chương 1: MH 11 – 01 Giới thiệu: Là môn học cơ sở tuy nhiên dung sai đo lường lại là môn học có nhiều kiến thức bổ ích đối với người học, nó mang lại cho người học những kiến thức về các lắp ghép chi tiết, về sai lệch kích thước,…phục vụ cho công việc gia công và chế tạo. Mục tiêu: - Trình bày đầy đủ kích thước danh nghĩa, kích thước thực, kích thước giới hạn, dung sai chi tiết, dung sai lắp ghép - Trình bày rõ đặc điểm của các kiểu lắp ghép: Lắp lỏng - Lắp chặt - lắp trung gian - Trình bày đầy đủ các quy định về lắp ghép theo hệ thống lỗ và hệ thống trục, hai dãy sai lệch cơ bản của lỗ và trục các lắp ghép tiêu chuẩn - Vẽ đúng sơ đồ phân bố miền dung sai theo hệ thống lỗ và hệ thống trục và xác định được các đặc tính của lắp ghép khi cho một lắp ghép - Xác định đựợc phạm vi phân tán kích thước của trục và lỗ để điều chỉnh dụng cụ cắt và kiểm tra kích thước gia công - Giải thích đúng các dạng sai lệch về hình dạng, sai lệch vị trí bề mặt được ghi trên bản vẽ gia công - Biểu diễn và giải thích đúng các ký hiệu độ nhám trên bản vẽ gia công - Tuân thủ đúng quy định, quy phạm về dung sai và kỹ thuật đo. Nội dung chính: 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI LẮP GHÉP Mục tiêu: - Trình bày được tính đổi lẫn chức năng trong cơ khí - Trình bày được các khái niệm về kích thước và dung sai lắp ghép - Ứng dụng vào việc giải các bài tập có liên quan 1.1 Tính đổi lẫn chức năng trong ngành cơ khí chế tạo 1.1 Bản chất của tính lắp lẫn Máy do nhiều bộ phận hợp thành, mỗi bộ phận do nhiều khâu, khớp, chi tiết lắp ghép lại với nhau, trong chế tạo cũng như sửa chữa máy, con người mong muốn các chi tiết máy cùng loại có khả năng lắp 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 lắp ghép. Tính chất đó của chi tiết gọi là tính lắp lẫn (đổi lẫn chức năng ).
9 Tính lắp lẫn của một loại chi tiết máy là khả năng thay thế cho nhau trong lắp ghép mà không cần lựa chọn và sửa chữa gì thêm vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm đã quy định. Tính lắp lẫn có 2 loại đó là lắp lẫn hoàn toàn và lắp lẫn không hoàn toàn. Nếu trong một loạt chi tiết cùng loại, mà các chi tiết đều có thể lắp lẫn được cho nhau thì loạt chi tiết đó đạt được tính lắp lẫn hoàn toàn; nếu một số trong các chi tiết ấy không lắp lẫn cho nhau được hoặc khi lắp lẫn cho nhau cần phải gia công thêm mới lắp ghép được thì loạt chi tiết đó chỉ đạt được tính lắp lẫn không hoàn toàn. Các chi tiết có tính lắp lẫn phải giống nhau về hình dạng về kích thước, hoặc kích thước chỉ được khác nhau trong một phạm vi cho phép nào đó, phạm vi cho phép đó gọi là dung sai.
Như vậy dung sai là yếu tố quyết định tính lắp lẫn, tuỳ theo giá trị của dung sai mà chi tiết đạt được tính lắp lẫn hoàn toàn hay lắp lẫn không hoàn toàn. Lắp lẫn hoàn toàn đòi hỏi chi tiết phải có độ chính xác cao, do đó giá thành sản phẩm cao. Đối với các chi tiết tiêu chuẩn như bu lông - đai ốc, bánh răng, ổ lăn., các chi tiết dự trữ, thay thế thường được chế tạo có tính lắp lẫn hoàn toàn. Lắp lẫn không hoàn toàn cho phép các chi tiết chế tạo với phạm vi dung sai lớn hơn, thường thực hiện đối với công việc lắp ráp trong nội bộ phân xưởng hoặc nhà máy.2 Vai trò của tính lắp lẫn Tính lắp lẫn trong chế tạo máy là điều kiện cơ bản và cần thiết của nền sản xuất tiên tiến.
Trong sản xuất hàng loạt, nếu không đảm bảo các nguyên tắc của tính lắp lẫn thì không thể sử dụng bình thường nhiều loại đồ dùng phương tiện trong cuộc sống của chúng ta. Ví dụ : Lắp một bóng đèn điện vào đui đèn; vặn đai ốc vào một bulông bất kỳ có cùng kích cỡ kích thước, lắp ổ lăn có cùng số hiệu về kích thước vào trục và ổ trục nào đó v. Trong sản xuất, nhờ tính lắp lẫn của chi tiết quá trình lắp ráp được đơn giản thuận tiện. Trong sửa chữa, nếu thay thế một chi tiết bị hỏng bằng một chi tiết dự trữ cùng loại.
Ví dụ: xéc măng, piston .thì máy có thể làm việc được ngay, giảm thời gian ngừng máy để sửa chữa, tận dụng được thời gian sản xuất của nó. Về mặt công nghệ, nếu có các chi tiết được thiết kế và chế tạo đảm bảo tính lắp lẫn sẽ tạo điều kiện cho việc hợp tác sản xuất giữa các xí nghiệp, thực hiện chuyên môn hoá dễ dàng, tạo điều kiện để áp dụng kỹ thuật tiên tiến, tổ 10 chức sản xuất hợp lý, nâng cao năng xuất và chất lượng, hạ giá thành sản phẩm.2 Kích thước, sai lệch giới hạn, dung sai 1.1 Kích thước Kích thước là giá trị bằng số của đại lượng đo chiều dài (đường kính, chiều dài,.) theo đơn vị đo được lựa chọn. Trong công nghệ chế tạo cơ khí, đơn vị đo thường dùng là milimét (mm) hoặc vạch và qui ước thống nhất trên các bản vẽ kỹ thuật không cần ghi chữ “mm”. Ví dụ chi tiết máy có đường kính 19,95 mm, chiều dài 125,5 mm thì trên bản vẽ chỉ ghi 19,95 và 125,5.2 Kích thước danh nghĩa Kích thước danh nghĩa là kích thước được xác định dựa vào chức năng của chi tiết, sau đó chọn cho đúng với trị số gần nhất của kích thước có trong bản tiêu chuẩn.
Ví dụ khi tính toán người thiết kế xác định được kích thước của chi tiết là 35,785 mm; đối chiếu với bản tiêu chuẩn chọn kích thước là 36 mm. Kích thước 36 mm này là kích thước danh nghĩa của chi tiết. Kích thước danh nghĩa được dùng để xác định các kích thước giới hạn và tính sai lệch. Kích thước danh nghĩa của chi tiết lỗ ký hiệu là D; của chi tiết trục ký hiệu là d (hình 1.1) D d a) Trục b) Lỗ Hình 1.
Ký hiệu kích thước của trục và lỗ Bảng 1.1: Các kích thước tiêu chuẩn được cho trong khoảng từ 1 đến 500mm (TCVN 192 – 66. Kích thước ưu tiên) KT 2,2 5,0 11,0 25,0 55,0 125,0 280,0 1,05 2,4 5,2 11,5 26,0 60,0 130,0 300,0 1,10 2,5 5,5 12,0 28,0 63,0 140,0 320,0 1,15 2,6 6,0 13,0 30,0 65,0 150,0 340,0 1,20 2,8 6,3 14,0 32,0 70,0 160,0 360,0 1,30 3,0 6,5 15,0 34,0 75,0 170,0 380,0 11 1,40 3,2 7,0 16,0 36,0 80,0 180,0 400,0 1,50 3,4 7,5 17,0 38,0 85,0 190,0 420,0 1,6 3,6 8,0 18,0 40,0 90,0 200,0 450,0 1,7 3,8 8,5 19,0 42,0 95,0 210,0 480,0 1,8 4,0 9,0 20,0 45,0 100,0 220,0 500,0 1,9 4,2 9,5 21,0 48,0 105,0 240,0 2,0 4,5 10,0 22,0 50,0 110,0 250,0 2,1 4,8 10,5 24,0 52,0 120,0 260,0 1.3 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. Trong thực tế không phải lúc nào cũng xác định được kích thước một cách chính xác, như vậy nên còn cho phép quan niệm kích thước thực là kích thước được xác định bằng cách đo với sai số cho phép. Dt : Kích thước thực của chi tiết lỗ dt : Kích thước thực của chi tiết trục.
Khi gia công, không thể đạt được kích thước thực hoàn toàn đúng như kích thước danh nghĩa, sự sai lệch giữa kích thước thực và kích thước danh nghĩa phụ thuộc nhiều yếu tố : độ chính xác của máy, dao gia công, dụng cụ gá lắp, dụng cụ đo kiểm, trình độ tay nghề của người thợ v. Miền sai lệch cho phép của kích thước thực so với kích thước danh nghĩa phụ thuộc vào mức độ chính xác yêu cầu và tính chất lắp ghép của các chi tiết.4 Kích thước giới hạn Khi gia công bất kỳ một một kích thước của chi tiết nào đó, ta cần phải quy định một phạm vi cho phép của sai số chế tạo kích thước đó. Phạm vi cho phép ấy được giới hạn bởi hai kích thước quy định gọi là giới hạn. Dmax, dmax : Kích thước giới hạn lớn nhất của lỗ, trục Dmin, dmin : Kích thước giới hạn nhỏ nhất của lỗ, trục 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.
Phạm vi cho phép phải quy định sao cho các chi tiết đạt được được tính lắp lẫn về phương diện kích thước. 12 Như vậy chi tiết đạt yêu sử dụng thì kích thước thực của nó thoả mãn điều kiện sau: Dmax Dt Dmin dmax dt dmin 1.5 Sai lệch giới hạn Sai lệch giới hạn là sai lệch của các kích thước giới hạn so với kích thước danh nghĩa, là hiệu số giữa các kích thước giới hạn và kích thước danh nghĩa. Có 2 loại sai lệch giới hạn đó là sai lệch giới hạn trên và sai lệch giới hạn dưới. 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 của lỗ ký hiệu là ES, của trục ký hiệu là es (Hình 1.b) ES ei EI ES es es e i Dmax Dmin dmin EI dmax d = max Dmax dD dmin Dmi n a b c d ) Sai lệch giới hạn của Hình 1. ) chi tiết lỗ (a, b)) và chi tiết trục (c,) 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 dưới trên của lỗ ký hiệu là EI, của trục ký hiệu là ei (Hình 1.d) Chú ý: 1- Tuỳ theo tính chất của mối ghép yêu cầu mà kích thước giới hạn có những giá trị khác nhau. Sai lệch giới hạn có giá trị dương (> 0) (Hình 1.2b,c) khi kích thước giới hạn lớn hơn kích thước danh nghĩa.
13 Sai lệch giới hạn bằng không khi kích thước giới hạn bằng kích thước danh nghĩa. 2- Ngoài sai lệch giới hạn TCVN 2244 – 77 còn qui định sai lệch thực và sai lệch cơ bản. Sai lệch thực là hiệu đại số giữa kích thước thực và kích thước danh nghĩa.