Dung sai và lắp ghép trong cơ khí chế tạo

Các loại kích thước cần nắm rõ trong dung sai và lắp ghép

Kích thước là giá trị bằng số của đại lượng đo chiều dài (đường kính, chiều dài…) theo đơn vị đo được chọn. Trong công nghệ chế tạo cơ khí, đơn vị đo thường dùng là milimét. Để thống nhất và tiêu chuẩn hóa kích thước của chi tiết và của lắp ghép người ta lập ra 4 dãy kích thước tiêu chuẩn dựa trên các dãy số ưu tiên Ra5, Ra10, Ra20 và Ra40. Khi thiết kế chi tiết, các kích thước thẳng danh nghĩa được chọn theo giá trị của các dãy số ưu tiên và phải ưu tiên chọn trong dãy có độ chia lớn nhất.

Kích thước danh nghĩa là kích thước được xác định bằng tính toán dựa vào chức năng chi tiết, sau đó quy tròn (về phía lớn lên) với chỉ số gần nhất của kích thước có trong bảng tiêu chuẩn. Kích thước danh nghĩa của chi tiết lỗ kí hiệu là D, chi tiết trục kí hiệu là d.

Kích thước thực là kích thước nhận được từ kết quả đo với sai số cho phép. Kích thước thực của chi tiết lỗ được kí hiệu là D_t, chi tiết trục được kí hiệu là d_t.

Khi gia công bất kỳ một kích thước bất kỳ của một chi tiết nào đó, ta cần phải qui 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 qui định được gọi là kích thước giới hạn. Kích thước giới hạn lớn nhất và nhỏ nhất của chi tiết lộ được ký hiệu là D_max và D_min kích thước giới hạn lớn nhất và nhỏ nhất của chi tiết trục được ký hiệu là d_max và d_min .

Chi tiết đạt yêu cầu khi kích thước thực thỏa mãn điều kiện sau:

• D_min ≤ D_t ≤ D_max
• d_min  ≤ d_t ≤ d_max

Chi tiết đạt yêu cầu được gọi là thành phẩm. Chi tiết không đạt yêu cầu được gọi là thứ phẩm nếu còn sửa được (d_t > d_max hoặc D_t < D_min) gọi là phế phẩm nếu không sửa được (d_t < d_min hoặc D_t > D_max )

Các giá trị sai lệch trong dung sai và lắp ghép

Sai lệch giới hạn là sai lệch của các kích thước giới hạn so với kích thước danh nghĩa. Sai lệch giới hạn gồm sai lệch giới hạn trên (es, ES)  và sai lệch giới hạn dưới (ei , El)

• Sai lệch giới hạn trên của chi tiết trục : es = d_max – d
• Sai lệch giới hạn trên của chi tiết lỗ : ES =  D_max – D
• Sai lệch giới hạn dưới của chi tiết trục : ei = d_min – d
• Sai lệch giới hạn dưới của chi tiết lỗ : EI = D_min – D

Tùy theo giá trị của kích thước giới hạn và kích thước danh nghĩa mà sai lệch có thể âm, dương hoặc bằng không.

Sai lệch thực là hiệu đại số giữa kích thước thực và kích thước danh nghĩa.

Sai lệch cơ bản là một trong hai sai lệch (trên hoặc dưới) dùng để xác định vị trí của miền dung sai so với đường không. Tiêu chuẩn Việt Nam ( TCVN ) qui định sai lệch gần với đường không là sai lệch cơ bản . Đường không là đường biểu thị vị trí kích thước danh nghĩa. Khi biểu diễn sơ đồ phân bổ dung sai và lập ghép thì sai lệch dương đặt ở phía trên đường không, sai lệch âm đặt ở phía dướ.

Giá trị dung sai trong lắp ghép cơ khí

Dung sai, được ký hiệu là T, là hiệu giữa kích thước giới hạn lớn nhất với kích thước giới hạn nhỏ nhất.

• Dung sai chi tiết lộ: T_D = D_max –  D_min = ES – El
• Dung sai chi tiết trục: T_d = d_max – d_min = es – ei

Dung sai luôn luôn dương. Trị số dung sai lớn thì độ chính xác của chi tiết thấp và ngược lại.

Miền dung sai là miền được giới hạn bởi sai lệch trên và sai lệch dưới. Miền giá trị dung sai xác định trị số và sự phân bố dung sai tương đối so với kích thước danh nghĩa

Các loại lắp ghép bề mặt trơn

a. Lắp ghép có độ hở

Lắp ghép có độ hở còn được gọi là lắp lỏng. Trong mối ghép này kích thước lỗ luôn lớn hơn kích thước thực . Độ hở trong lắp ghép , được ký hiệu là S , đặc trưng cho sự chuyển động tương đối giữa hai chi tiết trong lắp ghép . Độ hở càng lớn thì khả năng dịch chuyên tương đối càng lớn và ngược lại.

Lắp ghép có độ hở

• S = D – d
• Độ hở lớn nhất : S_max = D_max – d_min = ES - ei
• Độ hở nhỏ nhất : S_min = D_min –  d_max = EI - es
• Độ hở trung bình : S_{tb =} (S_max+S_min)/2
• Dung sai độ hở : T_S= S_max - S_min = T_D + T_d

b. Lắp ghép có độ dôi

Lắp ghép có độ dôi

Lắp ghép có độ dôi còn được gọi là lắp chặt. Đây là loại lắp ghép trong đó kích thước của lỗ luôn nhỏ hơn kích thước của trục. Độ dối trong lắp ghép , được ký hiệu là N, đặc trưng cho sự cố định tương đối giữa hai chi tiết trong lắp ghép. Nếu độ dôi càng lớn thì sự cố định giữa hai chi tiết càng bền chặt và ngược lại.

• N = d - D
• Độ dôi lớn nhất : N_max = d_max – D_min = es - EI
• Độ dôi nhỏ nhất : N_min = d_min –  D_max = ei - ES
• Độ dôi trung bình : N_{tb =}  (N_max+N_min)/2
• Dung sai độ dôi : T_N = N_max - N_min = T_D + T_d

c. Lắp ghép trung gian

Lắp ghép trung gian là loại lắp ghép quá độ giữa lắp ghép có độ hở và lắp ghép có độ dôi. Trong lắp ghép này tùy theo kích thước của chi tiết lỗ và chi tiết trục mà lắp ghép có độ hở hoặc lắp ghép có độ dôi.

Lắp ghép trung gian

Nếu lắp chi tiết lộ có kích thước giới hạn lớn nhất với chi tiết trục có kích thước giới hạn nhỏ nhất thì lắp ghép có độ hở lớn nhất: S_max = D_max – d_min = ES - ei

Nếu lắp chi tiết lỗ có kích thước giới hạn nhỏ nhất với chi tiết trục có kích thước giới hạn lớn nhất thì lắp ghép có độ dối lớn nhất: N_max = d_max – D_min = es - EI

Dung sai của lắp ghép trung gian là dung sai độ hở hoặc dung sai trung gian: T_S = T_N = N_max + S_max  = T_D+T_d

Nếu lắp ghép có độ hở lớn nhất lớn hơn độ dôi lớn nhất thì lắp ghép có độ hở trung bình:

S_{tb =}  (S_max - N_max)/2

Nếu lắp ghép có độ dối lớn nhất lớn hơn độ hở lớn nhất thì lắp ghép có độ hở trung bình:

N_{tb =}  (N_max - S_max)/2

Độ hở trung bình hoặc độ dôi trung bình trong các lặp ghép đạt được khi các kích thước của các chi tiết được chế tạo theo các trị số trung bình của dung sai của chúng.

Hệ thống lắp ghép trong cơ khí chế tạo

a. Hệ thống trục

Lắp ghép trong hệ thống trục là tập hợp các lắp ghép trong đó các độ hở và độ dôi khác nhau có được bằng cách ghép các lỗ có kích thước khác nhau với trục cơ sở.

Trong hệ thống trục, trục là chi tiết cơ sở nên còn gọi là hệ trục cơ sở. Chi tiết trục cơ sở được kí hiệu là h và es=0 nên d_max =d, ei = -T_d .

Sơ đồ phân bố miền dung sai lắp ghép theo hệ trục

b. Hệ thống lỗ

Lắp ghép trong hệ thống lỗ là tập hợp các lắp ghép trong đó các độ hở và độ dôi khác nhau có được bằng cách ghép các trục có kích thước khác nhau với lỗ cơ sở.

Trong hệ thống lỗ, lỗ là chi tiết cơ sở nên còn gọi là hệ lỗ cơ sở. Chi tiết lỗ cơ sở được kí hiệu là H và El=0 nên D_min=D, ES - T_D.

Sơ đồ phân bố miền dung sai lắp ghép theo hệ lỗ

Sơ đồ phân bố miền dung sai lắp ghép là hình biểu diễn, vị trí tương quan giữa viên dung sai của lỗ và miện dung sai của trục trong các lắp ghép.

Trên sơ đồ này cần thể hiện được hệ thống lắp ghép, các sai lệch giới hạn, miền dung sai của các chi tiết và đặc tính của lặp ghép. Các bước vẽ sơ đồ phân bố miền dung sai lắp ghép như sau:

1. Vẽ đường nằm ngang biểu thị vị trí đường không. Sai lệch giới hạn được bố trí về hai phía của đường không: sai lệch dương ở phía trên, sai lệch âm ở phía dưới.
2. Biểu diễn miền dung sai của trục hoặc lỗ cơ sở.
3. Biểu diễn miền dung sai của lỗ hoặc trục.

Cùng TechK trả lời một số câu hỏi về dung sai và lắp ghép trong thiết kế kế cơ khí nào

Bài tập 1: Cho một chi tiết lỗ có kích thước danh nghĩa D = 70 mm, kích thước giới hạn lớn nhất là D_max = 70,105 mm, kích thước giới hạn nhỏ nhất D_min = 70,028 mm. Tính trị số các sai lệch giới hạn và dung sai của chi tiết lỗ. Nếu sau khi gia công đo chi tiết này và đạt kích thước 70,250 mm thì chi tiết có đạt yêu cầu không?

Bài tập 2: Một chi tiết trục có kích thước danh nghĩa d = 40 mm và các sai lệch giới hạn es = 0,055 mm, ei = - 0,020 mm. Hãy tính kích thước giới hạn của chi tiết trục và dung sai. Nếu sai khi gia công chi tiết này đạt kích thước 39,985 mm thì chi tiết này có đạt yêu cầu không?

Nếu bạn có câu trả lời, hãy gửi về cho TechK để chúng ta cùng bàn luận về đáp án nhé!

Tham khảo các khóa học tại TechK:

✨ Khóa học SolidWorks

✨ Khóa học MasterCAM

✨ Khóa học  Creo Parametric

✨ Khóa học ArtCAM

✨ Khóa học NX Unigraphic

✨ Khóa học Inventor

✨ Khóa học Catia

✨ Khóa học AutoCAD

✨ Khóa học lập trình và vận hành máy CNC

TRẦN TRỌNG TUẤN HẢI - TRUNG TÂM ĐÀO TẠO VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TECHK