CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI LẮP GHÉP MỤC TIÊU: - Trình bày được bản chất của tính đổi lẫn trong lắp ghép. - Liệt kê được các loại lắp ghép. - Phân biệt được các hệ thống dung sai. - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập.
Khái niệm về tính lắp lẫn trong ngành cơ khí 1. Bản chất của tính lắp lẫn Tính lắp lẫn (đổi lẫn) của các chi tiết máy là khả năng thay thế cho nhau, không cần lựa chọn và sửa chữa gì thêm mà vẫn đảm bào được chất lượng của sản phẩm như đã quy định. * Ví dụ: - Các đai ốc cùng loại có thể lắp cho cùng một bu lông - Các ổ bi cùng số hiệu lắp vừa cho một cổ trục. Tính lắp lẫn có 2 dạng: Lắp lẫn hoàn toàn và lắp lẫn không hoàn toàn - Lắp lẫn hoàn toàn: Là khả năng thay thế cho nhau của tất cả các chi tiết máy trong một loạt chi tiết cùng loại mà không cần lựa chọn và sửa chữa thêm.
* Đặc điểm: Trong trường hợp đổi lẫn hoàn toàn các chi tiết máy được chể tạo với cấp chỉnh xác cao, dung sai nhỏ do đó giá thành sản phẩm cao hơn. Đối với các chi tiết tiêu chuẩn và các chi tiết dự trữ thay thế cần được chế tạo có tính đổi lẫn hoàn toàn. - Lắp lẫn không hoàn toàn: Nếu một số trong một loạt chi tiểt máy cùng loại không đổi lẫn cho nhau được mà cần phải lựa chọn hoặc sửa chữa thêm mới có thể lẳp ghép được thì trường hợp đó gọi là đổi lẫn không hoàn toàn. * Đặc điểm: 9 10 KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ Trong trường hợp đổi lẫn không hoàn toàn các chi tiết máy được chế tạo với độ chính xác thấp hơn, dung sai lớn hơn và tất nhiên giá thành sản phẩm thấp hơn.
* Ví dụ: Một bu lông bị hỏng, thay chiếc khác có chiều dài dài hơn chiếc cũ thì phải cắt bớt chiều dài, hoặc chỉ lắp lẫn trong một lô sản phẩm nào đó. Ý nghĩa của tính lắp lẫn - Làm đơn giản hoá quá trình lắp ráp, sửa chữa. Thuận tiện trong thiết kế hoặc chế tạo máy móc, thiết bị. - Phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt, hàng khối.
- Thuận tiện cho việc cải tiến, tự động hoá máy móc. * Thí dụ: Lắp một bóng đèn điện vào đui đèn ; vặn một êcu vào bu lông cùng kích thước; lắp một ổ lãn cùng số liệu vào trục máy bơm nước đều phải đảm bảo tính đổi lẫn hoàn toàn. Khái niệm về kích thước, sai lệch, giới hạn và dung sai. Kích thước danh nghĩa Là kích thước được xác định bằng cách tính toán dựa vào chức năng của chi tiết máy.
sau đó quy tròn về số lớn hơn theo các giá trị của các kích thước thẳng trong tiêu chuẩn theo TCVN 192-66 (hoặc theo phụ lục 1 của TCVN 2244-77 & 2245-77). * Thí dụ: Khi tính toán theo sức bền vật liệu, xác định được đường kính chi tri tiết trục là 24.732mm; theo các giá trị cùa dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn ta quy tròn là 25mm. Vậy kích thước danh nghĩa của trục là 25mm. Khi lập bản vẽ chi tiết xuất phát từ điều kiện làm việc thực tế của chi tiết, người thiết kế quy định kích thước của chi tiết – Kích thước đó gọi là “Kích thước danh nghĩa”, nó được dùng làm gốc để tính toán dung sai cho chi tiết.
Kích thước danh nghĩa của lắp ghép là kích thước danh nghĩa chung cho tất cả các chi tiết tham gia lắp ghép. * Ký hiệu kích thước danh nghĩa: d: là kích thước đường kính trục (chi tiết có bề mặt bị bao). D: là kích thước đường kính lỗ (chi tiết có bề mặt bao). 10 11 KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ 2.
Kích thước thực Là kích thước đo được trực tiếp trên chi tiết sau khi gia công bằng các dụng cụ đo. Kích thước thực được ký hiệu như sau: Dt: Kích thước thực cùa lỗ; dt: Kích thước thực của trục. Kích thước giới hạn Để xác định phạm vi cho phép của sai số kích thước khi chế tạo, người ta quy định hai kích thước giới hạn. - Kích thước giới hạn lớn nhất (Max): Là kích thước lớn nhất trong phạm vi sai số cho phép.
+ Kích thước giới hạn lớn nhất của trục: dmax + Kích thước giới hạn lớn nhất của lỗ: Dmax - Kích thước giới hạn nhỏ nhất (Min): Là kích thước nhỏ nhất trong phạm vi sai số cho phép. + Kích thước giới hạn nhỏ nhất của trục: dmin + Kích thước giới hạn nhỏ nhất của lỗ: Dmin 2. Sai lệch giới hạn Là hiệu đại số giữa các kích thước giới hạn và kích thước danh nghĩa. - Sai lệch giới hạn trên: Là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất của kích thước danh nghĩa.
Ký hiệu: ES: Sai lệch giới hạn trên của lỗ: ES = Dmax- D es: Sai lệch giới hạn trên của trục: es = dmax – d. - Sai lệch giới hạn dưới: Là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất của kích thước danh nghĩa. Ký hiệu: + EI: Sai lệch giới hạn dưới của lỗ: EI = Dmin- D. + ei: Sai lệch giới hạn dưới của trục: ei = dmin – d.
11 12 KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ 0, 050 * Ví dụ: Một chi tiết trục có kích thước 400,034 Trong đó: 40 là kích thước danh nghĩa (+ 0,050) là sai lệch giới hạn trên (- 0,034) là sai lệch giới hạn dưới ES es EI Dmax Dmin dmin ei dmax D d 2. Dung sai Là phạm vi cho phép của sai số. Trị số dung sai bằng hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn nhỏ nhất hoặc bằng hiệu đại số giữa sai lệch giới hạn trên và sai lệch giới hạn dưới, Ký hiệu: T. Dung sai kích thước trục: Td Td = dmax – dmin hoặc Td = es – ei Dung sai kích thước lỗ: TD TD = Dmax – Dmin hoặc TD = ES – EI * Chú ý: Dung sai luôn có giá trị dương, trị số dung sai càng nhỏ thì phạm vi cho phép của sai số càng nhỏ, yêu cầu độ chính xác chế tạo kích thước càng cao và ngược lại.
Như vậy dung sai đặc trưng cho độ chính xác yêu cầu của kích thước hay còn gọi là độ chính xác thiết kế. *Ví dụ: Một chi tiết trục có kích thước danh nghĩa d = 32mm, kích thước giới hạn lớn nhất dmax = 32,010mm, kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin = 31,080mm. Tính trị số các sai lệch và dung sai. Lời giải - Sai lệch giới hạn trục: Sai lệch giới hạn trên: es = dmax – d = 32,010 – 32 = 0,010mm 12 13 KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ Sai lệch giới hạn dưới: ei = dmin – d = 31,080 – 32 = - 0,920mm - Dung sai kích thước trục: Td = dmax – dmin = 32,010 – 31,080 = 0,930mm Hoặc Td = es – ei = 0,010 – (- 0,920) = 0,930mm * Lược đồ dung sai: µm 10 0 Td Miền dung sai 32 Trong thực tế, trên bản vẽ chi tiết người thiết kế chỉ ghi kích thước danh nghĩa và - 920 kề sau đó là các sai lệch giới hạn (sai lệch giới hạn trên ghi ở phía trên, sai lệch giới hạn dưới ghi ở phía dưới).
* Ví dụ: - Kích thước trục được ghi là: 28 00,,020 041 - Kích thước lỗ được ghi là: 25 00,,053 020 3. Khái niệm về lắp ghép Các máy móc, thiết bị không đứng riêng biệt với nhau mà tập hợp lại với nhau trong các đơn vị lắp, xác định sự nối ghép các chi tiết đó lại với nhau được gọi là lắp ghép. * Ví dụ: - Đai ốc vặn vào bu lông mới có tác dụng bắt chặt. - Trục lắp vào ổ trục thì mới có khả năng quay nhẹ nhàng để truyền lực.
Các bề mặt lắp ghép: + Có thể là mặt trụ (Hình 1) + Có thể là mặt phẳng (Hình 2) d b Hình 1 Hình 2 3. Lắp ghép có độ hở (lắp lỏng) Là lắp ghép mà kích thước của bề mặt bao (lỗ) luôn luôn lớn hơn kích thước của bề mặt bị bao (trục), độ hở trong lắp ghép đặc trưng cho sự tự do dịch chuyển tương 13 14 KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ đối giữa hai chi tiết. Nếu độ hở càng lớn thì khả năng dịch chuyển tự do giữa hai chi tiết càng nhiều và ngược lại. Độ hở trong lắp ghép bằng hiệu số giữa kích thước của lỗ và kích thước của trục.
Ký hiệu là S: S=D–d Nếu lắp chi tiết lỗ có kích thước giới hạn lớn nhất Dmax với trục có kích thước giới hạn nhỏ nhất là dmin thì mối ghép có độ hở lớn nhất (Smax). Vậy: Độ hở lớn nhất là hiệu đại số giữa sai lệch trên của lỗ và sai lệch giới hạn dưới của trục và ngược lại. Smax = Dmax – dmin = ES – ei Smin = Dmin - dmax = EI – es S max S min Độ hở trung bình của lắp ghép là: Stb = 2 Dung sai độ hở: Ts = Smax – Smin = TD + Td Smi Smax n Dmax Dmin dmax dmin *Bài tập ví dụ: Một lắp ghép có độ hở: Lỗ 52 00,030 ; Trục 52 00,,030 060 - Tính kích thước giới hạn và dung sai của các chi tiết. - Tính độ hở giới hạn, độ hở trung bình (Stb ) và dung sai của độ hở (TS).
Giải: - Theo số liệu có: + Lỗ có ES = +0,030mm; EI = 0 + Trục có es = - 0,030mm; ei = - 0,060mm - Kích thước giới hạn lớn nhất, nhỏ nhất của lỗ là: Dmax = D + ES = 52 + 0,030 = 52,03mm Dmin = D – EI = 52 + 0 = 52,00mm TD = Dmax – Dmin = ES – EI = 0,03 – 0 = 0,03mm - Kích thước giới hạn lớn nhất, nhỏ nhất của trục là: dmax = d + es = 52 + (- 0,30) = 51,97mm dmin = d – ei = 52 + (- 0,06) = 51,94mm 14 15 KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ Td = dmax – dmin = es – ei = - 0,03 – (- 0,06) = 0,03mm - Độ hở giới hạn và trung bình: Smax = Dmax - dmin = 52,03 – 51,94 = 0,09mm Smin = Dmin - dmax = 52 – 51,97 = 0,03mm S max S min 0,09 0,03 Stb = = = 0,06mm 2 2 - Dung sai của độ hở: TS = Smax – Smin = 0,09 – 0,03 = 0,06mm hoặc TS = TD + Td = 0,03 + 0,03 = 0,06mm 3.