Giáo trình Dung sai Lắp ghép Đo lường Kỹ thuật - Nghề Cắt gọt Kim loại

Tải giáo trình dung sai lắp ghép đo lường kỹ thuật nghề cắt gọt kim loại. Tài liệu cung cấp kiến thức cơ bản, bài tập và hướng dẫn chi tiết.

• Tác giả: Nhóm Biên Soạn
• Trường học: Trường Cao Đẳng Nghề Việt - Đức Hà Tĩnh
• Chuyên ngành: Dung Sai Lắp Ghép - Đo Lường Kỹ Thuật
• Đề tài: Khái Niệm Về Dung Sai Lắp Ghép
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Tĩnh

Tóm tắt

I. Khái niệm cơ bản về Dung sai Lắp ghép

Dung sai lắp ghép là một môn học kỹ thuật cơ sở trong lĩnh vực cơ khí và sản xuất công nghiệp. Giáo trình này được biên soạn nhằm cung cấp những kiến thức nền tảng về cách tính toán và lựa chọn dung sai lắp ghép sao cho đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật của Việt Nam. Tính lắp lẫn là bản chất của dung sai, cho phép các chi tiết cùng loại có khả năng thay thế cho nhau mà không cần sửa chữa thêm. Điều này tạo điều kiện cho sản xuất hàng loạt, giảm chi phí và nâng cao hiệu suất. Trong quá trình sản xuất cơ khí, mỗi chi tiết được chế tạo với sai khác về kích thước và hình dạng nằm trong phạm vi cho phép. Phạm vi sai khác này gọi là dung sai, được tính toán dựa trên nguyên tắc lắp lẫn để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

1.1. Khái niệm lắp lẫn trong ngành cơ khí

Tính lắp lẫn là khả năng thay thế các chi tiết cùng loại mà không ảnh hưởng đến yêu cầu kỹ thuật. Các chi tiết đạt tính lắp lẫn hoàn toàn khi mọi chi tiết trong loạt cùng loại đều có khả năng thay lắp được cho nhau. Nếu có chi tiết không đạt được điều kiện này, loạt chi tiết đó chỉ đạt tính lắp lẫn không hoàn toàn. Ý nghĩa của tính lắp lẫn là tạo điều kiện cho sản xuất chuyên môn hóa, áp dụng công nghệ hiện đại và dây chuyền sản xuất năng suất cao.

1.2. Ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật

Dung sai lắp ghép giúp giảm giá thành sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm và tạo thuận lợi cho việc sản xuất chi tiết dự trữ thay thế. Nhờ đó, quá trình bảo trì máy móc trở nên dễ dàng hơn, giảm thời gian ngừng máy và không cần bộ phận gia công riêng tại mỗi cơ sở sử dụng. Sản xuất tập trung chi tiết tiêu chuẩn giúp tối ưu hóa nguồn lực và nâng cao hiệu quả kinh tế.

II. Kích thước sai lệch giới hạn và Dung sai

Trong sản xuất cơ khí, kích thước sai lệch là sự khác biệt giữa kích thước thực tế và kích thước lý thuyết của chi tiết. Dung sai là phạm vi cho phép của sai lệch này, được xác định bởi kích thước tối đa và tối thiểu. Hiểu rõ về kích thước và dung sai là cơ sở để thiết kế và kiểm tra chất lượng sản phẩm chính xác. Trong quá trình chế tạo, người công nhân phải đảm bảo kích thước chi tiết nằm trong phạm vi dung sai quy định. Sai lệch giới hạn bao gồm sai lệch trên (giới hạn trên) và sai lệch dưới (giới hạn dưới). Kích thước công nghệ thực tế phải nằm giữa hai giới hạn này để chi tiết được coi là đạt tiêu chuẩn. Việc hiểu biết về các khái niệm này giúp tăng độ chính xác trong sản xuất.

2.1. Định nghĩa kích thước sai lệch giới hạn

Kích thước tối đa là giới hạn trên của kích thước chi tiết, kích thước tối thiểu là giới hạn dưới. Sai lệch giới hạn là hiệu số giữa kích thước giới hạn và kích thước danh định (kích thước lý thuyết). Dung sai kích thước bằng hiệu số giữa kích thước tối đa và kích thước tối thiểu. Những định nghĩa này là nền tảng để tính toán và kiểm tra độ chính xác chi tiết trong sản xuất.

2.2. Cách tính dung sai và sai lệch

Dung sai được tính bằng công thức: Dung sai = Kích thước tối đa - Kích thước tối thiểu. Sai lệch trên = Kích thước tối đa - Kích thước danh định, Sai lệch dưới = Kích thước tối thiểu - Kích thước danh định. Các phép tính này đơn giản nhưng vô cùng quan trọng để xác định các thông số kỹ thuật chi tiết.

III. Lắp ghép và các loại lắp ghép

Lắp ghép là sự kết hợp hai hay nhiều chi tiết để tạo thành một bộ phận hoặc máy. Tùy theo mục đích sử dụng, lắp ghép được chia thành ba loại chính: lắp ghép có độ dôi, lắp ghép có độ hở và lắp ghép trung gian. Lắp ghép có độ dôi xảy ra khi chi tiết đực (trục) lớn hơn chi tiết cái (lỗ), tạo ra sự kết dính chặt. Lắp ghép có độ hở là khi chi tiết đực nhỏ hơn chi tiết cái, cho phép chuyển động tương đối. Lắp ghép trung gian có thể là dôi hoặc hở tùy thuộc vào dung sai của chi tiết được lắp. Hiểu rõ các loại lắp ghép giúp kỹ sư chọn đúng loại ghép phù hợp với chức năng và yêu cầu của sản phẩm. Việc lựa chọn đúng loại lắp ghép ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, tuổi thọ và hiệu suất của máy móc.

3.1. Lắp ghép có độ dôi Lắp chặt

Lắp ghép có độ dôi xảy ra khi kích thước chi tiết đực lớn hơn kích thước chi tiết cái. Loại này tạo ra sự kết dính chắc chắn, không có chuyển động tương đối. Thường được dùng cho các mối ghép cần chịu tải cao, truyền lực hoặc mô men xoắn. Ví dụ: lắp bánh răng lên trục, lắp bu lông vào lỗ cố định. Độ kết dính phụ thuộc vào mức độ dung sai của chi tiết được ghép.

3.2. Lắp ghép có độ hở và lắp ghép trung gian

Lắp ghép có độ hở xảy ra khi chi tiết đực nhỏ hơn chi tiết cái, cho phép chuyển động dễ dàng. Dùng cho các mối ghép cần quay hoặc trượt. Lắp ghép trung gian là khi dung sai của chi tiết đực và cái giao nhau, tạo khả năng là dôi hoặc hở. Loại này thường dùng trong các ứng dụng không yêu cầu chặt hoặc lỏng lẻo quá mức.

IV. Hệ thống Dung sai và ứng dụng đo lường

Hệ thống dung sai là tập hợp các qui tắc và bảng tính dùng để xác định dung sai cho các chi tiết máy. Việc áp dụng hệ thống dung sai tiêu chuẩn giúp đảm bảo tính thống nhất trong sản xuất và lắp ráp. Đo lường kỹ thuật là một phần không thể thiếu trong quá trình kiểm tra và đảm bảo chất lượng. Các dụng cụ đo như thước cặp, panme, đồng hồ so được sử dụng rộng rãi để kiểm tra kích thước chi tiết. Việc thành thạo cách sử dụng các dụng cụ đo là yêu cầu bắt buộc với những người làm công tác kiểm tra và sản xuất. Dung sai hình dạng và vị trí bề mặt cũng được qui định chi tiết để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật cao nhất. Giáo trình cung cấp bảng dung sai chi tiết và phương pháp đo lường chuẩn để hỗ trợ công tác sản xuất.

4.1. Hệ thống dung sai và bảng tính chuẩn

Hệ thống dung sai được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế ISO, được Việt Nam áp dụng thành các tiêu chuẩn TCVN. Hệ thống này bao gồm các bảng tính chi tiết cho dung sai bề mặt trơn, dung sai ren, dung sai then, dung sai ổ lăn. Mỗi loại chi tiết có dung sai riêng phù hợp với chức năng và yêu cầu kỹ thuật. Sử dụng bảng chuẩn giúp thiết kế nhanh chóng và chính xác.

4.2. Công cụ và phương pháp đo lường kỹ thuật

Đo lường kỹ thuật sử dụng các dụng cụ như thước cặp, panme, đồng hồ so để kiểm tra kích thước. Cách đo trực tiếp được dùng cho các kích thước bình thường, cách đo gián tiếp dùng cho các kích thước phức tạp. Giáo trình hướng dẫn cách sử dụng từng loại dụng cụ, cách bảo quản và độ chính xác của chúng. Kỹ năng đo lường chính xác là nền tảng của kiểm tra chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM VỀ DUNG SAI LẮP GHÉP 1. Khái niệm về lắp lẫn trong ngành cơ khí 1. Bản chất của tính lắp lẫn Máy do nhiều bộ phận hợp thành. Mỗi bộ phận do nhiều chi tiết lắp ghép lại với nhau.

Trong quá trình chế tạo cũng như sửa chữa máy thì các chi tiết trong cùng một loại có khả năng thay lắp (thay thế) cho nhau, không cần lựa chọn sửa chữa thêm mà vẫn đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật của mối ghép thì tính chất đó của chi tiết gọi là tính lắp lẫn. Loạt chi tiết đạt được tính lắp lẫn hoàn toàn nếu mọi chi tiết trong loạt cùng loại đều có khả năng thay lắp được cho nhau. Nếu có một hoặc vài chi tiết trong loạt không có tính lắp lẫn thì loạt chi tiết đó đạt tính lắp lẫn không hoàn toàn. 5 Các chi tiết đạt được tính lắp lẫn là vì chúng được chế tạo giống nhau hoặc chỉ khác nhau trong một phạm vi cho phép nào đó.

Ví dụ: sai khác về kích thước, hình dạng,.phạm vi đó gọi là dung sai, Giá trị dung sai ấy được người thiết kế tính toán theo qui định dựa trên nguyên tắc của tính lắp lẫn. Ý nghĩa của tính lắp lẫn Tính lắp lẫn là nguyên tắc của thiết kế và chế tạo. Nếu các chi tiết được thiết kế, chế tạo theo nguyên tắc lắp lẫn thì chúng không phụ thuộc vào địa điểm sản xuất. Đó là điều kiện để ta có thể hợp tác hoá, chuyên môn hoá quá trình sản xuất, từ đó dẫn đến sản xuất tập trung quy mô lớn hơn, tạo khả năng áp dụng kỹ thuật tiến tiến, trang bị máy móc hiện đại và dây chuyền sản xuất năng suất cao.

Nhờ đó mà vừa đảm bảo chất lượng lại giảm giá thành sản phẩm. Mặt khác thiết kế, chế tạo chi tiết theo nguyên tắc lắp lẫn tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất các chi tiết dự trữ thay thế. Nhờ đó mà quá trình sử dụng các sản phẩm công nghiệp sẽ tiện lợi hơn rất nhiều. Chẳng hạn một chi tiết nào đó của máy bị sai hỏng ta có ngay chi tiết cùng loại dự trữ đạt tính lắp lẫn thay thế vào là máy lại tiếp tục hoạt động được ngay.

Do đó việc sử dụng máy được triệt để hơn, giảm thời gian ngừng máy để sửa chữa, không cần tổ chức bộ phận gia công chi tiết thay thế riêng cho từng cơ sở sử dụng máy mà chỉ tổ chức sản xuất tập trung (nhà máy sản xuất phụ tùng thay thế) mang lợi ích rất nhiều về kinh tế và quản lý sản xuất. Kích thước sai lệch giới hạn và dung sai Mục tiêu: - Trình bày được khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai; - Tính được kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai của trục, lỗ; - Cẩn thận, chính xác trong tính toán, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. Kích thước danh nghĩa - Khái niệm: Là kích thước được xác định bằng tính toán xuất phát từ chức năng của chi tiết sau đó quy tròn (về phía lớn lên) theo các giá trị của dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn (bảng 1. Khi tra bảng 1.1 ta ưu tiên sử dụng dãy 1( Ra5) trước rồi mới đến dãy 2 ( Ra10).

Dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 Ra Ra10 Ra20 Ra40 Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 (R5) (R’ 10) (R’20) (R’40) (R5) (R’10) (R’20) (R’40) (R5) (R’10) (R’20) (R’40) 6 1,0 1,0 1,0 1,0 10 10 10 10 100 100 100 100 1,05 10,5 105 1,1 1,1 11 11 110 110 1,15 11,5 120 1,2 1,2 1,2 12 12 12 125 125 125 1,3 13 130 1,4 1,4 14 14 140 140 1,5 15 150 1,6 1,6 1,6 1,6 16 16 16 16 160 160 160 160 1,7 17 170 1,8 1,8 18 18 180 180 1,9 19 190 2,0 2,0 2,0 20 20 20 200 200 200 2,1 21 210 2,2 22 22 220 220 2,4 24 240 2,5 2,5 2,5 2,5 25 25 25 25 250 250 250 250 2,6 26 260 2,8 2,8 28 28 280 280 3,0 30 300 3,2 3,2 3,2 32 32 32 320 320 320 3,4 34 340 3,6 3,6 36 36 360 360 3,8 38 380 4,0 4,0 4,0 4,0 40 40 40 40 400 400 400 400 4,2 42 420 4,5 4,5 45 45 450 450 4,8 48 480 5,0 5,0 5,0 50 50 50 500 500 500 5,3 53 530 5,6 5,6 56 56 560 560 6,0 60 600 6,3 6,3 6,3 6,3 63 63 63 63 630 630 630 630 6,7 67 670 7,1 7,1 71 71 710 710 7,5 75 750 7 8,0 8,0 8,0 80 80 80 800 800 800 8,5 85 850 9,0 9,0 90 90 900 900 9,5 95 950 - Kí hiệu: dN đối với chi tiết trục, DN đối với chi tiết lỗ. - Ví dụ: Chẳng hạn khi tính toán theo sức bền vật liệu ta xác định được đường kính của chi tiết trục là 29,876mm. Theo các giá trị của dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn ta quy tròn là 30 mm. Vậy kích thước danh nghĩa của chi tiết trục dN= 30 mm Trong chế tạo cơ khí đơn vị đo kích thước thẳng được dùng là milimét (mm) và qui ước thống nhất trên các bản vẽ mà không cần ghi ký hiệu đơn vị ‘’ mm’’.

Kích thước danh nghĩa được dùng làm gốc để xác định các sai lệch của kích thước. Kích thước thực - Khái niệm: Là kích thước nhận được từ kết quả đo với sai số cho phép. - Kí hiệu: dth đối với chi tiết trục; Dth đối với chi tiết lỗ. - Ví dụ: Khi đo kích thước đường kính trục bằng panme có giá trị vạch chia là 0,01mm.

Kết quả đo được là: 24,98mm, thì kích thước thực của trục là dth=24,98 mm với sai số cho phép là ± 0,01mm. Nếu dùng dụng cụ đo chính xác hơn thì kích thước thực nhận được cũng chính xác cao hơn. Kích thước giới hạn - Khái niệm: Là kích thước để xác định phạm vi cho phép của sai số chế tạo kích thước, người ta quy định hai kích thước giới hạn (hình 1. TD Td ES es ES EI es EI ei D m in D m ax d m ax D m ax d max TD D min Td d m in d min DN dN ` Hình 1.

Sơ đồ biểu diễn kích thước giới hạn - Kí hiệu: 8 + Kích thước giới hạn lớn nhất kí hiệu dmax (Dmax) + Kích thước giới hạn nhỏ nhất kí hiệu dmin (Dmin) Chú ý: Kích thước của chi tiết đã chế tạo (kích thước thực) nằm trong phạm vi cho phép ấy thì đạt yêu cầu. Như vậy chi tiết chế tạo xong đạt yêu cầu khi kích thước thực của nó thoả mãn bất đẳng thức sau: Dmax ≥ Dth ≥ Dmin dmax ≥ dth ≥ d min 2. Sai lệch giới hạn - Khái niệm: Là hiệu đại số giữa các kích thước giới hạn và kích thước danh nghĩa. - Kí hiệu và công thức: + Sai lệch giới hạn trên es(ES) : Là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước danh nghĩa.

es = dmax - dN ES = Dmax - DN + Sai lệch giới hạn dưới ei(EI): Là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích thước danh nghĩa. ei = dmin - dN EI = D min - D N Chú ý : - Sai lệch giới hạn có thể có giá trị “-’’ khi kích thước giới hạn nhỏ hơn kích thước danh nghĩa hoặc “+” khi kích thước giới hạn lớn hơn kích thước danh nghĩa hoặc bằng “0” khi kích thước giới hạn bằng kích thước danh nghĩa (hình 1. - Sai lệch giới hạn được ghi kí hiệu trên bản vẽ bên cạnh kích thước danh nghĩa và đơn vị là milimét (mm), trong bảng tiêu chuẩn dung sai tính bằng micrômét (m). Dạng chung: es Chi tiết lỗ DN ES ; Chi tiết trục: d N EI ei 2.

Dung sai - Khái niệm: là phạm vi cho phép của sai số. Trị số dung sai bằng hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất với kích thước giới hạn nhỏ nhất hoặc bằng hiệu đại số giữa sai lệch giới hạn trên và sai lệch giới hạn dưới (hình 1. - Kí hiệu và công thức: Dung sai được kí hiệu là T( Tolerance) được tính theo công thức sau: 9 + Dung sai kích thước lỗ: TD = D max - Dmin TD = ES - EI + Dung sai kích thước trục: Td = d max - dmin Td = es – ei TD Td ES es ES EI es EI ei Dmin Dmax dmax TD Dmax d maxd Dmin T dmin dmin DN dN ` Hình 1. Sơ đồ biểu diễn kích thước giới hạn Chú ý: - Dung sai luôn luôn có giá trị dương và nó biểu hiện phạm vi cho phép của sai số kích thước.

- 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. Ngược lại nếu trị dung sai càng lớn thì yêu cầu độ chính xác chế tạo càng thấp. Như vậy dung sai đặc trưng cho độ chính xác yêu cầu của kích thước hay còn gọi độ chính xác thiết kế. Ví dụ : Gia công một chi tiết lỗ có DN = 60mm.

Biết Dmax= 60,05mm; D min = 59,97mm. - Tính trị số sai lệch giới hạn trên, sai lệch giới hạn dưới và dung sai chi tiết lỗ? - Kích thước chi tiết lỗ gia công xong đo được Dth= 60,03mm có dùng được không? Tại sao? - Ghi kích thước chi tiết trên bản vẽ. Giải: - Áp dụng các công thức đã học ta có: ES = D max - DN = 60,05 - 60 = 0,05mm EI = Dmin - D N = 59,97 - 60 = - 0,03mm TD = Dmax - D min = 60,05 - 59,97 = 0,08mm Hay TD = ES - EI = 0,05 - (- 0,03) = 0,08mm 10 - Nếu chi tiết gia công xong đo được Dth = 60,03mm thì dùng được vì chi tiết lỗ đạt yêu cầu khi Dmax ≥ D th ≥ D min mà đây Dmax > Dth> Dmin, cụ thể 60,05 > 60,03 > 59,97mm. 0 , 05 - Cách ghi kích thước trên bản vẽ 60 0, 03 Khi gia công thì người thợ phải nhẩm tính ra các kích thước giới hạn, rồi đối chiếu với kích thước đo được (kích thước thực) của chi tiết đã gia công và đánh giá chi tiết đạt yêu cầu hay không đạt yêu cầu.

Dưới đây là một số ví dụ về cách nhẩm tính kích thước giới hạn và đánh giá, bảng 1. Cách nhẩm tính kích thước giới hạn và đánh giá Kích thước Kích thước giới hạn Kích thước Đánh giá ghi trên bản dmax = dN +es thực kết quả vẽ dmin = dN +ei dmax = 30 + 0,04 = 30,04 30,025 Đạt 3000.04 01 dmin = 30 + 0,0 1 = 30,01 dmax = 30 + 0,02 = 30,02 29,992 Đạt 3000.