu số đại số kích thước giới hạn lớn kích thước danh nghĩa ES (es) = D(d)max - D(d)dn +) Sai lệch (EI,ei): hiệu số đại số kích thước giới hạn nhỏ kích thước danh nghĩa EI (ei) = D(d)min - D(d)dn đó: D,d - tương ứng với kí hiệu kích thước lỗ trục EI, ES - sai lệch giới hạn lỗ Ei, es - sai lệch giới hạn trục - Sai lêch thực: Bằng hiệu đại số kích thước thực kích thước danh nghĩa D(d)th – D(d)dn - Sai lệch bản: hai sai lệch dùng làm để xác định vị trí trường dung sai so với đường không (0) Trong TCVN quy định sai lệch hai sai lệch nằm gần đường không * Nhận xét: - Do kích thước giới hạn kích thước thực lớn hơn, nhỏ kích thước danh nghĩa, nên sai lệch âm, dương, Trên vẽ sai lệch tính mm Trong bảng tiêu chuẩn sai lệch cho µm - Các sai lệch ghi bên phải kích thước danh nghĩa Sai lệch ghi phía trên, sai lệch ghi phía dưới, kích thước giới hạn kích thước danh nghĩa sai lệch khơng vẽ không ghi trị số sai lệch - Dung sai (T) 6 - Dung sai phạm vi cho phép sai số Về trị số dung sai hiệu số hai kích thước giới hạn hai sai lệch giới hạn +) Dung sai kích thước trục: T = dmax - dmin = es - ei +) Dung sai kích thước lỗ: T = Dmax - Dmin = ES – EI * Ý nghĩa: - Dung sai ln có giá trị dương - Dung sai đặc trưng cho độ xác yêu cầu kích thước hay cịn gọi độ xác thiết kế vì: Trị số dung sai nhỏ, phạm vi cho phép sai số nhỏ, yêu cầu độ xác chế tạo kích thước cao, việc chế tạo khó khăn Ngược lại, trị số dung sai lớn u cầu độ xác chế tạo thấp chế tạo dễ dàng Hình 2.1 - Sơ đồ biểu diễn kích thước,sai lệch dung sai 1.4.2 - Lắp ghép: - Khái niệm lắp ghép - Các chi tiết máy không đứng riêng với Chúng tập hợp đơn vị lắp xác định 7 - Những bề mặt kích thước mà dựa theo chúng để lắp ghép chi tiết với gọi bề mặt lắp ghép kích thước lắp ghép Một mối ghép có chung kích thước danh nghĩa gọi kích thước danh nghĩa lắp ghép - Phân loại - Trong ngành chế tạo máy mối ghép sử dụng phân loại theo hình dạng bề mặt lắp ghép: +) Lắp ghép bề mặt trụ trơn: bề mặt lắp ghép bề mặt trụ trơn +) Lắp ghép bề mặt song song với nhau: mối ghép mặt phẳng Ví dụ lắp ghép then với rãnh trục bạc +) Ngồi cịn có mối ghép bề mặt phức tạp như: ren, then hoa - Bề mặt lắp ghép kích thước lắp ghép chia làm hai loại Bề mặt bao kích thước bao bề mặt bị bao kích thước bị bao – Bề mặt bao – Bề mặt bị bao D – Kích thước bao - d – Kích thước bị bao Đặc trưng mối ghép xác định trị số khe hở độ dơi gọi đặc tính mối ghép Đặc tính mối ghép phụ thuộc vào tương quan kích thước lắp ghép - Đặc tính mối ghép độ hở độ dơi Nếu gọi D kích thước bao, d kích thước bị bao, đặc tính mối ghép định hiệu số D – d 8 +) Nếu D - d > cho mối ghép có độ hở (lắp lỏng), mối ghép chi tiết lắp ghép chuyển động tương +) Nếu D - d < cho mối ghép có độ dơi (lắp chặt) Các chi tiết lắp ghép cố định với ma sát bề mặt - Dựa vào đặc tính mối ghép người ta phân ba nhóm: lắp có độ hở, lắp có độ dơi lắp trung gian a) Mối ghép có độ hở (lắp lỏng): - Là loại mối ghép tạo khe hở lỗ trục nghĩa kích thước nhỏ lỗ ln ≥ kích thước lớn trục - Đặc trưng mối ghép độ hở (S): Dmin ≥ dmax Tương ứng với kích thước giới hạn lỗ trục, lắp ghép có độ hở giới hạn +) Độ hở lớn nhất: Smax = Dmax - dmin +) Độ hở nhỏ nhất: Smin = Dmin - dmax +) Độ hở trung bình: Sm = S max + S - Từ cơng thức có: Smax = (Dmax – DDN) - (dmin – dDN) = ES - ei Smin = (Dmin – DDN) - (dmax – dDN) = EI – es 9 TD dmax dmin Smin Dmin Dmax Smax Td - Dung sai độ hở: TS = Smax - Smin TS = Smax - Smin = ES – ei - EI + es = TD + Td → Như dung sai độ hở tổng dung sai kích thước lỗ dung sai kích thước trục Nó đặc trưng cho mức độ xác yêu cầu lắp ghép b) Mối ghép có độ dơi (lắp chặt): Là loại mối ghép có kích thước lớn lỗ ln ≤ kích thước nhỏ - trục - Dmax ≤ dmin Đặc trưng mối ghép độ dôi (N) tương ứng với kích thước giới hạn lỗ trục có độ dôi giới hạn +) Độ dôi lớn nhất: +) Độ dôi nhỏ : +) Độ dôi trung bình: Nmax = dmax - Dmin = es - EI Nmin = dmin - Dmax = ei - ES Nm = N max + N 10 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 ... nghĩa sai lệch khơng vẽ không ghi trị số sai lệch - Dung sai (T) 6 - Dung sai phạm vi cho phép sai số Về trị số dung sai hiệu số hai kích thước giới hạn hai sai lệch giới hạn +) Dung sai kích... cao nghĩa dung sai gia công phải nhỏ Dung sai gia cơng nhỏ q trình lắp ráp đảm bảo xác chức làm việc như: độ tin cậy, vận tốc, công suất … +) Ngược lại, người chế tạo lại mong muốn dung sai lớn... ei Sai lệch Miền dung sai lỗ es = ei + T T MiỊn dung sai trơc Các sai lệch ký hiệu chữ La tinh, chữ in dùng cho lỗ, chữ thường dùng cho trục Khi phối hợp Sai lệch với sai lệch lại miền dung sai