CHƯƠNG I TÍNH ĐỔI LẪN CHỨC NĂNG 1.1 - Khái niệm về tính đổi lẫn chức năng - Đảm bảo và nâng cao chất lượng sản phẩm (CLSP) nói chung trong đó có sản phẩm cơ khí là một yêu cầu khách quan, tất yếu và ngày càng trở thành một vấn đề thiết yếu. - Để nâng cao CLSP phụ thuộc vào rât nhiều yếu tố như: kết cấu hợp lý, sử dụng vật liệu phù hợp, ứng dụng công nghệ tiên tiến, phương pháp nhiệt luyện thích hợp … Nhưng trong đó, nguyên tắc thiết kế và chế tạo sản phẩm có tác dụng quan trọng để sản phẩm đạt chất lượng cao. - Khi thiết kế chế tạo một máy hay bộ phận máy, tùy theo chức năng của chúng mà người thiết kế phải đề ra một số thông số kỹ thuật tối ưu như: độ bền, độ chính xác, năng suất, hiệu suất, lượng tiêu hao nhiên liệu … Thông số này được biểu hiện bằng một trị số ký hiệu là AΣ* - Máy hay bộ phận máy được cấu thành bởi các chi tiết máy. Do các chi tiết máy này quyết định tới chất lượng máy cho nên nó cũng đòi hỏi phải có một thông số kỹ thuật Ai nào đó như: độ chính xác kích thước, hình dáng, độ cứng, độ bền … xuất phát từ thông số kỹ thuật của máy hay bộ phận máy.
- Mối quan hệ giữa thông số kỹ thuật của máy AΣ và các thông số kỹ thuật Ai của các chi tiết máy được biểu diễn theo quan hệ hàm số như sau: AΣ = f ( A1 , A2 ,.1) - Người thiết kế mong muốn cho máy đạt được thông số kỹ thuật tối ưu AΣ* và từ (1.1) xác định được các thông số kỹ thuật tối ưu Ai* của CTM. - Tuy nhiên, điều đó không thể thực hiện được vì trong quá trình gia công luôn tồn tại sai số gia công. Tức là không thể đạt được các giá trị tối ưu như mong muốn. Vì vậy khi thiết kế, người ta cho phép thông số kỹ thuật AΣ được phép dao động trong phạm vi cho phép xung quanh giá trị AΣ*.
Khoảng giá trị cho phép đó ký hiệu là TAΣ và gọi là “ Dung sai của thông số kỹ thuật AΣ”. Nếu gọi TA i là ‘’Dung sai của thông số kỹ thuật Ai” của chi tiết máy thứ i, thì từ quan hệ 1.1 ta có: 1 n ∂f TA Σ = ∑ TA i (1.2) i =1 ∂A i Như vậy thấy rằng khi thiết kế, từ “Dung sai của thông số kỹ thuật TAΣ” của máy người thiết kế sẽ xác định được các “Dung sai của thông số kỹ thuật TAi” của các chi tiết máy lắp thành máy đó. Mặt khác khi chế tạo nếu tất cả các chi tiết đều có thông số kỹ thuật Ai nằm trong phạm vi dung sai TAi như đã xác định theo quan hệ (1.2) thì khi lắp chúng thành máy, máy đó nhất định sẽ có thông số kỹ thuật AΣ nằm trong phạm vi dung sai TAΣ như thiết kế. Người ta nói rằng các chi tiết máy và máy được thiết kế theo nguyên tắc này có “ Tính đổi lẫn chức năng” 1.1 - Định nghĩa: Tính đổi lẫn chức năng (ĐLCN) của CTM và máy là tính chất của máy móc, thiết bị và những chi tiết cấu thành nó đảm bảo khả năng lắp ráp (hoặc thay thế khi sửa chữa) không cần lựa chọn, sửa đổi hoặc điều chỉnh mà vẫn đạt được các yêu cầu kỹ thuật không phụ thuộc vào độ chính xác chế tạo.2 – Các dạng đổi lẫn chức năng *) Tính đổi lẫn chức năng hoàn toàn: Khi các thông số kỹ thuật của loạt chi tiết gia công đạt được một độ chính xác nào đó cho phép tất cả đều có thể lắp thay thế cho nhau được.
*) Tính đổi lẫn chức năng không hoàn toàn : Khi đó để đạt được thông số kỹ thuật của sản phẩm, trong quá trình lắp ráp (hoặc thay thế khi sửa chữa) người ta cần phải phân nhóm, lựa chọn chi tiết, điều chỉnh vị trí, hoặc sửa chữa bổ sung một vài bộ phận nào đó *) Đổi lẫn chức năng nội: là tính đổi lẫn chức năng của các chi tiết riêng biệt trong một đơn vị lắp hoặc tính đổi lẫn công nghệ của bộ phận hay cơ cấu trong một sản phẩm. Ví dụ: Trong ổ lăn thì sự thay thế các con lăn và vòng ổ là tính đổi lẫn chức năng nội. 2 *) Đổi lẫn chức năng ngoại: là tính đổi lẫn chức năng của các đơn vị lắp khác nhau được lắp vào các sản phẩm phức tạp theo các kích thước lắp ghép. Ví dụ: Đường kính ngoài của vòng ngoài và đường kính trong của vòng trong của ổ lăn 1.3 - Hiệu quả của tính đổi lẫn chức năng: - Tính đổi lẫn chức năng là nguyên tắc của quá trình thiết kế và chế tạo để đảm bảo cho các chi tiết và bộ phận máy cùng loại không những có khả năng thay thế cho nhau không cần sửa chữa mà còn đảm bảo chỉ tiêu sử dụng máy hoặc bộ phận máy có trị số kinh tế hợp lý.
* Hiệu quả đối với quá trình thiết kế: - Giảm nhẹ được khối lượng công việc thiết kế qua đó giảm thời gian chuẩn bị sản xuất của nhà máy. - Tạo điều kiện cho người thiết kế tạo ra được các máy móc có các thông số phù hợp, thuận tiện. * Trong sản xuất và chế tạo sản phẩm: - Là tiền đề về kỹ thuật cho phép phân công sản xuất giữa các nhà máy, tiến tới chuyên môn hóa sản xuất. - Làm đơn giản hoá quá trình lắp ráp và tạo điều kiện cho việc tự động hoá quá trình lắp ráp.
* Đối với quá trình sử dụng: - Hạn chế tối đa giờ chết của máy do việc chờ chế tạo chi tiết hỏng để thay thế. Vì giảm thời gian chết của máy cho nên giảm hao mòn vô hình của máy (làm cho máy trong một thời gian ngắn nhất được sử dụng với hiệu quả tối đa, nâng cao hiệu suất sử dụng máy). - Không cần bộ phận sửa chữa cồng kềnh, phức tạp 1.2 - Mục đích môn học: - Mục đích của môn học là nghiên cứu những nguyên tắc thiết kế và biện pháp chế tạo để các chi tiết máy đạt được tính đổi lẫn chức năng về mặt hình học của chi tiết máy và máy. Trang bị những tiêu chuẩn về dung sai và biện pháp kiểm tra các 3 yếu tố hình học của chi tiết để giúp cho việc thực hiện các nguyên tắc thiết kế và chế tạo chi tiết sao cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế.
- Trang bị khái niệm cơ bản các phương pháp đo các thông số kỹ thuật cơ bản trong ngành chế tạo máy.3 - Đối tượng môn học: - Để đảm bảo tính ĐLCN, các chi tiết lắp lẫn cần có tính đồng nhất về: kích thước, hình dáng, độ cứng, độ bền, tính chất vật lý, hóa học … Nếu tất cả các thông số chức năng này của chi tiết được quy định trong giới hạn dung sai thì sẽ đảm bảo chỉ tiêu kỹ thuật và tính kinh tế củamáy. - Tuy nhiên, môn học Kỹ thuật đo chỉ đảm bảo việc nghiên cứu tính đổi lẫn chức năng cho các chi tiết máy về các thông số hình học : kích thước, hình dáng, vị trí tương quan giữa các bề mặt, nhám bề mặt … - Môn học cũng nhằm giải quyết tính ĐLCN trong mối quan hệ giữa thiết kế và chế tạo sao cho khi chế tạo theo nhữngnguyên tắc đã được thiết kế trên đem lại hiệu quả kinh tế cao. +) Người thiết kế máy mong muốn kích thước đã cho đạt được độ chính xác cao nhất nghĩa là dung sai gia công phải nhỏ nhất. Dung sai gia công nhỏ thì quá trình lắp ráp sẽ đảm bảo chính xác hơn các chức năng khi làm việc như: độ tin cậy, vận tốc, công suất … +) Ngược lại, người chế tạo lại mong muốn dung sai lớn để việc chế tạo dễ dàng hơn, khi đó dẫn tới độ dao động lớn của các kích thước chi tiết làm cho chất lượng lắp ráp thấp, độ tin cậy và tuổi thọ của máy giảm.
Vì những lý do trên mà cần phải nghiên cứu, thiết lập các tiêu chuẩn về dung sai và lắp ghép nhằm thống nhất giữa người thiết kế và chế tạo, bảo đảm sản phẩm sản xuất ra có chất lượng tốt và tính kinh tế cao. - Nghiên cứu các phương pháp đo lường và các dụng cụ đo thông dụng *Kết luận: đối tượng môn học là những vấn đề về nguyên tắc thiết kế và chế tạo, đồng thời nghiên cứu những tiêu chuẩn dung saivà cách đo lường, kiểm tra các yếu tố hình học của chi tiết sao cho chúng đạt được tính ĐLCN mà vẫn đảm bảo được hiệu quả kinh tế hợp lý nhất. 4 CHƯƠNG II CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 2.1 - Kích thước, sai lệch và dung sai: 2.1 - Kích thước: * Kích thước danh nghĩa (ddn): là kích thước mà dựa vào chức năng của chi tiết, xác định được sau khi đã tính toán đảm bảo các thông số kỹ thuật yêu cầu (độ bền, độ cứng …) sau đó được quy tròn (về phía lớn lên) theo các giá trị của dãy kích thước tiêu chuẩn. * Kích thước thực (dth): Là kích thước nhận được từ kết quả đo chi tiết với sai số cho phép.
Ví dụ: Đo kích thước đường kính chi tiết trục bằng Panme có độ phân giải là 0,001mm nhận được kết quả đo là: 24,985 mm. Khi đó dth = 24,985 mm Trong thực tế đôi khi sử dụng khái niệm kích thước thực cục bộ: là khoảng cách tại một mặt cắt ngang bất kì của một yếu tố, nghĩa là kích thước đo được giữa 2 điểm bất kỳ. * Kích thước giới hạn: Là hai kích thước giới hạn một khoảng nào đó mà kích thước đạt yêu cầu phải nằm trong khoảng đó. dmax = Kích thước giới hạn lớn nhất: dmin = Kích thước giới hạn nhỏ nhất Kích thước thực đạt yêu cầu khi nó thoả mãn điều kiện: dmin ≤ dth ≤ d max 2.2 - Sai lệch - Sai lệch là hiệu số đại số giữa một kích thước (kích thước thực, kích thước giới hạn .) với kích thước danh nghĩa.
- Dung sai gia công được cho trên bản vẽ dưới dạng hai sai lệch so với kích thước danh nghĩa - được gọi là sai lệch giới hạn. Sai lệch giới hạn quyết định độ chính xác yêu cầu của các kích thước gia công và xác định đặc tính của mối ghép. - Sai lệch giới hạn: là hiệu số đại số giữa các kích thước giới hạn và kích thước danh nghĩa. Bao gồm: 5 +) Sai lệch trên (ES,es): là hiệu số đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước danh nghĩa.