Dung sai - Đo lường kỹ thuật

Giáo trình dung sai và đo lường kỹ thuật nghề cắt gọt kim loại - Trường TC KT-KT Số 2

• Tác giả: Trịnh Văn Đoán
• Trường học: Trường Trung cấp Kinh tế - Kỹ thuật số 2
• Chuyên ngành: Cắt gọt kim loại
• Đề tài: Dung sai - Đo lường kỹ thuật
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Đồng Nai

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình dung sai và kỹ thuật đo lường cơ khí

Giáo trình dung sai và kỹ thuật đo lường do Trường Trung cấp Kinh tế - Kỹ thuật số 2 ban hành năm 2022. Tài liệu phục vụ đào tạo ngành Cắt gọt kim loại trình độ trung cấp. Thời lượng giảng dạy gồm 45 giờ chia thành 11 chương cụ thể. Giáo trình trang bị kiến thức nền tảng về tính đổi lẫn chức năng trong chế tạo cơ khí. Nội dung sách kế thừa các chương trình đào tạo chuẩn kết hợp kiến thức kỹ thuật hiện đại. Người học tiếp cận bản chất của sai lệch kích thước và chuỗi kích thước lắp ghép. Cấu trúc bài học thiết kế theo trình tự logic chặt chẽ từ lý thuyết cơ sở đến kỹ thuật đo thực tế. Mỗi chương đều tích hợp hệ thống bài tập và ví dụ minh họa rõ ràng. Học viên nhanh chóng nắm bắt các quy tắc đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí. Sách hỗ trợ đắc lực cho công tác giảng dạy của giảng viên cơ khí chế tạo. Tài liệu đảm bảo tính chuẩn hóa cao theo quyết định số 123 của nhà trường. Sinh viên nâng cao năng lực đọc hiểu ký hiệu dung sai trên bản vẽ chế tạo máy. Đây là tài liệu nhập môn bắt buộc đối với thợ tiện và thợ phay cơ khí.

1.1. Mục tiêu đào tạo và khung chương trình môn học

Giáo trình xây dựng khung chương trình chuẩn gồm 11 chương trọng tâm. Môn học phân bổ thời lượng 45 giờ cho lý thuyết và thực hành. Mục tiêu chính là rèn luyện kỹ năng tra cứu dung sai lắp ghép bề mặt trơn. Người học nắm vững quy định về cấp chính xác và sai lệch giới hạn. Học viên hiểu rõ nguyên lý lắp ghép theo hệ thống lỗ cơ bản và hệ thống trục cơ bản. Nội dung đào tạo bám sát yêu cầu sản xuất thực tế tại các xưởng cơ khí hiện đại. Sinh viên biết cách tính toán khe hở lớn nhất và độ dôi lớn nhất của mối ghép. Kiến thức này giúp công nhân cơ khí gia công chi tiết đạt chuẩn thông số kỹ thuật đề ra.

1.2. Vai trò của tính đổi lẫn chức năng trong chế tạo máy

Tính đổi lẫn chức năng giữ vai trò then chốt trong ngành công nghiệp chế tạo cơ khí. Chi tiết máy đạt tính đổi lẫn cho phép lắp ráp dễ dàng mà không cần sửa chữa bổ sung. Quá trình bảo dưỡng và thay thế linh kiện diễn ra nhanh chóng, tiết kiệm chi phí vận hành. Giáo trình giải thích cặn kẽ ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật của việc tiêu chuẩn hóa chi tiết. Các nhà máy cơ khí có thể chuyên môn hóa sản xuất hàng loạt với năng suất cao. Nhờ tính đổi lẫn, chất lượng sản phẩm công nghiệp duy trì sự đồng đều và ổn định. Thợ cơ khí cần nắm chắc nguyên lý này để kiểm soát độ chính xác gia công sản phẩm.

II. Phân tích khó khăn trong giáo trình dung sai và kỹ thuật đo lường

Học viên ngành cắt gọt kim loại thường gặp nhiều trở ngại khi nghiên cứu dung sai kỹ thuật. Khái niệm về miền dung sai và sai lệch giới hạn đòi hỏi tư duy hình không gian tốt. Việc tính toán sai lệch trên và sai lệch dưới rất dễ xảy ra nhầm lẫn dấu số học. Nhiều học sinh lúng túng khi xác định các loại lắp ghép có độ hở hoặc độ dôi. Sai sót trong phân tích sơ đồ miền dung sai dẫn tới việc chọn sai chế độ lắp. Ngoài ra, việc xác định độ nhám bề mặt theo chỉ tiêu Ra và Rz còn nhiều bất cập. Ký hiệu nhám bề mặt trên bản vẽ gia công cơ khí tương đối phức tạp. Nếu thợ cơ khí hiểu sai ký hiệu, sản phẩm gia công sẽ bị phế phẩm hàng loạt. Sự thiếu hụt kỹ năng tra bảng tiêu chuẩn dung sai làm giảm tốc độ xử lý bản vẽ. Việc đọc dụng cụ đo chính xác như calíp hoặc panme cũng là rào cản lớn. Các sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ thường xuyên phát sinh trong lúc đo đạc. Môi trường nhiệt độ xưởng gia công cũng ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả đo kiểm chi tiết.

2.1. Rào cản phân biệt các kiểu lắp ghép và sai lệch giới hạn

Phân biệt mối lắp có độ hở, độ dôi và lắp trung gian là thử thách lớn. Người học hay nhầm lẫn giữa dung sai kích thước với sai lệch giới hạn chi tiết. Sai lệch trên và sai lệch dưới mang giá trị đại số âm hoặc dương. Khi biểu diễn trên sơ đồ phân bố dung sai, trục hoành làm đường không chuẩn. Nhiều học viên xác định nhầm vị trí miền dung sai của lỗ so với trục. Điều này khiến việc tính toán khe hở lớn nhất hoặc độ dôi tối đa bị sai. Sai lệch trong tính toán dẫn đến phán đoán sai chế độ làm việc của cụm máy. Thợ cơ khí không đạt chuẩn sẽ gây hư hỏng chi tiết khi tiến hành ép lắp.

2.2. Khó khăn khi kiểm soát nhám bề mặt và sai số dụng cụ đo

Đánh giá độ nhám bề mặt đòi hỏi sự am hiểu sâu sắc về thông số Ra và Rz. Việc lựa chọn cấp độ nhám phù hợp với phương pháp gia công không hề đơn giản. Học viên dễ nhầm lẫn việc ghi ký hiệu nhám chung và nhám riêng trên bản vẽ. Ký hiệu chữ v lệch có kèm thông số kỹ thuật đòi hỏi tính chuẩn xác cao. Bên cạnh đó, việc thực hành đo lường bằng calíp và panme còn gặp nhiều hạn chế. Người thao tác chưa thành thạo dễ tạo ra lực đo không đồng đều giữa các lần. Nhiệt độ môi trường xưởng cũng gây giãn nở nhiệt cho dụng cụ đo cơ khí. Những yếu tố này tạo ra sai số đo lớn làm lệch lạc kết quả kiểm định.

III. Phương pháp tiếp cận giáo trình dung sai và kỹ thuật đo lường

Để tiếp thu giáo trình hiệu quả, người học cần áp dụng phương pháp học tập khoa học. Trước hết, học viên phải nắm chắc phương pháp dựng sơ đồ phân bố miền dung sai. Trục hoành biểu diễn đường kích thước danh nghĩa với sai lệch bằng không. Miền dung sai của lỗ và trục được thể hiện bằng hình chữ nhật gạch chéo trái chiều. Quy ước này giúp trực quan hóa mối ghép lỏng, ghép chặt hoặc ghép trung gian. Tiếp theo, học viên cần rèn luyện kỹ năng tra cứu bảng tiêu chuẩn dung sai bề mặt trơn. Việc giải bài tập tính toán sai lệch giới hạn cần thực hiện đều đặn mỗi tuần. Đối với nhám bề mặt, người học ghi nhớ quy tắc sử dụng chỉ tiêu Ra và Rz. Các cấp nhám từ 1 đến 5 và cấp 13, 14 luôn dùng thông số Rz. Các cấp độ nhám trung gian còn lại ưu tiên hiển thị theo chỉ số Ra. Trong phần thực hành đo lường, người học phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình hiệu chuẩn thiết bị. Việc làm sạch bề mặt chi tiết trước khi đo giúp loại bỏ bụi bẩn gây sai số. Người học cần giữ nhiệt độ tiêu chuẩn 20 độ C khi thực hiện phép đo chính xác.

3.1. Kỹ thuật vẽ sơ đồ phân bố miền dung sai chuẩn xác

Phương pháp vẽ sơ đồ miền dung sai dựa trên hệ trục tọa độ vuông góc rõ ràng. Trục hoành đại diện cho đường không tương ứng kích thước danh nghĩa của mối ghép. Trục tung dùng để ghi các giá trị sai lệch giới hạn tính bằng micromet. Người vẽ lần lượt dựng hình chữ nhật cho miền dung sai của lỗ và trục. Miền nằm phía trên đường không biểu thị giá trị sai lệch dương. Ngược lại, miền nằm phía dưới đường không đại diện cho sai lệch âm. Các đường gạch chéo trong hình chữ nhật phải vẽ trái chiều nhau để phân biệt chi tiết. Sơ đồ này cho phép người đọc xác định trực tiếp mối lắp lỏng hay chặt mà không cần tính toán phức tạp.

3.2. Quy tắc ghi và tra cứu thông số nhám bề mặt Ra và Rz

Nhám bề mặt phản ánh chất lượng gia công cơ khí của từng bề mặt chi tiết. Giáo trình hướng dẫn cách ghi ký hiệu bằng hình chữ v lệch quen thuộc. Đỉnh của ký hiệu luôn hướng trực tiếp vào bề mặt cần gia công cơ khí. Người thiết kế ghi trị số nhám Ra hoặc Rz phía trên ký hiệu này. Cấp nhám từ 1 đến 5 cùng cấp 13 và 14 bắt buộc dùng ký hiệu Rz. Những cấp nhám còn lại mặc định sử dụng chỉ số Ra mà không cần viết chữ Ra. Trường hợp toàn bộ chi tiết có cùng cấp nhám, ký hiệu sẽ đặt ở góc phải bản vẽ. Thợ cơ khí chỉ cần nhìn ký hiệu chung là có thể lựa chọn chế độ cắt gọt hợp lý.

IV. Ứng dụng thực tế của giáo trình dung sai và kỹ thuật đo lường

Kiến thức từ giáo trình đóng vai trò cốt lõi trong sản xuất cơ khí chính xác. Thợ cơ khí vận dụng quy tắc dung sai để thiết lập quy trình tiện và phay. Việc kiểm soát chặt chẽ sai lệch giúp giảm tối đa tỷ lệ chi tiết bị hỏng. Trong các dây chuyền lắp ráp ô tô và máy móc, dung sai đảm bảo tính đổi lẫn tuyệt đối. Công nhân dễ dàng thay thế linh kiện mà không cần gia công sửa chữa tại chỗ. Các công cụ kiểm tra như thước cặp, calíp và đồng hồ so được dùng liên tục. Kỹ thuật viên đo kiểm dựa vào giáo trình để đánh giá độ chuẩn xác của sản phẩm. Việc nắm vững phương pháp đo giúp nhà máy duy trì chất lượng cơ khí đồng nhất. Doanh nghiệp sản xuất tiết kiệm nhiều chi phí phôi liệu và thời gian hiệu chỉnh máy. Học sinh tốt nghiệp trường nghề tự tin đáp ứng yêu cầu tuyển dụng khắt khe. Giáo trình này thực sự là cẩm nang nghề nghiệp quý báu cho thợ gia công kim loại.

4.1. Ứng dụng trong dây chuyền gia công và lắp ráp công nghiệp

Trong môi trường sản xuất hàng loạt, tiêu chuẩn dung sai quyết định sự thành bại của dây chuyền. Thợ tiện và thợ phay căn cứ vào trị số dung sai để chọn dao cắt phù hợp. Mỗi chi tiết sau khi gia công đều phải nằm trong miền dung sai cho phép. Công đoạn lắp ráp động cơ và hộp số diễn ra thuận lợi nhờ mối ghép tiêu chuẩn. Các liên kết then, chốt hoặc ổ bi vận hành êm ái mà không bị kẹt hay lỏng lẻo. Độ dôi và khe hở được khống chế chính xác giúp tăng tuổi thọ làm việc của máy. Quá trình kiểm soát dung sai tốt giúp giảm thiểu tối đa phế phẩm công nghiệp.

4.2. Nâng cao năng lực nghề nghiệp cho học sinh trung cấp cơ khí

Giáo trình trang bị cho sinh viên trung cấp kỹ năng thực hành nghề nghiệp vững chắc. Học sinh làm chủ kỹ năng đọc bản vẽ và tra bảng dung sai nhanh chóng. Khả năng sử dụng các loại dụng cụ đo kiểm như panme, calíp và thước đo góc thành thạo. Kỹ năng kiểm soát chất lượng sản phẩm giúp sinh viên dễ dàng tìm kiếm việc làm tốt. Các doanh nghiệp cơ khí luôn ưu tiên tuyển dụng lao động nắm vững tiêu chuẩn kỹ thuật. Sinh viên có thể đảm nhận ngay công việc đứng máy phay, tiện hoặc kiểm định chất lượng xuất xưởng. Việc rèn luyện tính kỷ luật và chuẩn xác trong đo đạc tạo dựng phong cách làm việc công nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Dung sai - Đo lường kỹ thuật (Mã số môn học: MH 08) được biên soạn theo chương trình đào tạo nghề ban hành kèm theo Quyết định số 123/QĐ-TC2 ngày 04 tháng 08 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Trung cấp Kinh tế - Kỹ thuật số 2. Giáo trình do giáo viên Trịnh Văn Đoán làm chủ biên, thuộc Khoa Cơ khí. Trong hệ thống đào tạo ngành Cắt gọt kim loại trình độ Trung cấp và Cao đẳng, đây là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc, có thời lượng thiết kế 60 giờ (tương đương 3 tín chỉ, gồm 28 giờ lý thuyết, 28 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 4 giờ kiểm tra) hoặc phân bổ 45 tiết giảng dạy lý thuyết tùy theo kế hoạch đào tạo chuyên ngành. Môn học được bố trí học song song với môn Vẽ kỹ thuật (MH 07), đồng thời cung cấp kiến thức nền tảng để thực hiện các mô đun chuyên môn nghề bắt buộc như Tiện cơ bản (MĐ 16), Nguội cơ bản (MĐ 17), Tiện lỗ (MĐ 18), Tiện côn (MĐ 19), Phay, bào (MĐ 20, 21), Tiện ren (MĐ 22, 23, 24), Phay bánh răng (MĐ 25), Mài phẳng, mài tròn (MĐ 26, 27) và gia công Tiện/Phay CNC (MĐ 29, MĐ 30).

Mục tiêu học tập của giáo trình xác định người học sau khi hoàn thành chương trình phải trình bày được bản chất của tính đổi lẫn chức năng trong lắp ghép; giải thích được hệ thống dung sai lắp ghép theo tiêu chuẩn TCVN 2244-2245; vận dụng tra cứu và tính toán chính xác dung sai kích thước, dung sai hình dạng, sai lệch vị trí bề mặt, độ nhám bề mặt và các mối ghép thông dụng. Người học đồng thời phải ghi được các ký hiệu dung sai, ký hiệu hình học lên bản vẽ chi tiết cơ khí và trình bày được phương pháp sử dụng, bảo quản các loại dụng cụ đo kiểm kích thước hình học thông dụng.

Giáo trình được cấu trúc khoa học từ lý thuyết kích thước, nguyên lý lắp ghép bề mặt trơn, dung sai hình học không gian, các loại mối ghép điển hình đến kỹ thuật đo lường thực tế. Điểm đặc sắc của tài liệu là nội dung được hệ thống hóa ngắn gọn, tính liên kết logic cao, tích hợp đồng bộ giữa lý thuyết tính toán, bảng số liệu tiêu chuẩn Việt Nam và hệ thống bài tập thực hành, câu hỏi trắc nghiệm củng cố ngay sau từng chương.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình phân chia nội dung giảng dạy qua các chương chuyên đề trọng tâm:

• Chương 1: Những khái niệm cơ bản về dung sai và lắp ghép: Khảo sát bản chất và ý nghĩa thực tiễn của tính đổi lẫn chức năng (đổi lẫn hoàn toàn và không hoàn toàn). Trình bày hệ thống định nghĩa kích thước: kích thước danh nghĩa ($D, d$), kích thước thực ($D_t, d_t$), kích thước giới hạn ($D_{\max}, D_{\min}, d_{\max}, d_{\min}$). Định nghĩa sai lệch giới hạn trên ($ES, es$), sai lệch giới hạn dưới ($EI, ei$), dung sai kích thước ($T_D, T_d$). Phân loại 3 đặc tính lắp ghép: lắp lỏng có độ hở ($S$), lắp chặt có độ dôi ($N$), lắp trung gian; phương pháp thiết lập sơ đồ phân bố miền dung sai trên hệ trục tọa độ đường không.
• Chương 2: Dung sai lắp ghép bề mặt trơn: Quy định 20 cấp chính xác kích thước theo TCVN (từ cấp 01, 0, 1 đến cấp 18). Công thức xác định trị số dung sai $T = a \cdot i$. Thiết lập 27 vị trí sai lệch cơ bản của trục ($a$ đến $zc$) và 27 sai lệch cơ bản của lỗ ($A$ đến $ZC$). Phân tích hai hệ thống lắp ghép cơ bản: hệ thống lỗ cơ bản (sai lệch cơ bản $H$ có $EI = 0$) và hệ thống trục cơ bản (sai lệch cơ bản $h$ có $es = 0$). Phạm vi ứng dụng của 69 kiểu lắp tiêu chuẩn trong hệ thống lỗ và 61 kiểu lắp trong hệ thống trục; quy tắc ghi ký hiệu dung sai và lắp ghép trên bản vẽ.
• Chương 3: Dung sai hình dạng, vị trí và nhám bề mặt: Phân tích sai lệch hình dạng mặt trụ (độ tròn: ôvan, phân cạnh; độ trụ: độ côn, độ phình, độ thắt), sai lệch mặt phẳng (độ thẳng, độ phẳng: độ lồi, độ lõm). Sai lệch vị trí tương quan gồm: độ song song, độ vuông góc, độ đồng tâm, độ đối xứng, độ giao nhau giữa các đường tâm, độ đảo hướng kính và độ đảo mặt mút. Cấp chính xác hình dạng và vị trí gồm 16 cấp; quy chuẩn khung ký hiệu 2-3 ô. Khái niệm nhám bề mặt và hai chỉ tiêu đánh giá định lượng: sai lệch trung bình số học $R_a$ và chiều cao nhấp nhô theo 10 điểm $R_z$ qua 14 cấp độ nhám bề mặt.
• Chương 4: Dung sai kích thước và lắp ghép các mối ghép thông dụng: Khảo sát dung sai lắp ghép ổ lăn; mối ghép then bằng và then hoa; lắp ghép côn trơn (góc côn, độ côn, cấp chính xác); dung sai lắp ghép ren hệ mét và ren hình thang; dung sai truyền động bánh răng (yêu cầu kỹ thuật, mức chính xác, dạng tiếp xúc mặt răng, khe hở mặt bên).
• Chương 5: Chuỗi kích thước: Khái niệm chuỗi kích thước công nghệ, phương trình cơ bản của chuỗi, phương pháp giải bài toán chuỗi kích thước và kỹ thuật định kích thước trên bản vẽ chế tạo.
• Chương 6: Dụng cụ đo và phương pháp đo thông số hình học trong chế tạo máy: Cấu tạo, nguyên lý và phương pháp sử dụng dụng cụ đo có khắc vạch và mặt số (thước cặp, panme, đồng hồ so); kiểm tra kích thước bằng calíp; phương pháp đo độ dài, đo góc, đo sai lệch hình dáng và sai lệch vị trí bề mặt.

Progression logic của giáo trình đi từ các khái niệm cơ sở đo lường kích thước tuyến tính một chiều, tiến tới sai số hình học không gian hai chiều, ba chiều, phân tích kết cấu cơ khí tiêu chuẩn hóa, tổng hợp sai số chuỗi kích thước và kết thúc bằng phương pháp đo kiểm thực tế trên thiết bị.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Fundamental theories: Lý thuyết về tính đổi lẫn chức năng trong chế tạo cơ khí hàng loạt và hàng khối; lý thuyết sai số gia công cơ khí bắt nguồn từ hệ thống công nghệ (máy - dao - gá - chi tiết).
• Core principles: Nguyên lý phân bố miền dung sai so với kích thước danh nghĩa (đường không); nguyên lý ưu tiên lựa chọn hệ thống lỗ cơ bản trong lắp ghép để giảm chi phí chế tạo dụng cụ định kích thước; nguyên lý tương quan giữa cấp chính xác kích thước và độ nhẵn bóng bề mặt.
• Essential frameworks: Khung tiêu chuẩn quốc gia TCVN 2244-2245 (TCVN 2244-77) về dung sai và lắp ghép; hệ thống 20 cấp chính xác kích thước; hệ thống 16 cấp chính xác sai lệch hình dạng và vị trí; hệ thống 14 cấp độ nhám bề mặt cơ khí.

Kỹ năng phát triển

• Technical skills: Kỹ năng tra cứu bảng số liệu tiêu chuẩn để tìm sai lệch giới hạn ($ES, EI, es, ei$), trị số dung sai ($IT$), trị số nhám ($R_a, R_z$); kỹ năng ghi đúng quy cách ký hiệu dung sai kích thước, dung sai hình học (khung chữ nhật 2 đến 3 ô) và nhám bề mặt (ký hiệu chữ v lệch) trên bản vẽ kỹ thuật cơ khí.
• Analytical skills: Kỹ năng tính toán các đại lượng lắp ghép ($S_{\max}, S_{\min}, N_{\max}, N_{\min}, T_S, T_N$); kỹ năng phân tích sơ đồ phân bố miền dung sai để xác định tính chất mối ghép; kỹ năng thiết lập và giải bài toán chuỗi kích thước thuận và nghịch.
• Practical competencies: Kỹ năng thao tác, sử dụng và bảo quản đúng kỹ thuật các thiết bị đo kiểm thông dụng trong phân xưởng cơ khí như thước cặp, panme đo ngoài/trong, đồng hồ so gá trên đế từ, calíp nút và calíp hàm; năng lực thẩm định độ chính xác kích thước và hình học của chi tiết sau gia công.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình Dung sai - Đo lường kỹ thuật được thiết kế theo phương pháp sư phạm kỹ thuật kết hợp chặt chẽ giữa thuyết giảng lý thuyết và giải quyết bài toán kỹ thuật ứng dụng. Thời lượng môn học được phân bổ tương đương giữa lý thuyết (28 giờ) và thực hành, bài tập, thảo luận (28 giờ), tạo điều kiện cho người học củng cố kiến thức ngay sau mỗi chủ đề.

Phương pháp biên soạn tích hợp hệ thống bài tập và nghiên cứu tình huống kỹ thuật cụ thể. Sau mỗi chương, giáo trình bố trí các bài tập tự luận yêu cầu tính toán sai lệch, vẽ sơ đồ phân bố dung sai cho các kích thước danh nghĩa cụ thể (ví dụ: $\Phi 50$, $\Phi 60$, $\Phi 80$, $\Phi 100$), cùng các ví dụ thực tiễn như chọn kiểu lắp cho bánh răng thay thế trên máy công cụ ($H7/h6$), ổ trượt trong hộp giảm tốc ($H7/f7$), cổ trục khuỷu động cơ ô tô ($H7/e7$), hay mối ghép chịu lực lớn của máy cán ($H7/u7, H8/u8$). Đồng thời, hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan đa phương án được bố trí cuối bài giúp người học tự lượng giá mức độ ghi nhớ các quy chuẩn, công thức và định nghĩa.

Phần thực hành đo lường hướng dẫn sinh viên trực tiếp thao tác các bài tập đo kiểm thông số hình học trên các thiết bị thực tế của xưởng cơ khí: đo đường kính bằng panme, đo kích thước rãnh và chiều sâu bằng thước cặp, rà kiểm độ đồng tâm, độ đảo hướng kính và độ phẳng bằng đồng hồ so.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập tuân thủ quy chế đào tạo nghề hiện hành:

• Đánh giá thái độ: Kiểm tra chuyên cần, yêu cầu tham dự tối thiểu 80% số giờ học trên lớp, tinh thần kỷ luật và chủ động thực hành.
• Đánh giá quá trình: Thực hiện qua 3 bài kiểm tra định kỳ phân bổ sau Bài 2 (lắp ghép bề mặt trơn), Bài 8 (chuỗi kích thước) và Bài 11 (dụng cụ đo khắc vạch, mặt số).
• Đánh giá kết thúc môn học: Thực hiện qua bài kiểm tra kết thúc môn dưới hình thức trắc nghiệm, bài viết tự luận hoặc thi vấn đáp tổng hợp.

Để tự học hiệu quả, người học cần giải toàn bộ các bài tập tính toán và câu hỏi trắc nghiệm cuối chương, rèn luyện kỹ năng đọc bản vẽ cơ khí và chủ động đối chiếu kiến thức lý thuyết với quá trình gia công thực tế tại xưởng cắt gọt kim loại.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình được ban hành năm 2022 theo quyết định của Hiệu trưởng Trường Trung cấp Kinh tế - Kỹ thuật số 2, phản ánh sự kế thừa có chọn lọc các kiến thức đo lường cơ khí từ các tài liệu chuyên ngành của các tác giả uy tín (TS. Ninh Đức Tốn, PGS. Hà Văn Vui, Nghiêm Thị Phượng, Cao Kim Ngọc, Nguyễn Tiến Thọ) và cập nhật theo khung chương trình đào tạo mới nhất. Toàn bộ hệ số dung sai, cấp chính xác, khoảng dung sai đều được đồng bộ chặt chẽ với tiêu chuẩn quốc gia TCVN 2244-2245 (tương đương chuẩn ISO quốc tế).

Nội dung giáo trình đã được tinh chỉnh, giảm bớt các phần chứng minh lý thuyết phức tạp, tập trung tối đa vào kỹ năng tính toán ứng dụng, đọc hiểu bản vẽ và phương pháp thao tác dụng cụ đo phục vụ trực tiếp cho công việc gia công chi tiết máy. Các kiến thức về chuỗi kích thước và phương pháp đo sai lệch hình học được cô đọng, bám sát các dạng bài toán phát sinh trong quá trình vận hành máy công cụ vạn năng và máy điều khiển số CNC.

Tài liệu cung cấp các liên hệ thực tiễn rõ ràng trong sản xuất công nghiệp, minh chứng qua các trường hợp lắp ghép chi tiết cụ thể:

• Kiểu lắp lỏng chính xác cao ($H7/h6, H7/g6$) áp dụng cho trục dẫn hướng của đồng hồ so, bánh răng dịch chuyển trên trục.
• Kiểu lắp lỏng trung bình ($H7/f7$) ứng dụng cho ổ trục quay tự do có bôi trơn trong hộp tốc độ.
• Kiểu lắp lỏng khe hở lớn ($H9/d9$) áp dụng cho vòng găng piston máy nén khí, ổ trục máy nghiền bi chịu biến dạng nhiệt.
• Kiểu lắp trung gian ($H7/js6, H7/k6, H7/n6$) dùng cho các mối ghép tháo lắp định kỳ có then truyền lực hoặc vòng bi.
• Kiểu lắp chặt ($H7/p6, H7/r6, H7/u7$) sử dụng cho các mối ghép cố định truyền mômen xoắn lớn chịu tải nặng.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được biên soạn phục vụ trực tiếp các nhóm đối tượng:

• Học sinh, sinh viên: Sinh viên năm thứ nhất hoặc năm thứ hai đang theo học trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề các nhóm ngành Cơ khí, Cắt gọt kim loại, Chế tạo máy và Công nghệ Kỹ thuật Ô tô tại Trường Trung cấp Kinh tế - Kỹ thuật số 2, Trường Cao đẳng Nghề Miền Đông Nam Bộ và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp tương đương.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần nắm vững kiến thức toán học cơ sở (hình học, đại số tính toán số thực) và đang học song song hoặc đã học xong môn Vẽ kỹ thuật (MH 07) để có khả năng đọc hiểu các hình chiếu, hình cắt và các ký hiệu hình học cơ bản.
• Giảng viên chuyên ngành: Tài liệu đóng vai trò là đề cương bài giảng chuẩn mực để giáo viên xây dựng kế hoạch giảng dạy chi tiết theo 13 bài học mô đun, chuẩn bị đồ dùng dạy học (tranh ảnh kỹ thuật, đĩa CD mô phỏng, mẫu vật chi tiết gia công) và thiết kế ngân hàng đề kiểm tra định kỳ, đề thi kết thúc môn học.
• Kỹ thuật viên và người tự học: Kỹ thuật viên gia công tiện, phay, bào, mài, thợ gia công cơ khí tại các phân xưởng có thể sử dụng giáo trình làm tài liệu tra cứu thường xuyên các bảng dung sai tiêu chuẩn, cấp chính xác, chỉ số nhám $R_a, R_z$ và quy cách ghi dung sai trên bản vẽ kỹ thuật cơ khí.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho học sinh, sinh viên hệ trung cấp và cao đẳng nghề thuộc các chuyên ngành Cắt gọt kim loại, Cơ khí chế tạo, Sửa chữa cơ khí và Kỹ thuật ô tô. Tài liệu cũng phù hợp cho giảng viên dạy nghề cơ khí và kỹ thuật viên phân xưởng cần tài liệu tra cứu tiêu chuẩn dung sai lắp ghép.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần kiến thức toán học phổ thông cơ bản (cộng trừ số học, giải phương trình bậc nhất, hình học phẳng) và phải học song song hoặc đã hoàn thành môn học Vẽ kỹ thuật (MH 07) để đọc hiểu được các bản vẽ chi tiết máy.

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình tập trung vào tính ứng dụng kỹ thuật thực hành nghề, giảm tải phần lý thuyết hàn lâm; hệ thống hóa đầy đủ các bảng tra tiêu chuẩn TCVN, công thức tính ngắn gọn, đồng thời tích hợp sẵn câu hỏi trắc nghiệm và bài tập tính toán cụ thể sau từng chương học, gắn liền với các chi tiết máy thực tế.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học nên bám sát thứ tự các bài học: đọc hiểu khái niệm và công thức tính, làm đầy đủ các bài tập tự luận và câu hỏi trắc nghiệm cuối chương, chủ động đối chiếu việc ghi ký hiệu dung sai với các bản vẽ gia công thực tế tại xưởng cắt gọt kim loại và thực hành đo kiểm trên mẫu vật thật.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Để mở rộng kiến thức và làm bài tập nâng cao, người học có thể tham khảo các tài liệu được danh mục giáo trình khuyến nghị: Kỹ thuật đo và Bài tập kỹ thuật đo (TS. Ninh Đức Tốn), Dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo lường (PGS. Hà Văn Vui - TS. Ninh Đức Tốn, NXB Giáo Dục 2002), Giáo trình Đo lường kỹ thuật (Nghiêm Thị Phượng - Cao Kim Ngọc) cùng hệ thống bảng Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2244-2245.

---

Kết luận

Giáo trình Dung sai - Đo lường kỹ thuật (MH 08) của Trường Trung cấp Kinh tế - Kỹ thuật số 2 là tài liệu học thuật cơ sở, chuẩn hóa toàn diện các nguyên lý dung sai kích thước, dung sai hình học không gian, chất lượng bề mặt và phương pháp đo kiểm thông số kỹ thuật chế tạo máy. Nội dung giáo trình cung cấp phương pháp luận chặt chẽ, gắn liền lý thuyết tính toán với tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia TCVN.

Lộ trình học tập khuyến nghị bắt đầu từ việc nắm vững bản chất tính đổi lẫn và kích thước cơ bản (Chương 1), thành thạo tính toán lắp ghép bề mặt trơn (Chương 2), làm chủ sai lệch hình học và nhám bề mặt (Chương 3), ứng dụng trên các chi tiết điển hình và chuỗi kích thước (Chương 4, Chương 5), cuối cùng là thực hành thuần thục các kỹ thuật đo lường trên thiết bị xưởng (Chương 6). Tài liệu kết hợp cùng hệ thống sách tham khảo chuyên khảo của TS. Ninh Đức Tốn và PGS. Hà Văn Vui tạo nên nền tảng chuyên môn kỹ thuật cho người học trong toàn bộ quá trình đào tạo nghề cắt gọt kim loại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP ---- I.TÍNH ĐỔI LẪN CHỨC NĂNG CỦA CHI TIẾT MÁY 1.Định nghĩa Mỗi chi tiết trong một máy hay trong một bộ phận máy đếu thực hiện một chức năng nhất định. Ví dụ: đai ốc vặn vào bulông có tác dụng bắt chặt; pittông trong xi lanh thực hiện chức năng nén khí, gây nổ và phát lực…Khi chế tạo hàng loạt đai ốc, bulông, nếu bất kì đai ốc nào cũng vặn vừa vào bất kì bulông nào trong loạt chi tiết vừa chế tạo, ta nói loạt đai ốc, bulông đó đạt tính đổi lẫn chức năng. Vậy tính đổi lẫn chức năng là khả năng thay thế cho nhau của các chi tiết cùng loại, cùng cỡ, không cần lựa chọn hay sữa chữa gì thêm mà vẫn đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của máy hay bộ phận máy mà nó lắp thành.Phân loại Tuy nhiên, tùy theo khả năng chế tạo và yêu cầu về độ chính xác mà tính đổi lẫn chức năng được thỏa mãn theo một trong hai trạng thái hình thức sau: • Đổi lẫn hoàn toàn: Mọi chi tiết trong loạt chi tiết đều đạt tính đổi lẫn chức năng. Các chi tiết tiêu chuẩn, chi tiết dự trữ thay thế thường được chế tạo có tính đổi lẫn hoàn toàn.

• Đổi lẫn không hoàn toàn: Một hoặc một vài chi tiết trong loạt không đạt tính đổi lẫn chức năng. Đổi 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. Câu hỏi trắc nghiệm: 1. Tính đổi lẫn hoàn toàn a.

Đòi hỏi chi tiết phải được chế tạo với yêu cầu kĩ thuật nằm trong dung sai cho phép b. Đòi hỏi chi tiết gia công có khoảng dung sai lớn hơn so với yêu cầu kĩ thuật c. Được dùng cho các chi tiết phi tiêu chuẩn d. Tất cả đều sai 2.

Tính đổi lẫn không hoàn toàn a. Cho phép chi tiết được chế tạo với khoảng dung sai lớn hơn khoảng dung sai cho phép b. Đòi hỏi chi tiết phải được chế tạo với mức độ chính xác cao Giáo viên biên soạn: Trịnh Văn Đoán 6 Giáo trình Dung sai và đo lường kỹ thuật Khoa Cơ Khí c. Được dùng cho các chi tiết tiêu chuẩn d.

Tất cả đều sai 3.Ý nghĩa thực tiễn của tính đổi lẫn chức năng Tính đổi lẫn chức năng có một vai trò hết sức quan trọng trong ngành chế tạo máy. Hiệu quả của nó đảm bảo sản xuất ra những sản phẩm có chất lượng cao, giá thành hạ đồng thời lại tạo thuận lợi cho việc sử dụng, sữa chữa và thay thế các phụ tùng hư hỏng, có thể phân tích hiệu quả của nó ở các mặt: • Đối với thiết kế: Do hình dáng, kết cấu và các thông số kỹ thuật được thống nhất hóa và tiêu chuẩn hóa nên giảm được thời gian công tác và chi phí cho quá trình thiết kế. • Đối với sản xuất: Nhờ có tính đổi lẫn nên có thể xúc tiến chuyên môn hóa trong sản xuất, nhờ có chuyên môn hóa sản xuất, các nhà máy có đủ trang bị những máy móc chuyên dùng có năng suất cao, áp dụng công nghệ tiên tiến, sản xuất mặt hàng ổn định đem lại hiệu quả kinh tế cao. • Đối với sử dụng: Nhờ có đổi lẫn chức năng nên luôn có sẵn những chi tiết cùng loại, cùng cỡ đã được chế tạo trước để dự trữ.

Nếu có chi tiết nào hư hỏng, luôn có ngay chi tiết mới thay thế mà vẫn đảm bảo yêu cầu làm việc. Nhờ đó giảm được thời gian chết máy, tận dụng được thời gian làm việc của máy, thuận lợi cho bộ phận sửa chữa, chế tạo các chi tiết hư hỏng. Câu hỏi trắc nghiệm: 1.Tính đổi lẫn chức năng là a. Khả năng có thể thay thế cho nhau của những chi tiết cùng loại, cùng cỡ mà không cần phải lựa chọn hay sữa chữa nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu kĩ thuật và kinh tế b.

Khả năng có thể thay thế cho nhau của những chi tiết trong cùng loạt c. Khả năng có thể thay thế cho nhau của những chi tiết không cùng loạt nhưng cùng chức năng d. Khả năng có thể thay thế cho nhau của những chi tiết cùng loại, cùng cỡ 2.Tính đổi lẫn chức năng mang lại hiệu quả gì a.Giảm thời gian chết của máy, giảm thời gian sữa chữa và thay thế b.Sản phẩm đạt chất lượng cao, giá thành hạ c.Đẩy mạnh và phát triển sản xuất d.Tính đổi lẫn chức năng dùng để: a.Chế tạo các chi tiết tiêu chuẩn b.Chế tạo các chi tiết lắp ghép có yêu cầu thay thế một cách bất kỳ không cần phải lựa chọn c.Cả a và b đều đúng Giáo viên biên soạn: Trịnh Văn Đoán 7 Giáo trình Dung sai và đo lường kỹ thuật Khoa Cơ Khí d.Cả a và b đều sai II.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 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 ngành cơ khí, đơn vị đo thường dùng cho kích thước là milimet (mm) và qui ước không cần ghi kí hiệu “mm” trên bản vẽ.

Kích thước danh nghĩa – kích thước thiết kế (D, d ) Là kích thước được xác định dựa vào chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết và được chọn theo trị số kích thước tiêu chuẩn. Vấn đề đặt ra là tại sao phải tiêu chuẩn hóa kích thước danh nghĩa? Ví dụ: Xuất phát từ độ bền chịu lực của chi tiết trục, ta tính được đường kính trục là 29,8mm theo các giá trị của dãy kích thước chuẩn (bảng 1.1) ta qui tròn là 30mm. Vậy kích thước danh nghĩa của chi tiết trục là 30mm Bảng 1.1 – Dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 (R5) (R10) (R20) (R40) (R5) (R10) (R20) (R40) (R5) (R10) (R20) (R40) 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 11 1,15 11,5 115 1,2 1,2 1,2 12 12 12 125 125 120 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 2,2 22 22 220 220 Giáo viên biên soạn: Trịnh Văn Đoán 8 Giáo trình Dung sai và đo lường kỹ thuật Khoa Cơ Khí 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 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 Qui ước kí hiệu trong dung sai: chữ in hoa dùng kí hiệu cho chi tiết bao, chữ thường dùng kí hiệu cho chi tiết bị bao – hình 1.1a, b Ví dụ: Giáo viên biên soạn: Trịnh Văn Đoán 9 Giáo trình Dung sai và đo lường kỹ thuật Khoa Cơ Khí Hình 1.1 a Thường gặp mối ghép trục trơn nên từ nay về sau trình bày kí hiệu lỗ, trục, những chi tiết khác được kí hiệu tương tự như qui tắc đã nêu. • Kích thước danh nghĩa của lỗ: D • Kích thước danh nghĩa của trục: d Hình 1.

Kích thước thực (Dt , d t ) Kích thước thực là kích thước đo trực tiếp trên chi tiết bằng phương pháp đo và dụng cụ đo chính xác nhất mà kỹ thuật đo có thể thực hiện được. Trong thực tế, không thể xác định được kích thước một cách chính xác tuyệt đối, nên còn cho phép quan niệm kích thước thực là kích thước được xác định bằng cách đo với sai số cho phép. Sau khi gia công, kích thước thực của loạt chi tiết thường không giống nhau và không giống với kích thước danh nghĩa do tác động của loạt sai số phát sinh trong quá trình gia công. Kích thước giới hạn Kích thước giới hạn là kích thước lớn nhất và nhỏ nhất giới hạn phạm vi cho phép của kích thước chi tiết Kích thước giới hạn lớn nhất Dmax , d max Kích thước giới hạn nhỏ nhất Dmin , d min Chi tiết gia công được xem là đạt yêu cầu khi kích thước thực thỏa mãn.

Dmin  Dt  Dmax (đối với chi tiết lỗ) d min  d t  d max (đối với chi tiết trục) Ví dụ: Chi tiết trục có kích thước giới hạn:  29,98   30,02 , sau gia công đo được  29,98; 30,2; 29,90 có đạt yêu cầu về kích thước không? Giáo viên biên soạn: Trịnh Văn Đoán 10 Giáo trình Dung sai và đo lường kỹ thuật Khoa Cơ Khí Chi tiết lỗ có kích thước giới hạn: 19,94  19,99 , sau gia công đo được 19,99;19,90; 20 có đạt yêu cầu về kích thước không? Câu hỏi trắc nghiệm: 1. Đơn vị đo kích thước trong ngành cơ khí thường dùng là mm a. Kích thước danh nghĩa là kích thước đo được trên chi tiết a. Kích thước danh nghĩa được lấy tùy ý, không theo một qui định nào a.Trong thực tế, có thể xác định kích thước thực chính xác một cách tuyệt đối a.Trên bản vẽ, tất cả các kích thước đều phải cùng một đơn vị đo là mm a.Kích thước thực là kích thước của chi tiết cho trên bản vẽ a.Tiêu chuẩn hóa kích thước danh nghĩa nhằm a.Giảm số lượng chủng loại những chi tiết được tiêu chuẩn hóa b.Tăng số lượng cỡ phôi thanh, giảm số lượng dụng cụ cắt, trang bị công nghệ và dụng cụ đo lường c.Giảm số lượng cỡ phôi thanh, giảm số lượng dụng cụ cắt, trang bị công nghệ và dụng cụ đo lường cho quá trình gia công chi tiết d.Cả a và c đều đúng 8.Kích thước thực là: a.Kích thước đo được trên chi tiết sau gia công với mức độ chính xác theo yêu cầu.Kích thước được tính toán xá định theo kích thước chuẩn.Kích thước đo được trên chi tiết nằng dụng cụ đo và phương pháp đo chính xác nhất mà kĩ thuật đo có thể đạt được.Kích thước do người thiết kế định ra nhằm nhằm đảm bảo cho chi tiết làm việc ở trạng thái tốt nhất.Kích thước giới hạn là: a.Kích thước lớn nhất và kích thước nhỏ nhất giới hạn phạm vi cho phép của kích thước chi tiết b.