Bài giảng Dung sai lắp ghép

au: - Kích thước của khâu tổng được tính theo công thức: AΣ = ∑+ = mn i ii A 1 β Trong đó βi là hệ số ảnh hưởng của khâu thành phần đến khâu tổng. Đối với khâu tăng βi = cosαi, đối với khâu giảm βi = -cosαi. Với αi là góc làm bởi phương của khâu i và phương của khâu tổng. - Dung sai của khâu khép kín bằng tổng dung sai của các khâu thành phần: TΣ = i mn i i T∑+ =1 β - Sai lệch trên của khâu khép kín được tính theo công thức: ESΣ = ∑ ∑ = = − m i n j jji eiE 1 1 iS ββ - Sai lệch dưới của khâu khép kín được tính theo công thức: EIΣ = ∑ ∑ = = − m i n j jji esE 1 1 iI ββ - Sai lệch trung bình của khâu khép kin ký hiệu là EmΣ, sai lệch trung bình của khâu khép kín bằng tổng sai lệch trung bình của khâu tăng trừ đi tổng sai lệch trung bình của khâu giảm: EmΣ = ∑ ∑ = = − m i n j mjji eE 1 1 mi ββ 5.1.3. Giải bài toán nghịch theo đổi lẫn chức năng hoàn toàn Để đơn giản ta xét chuỗi đường, có m+n khâu thành phần, và một khâu tổng. Đã biết kích thước của các khâu, biết sai lệch trên và sai lệch dưới của khâu tổng. Tính sai lệch trên và sai lệch dưới của các khâu thành phần. Bài toán có 2(n+m) ẩn số là ESi và EIi với i = 1 ÷ m+n. Bài toán được giải như sau: - Giả sử các khâu thành phần có cùng độ chính xác, tức là các khâu có cùng hệ số độ chính xác am. - Xác định hệ số kích thước i của các khâu thành phần, dùng Bảng 9.1 trang 114 tài liệu [1]. (5.1) (5.2) (5.3) (5.4) (5.5) 31 - Tính am: Từ công thức TΣ = ∑+ = nm i iT 1 = ∑+ = nm j jmia 1 = amΣij , suy ra am = TΣ/Σij - Xác định độ chính xác của các khâu: Dùng Bảng 4.1 trang 24 tài liệu [1] để xác định độ chính xác của các khâu thành phần. Nếu am trùng với giá trị a trong bảng, ta lấy độ chính xác của các khâu là như nhau. Nếu am nằm giữa hai giá trị a trong bảng 4.1, ta lấy một số khâu có độ chính xác cao hơn am, một số khâu có độ chính xác thấp so với am. - Chọn một khâu k để lại làm khâu bù, sai lệch của khâu này được tính toán. - Tra sai lệch giới hạn của các khâu tăng theo sai lệch cơ bản kiểu H, sai lệch giới hạn của các khâu giảm theo sai lệch cơ bản kiểu h. Ta sẽ tìm được m+n-1 sai lệch giới hạn trên và m+n-1 sai lệch giới hạn dưới. - Tính sai lệch của khâu Ak để tìm hai ẩn số còn lại: Dung sai của khâu Ak được tính theo công thức: Tk = TΣ - ∑−+ = 1 1 nm i iT Trường hợp Ak là khâu tăng Emk = Σ − == +−∑∑ mm i mi n j mj EEe 1 11 ESk = Emk + Tk/2 EIk = Emk - Tk/2 Trường hợp Ak là khâu giảm emk = Σ − == −−∑∑ mn j mj m i mj EE 1 11 E esk = emk + Tk/2 eik = emk - Tk/2 Giải chuỗi theo phương pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn sẽ thuận lợi cho việc tổ chức sản xuất, lắp ráp máy, đặc biệt thuận lợi cho việc sửa chữa thay thế các chi tiết máy bị hỏng. Nhưng trong trường hợp dung sai của khâu tổng nhỏ, số lượng khâu thành phần lớn, làm cho dung sai của khâu thành phần quá nhỏ, khó khăn cho việc gia công, tăng giá thành gia công. Lúc đó người ta phải giải chuỗi theo phương pháp đổi lẫn chức năng không hoàn toàn. 5.1.4. Giải bài toán nghịch theo đổi lẫn chức năng không hoàn toàn Thực chất của phương pháp này là mở rộng dung sai của các khâu thành phần cho dễ gia công, hạ giá thành sản phẩm. Chúng ta có thể dùng một trong bốn cách sau đây: - Phương pháp tính xác suất: Chấp nhận có một số lượng nhỏ phế phẩm (không đảm bảo yêu cầu của khâu tổng) lẫn trong sản phẩm. Số lượng phế (5.6) 32 phẩm thường được khống chế dưới 5%. Lượng dung sai mở rộng thêm được tính theo xác suất. - Phương pháp lắp sửa: Chúng ta chọn ra một khâu Ak có thể dễ dàng cắt gọt, cạo sửa trong khi lắp (Ak được gọi là khâu bù, hay khâu bồi thường). Dung sai của các khâu thành phần còn lại sẽ được chọn theo độ chính xác và khả năng gia công kích thước thuận lợi nhất. Đặc tính của khâu khép kín được đảm bảo bằng cách cạo sửa khâu Ak trong quá trình lắp ghép. Dung sai của các khâu thành phần phải đảm bảo cho khâu Ak có lượng dư đủ lớn để cạo sửa. Phương pháp này tốn rất nhiều thời gian cho quá trình lắp ghép. Đặc biết khó khăn, khi cần phải thay thế chi tiết máy bị hỏng. - Phương pháp lắp điều chỉnh: Chúng ta chọn ra một khâu Ak làm khâu điều chỉnh, có thể điều chỉnh được kích thước của khâu này trong quá trình lắp ráp. Dung sai của các khâu thành phần khác được chọn theo độ chính xác và khả năng gia công kích thước. Đặc tính của khâu khép kín được đảm bảo bằng cách điều chỉnh khâu Ak trong quá trình lắp ghép. Dung sai của các khâu thành phần phải đảm bảo cho khâu Ak có khoảng điều chỉnh không quá lớn. Phương pháp này tốn ít thời gian hơn phương pháp lắp sửa, nhưng kết cấu máy phức tạp. - Phương pháp lắp chọn: Mở rộng dung sai của mỗi khâu thành phần lên hai, ba hoặc bốn lần. Sau đó mỗi khâu được chia thành các nhóm tương ứng với số lần tăng dung sai. Ví dụ tăng 3 lần, thi ta chia làm 3 nhóm. Khi lắp ghép, phải lấy chi tiết của các nhóm tương ứng lắp với nhau. Ví dụ nhóm 1 lắp với 1, nhóm 2 lắp với 2. Như vậy sẽ đảm bảo được đặc tính của khâu khép kín. Phương pháp này mất thời gian phân nhóm, phiền phức trong lắp ghép và bảo quản các nhóm. 5.1.5. Giải bài toán nghịch theo phương pháp tính xác suất Khi giải theo ặyơng pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn, ta thấy khâu khép kín AΣ có giá trị lớn nhất khi tất cả các khâu tăng có giá trị lớn nhất và các khâu giảm có giá trị bé nhất, và ngược lại. Song xác suất kích thước nhỏ nhất và kích thước lớn nhất của mỗi khâu thành phần là quá bé, nên xác suất kích thước nhỏ nhất và kích thước lớn nhất của khâu tổng, có thể coi như bằng không. Với lý luận như vậy, ta có thể mở rộng dung sai của mỗi khâu thành phần lên một lượng, thì xác suất các kích thước của khâu tổng nằm ngoài miền dung sai cũng tăng lên không đáng kể, có thể chấp nhận được. Áp dụng định lý của xác suất cho chuỗi kích thước ta có: ∑+ = Σ = nm i i 1 22 σσ Nếu lấy Ti = 6σi và TΣ = 6σΣ, , thay vào công thức (5.7), ta có ∑+ = Σ = nm i iTT 1 22 hay (5.7) 33 ∑+ = Σ = nm i iTT 1 2 Chọn cấp chính xác của các khâu thành phần như nhau, Ti = am×ii , ta có: ∑+ = Σ = nm i im iaT 1 2 suy ra am = TΣ / ∑+ = nm i ii 1 2 Giá trị của am tính theo công thức (5.9) lớn hơn nhiều so với tính theo công thức (5.6). Có nghĩa là độ chính xác của kích thước giảm đi, dung sai kích thước được tăng lên. Có được giá thị am chúng ta tiếp tục thực hiện các bước giải bài toán tương tự như giải bài toán theo phương pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn. 5.2. Ghi kích thước cho bản vẽ cơ khí Sau khi tính toán kích thước của các chi tiết máy theo các điều kiện bền, điều kiện cứng. Ta thiết lập bản vẽ lắp các bộ phận máy, vẽ tách riêng từng chi tiết máy. Tiến hành ghi kích thước cho bản vẽ lắp bộ phận máy, bản vẽ chi tiết máy. Ghi kích thước cho bản vẽ lắp một cách hợp lý, sẽ thuận lợi cho việc lắp ráp, dễ dàng đảm bảo chất lượng của máy, thuận lợi cho việc giải chuỗi kích thước xác định dung sai kích thước của các khâu. Ghi kích thước cho bản vẽ chi tiết máy một cách hợp lý, chọn đúng chuẩn kích thước, chọn đúng khâu khép kín, sẽ đảm bảo cho chi tiết máy có đủ khả năng làm việc và dễ dàng cho quá trình gia công chế tạo chi tiết máy. Kích thước trên bản vẽ có ba loại: Kích thước chiều dài, kích thước đường kính và kích thước góc. Đa số các kích thước chiều dài tham gia vào chuỗi kích thước, chúng ta sẽ quan tâm nhiều hơn đến loại kích thước này. 5.2.1. Những nguyên tắc chủ yếu cần đảm bảo khi ghi kích thước Khi ghi kích thước cho bản vẽ lắp, bản vẽ chi tíêt máy càn đảm bảo một số nguyên tắc sau: - Kích thước của mọi phần tử trên bản vẽ phải được xác định một cách duy nhất. Hoặc đọc trực tiếp trên bản vẽ, hoặc được tính toán qua các kích thước các khâu thành phần của chuỗi. - Không ghi kích thước cho khâu khép kín trong chuỗi kích thước. Nếu ghi thì phải có dấu hiệu chỉ rõ đó là khâu khép kín. - Trên bản vẽ mỗi kích thước chỉ được ghi một lần. (5.9) (5.8) 34 - Tất cả các kích thước đều phải có sai lệch trên và sai lệch dưới cho phép. - Số khâu trong một chuỗi càng ít, càng tốt. - Một kích thước có thể tham gia nhiều chuỗi kích thước. Số chuỗi kích thước, một khâu tham gia, càng ít càng tốt. - Mỗi kích thước có một chuẩn để xác định (mốc để tính). Người lập quy trình công nghệ có thể dùng chuẩn khác với người thiết kế. Cố gắng dùng càng ít chuẩn càng tốt. Chuẩn thiết kế nên trùng với chuẩn công nghệ. 5.2.2. Chọn phương án ghi kích thước chiều dài cho bản vẽ chi tiết máy Kích thước chiều dài của chi tiết máy có thể ghi theo nhiều phương án khác nhau. Các phương án đều thể hiện đầy đủ kích thước mỗi phần tử thuộc chi tiết máy. Song chúng ta phải chọn ra phương án tốt nhất, phù hợp với phương pháp gia công và quy mô sản xuất chi tiết máy. Có ba cách ghi kích thước chiều dài: - Ghi kích thước thành một chuỗi, các kích thước nối tiếp nhau (Hình 5.3). Mỗi kích thước dùng một chuẩn khác nhau. Mỗi khâu thành phần có dung sai nhỏ, nhưng dung sai của khâu khép kín rất lớn. Phương pháp này phù hợp với dạng sản xuất nhỏ, thực hiện trên các máy vạn năng. - Ghi kích thước theo một chuẩn thống nhất (Hình 5.4). Số chuỗi kích thước nhiều, khâu khép kín nhiều. Dung sai của một số khâu khép kín có thể vượt quá giá trị yêu cầu. Kiểu này thường dùng trong sản xuất hàng loạt, dùng nhiều dao gia công trong một nguyên công. Hình 5.3: Ghi liên tiếp các kích thước thành một chuỗi A1 A2 A3 A4 A5 Hình 5.3: Ghi kích thước theo chuẩn thống nhất A1 A2 A3 A4 A5 35 Hình 5.3: Ghi kích thước kết hợp cả hai cách A1 A2 A3 A4 A5 - Dùng phối hợp hai cách trên (Hình 5.5). Dùng chuẩn thống nhất để giảm số khâu. Trong khi đó những kích thước cần độ chính xác cao, có dung sai nhỏ, không dùng làm khâu khép kín trong chuỗi kích thước. Phương pháp này được dùng nhiều trong thực tế sản xuất.