Bài giảng môn dung sai và đo lường trường đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên Bài giảng môn dung sai và đo lường trường đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên Giúp cho sinh viên có đầy đủ kiến thức phục vụ cho môn học
Bài giảng Dung sai đo lường 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 yêu 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 A* - Máy hay phận máy cấu thành chi tiết máy Do chi tiết máy định tới chất lượng máy đòi 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 thông số kỹ thuật Ai chi tiết máy biểu diễn theo quan hệ hàm số sau: A 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* 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 công Tức đạt giá trị tối ưu mong muốn Vì thiết kế, người ta cho phép thông số kỹ thuật A phép dao động phạm vi cho phép xung quanh giá trị A* Khoảng giá trị cho phép ký hiệu TA gọi “ Dung sai thông số kỹ thuật A” Nếu gọi TAi ‘’Dung sai thông số kỹ thuật Ai” chi tiết máy thứ i, từ quan hệ 1.1 ta có: Bộ mơn Cơng nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN Bài giảng Dung sai đo lường f TA i i 1 A i n TA (1.2) Như thấy thiết kế, từ “Dung sai thông số kỹ thuật TA” máy người thiết kế xác định “Dung sai thông số kỹ thuật TAi” 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 nằm phạm vi dung sai TA 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 thơng 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 Ví dụ: Trong ổ lăn thay lăn vòng 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 vòng ngồi đường kính vòng 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 không Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN Bài giảng Dung sai đo lường cần sửa chữa mà đảm bảo tiêu sử dụng máy phận máy có trị số kinh tế hợp lý * Hiệu trình thiết kế: - Giảm nhẹ khối lượng công 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 chun mơn 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 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 mòn 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: - 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 mơn 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 thơng số chức chi tiết quy định giới hạn dung sai đảm bảo tiêu kỹ thuật tính kinh tế củamáy Bộ mơn Cơng nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN Bài giảng Dung sai đo lường - Tuy nhiên, môn 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 … - Môn 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 cơng 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 - 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 Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN Bài giảng Dung sai đo lường CHƯƠNG II CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 2.1 - Kích thước, sai lệch dung sai: 2.1.1 - 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 tròn (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 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 2.1.2 - Sai lệch - Sai lệch hiệu số đại số kích thước (kích thước thực, kích thước giới hạn ) với kích thước danh nghĩa - 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 Bộ mơn Cơng nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN Bài giảng Dung sai đo lường 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 m - 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 khơng ghi trị số sai lệch 2.1.3 - Dung sai (T) - 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 u cầu kích thước hay 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 yêu cầu độ xác chế tạo thấp chế tạo dễ dàng Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN Bài giảng Dung sai đo lường Hình 2.1 - Sơ đồ biểu diễn kích thước,sai lệch dung sai 2.2 - Lắp ghép: 2.2.1 - Khái niệm lắp ghép - Các chi tiết máy không đứng riêng với Chúng tập hợp đơn vị lắp xác định - 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 2.2.2 - 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 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 Bộ mơn Cơng nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN Bài giảng Dung sai đo lường – 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 dôi 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 +) 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 Dmin ≥ dmax - Đặc trưng mối ghép độ hở (S): 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: Bộ mơn Cơng nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN Bài giảng Dung sai đo lường S max S Sm - Từ công thức có: Smax = (Dmax – DDN) - (dmin – dDN) = ES - ei Smin = (Dmin – DDN) - (dmax – dDN) = EI – es dmax Td 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 dơi giới hạn +) Độ dôi lớn nhất: +) Độ dôi nhỏ : +) Độ dơi trung bình: Nmax = dmax - Dmin = es - EI Nmin = dmin - Dmax = ei - ES Nm N max N Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN Td dmax dmin Dmin Dmax TD Nmin Nmax Bài giảng Dung sai đo lường +) Dung sai độ dôi: TN = Nmax - Nmin = dmax - Dmin - (dmin - Dmax) = Td + TD Như dung sai độ dơi tổng dung sai kích thước lỗ dung sai kích thước trục c) Mối ghép trung gian: - Trong mối ghép trung gian miền dung sai kích thước lỗ kích thước trục nằm xen kẽ lẫn Vì lắp trục loạt trục với lỗ loạt lỗ nhận mối ghép có độ hở có độ dơi - Đặc trưng mối ghép độ hở lớn (Smax) độ dôi lớn (Nmax) Smax = Dmax - dmin = - Nmin Nmax = dmax - Dmin = - Smin Sm S max S S max N max 2 dmax dmin Smax Dmin Dmax TD Td Nmax - Dung sai đặc trưng mối ghép Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 10 Bài giảng Dung sai đo lường Trong i hệ số cố định gọi hệ số ảnh hưởng khâu thành phần đến khâu khép kín Trong chuỗi đường thẳng: i = +1 khâu tăng i = - khâu giảm : i = +cosx khâu tăng Trong chuỗi mặt phẳng i = - cosx khâu giảm * Như nói rằng, khâu tăng khâu có hệ số ảnh hưởng dương, khâu giảm khâu có hệ số ảnh hưởng âm Trong trường hợp chung ta gọi số khâu thành phần tăng chuỗi m số khâu thành phần giảm (n - m) Tổng số khâu chuỗi n + Ta viết cơng thức (3) tổng quát sau: m n m 1 A i Ai i Ai (6.2) Đây cơng thức sở để giải chuỗi kích thước Trong đó: Tổng thứ bao gồm m khâu thành phần tăng Tổng thứ hai bao gồm ( n – m) khâu thành phần giảm * Xác định dung sai khâu khép kín: - Trên sở cơng thức (6.2) nhận thấy rằng: khâu khép kín có giá trị lớn khâu tăng có giá trị lớn khâu giảm có giá trị nhỏ m n A max i Aimax i Aimin (6.3) m 1 - Tương tự giá trị bé khâu khép kín m n A i Aimin i Aimax (6.4) m 1 - Dung sai khâu khép kín: m n m n m 1 TA A max A i Aimax i Aimin ( i Aimin i Aimax ) m 1 m n m 1 TA iTAi iTAi Chú ý tất khâu thành phần giảm có hệ số ảnh hưởng âm cơng thức (7) viết: n TA / i / TAi (6.5) Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 67 Bài giảng Dung sai đo lường Vậy: Trong chuỗi kích thước dung sai khâu khép kín tổng dung sai khâu thành phần nhân với hệ số ảnh hưởng chúng - Đối với chuỗi đường thẳng, ta có: i = 1 n TA TAi Vậy chuỗi đường thẳng, dung sai khâu khép kín tổng dung sai khâu thành phần * Xác định sai lệch giới hạn: Sai lệch giới hạn khâu khép kín ES ES A max A m n m 1 m n i Aimax i Aimin ( i Ai i Ai ) m 1 m n ES i ES i i EI i (6.6) m 1 - Sai lệch giới hạn khâu khép kín EI : EI n Amin Am n i Aimin i Aimax ( i Ai i Ai ) m m 1 m m 1 n EI i EI i i ES i (6.7) m1 Như tốn thuận giải xong cơng thức (6.2), (6.5), (6.6) (6.7) Ví dụ 1: * Cho chi tiết gia cơng hình vẽ với trình tự gia công sau: Gia công mặt đạt kích thước A1 Gia cơng mặt đạt kích thước A3 Gia cơng mặt đạt kích thước A2 Cho: A1 = 70-0,3 ; A2 = 30-0,15 A3 = 10+0,1 Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 68 Bài giảng Dung sai đo lường Tìm kích thước danh nghĩa, dung sai sai lệch kích thước A4 b) Bài toán nghịch: Cho dung sai sai lệch giới hạn khâu khép kín Xác định dung sai, sai lệch giới hạn khâu thành phần * Nhận thấy, cơng thức (6.5) phương trình cho mối liên hệ dung sai khâu khép kín dung sai khâu thành phần Trường hợp ta cần tìm n ẩm số có phương trình Do để giải toán người ta đưa số giả thiết Tương ứng giả thiết có phương pháp gần Thực tế, người ta thường sử dụng ba phương pháp 1) Coi dung sai khâu thành phần TA1 = TA2 = = TAn = TAtb 2) Coi cấp xác khâu thành phần a1 = a2 = = an = atb 3) Phương pháp kinh nghiệm * Ở ta nghiên cứu phương pháp thứ hai Ta coi cấp xác khâu thành phần hệ số cấp xác khâu a1 = a2 = = an = atb Dung sai khâu thành phần TAi = atb ii (i - đơn vị dung sai) i = 0,45 Khi ta có: n D + 0,001 D n TA / i / TAi / i / atbii a tb TA (6.8) n / i / ii Giá trị ii tra bảng theo TCVN - 2244 - 99 - Sau xác định atb ta tra bảng so sánh giá trị atính với abảng để tìm cấp xác chung khâu chuỗi - Trị số atb tìm thường khơng khớp với abảng Khi ta phải lấy cấp xác thấp cao lên gần abảng Như dung sai khâu thành phần chuỗi mở rộng thu hẹp so với thực tế tính tốn theo atb Để đáp ứng yêu cầu cho khâu khép kín, ta phải để lại khâu để bù trừ sai số việc chọn cấp xác khâu thành phần thấp cao lên Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 69 Bài giảng Dung sai đo lường +) Nếu atính > abảng có nghĩa ta thu hẹp dung sai khâu thành phần chuỗi Do khâu tính bù mở rộng dung sai ta nên chọn khâu khó chế tạo chuỗi +) Nếu atính < abảng nghĩa ta mở rộng dung sai khâu thành phần chuỗi Do khâu tính bù phải thu hẹp dung sai ta nên chọn khâu dễ chế tạo chuỗi Khi chọn abảng ta tìm cấp xác biết kích thước danh nghĩa khâu, dựa theo TCVN 2244 – 99 để xác định sai lệch giới hạn dung sai chúng Khi tra bảng cần tuân theo qui ước: +) Khâu thành phần tăng coi lỗ sở H +) Khâu thành phần giảm coi trục sở h Đến tốn nghịch còn: - Biết khâu khép kín - Biết (n-1) khâu thành phần - Tìm khâu thành phần Abù trừ * Nếu khâu bù trừ khâu tăng: từ công thức (6.6) m n m 1 ES A max A i ES i i eii m 1 n m 1 i ES i bu ES bu i eii ESbu m -1 n E S E S i eii i i bu m 1 (6.9) Từ công thức (6.7) EI bu m -1 n EI EI es i i i i bu m 1 (6.10) * Nếu khâu bù trừ khâu giảm theo công thức (6.7) (6.11) Theo công thức (6.6) (6.12) * Dung sai khâu bù trừ: Bộ môn Cơng nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 70 Bài giảng Dung sai đo lường (6.15) c) Ứng dụng phương pháp giải: Do dung sai sai lệch khâu xác định sở đảm bảo tính đổi lẫn chức hồn tồn, nên phương pháp có ưu điểm - Tạo điều kiện cho việc sử dụng máy móc, thiết bị có hiệu việc thay sửa chữa dễ dàng - Có thể lắp ráp tự động khơng phải sửa chữa, điều chỉnh phân nhóm lắp ráp - Tạo điều kiện hợp tác sản xuất rộng rãi xí nghiệp * Nhược điểm: - Độ xác khâu thành phần cao chi phí cơng nghệ lớn Nhược điểm rõ rệt chuỗi có nhiều khâu (thể cơng thức (6.8) Do phương pháp nên áp dụng số khâu thành phần khơng lớn khâu khép kín khơng đòi hỏi có độ xác cao.Trong trường hợp khác ta nên tiến hành giải chuỗi kích thước phương pháp đổi lẫn chức khơng hồn tồn Ví dụ 2: Cho kết cấu lắp hình vẽ Yêu A1 A2 A5 cầu đề kết cấu lắp đảm bảo khe hở mặt đầu vai trục mặt đầu bạc ổ trục giới hạn A : A = 1+0,75 Cho biết: A1 = 101 ; A2 = 50 A3 A A3 = A5 = ; A4 = 140 Xác định dung sai sai lệch giới hạn khâu thành phần chuỗi ? A4 Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 71 Bài giảng Dung sai đo lường 6.2.2- Giải toán theo phương pháp đổi lẫn chức khơng hồn tồn - Bao gồm phương pháp sau: +) Phương pháp tính theo xác suất +) Phương pháp lắp lựa chọn +) Phương pháp điều chỉnh lắp +) Phương pháp sửa chữa lắp 6.2.2.1- Phương pháp xác suất a) Đặt vấn đề: Theo phương pháp đổi lẫn hoàn toàn ta có m A max = A = n i Ai max i Ai (6.2) m 1 m n m 1 i Ai i Ai max (6.3) Ta thấy rằng: - Khâu khép kín có giá trị lớn tất khâu thành phần tăng có giá trị lớn tất khâu giảm có giá trị bé - Khâu khép kín có giá trị bé tất khâu thành phần tăng có giá trị bé tất khâu giảm có giá trị lớn Điều xẩy ra, cần ý chi tiết có kích thước giá trị max có xác suất nhỏ, kết hợp tất giá trị cực đại cực tiểu lúc lại có xác suất bé thực tế bỏ qua Như bỏ qua giá trị khâu khép kín có xác xuất bé nói rằng, với kích thước dung sai cho trước khâu thành phần thực tế khâu khép kín có giá trị max < giá trị A max theo công thức (5) giá trị cực tiểu > giá trị A min theo công thức (6) Khi với giá trị định khâu khép kín khâu thành phần chế tạo với dung sai TAi > giá trị tính tốn theo phương pháp b) Bài tốn thuận: Biết dung sai, sai lệch giới hạn khâu thành phần Tìm dung sai, sai lệch giới hạn khâu khép kín Nếu gọi: i sai lệch bình phương trung bình khâu Ai sai lệch bình phương trung bình khâu A Áp dụng lý thuyết xác suất ta có: Bộ mơn Cơng nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 72 Bài giảng Dung sai đo lường 2 = m i i n + i2 i2 = m 1 n i i2 (6.14) - Ở chương trước ta biết rằng, kích thước tuân theo quy luật phân bố chuẩn trung tâm phân bố trùng với trung tâm dung sai khoảng phân bố với khoảng dung sai W 6 ; W T - Tuy nhiên trường hợp tổng quát, điều khơng xẩy Do ta đưa vào hệ số K gọi hệ số phân bố đại lượng ngẫu nhiên Hệ số K phụ thuộc vào dạng đường cong phân bố mật độ xác suất vị trí so với trung tâm dung sai W = 6 = K T = Khi đó: K T 1 K 2 T2 = 2 6 Thay vào công thức (17) n i i TAi y K T i2 K i2 TAi2 (18) n K T= K 2 n i K i2 TAi2 (6.15) Trong công thức K , Ki hệ số phân bố TAi/2 i Xi khâu A khâu thành phần Ai Trên hình 5: TAi/2 x i TAi/2 Hình Gốc O vị trí kích thước danh nghĩa khâu Ai i trung tâm dung sai Ai Do sai số hệ thống nên trung tâm phân bố không trùng với trung tâm dung sai Quan _ hệ i i viết: _ i = i + i TAi Trong i hệ số vị trí đường phân bố tính đến việc khơng trùng trung tâm phân bố trung tâm dung sai Đối với khâu khép kín: X = + Tương tự khâu thành phần: TA (6.16) X i i i TAi (6.17) Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 73 Bài giảng Dung sai đo lường n Theo công thức (6.4): A = i A i n A X = Suy ra: + Do đó: = i TA = n n i (i + i (i + i i Cũng hình thấy rằng: i TAi ) TAi TA ) - 2 ES = + EI = - (6.18) TA TA Thay vào cơng thức ta có: n Ta có: i (i + i ES = n = i (i + i n EI = i (i + i TAi TA TA ) - + 2 TAi TA ) + (1 - ) 2 TA TAi ) - (1+ ) 2 (6.19) (6.20) Bài toán thuận giải xong công thức: (6.15), (6.19), (6.20) hệ số i, Ki , hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện gia công nên cần phải dựa vào thống kê sản xuất xác định Nói chung, với mức xác vừa phải lấy Ki = 1,2 ; i = 0,15 bề mặt bị bao i = - 0,15 bề mặt bao Riêng K phải dùng xác suất để tính Nó phụ thuộc vào dạng vị trí đường cong phân bố với mức độ xác đủ dùng lấy K = 1; = Ví dụ 3: Bài tốn đặt giống ví dụ Tìm kích thước danh nghĩa, dung sai sai lệch kích thước A4 theo phương pháp xác suất ? c) Bài tốn nghịch: Bộ mơn Cơng nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 74 Bài giảng Dung sai đo lường Biết dung sai, sai lệch khâu khép kín tìm dung sai lệch khâu thành phần Cũng phương pháp giải theo tính chất đổi lẫn chức hồn tồn, có hai cách khác nhau: * Coi dung sai khâu thành phần nhau: TA1 = TA2 = = TAn = TAtb T = và: K n i K i2 TAi2 K T TAtb = TAi = n i K i2 Phương pháp dùng * Coi khâu thành phần có cấp xác: Ta có: Ti = atb.i ; i = 0,45 Theo công thức (18) K T = D + 0,001D n n i i K i i K TA = i a 2tb i i2 1 K T atb n i (6.21) K i2 ii2 Sau tính atb ta đem so sánh chọn abảng gần với atb xác định cấp xác chung cho khâu Sau dùng bảng dung sai lắp ghép trụ trơn để tra dung sai cho (n-1) khâu để lại khâu tính bù trừ sai số Còn lại khâu thành phần Abù trừ: Lúc đó: n 1 n 1 K 2 T2 i2 Ti K i2 bu Tbù = K bu = bu K bu2 ESbù = bù + - Sai lệch giới hạn trên: Theo công thức (21): K 2 T2 i2 K i2 Ti = n ( i i i Khi đó: k Khi đó: (6.22) Tbù T TAi ) 2 n 1 T TA TA i ( i i i ) k k k 2 k Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN (6.23) 75 Bài giảng Dung sai đo lường ESbù = bù + = Tbù n 1 T TA TA [ i ( i i i )] bu bu 2 bu T n 1 TA T = [ i ( i i i )] (1 bu ) bu 2 bu Tương tự: EIbù = bù + = Tbù n 1 T TA T [ i ( i i i )] (1 bu ) bu 2 bu Thông thường ta giả thiết khâu khép kín hệ số vị trí = Nên ta viết gọn lại: ESbù = EIbù = n 1 TA T [ i ( i i i )] (1 bu ) bu 2 bu n 1 TA T [ i ( i i i )] (1 bu ) bu 2 bu (6.24) (6.25) Như tốn giải xong cơng thức (6.22), (6.24), (6.25) Ví dụ 4: Bài tốn đặt giống ví dụ Xác định dung sai sai lệch giới hạn khâu thành phần chuỗi theo phương pháp xác suất d) Ứng dụng phương pháp tính theo xác suất - Vì phương pháp có khả tăng dung sai khâu thành phần mà đảm bảo yêu cầu khâu khép kín, tạo điều kiện chế tạo dễ dàng - Số phế phẩm có nhỏ Phương pháp gần với thực tế nên hay dùng - Ở phương pháp hệ số i, Ki phải thống kê sở khảo sát số lớn kích thước nhiều chi tiết loạt gia cơng Vì phương pháp dùng sản xuất loạt lớn hàng khối 6.2.2.2- Phương pháp sửa chữa lắp - Trong thực tế, sử dụng lắp ghép hình trụ trơn, có trường hợp đặc tính u cầu mối ghép q cao, đòi hỏi độ xác khâu thành phần cao, gây khó khăn cho việc chế tạo Trong trường hợp để nhận lắp ghép có đặc tính u cầu cao mà Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 76 Bài giảng Dung sai đo lường sử dụng khoảng dung sai tiêu chuẩn đặc biệt, đồng thời để đảm bảo tính kinh tế chế tạo chi tiết, người ta sử dụng kiểu lắp - Bản chất phương pháp sửa chữa lắp: dung sai khâu thành phần người thiết kế quy định dựa vào điều kiện gia công cụ thể, cho với dung sai người ta chế tạo hợp lý Lúc mở rộng dung sai khâu thành phần cho dễ chế tạo u cầu khép kín khơng đáp ứng Muốn cho khâu khép kín nằm miền dung sai yêu cầu phải tiến hành sửa chữa, cách cạo, dũa lấy lớp kim loại bề mặt khâu chuỗi gọi khâu bồi thường Ví dụ: Máy tiện có u cầu sai lệch độ đồng tâm trục máy tâm ụ động e e = 0,01 mm Vít điều chỉnh Đế Chui kớch thc to thnh khâu khép kín - e có nhiều khâu thành phần mà e lại đồi hỏi độ xác cao (dung sai nhỏ) không sử dụng phương pháp tính tốn để xác định dung sai khâu thành phần (bởi nhỏ), mà mở rộng dung sai chúng đến mức chế tạo hợp lý Khi lắp, ta kiểm tra sai lệch độ đồng tâm e (theo mặt phẳng thẳng đứng) nằm giới hạn yêu cầu Chiều dày đế ụ động khâu bồi thường chuỗi kích thước Cần ý cho dung sai kích thước khâu thành phần, phải bố trí phạm vi dung sai so với kích thước danh nghĩa cho lắp máy tâm ụ động cao tâm trục máy - Với phương pháp này, nguyên tắc đạt độ xác khâu khép kín cao tùy ý Tuy nhiên tồn số nhược điểm sau: +) Gây khó khăn cho q trình lắp máy phải cạo sửa +) Khi lắp máy đòi hỏi cơng nhân có bậc cao cơng việc sửa lắp khó Bộ mơn Cơng nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 77 Bài giảng Dung sai đo lường +) Ngồi khó định mức thời gian cho cơng việc có lúc phải cạo sửa nhiều, có lúc - Tuy nhiên, phương pháp cho hiệu kinh tế tốt Bởi khó khăn gây q trình lắp ráp yếu tố tích cực mà phương pháp đem lại q trình gia cơng chi tiết khác 6.2.2.3- Phương pháp điều chỉnh lắp - Dung sai sai lệch giới hạn khâu thành phần thiết kế theo điều kiện gia cơng kiểm tra cho có lợi nhất, để đạt độ xác u cầu khâu khép kín người ta tiến hành điều chỉnh khâu thành phần Khâu gọi khâu điều chỉnh - Ví dụ: ngồi u cầu vè độ đồng tâm mặt phẳng thẳng đứng ví dụ trên, có u cầu độ đồng tâm mặt phẳng nằm ngang Để đạt yêu cầu độ đồng tâm mặt phẳng nằm ngang, ta dùng vít điều chỉnh để điều chỉnh ụ động theo phương ngang dựa theo sống trượt mặt đế - Phương pháp có ưu điểm cao phương pháp chỗ trình điều chỉnh dễ dàng nhanh chóng sửa chữa cạo, dũa - Ứng dụng : +) Thường dùng gặp toán nghịch có dung sai khâu khép kín q nhỏ số lượng khâu thành phần nhiều Nếu giải theo phương pháp khác (kể phương pháp xác suất) dung sai khâu thành phần nhỏ khó chế tạo Các khâu điều chỉnh thường dùng cố định chuyển dịch trình lắp ráp vận hành Các kết cấu điều chỉnh cố định bạc thay thế; vòng đệm; đệm có chiều dầy khác Chúng thuận tiện sử dụng điều chỉnh lắp vận hành Các kết cấu điều chỉnh chuyển dịch chuyển dịch ren vít, chêm, mặt côn, kết cấu chuyển dịch lệch tâm Loại sử dụng rộng rãi chuỗi có yêu cầu cao khâu khép kín Ngồi sử dụng chi tiết đàn hồi làm khâu điều chỉnh lò xo, vòng đệm, đệm cao su vạt liệu đàn hồi khác Độ biến dạng cho phép chi tiết điều chỉnh loại phải lớn bị số điều chỉnh tối thiểu Q 6.2.2.3- Phương pháp lắp chọn: - Bản chất phương pháp để đạt yêu cầu khâu khép kín ta chọn khâu thành phần có kích thước thích hợp lắp với nhau, lúc gia cơng mở rộng dung sai để dễ chế tạo Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 78 Bài giảng Dung sai đo lường - Ví dụ: lắp ghép trụ trơn hệ thống lỗ có KTDN = 20mm với đặc tính lắp ghép yêu cầu: Smax = 0,020 ; Smin = 0,010 Để thỏa mãn yêu cầu lắp ghép trên, giả sử biết kích thước loạt lỗ D = 20+0,005 kích thước loạt trục d = 20 0,010 0,015 Khi dung sai loạt chi tiết là: TD = Td = 0,005 Với dung sai gây khó khăn cho q trình chế tạo Để tạo điều kiện dễ chế tạo, người ta mở rộng dung sai kích thước lỗ trục lên gấp lần: TD = Td = 0,025 Khi đó, kích thước loạt chi tiết gia cơng là: D = 20+0,025 d = 20 0,010 0,015 Với dung sai vậy, tiến hành chế tạo loạt trục lỗ cách dễ dàng Tuy nhiên, đem lắp ghép chúng với không đạt yêu cầu Muốn đảm bảo yêu cầu khâu khép kín, phải tiến hành chọn lắp cách phân loạt kích thước lỗ trục thành nhóm có miền dung sai khác lắp ghép nhóm trục lỗ tương ứng để đảm bảo độ hở yêu cầu lắp ghép hình vẽ: Phân loạt kích thước lỗ thành nhóm : 1, 2, 3, 4, kích thước trục thành nhóm tương ứng: 1’, 2’, 3’, 4’, 5’ Khi lắp chi tiết nhóm tương ứng với nhau: – 1’, – 2’, …, – 5’ giá trị độ hở lắp ghép đảm bảo yêu cầu - Phương pháp có nhược điểm phải phân nhóm trước lắp Nếu số khâu thành phần nhiều việc phân nhóm nhiều thời gian cơng sức Ngồi tốn cơng quản lý để nhóm khơng lẫn vào cách bảo quản riêng biệt đánh dấu - Phương pháp áp dụng hiệu chuỗi có số khâu thành phần mà u cầu khâu khép kín lại cao Ví dụ: chế tạo ổ lăn, chế tạo đôi piston xilanh, chốt piston piston thường áp dụng phương pháp 6.3 – Ghi kích thước cho vẽ chi tiết máy Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 79 Bài giảng Dung sai đo lường - Nhiệm vụ việc ghi kích thước xác định dung sai cho kích thước chi tiết máy ghi vào vẽ Trong trình thiết kế máy, giai đoạn ghi kích thước cho chi tiết chiếm vị trí quan trọng, kích thước dung sai chi tiết định tới chất lượng làm việc, tính sử dụng máy, ảnh hưởng nhiều đến trình chế tạo chi tiết 6.3.1 – Yêu cầu việc ghi kích thước: - Kích thước cách ghi kích thước vẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng chi tiết trình chế tạo Trong q trình ghi kích thước, cần đảm bảo u cầu sau: 1/ Dùng kích thước tiêu chuẩn tiêu chuẩn hóa 2/ Đảm bảo chất lượng làm việc chi tiết nói riêng yêu cầu khác có liên quan phận máy máy nói chung 3/ Tạo điều kiện thuận lợi cho việc gia cơng chi tiết nói riêng máy nói chung * Yêu cầu thứ nhằm đưa vào thiết kế chế tạo số lượng nhiều kích thước kết cấu tiêu chuẩn hóa, thuận lợi cho q trình sản xuất đảm bảo tiêu kinh tế * Yêu cầu thứ hai nhằm thỏa mãn máy thiết kế đảm bảo tính sử dụng với chất lượng tốt Nếu không xuất phát từ yêu cầu chất lượng máy để ghi kích thước máy chế tạo khơng làm việc làm việc mà khơng đảm bảo u cầu kỹ thuật đòi hỏi * Yêu cầu thứ ba nhằm tạo thuận lợi cho trình chế tạo Với hai chi tiết loại, yêu cầu làm việc giống với cách ghi kích thước khác q trình chế tạo khác nhau, ghi không hợp lý gây khó khăn cho chế tạo ảnh hưởng xấu tới hiệu kinh tế Yêu cầu nầy đòi hỏi người thiết kế cần có hiểu biết định công nghệ chế tạo ba yêu cầu thể tính thống yêu cầu kỹ thuật hiệu kinh tế 6.3.2 – Những nguyên tắc để ghi kích thước: - Giai đoạn ghi kích thước cho vẽ chế tạo chi tiết nhà thiết kế có đầy đủ vẽ lắp phận máy máy, thể đầy đủ kết cấu kích thước danh nghĩa chi tiết Những kết cấu kích thước danh nghĩa tính tốn sở u cầu cơng dụng khả chịu tải máy Nhiệm vụ người thiết kế lúc xác định độ xác mặt kích thước – thể giá trị dung sai chủ yếu 1/ Ghi kích thước cho kích thước tham gia vào lắp ghép thông dụng Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 80 Bài giảng Dung sai đo lường - Các lắp ghép thông dụng lắp ghép bề mặt trơn, lắp ghép ổ lăn, then hoa … Những lắp ghép có đặc diểm: +) Yêu cầu chúng chủ yếu cơng dụng thân định mà chịu ảnh hưởng yêu cầu chung máy (gọi yêu cầu cục bộ) +) Đặc tính lắp ghép thường số kích thước định lắp ghép thông thường tiêu chuẩn hóa - Khi đó, việc định kiểu lắp cần dựa vào chức sử dụng Với đặc điểm này, thơng thường để ghi kích thước cần lựa chọn kiểu lắp cho mối ghép theo tiêu chuẩn có Khi xác định kiểu lắp dung sai kích thước tham gia lắp ghép xác định 2/ Ghi kích thước cho kích thước chức khác - Nhiệm vụ cần ghi kích thước cho kích thước chức chiều dài Các kích thước khâu thành phần chuỗi kích thước lắp mà khâu khép kín yêu cầu chung phận máy máy Khi đó, để ghi kích thước chi tiết, cần xây dựng chuỗi kích thước lắp mà kích thước chi tiết tham gia vào chuỗi với vai trò khâu thành phần Từ yêu cầu khâu khép kín, giải chuỗi kích thước để xác định sai lệch dung sai kích thước chi tiết cần ghi - Ví dụ: 3/ Chọn phương án ghi kích thước: - Khi lập chuỗi kích thước lắp giải chuỗi để xác định sai lệch dung sai kích thước vẽ chế tạo xuất nhiều phương án ghi kích thước khác nhau, phương án phù hợp với chức sử dụng chi tiết yêu cầu chung phận máy máy Vấn đề đặt lựa chọn phương án ghi kích thước cho việc chế tạo dễ dàng * Ví dụ: Bộ mơn Cơng nghệ Chế tạo máy – Khoa Cơ khí – ĐH KTCN TN 81 ... nghĩa sai lệch không vẽ không ghi trị số sai lệch 2.1.3 - Dung sai (T) - 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... trung gian, dung sai đặc trưng mối ghép tổng dung sai kích thước lỗ dung sai kích thước trục 2.2.3 - Biểu đồ phân bố dung sai - Để biểu diễn dung sai kích thước vẽ, người ta ghi giá trị sai lệch... Nmin Nmax Bài giảng Dung sai đo lường +) Dung sai độ dôi: TN = Nmax - Nmin = dmax - Dmin - (dmin - Dmax) = Td + TD Như dung sai độ dơi tổng dung sai kích thước lỗ dung sai kích thước trục c)