CHƯƠNG 1 1.1 Khái niệm về tính đổi lẫn chức năng trong cơ khí.1 Bản chất của tính đổi lẫn chức năng. - Máy do nhiều bộ phận hợp thành, mỗi bộ phận do nhiều chi tiết lắp ghép lại với nhau. Trong chế tạo cũng như trong sửa chữa máy, người ta mong muốn các chi tiết cùng loại có khả năng đổi lẫn được cho nhau, nghĩa là khi cần thay thế nhau , không cần lựa chọn và sửa chữa gì thêm mà vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật của mối ghép. - Tính chất đó của chi tiết gọi là tính đổi lẫn.
Vậy tính đổi lẫn của một loại chi tiết là khả năng thay thế cho nhau, không cần lựa chọn sửa chữa gì thêm mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm đã qui định. - Người ta phân biệt tính đổi lẫn hoàn toàn và đổi lẫn không hoàn toàn. Cụ thể trong một loạt chi tiết cùng loại nếu các chi tiết đều có thể đổi lẫn được cho nhau thì loạt chi tiết đó đạt được tính đổi lẫn hoàn toàn. Nếu một trong số các chi tiết ấy không đổi lẫn cho nhau được thì loạt chi tiết đó chỉ đạt được tính đổi lẫn không hoàn toàn.
- Các chi tiết có tính đổi lẫn phải giống nhau về hình dạng, kích thước hoặc chỉ được khác nhau trong một phạm vi cho phép. Phạm vi cho phép đó gọi là dung sai. Như vậy dung sai là yếu tố quyết định tính đổi lẫn, tùy theo độ lớn của dung sai qui định mà chi tiết đạt được tính đổi lẫn hoàn toàn hay đổi lẫn không hoàn toàn. - Đổi lẫn hoàn toàn đòi hỏi các chi tiết phải có độ chính xác cao do đó giá thành sản phẩm cao.
Đối với các chi tiết tiêu chuẩn, các chi tiết dự trữ thay thế, thường được chế tạo có tính đổi lẫn hoàn toàn. Trang 13/93 - Đổi lẫn không hoàn toàn cho phép các chi tiết chế tạo với dung sai lớn hơn, thường thực hiện với các công việc lắp ráp trong nội bộ phân xưởng hoặc nhà máy.2 Vai trò của tính đổi lẫn chức năng. Tính đổi lẫn của chi tiết có ý nghĩa rất lớn trong thực tiễn sản xuất. Cụ thể: - Trong thiết kế: Làm giảm nhẹ công việc của người thiết kế, giảm thời gian chuẩn bị sản xuất của nhà máy.
- Trong chế tạo: Tính đổi lẫn của chi tiết là tiền đề về kỹ thuật cho việc hợp tác sản xuất giữa các nhà máy. Làm đơn giản hóa và tạo điều kiện cho viêc tự động hóa qui trình lắp ráp - Trong sử dụng: Hạn chế giờ chết của máy do việc chờ chế tạo chi tiết bị hỏng để thay thế, do đó làm tăng hiệu suất của máy 1.3 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai. Kích thước - Kích thước là giá trị bằng số của đại lượng đo chiều dài theo đơn vị đo được lựa chọn. - Trong công nghệ chế tạo cơ khí đơn vị đo thường dùng là milimet (mm) và thống nhất qui ước trên các bản vẽ không cần ghi chữ (mm) 1.4 Kích thước danh nghĩa.
- Kích thước danh nghĩa là kích thước được xác định dựa vào chức năng của chi tiết sau khi đã tính toán về độ bền, độ cứng vững và lựa chọn phù hợp với kích thước tiêu chuẩn. - Ví dụ: Một trục sau khi tính toán độ bền có kích thước là 24,65. Ta lựa chọn phù hợp với kích thước tiêu chuẩn là 25. Vậy 25 là kích thước danh nghĩa của chi tiết.
- Kích thước danh nghĩa được dùng để xác định kích thước giới hạn và tính sai lệch. - Kích thước danh nghĩa của lỗ ký hiệu là D, của trục ký hiệu là d Trang 14/93 1.5 Kích thước thực. - Kích thước thực là kích thước đo được trực tiếp trên chi tiết bằng những dụng cụ đo và phương pháp đo chính xác nhất mà kỹ thuật đo có thể đạt được. - Ký hiệu: Dt là kích thước thực của chi tiết lỗ dt là kích thước thực của chi tiết trục - Trong quá trình gia công không bao giờ đạt được kích thước hoàn toàn đúng với kích thước tính toán thiết kế.
Độ sai số kích thước thực với kích thước thiết kế phụ thuộc vào nhiều yếu tố : máy, dụng cụ cắt, đồ gá, dụng cụ đo, tay nghề công nhân.6 Kích thước giới hạn. - Khi gia công bất kỳ một kích thước nào của chi tiết nào đó ta cần qui thành một phạm vi cho phép sai số chế tạo của kích thước đó. Phạm vi cho phép được giới hạn bởi hai kích thước qui định gọi là kích thước giới hạn. - Kích thước giới hạn là hai kích thước lớn nhất và nhỏ nhất mà kích thước thực của các chi tiết đạt yêu cầu nằm trong phạm vi đó.
- Ký hiệu: Dmax : kích thước giới hạn lớn nhất của chi tiết lỗ. Dmin : kích thước giới hạn nhỏ nhất của chi tiết lỗ. dmax : kích thước giới hạn lớn nhất của chi tiết trục. dmin : kích thước giới hạn nhỏ nhất của chi tiết trục.
- Như vậy chi tiết đạt yêu cầu khi kích thước của nó thỏa mãn điều kiện sau: dmin dt dmax. Dmin Dt Dmax Hình 1. 1 Sơ đồ biểu diễn kích thước giới hạn hạn.7 Sai lệch giới hạn. Sai lệch giới hạnHình là sai 1.
2lệch củabiểu Sơ đồ cácdiễn kích thước kích thướcgiới giới hạn so với kích thước hạn. Sai lệch giới hạn gồm: Hình 1. 3 Sơ đồ biểu diễn kích thước giới hạn và sai lệch giới hạn. 4 Sơ đồ biểu diễn kích thước giới hạn hạn.
Trang 15/93 - Sai lệch giới hạn trên là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước danh nghĩa. Sai lệch giới hạn trên ký hiệu là es hoặc ES. 6 Sơ đồ biểu diễn kích thước giới hạn và sai lệch giới hạn. 7 Sơ đồ biểu diễn kích thước giới hạn và sai lệch giới hạn.
- Trong đó: Sai lệch giới hạn trên của chi tiết trục: es = dmax – d Sai lệch giới hạn trên của chi tiết lỗ: ES = Dmax – D - Sai lệch giới hạn dưới là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích thước danh nghĩa. Sai lệch giới hạn dưới ký hiệu là ei hoặc EI. Trong đó: Sai lệch giới hạn dưới của chi tiết trục: ei = dmin – d Sai lệch giới hạn dưới của chi tiết lỗ: EI = Dmin – D - Chú ý: Do kích thước giới hạn có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng kích thước danh nghĩa, nên sai lệch giới hạn có thể dương, âm, hoặc bằng 0. + Sai lệch giới hạn có giá trị dương ( > 0 )khi kích thước giới hạn lớn hơn kích thước danh nghĩa.
+ Sai lệch giới hạn bằng không ( = 0 ) khi kích thước giới hạn bằng kích thước danh nghĩa. + Sai lệch giới hạn có giá trị âm ( < 0 )khi kích thước giới hạn nhỏ hơn kích thước danh nghĩa. - Từ các công thức ở trên ta có thể tính được dung sai của chi tiết như sau: Dung sai của chi tiết trục: Td = dmax - dmin (1) mà: es = dmax – d suy ra dmax = d + es ei = dmin – d suy ra dmin = d + ei thay vào (1) ta có: Td = (d + es) – (d + ei) = d + es – d – ei = es – ei vậy Td = es – ei Tương tự ta cũng có dung sai của chi tiết lỗ TD = ES – EI Trang 16/93 “Dung sai của kích thước chi tiết là hiệu giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn nhỏ nhất hoặc là hiệu đại số giữa sai lệch giới hạn trên và sai lệch giới hạn dưới.” Td = dmax - dmin = es – ei TD = Dmax - Dmin = ES - EI - Ví dụ 3: Một chi tiết trục có kích thước danh nghĩa d = 50mm, kích thước giới hạn lớn nhất dmax = 50,055 mm, kích thước giới hạn nhỏ nhất d min = 49,985mm. Tính trị số sai lệch giới hạn trên, sai lệch giới hạn dưới và dung sai của trục.
Giải: Theo công thức ta có sai lệch giới hạn trên của trục: es = dmax – d = 50,055 – 50 = 0,055 mm Theo công thức ta có sai lệch giới hạn duới của trục: ei = dmin – d = 49,985 – 50 = - 0,015mm Trị số dung sai của trục: Td = es – ei =0,055 – (-0,015) = 0,070mm. Trên bản vẽ thường không ghi kích thước giới hạn lớn nhất, kích thước giới hạn nhỏ nhất mà ghi kích thước danh nghĩa kèm theo các sai lệch giới hạn. Trong ví dụ trên kích thước gia công của chi tiết trục được ghi trên bản vẽ là : 50 +−00,,055 015 Như vậy nghĩa là + Kích thước danh nghĩa của chi tiết là 50mm + Sai lệch giới hạn trên là + 0,055 + Sai lệch giới hạn dưới là - 0,015 1. - Khi gia công, kích thước thực được phép sai khác so với kích thước danh nghĩa trong phạm vi giữa hai kích thước giới hạn.
Phạm vi sai cho phép đó của chi tiết gọi là dung sai - Dung sai của kích thước chi tiết là hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn nhỏ nhất. - Ký hiệu là T và được tính theo công thức sau: TD = Dmax - Dmin Td = dmax - dmin Trang 17/93 - Chú ý: Kích thước giới hạn lớn nhất bao giờ cũng lớn hơn kích thước giới hạn nhỏ nhất, vì vậy dung sai bao giờ cũng có giá trị dương (T > 0). Trị số dung sai lớn thì độ chính xác của chi tiết thấp và ngược lại. - Ví dụ 1: Một chi tiết có kích thước giới hạn lớn nhất d max = 35,025 mm, kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin = 35mm.
Tính dung sai của chi tiết đó. Nếu người thợ gia công chi tiết đó đo được kích thước 35,015 thì chi tiết đó đạt yêu cầu không? Giải : Trị số dung sai của chi tiết tính theo công thức: Td = dmax - dmin = 35,025 – 35 = 0,025mm Chi tiết gia công đo được d = 35,015mm – đây là kích thước thực của chi tiết. Ta biết chi tiết gia công đạt yêu cầu khi thỏa mãn điều kiện: d min dt dmax. vậy chi tiết đạt yêu cầu.
- Ví dụ 2: Một chi tiết lỗ có kích thước danh nghĩa D = 50,00mm, kích thước giới hạn lớn nhất Dmax = 50,050 mm, kích thước giới hạn nhỏ nhất D min = 50,030mm. Tính dung sai của chi tiết đó. Nếu người thợ gia công chi tiết đó đo được kích thước 50,00mm thì chi tiết đó đạt yêu cầu không?