Bài giảng dung dai lắp ghép

PGS. TS. NGUYN VN YN BÀI GING DUNG SAI LP GHÉP À NNG - 2007 Φ50H7 Φ50n6 1 MC LC Trang Bài m đu 1- Gii thiu 2- Mt s ký hiu thng dùng trong Dung sai Lp ghép Chng 1: Nhng vn đ c bn trong Dung sai Lp ghép 1.1. Kích thc 1.2. Lp ghép 1.3. Tính đi ln chc nng Chng 2: Dung sai lp ghép tr trn 2.1. Dung sai kích thc 2.1.1. Quy đnh v dung sai kích thc 2.1.2. Min dung sai và sai lch c bn 2.1.3. Dung sai ca kích thc 2.2. Quy đnh lp ghép 2.2.1. H thng l, h  thng trc 2.2.2. Kiu lp u tiên 2.2.3. Ký hiu kiu lp tr trn trên bn v Chng 3: Dung sai các yu t hình hc 3.1. Sai lch hình dng và v trí tng đi gia các b mt 3.1.1. Biu din dung sai hình dng và v trí tng đi 3.1.2. Chn dung sai hình dng và v trí tng đi 3.2.  nhám b mt Chng 4: Dung sai các lp ghép đin hình 4.1. Dung sai lp ghép then bng, then bán nguy t 4.2. Dung sai lp ghép then hoa 4.3. Dung sai lp ghép  ln 4.4. Dung sai lp ghép ren 4.5. Dung sai truyn đng bánh rng 4.5.1. Sai s gia công bánh rng 4.5.2.  chính xác truyn đng bánh rng 4.5.3. Ghi cp chính xác và dng khe h mt bên Chng 5: Chui kích thc và cách ghi kích thc 5.1. Chui kích thc 5.1.1. Các khái nim c bn 5.1.2. Gii bài toán thun 5.1.3. Gii bài toán nghch theo đi ln chc nng hoàn toàn 5.1.4. Gii bài toán nghch theo đi ln chc nng không hoàn toàn 3 4 5 7 8 9 9 9 11 11 12 12 13 15 15 17 18 20 20 22 23 25 25 25 27 29 29 30 30 31 2 5.1.5. Gii bài toán nghch theo phng pháp tính xác sut 5.2. Ghi kích thc cho bn v c khí 5.2.1. Nhng nguyên tc ch yu cn đm bo khi ghi kích thc 5.2.2. Chn phng án ghi kích thc chiu dài cho bn v chi tit máy 32 33 33 34 3 BÀI M U I- Gii thiu Dung sai - Lp ghép là môn hc c s trong chng trình đào to k s c khí. Môn hc trang b cho sinh viên kin thc c bn đ thit k các chi tit máy, các mi ghép và thit lp các bn v c khí. Hc phn Dung sai Lp ghép có 02 đn v hc trình. im hc tp ca sinh viên đc đánh giá qua bài kim tra gia hc k, bài thi kt thúc hc phn và đim chuyên cn. Hình thc thi t lun. im chuyên cn đc đánh giá qua vic hoàn thành các bài tp trong quá trình hc và thi gian có mt trên lp ca sinh viên. Giáo trình s dng đ hc môn hc này là sách “Dung sai và lp ghép” ca tác gi Ninh c Tn, do Nhà xut bn Giáo dc xut bn nm 2006 (Tài liu [1]). Trc khi hc môn Dung sai Lp ghép, sinh viên cn đc trang b các kin thc v V k thu t c khí, C khí đi cng, C s thit k máy. Ni dung ca môn hc Dung sai Lp ghép đc trình bày trong 05 chng: Chng1: Nhng vn đ c bn trong Dung sai Lp ghép Trình bày khái nim sai s gia công và dung sai. Nhng nguyên nhân ch yu dn đn có sai s trong quá trình gia công ct gt. Áp dng lý thuyt Xác sut Thng kê đ kho sát kích thc gia công. Trên c s đó s chn đc phng pháp gia công hiu qu nht, hoc có th đa ra phng án điu chnh máy hp lý đ hn ch ph phm. Trình bày các khái nim v lp ghép: mi ghép có đ dôi, mi ghép có khe h, kiu lp cht, kiu lp lng, kiu lp trung gian. Trong chng này còn đ cp đn vn đ tính đi ln chc nng ca chi tit máy. Chng 2: Dung sai lp ghép tr trn Nghiên cu dung sai kích thc dng trc và kích thc dng l ca chi tit máy. Chn sai lch gii hn trên, sai lch gii hn di ca kích thc trc, kích thc l, đ đm bo mi ghép có đc tính theo yêu cu. Cách ghi kiu lp trên bn v k thut. Chng 3: Dung sai các yu t hình hc ca chi tit máy Trình bày các sai lch v hình dng: đ phng ca mt phng; đ thng ca đng thng; đ tròn, đ côn, đ tr ca mt tr. Các sai lch v v trí tng quan: đ song song, đ vuông góc, đ đng tâm, đ giao nhau, đ đi 4 xng, đ đo mt đu, đ đo hng kính. Sai lch cht lng b mt, đ nhám ca b mt. Hng dn cách chn giá tr cho phép ca các sai lch trên, và cách biu din các sai lch, giá tr cho phép ca sai lch trên bn v k thut. Chng 4: Dung sai các lp ghép đin hình Tp trung nghiên cu mi ghép then bng, mi ghép then hoa, mi ghép  ln lên trc và lên bc; m i ghép ren. Hng dn cách chn kiu lp ghép, và biu din kiu lp trên bn v. Trong chng này còn quan tâm đn dung sai truyn đng bánh rng. Nguyên nhân dn đn các sai s, các thông s đánh giá sai lch trong truyn đng bánh rng, cách chn giá tr sai lch cho phép, và cách biu din dung sai truyn đng bánh rng trên bn v. Chng 5: Chui kích thc và cách ghi kích thc Trình bày cách ghi kích thc trên bn v lp b phn máy và bn v chi tit máy, đm bo thun li cho vic gia công. Thit lp các chui kích thc và tính toán dung sai cho các khâu trong chui kích thc. II- Mt s ký hiu thng dùng trong môn hc Dung sai Lp ghép A i là kích thc ca khâu th i trong chui kích thc d là kích thc ca khâu dng trc D là kích thc ca khâu dng l ei là sai lch di ca kích thc dng trc es là sai lch trên ca kích thc dng trc EI là sai lch di ca kích thc dng l ES là sai lch trên ca kích thc dng l IT là dung sai ca kích thc N là đ dôi ca mi ghép S là khe h ca m ghép T là sai lch ca kích th c. 5 CHNG 1 NHNG VN  C BN TRONG DUNG SAI LP GHÉP 1.1. Kích thc - Kích thc ca chi tit máy là khong cách gia hai đim, hai đng, hoc hai mt thuc chi tit máy, đn v đo dùng trên bn v c khí là mm. - Kích thc đc phân thành 02 nhóm: + Kích thc nhóm trc, khi ct gt thêm s làm gim kích thc, ký hiu là d (Hình 1.1). + Kích thc nhóm l, khi ct gt thêm s làm tng kích thc, ký hiu là D (Hình 1.2). - Giá tr ca kích thc đc xác đnh bng cách đo. S d ng dng c đo chính xác, phng pháp đo thích hp, đo nhiu ln s nhn đc kt qu đo vi đ chính xác cao. - Sai s khi gia công chi tit máy: Khi gia công không th đt đc giá tr đúng nh mong mun, do có các nguyên nhân sau: + Máy không chính xác. + Dao không chính xác. + Gá đt không chính xác. + H thng công ngh: MGDC b bin dng. + Rung đng do lc ct thay đi. + Giãn n không đu do nhit đ thay đi. Ví d: cn gia công 100 chi tit trc có đng kính 20 mm, ta s nhn đc các chi tit có kích thc đng kính dao đng trong khong 20,03 mm đn 19,99 mm. Nh vy lot chi tit có kích thc d dn = 20 mm d max = 20,03 mm, d min = 19,99 mm, d max đc gi là kích thc gii hn trên. d min là kích thc gii hn di. d max - d min đc gi là khong phân b kích thc (hay sai lch ca kích thc), ký hiu là T. d dn là kích thc danh ngha. (d max + d min )/2 là kích thc trung bình, ký hiu là d m . Sai lch kích thc ln, tc là gia công có đ chính xác thp. 20 100 Hình 1.1: Các kích thc dng trc 15 φ22 Hình 1.2: Các kích thc dng l d min d dn d m d max Hình 1.3: Sai lch ca kích thc gia công 6 - Ngoài ra, kích thc còn đc phân thành nhng loi sau: + Kích thc thc, + Kích thc đo đc, + Kích thc thc theo k thut (kích thc đo đc + dung sai ca dng c đo. + Kích thc danh ngha, + Kích thc gii hn, - Biu din kích thc và sai lch kích thc trên s đ (Hình 1.3).  đánh giá mc đ chính xác gia công chi tit máy, ngi ta tin hành gia công mt lot N chi tit (s lng N không ít hn 60 chic), sau đó đo, xác đnh các kích thc gii hn, xác đnh tn sut xut hin các giá tr kích thc, v đng cong phân b tn sut, và đng cong phân b mt đ xác sut. - ng cong phân b tn sut Hình 1.4. Trong đó d i là giá tr kích thc nm trong khong d min ÷ d max ), d i /N là tn sut xut hin kích thc th i (Khi N đ ln có th xem đây là xác sut p ca kích thc th i). - ng cong phân b mt đ xác sut ca kích thc gia công, phân b chun Gauss (Hình 1.5). Trong đó x = d i - d m , y = dp/dx, σ là sai lch bình phng trung bình σ 2 = Nx N i i / 1 2 ∑ = Theo lý thuyt xác sut, có 99,73% kích thc ca lot chi tit nm trong khong x max - x min = 6σ. d m d max Hình 1.4: S đ phân b tn sut kích thc Tn sut d i /N Kích thc d min Min phân b kích thc d m 6σ Hình 1.5: S đ phân b mt đ xác sut kích thc Trung tâm phân b y x 7 Khi thit k, đ đm bo cho chi tit máy có đ kh nng làm vic, ngi thit k phi xác đnh sai lch cho phép ca kích thc d (còn gi là dung sai, kí hiu là IT), n đnh kích thc ln nht và nh nht có th chp nhn: d max = d + es d min = d + ei IT = es - ei es gi là giá tr sai lch trên cho phép ei là giá tr sai lch di cho phép Nu ta chn phng pháp gia công không hp lý, min phân b 6σ không nm trong min dung sai IT, s có ph phm. Nu min phân b 6σ quá nh hn IT, có ngha là chúng ta đã gia công chính xác cao hn so vi yêu cu, làm tng giá thành ca chi tit. Phng pháp gia công hp lý nht (đm bo không có ph phm, và giá gia công r), khi mà 6σ = IT và min phân b kích thc trùng vi min dung sai. Dùng xác sut đ kho sát sai s gia công kích thc ch có th s dng trong trng hp sn xut hàng lot. Sau khi kho sát lot chi tit gia công đu tiên, ta có th chn đc phng pháp gia công thích hp hn, hoc điu chnh máy đ loi b các chi tit ph phm. 1.2. Lp ghép - Mi ghép: Lp chi tit trc vào chi tit bc s đc mt mi ghép. Trên hình 1.6 biu din mi ghép tr trn. + Mi ghép có đ dôi gi là mi ghép cht.  dôi ký hiu là N, N = d - D. + Mi ghép có khe h gi là mi ghép lng. Khe h ký hiu là S, S = D - d - Kiu lp: Khi xem xét các mi ghép ghép ca lot chi tit bc A vi lot chi tit trc B, ngi ta phân bit: + Kiu l p cht: Tt c các mi ghép ca lot chi tit lp ghép vi nhau đu có đ dôi. Ly bt c chi tit bc nào lp vi chi tit trc đu đc mi ghép cht. + Kiu lp lng: Tt c các mi ghép ca lot chi tit lp ghép vi nhau đu có khe h. + Kiu lp trung gian: Mt s mi ghép trong lot có đ dôi, s khác có khe h. Ly m t chi tit bc lp vi mt trc bt k s đc mi ghép có th cht, cng có th lng. d D Hình 1.6: Mi ghép tr trn 8 Biu din kiu lp, min dung sai ca kích thc trc, ca kích thc l trên Hình 1.7. Kích thc trc, l có sai lch, nên đ dôi và khe h cng có sai lch. Sai lch ca đ dôi và khe h: N max = d max - D min = es - EI N min = d mim - D max = ei - ES S max = D max - d min = ES - ei S min = D mim - d max = EI - es Cn c vào yêu cu làm vic ca mi ghép, khi thit k chúng ta phi chn các giá tr cho phép [N max ], [N min ] hoc [S max ], [S min ]. Mi ghép đt yêu cu, khi đ dôi hoc khe h nm trong gii hn cho phép. 1.3. Tính đi ln chc nng - Yêu cu ca kiu lp: khe h nm trong khong t [S max ] đn [S min ]. Nu lot chi tit trc B lp vi lot chi tit l A có S max ≤ [S max ] và S min ≥ [S min ]. Có ngha là ta ly bt c chi tit trc nào trong lot A lp vi mt chi tit trong lot B đu đc mi ghép tho mãn yêu cu. Ta nói các chi tit máy trong lot A và B có tính đi ln chc nng hoàn toàn. Chúng có th thay th cho nhau, mà vn đm bo chc nng làm vic. - Nu S max > [S max ] hoc S min < [S min ], lúc đó các chi tit trong lot A và B không có tính đi ln chc nng. Tc là mt mi ghép đang tho mãn yêu cu, nu thay th mt chi tit trc khác lp vào bc đang có, có th nhn đc mt mi ghép không đt yêu cu. - Khi thit k, ngi ta c gng chn dung sai kích thc ca chi tit máy mt cách hp lý, đ chi tit máy tho mãn tính đi ln chc nng. - Trong sn xut hàng lot, nu mi chi tit ca lot đu đt tính đi ln chc nng thì lot chi tit đó đt tính đi ln chc nng hoàn toàn. Nu có mt hoc mt s chi tit trong lot không đt tính đi ln chc nng, thì lot chi tit đó đt tính đi ln chc nng không hoàn toàn. Hình 1.7: Min dung sai ca kích thc trc, kích thc l Sai lch ca kích thc l Sai lch ca kích thc truc Kích thc danh ngha es ei ES EI 9 CHNG 2 DUNG SAI LP GHÉP TR TRN 2.1. Dung sai kích thc 2.1.1. Quy đnh v dung sai kích thc Dung sai ca kích thc đc chn tu thuc vào đ chính xác yêu cu và đ ln ca kích thc T = a×i Trong đó i là đn v dung sai. n v dung sai có th tính theo công thc: i = 0,45 3 d + 0,001d đi vi kích thc t 1 dn 500 mm i = 0,004d + 2,1 đi vi kích thc trên 500 đn 3150 mm Tuy nhiên, đ đn gii cho vic lp tiêu chun, TCVN quy đnh giá tr i c th cho các khong kích thc. Kích thc t 1 đn 500 mm có th phân thành 13 ÷ 25 khong, tu theo đc tính ca tng loi lp ghép. a: là h s ph thuc vào yêu cu mc đ chính xác ca kích thc. TCVN 2244-1999 có quy đnh 20 cp chính xác kích thc: cp 01 ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; ; 18. Trong đ ó cp 01 chính xác cao nht, cp 18 ít chính xác nht. Cp 5 đn cp 11 đc dùng trong thit k các máy thông dng. Giá tr ca a có th chn nh sau: Cp chính xác 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Giá tr ca a 5 7 10 16 25 40 64 100 160 Dung sai kích thc do TCVN quy đnh đc ký hiu là IT. Giá tr ca IT đc chn theo Bng 4.2 trang 24 tài liu [1]. Theo Bng 4.2, ng vi mi cp chính xác và tng khong kích thc, kích thc càng ln, đ chính xác càng thp, thì dung sai càng ln. 2.1.2. Min dung sai và sai lch c bn Ví d, đ to mi ghép tr trn t chi tit trc và bc (Hình 2.1) có kích thc danh ngha d = D = 60 mm, đ chính xác cp 7. Tra bng 4.2 ta có IT d = IT D = 30µm = 0,03mm. Mun có mi ghép cht ta phi b trí min dung sai ca trc mn  phía trên min dung Φ60 Hình 2.1: Mi ghép tr trn [...]...sai c a l (Hình 2.2) Mu n có m i ghép l ng ta ph i b trí mi n dung sai c a tr c n m phía d i mi n dung sai c a l (Hình 2.3) ITd ITD ITD ddn ddn ITd Hình 2.3: M i ghép l ng Hình 2.2: M i ghép ch t TCVN quy nh 27 cách b trí mi n dung sai (so v i kích th ngh a) cho kích tr c, và 27 mi n dung sai cho kích th c l Mi m dung sai c a kích th c tr c c ký hi u b ng ch in th c danh... Dung sai l p ghép ren M i ghép ren g m có chi ti t bu lông ghép v i chi ti t ai c Bu lông có ren ngoài, ai c có ren trong ây chúng ta ch quan tâm n m i ghép ren h Mét, có ti t di n ren tam giác Tu theo yêu c u s d ng, m i ghép ren c ng c thi t k theo ki u l p ch t, 23 d1 =D1 d2 =D2 d= D Hình 4.5: Kích th c c a m i ghép ren ki u l p l p l ng, ho c ki u l p trung gian Các kích th ( c ch y u c a m i ghép. .. D10/h9 Sai l ch gi i h n c a các kích th c trong m i ghép có th tra B ng 1, B ng 2 Ph l c 1 trang 133, 138 tài li u [1] 4.2 Dung sai l p ghép then hoa M i ghép tr c then hoa v i b c then hoa th c hi n l p ghép theo hai trong ba kích th c: Chi u r ng b, ng kính ngoài D, và ng kính trong d (Hình 4.2) L p ghép then hoa có th th c hi n nh sau: - L p ghép theo y u t kích th c D và b khi làm ng tâm theo... then b ng trên tr c bao g m hai m i ghép tr tr n: M i ghép gi a then v i rãnh trên tr c và m i ghép gi a then v i rãnh trên b c (Hình 4.1) b Mi n dung sai c a kích th c b c a then, c a rãnh then trên tr c và trên b c c ch n theo B ng 4.11 trang 39 tài li u [1] Dung sai chi u r ng b c a then dùng ki u h9 Dung sai chi u r ng b c a rãnh trên tr c th ng dùng ki u H9, N9, P9 Dung sai chi u r ng b c a rãnh trên... ng i khó kh n, ng i ta th ng quy nh dung sai cho các kích th c d, d2, D2, D1 m b o chính xác c a m i ghép ren C p chính xác c a các kích th c ch y u c a m i ghép ren ch n theo B ng 7.1 trang 91 tài li u [1] c Sai l ch c b n, mi n dung sai c a m i ghép ren theo ki u l p l ng c ch n theo B ng 7.2 và B ng 7.3 trang 91 tài li u [1] Sai l ch c b n, mi n dung sai c a m i ghép ren theo ki u l p trung gian c... mãn c tính ã cho c a m i ghép thì ch n các ki u l p không Hình 2.8: Ghi m i ghép tr tr n không u tiên trong tiêu chu n; n u c ng không tho mãn c tính ã cho c a m i ghép, ta có th dùng ki u l p k t h p gi a h th ng l và h th ng tr c theo 12 tiêu chu n; n u v n không tìm c ki u l p tho mãn c tính ã cho c a m i ghép, lúc ó ta có th k t h p mi n dung sai b t k c a tr c và l cm i ghép có c tính úng theo... khi làm ng tâm theo b Mi n dung sai kích th c c a tr c then hoa và b c then hoa c quy nh trong TCVN 2324-1978 Khi thi t k m i ghép có th ch n mi n dung sai theo ch d n trên B ng 4.12 và B ng 4.13 trang 41 tài li u [1] d1 D d b Ki u l p c a m i ghép then hoa có th ch n nh sau: - Khi nh tâm theo kích th c D + L p ghép theo kích th c D có th ch n ki u H7/f7 ho c H7/js6 + L p ghép theo kích th c b có th... u l p cho m i ghép then hoa ng kính D, kích th c và ki u l p c a chi u r ng b 21 4.3 Dung sai l p ghép l n M i ghép l n c bi u di n trên Hình 4.4 l n là chi ti t máy c tiêu chu n hóa cao, c ch t o trong nhà máy chuyên môn hóa Dung sai c a l n c quy nh trong tiêu chu n v l n, nhà máy ch t o l n ã gia công úng theo tiêu chu n Khi thi t k chúng ta ch tính ch n ki u , c , không c n quy nh dung sai cho ... NG 4 DUNG SAI CÁC L P GHÉP I N HÌNH 4.1 Dung sai l p ghép then b ng, then bán nguy t M i ghép then b ng, then bán nguy t th ng r ng, bánh vít, bánh ai, a xích, kh p n i trên tr c c dùng l p bánh Then là m t thanh hình tr có ti t di n ch nh t ( i v i then b ng) và hình bán nguy t ( i v i then bán nguy t) Trên tr c và trên b c c làm các rãnh hình tr có ti t di n t ng ng v i ti t di n c a then M i ghép. .. ng l c b n Mi n dung sai c a l c nh, có sai l ch c b n ki u H có c tính khác nhau c a các m i ghép, ta thay i mi n dung sai c a kích th c tr c (Hình 2.6) Td1 TD Td3 Td2 Ddn Khi l p nhi u b c trên m t chi ti t tr c, ng i ta dùng h th ng tr c c b n Mi n dung sai c a tr c c nh, có sai l ch c b n ki u h Hình 2.6: L p theo h th ng l c b n có c tính khác nhau c a các m i ghép, ta thay i mi n dung sai c a kích . then bng, then bán nguy t 4.2. Dung sai lp ghép then hoa 4.3. Dung sai lp ghép  ln 4.4. Dung sai lp ghép ren 4.5. Dung sai truyn đng bánh rng 4.5.1 đ c bn trong Dung sai Lp ghép 1.1. Kích thc 1.2. Lp ghép 1.3. Tính đi ln chc nng Chng 2: Dung sai lp ghép tr trn 2.1. Dung sai kích thc