Per què hi ha conceptes de tolerància i adequació?
Tots els productes fabricats, per precís que sigui l'equip i per molt que ho intentem, la mida i la forma no poden complir completament els requisits numèrics teòrics. Aquesta és la bretxa entre l'ideal i la realitat!
Llavors, com satisfer els requisits d'intercanviabilitat de les peces? És a dir, qualsevol d'un lot de peces o components de la mateixa especificació pot complir els requisits de rendiment especificats sense cap selecció ni modificacions addicionals. Això requereix que les dimensions de les peces de producció estiguin dins del rang de tolerància admissible.
01
Termes relacionats amb la tolerància
Durant el processament de peces, a causa de la influència de la precisió de la màquina-eina, el desgast de les eines, els errors de mesura, etc., és impossible processar les dimensions de les peces amb absoluta precisió. Per garantir la intercanviabilitat, l'error de mecanitzat de les dimensions de la peça s'ha de limitar a un determinat rang i s'ha d'especificar la quantitat de variació dimensional.
imatge
1) Talla bàsica
Les dimensions es determinen durant el disseny en funció de la resistència i els requisits estructurals de la peça.
2) Mida real
Dimensions obtingudes per mesura.
3) Mida extrema
Dos límits per a la variació de mida permesa. Es determina en funció de la mida bàsica. El més gran dels dos valors límit s'anomena mida límit màxima; el més petit s'anomena mida límit mínima.
4) Desviació dimensional (anomenada desviació)
La diferència algebraica que s'obté en restar una determinada mida de la seva mida base. Les desviacions dimensionals inclouen:
Desviació superior=mida límit màxima - mida bàsica
Desviació inferior=mida límit mínima - mida bàsica
Les desviacions superior i inferior s'anomenen col·lectivament desviacions límit, i les desviacions superior i inferior poden ser positives, negatives o zero.
Els estàndards nacionals estipulen que el codi de desviació superior del forat és ES, el codi de desviació inferior del forat és EI; el codi de desviació superior de l'eix és es i el codi de desviació inferior de l'eix és ei.
imatge
▲ Diagrama de zones de tolerància
5) Tolerància dimensional (anomenada tolerància)
Es permet la variació de dimensions.
Tolerància dimensional=mida límit màxima - mida límit mínima
=desviació superior-desviació inferior
Com que la mida límit màxima és sempre més gran que la mida límit mínima, és a dir, la desviació superior sempre és més gran que la desviació inferior, la tolerància dimensional ha de ser positiva.
6) Diagrama de línia zero, zona PR i zona de tolerància
La línia zero és una línia de referència que s'utilitza per determinar la desviació en el diagrama de zones de tolerància, és a dir, la línia de desviació zero. Normalment, la línia zero representa la mida bàsica. Marqueu "0", "+" i "-" a l'extrem esquerre de la línia zero. La desviació per sobre de la línia zero és positiva; la desviació per sota de la línia zero és negativa. La zona de tolerància és una àrea delimitada per dues línies rectes que representen les desviacions superior i inferior. L'amplada i la posició de la zona de tolerància són els dos elements que constitueixen la zona de tolerància.
7) Tolerància estàndard i grau de tolerància estàndard
La tolerància estàndard és qualsevol tolerància enumerada a les normes nacionals per determinar la mida de la zona de tolerància. Els nivells de tolerància estàndard són nivells que determinen la precisió de les dimensions. Les toleràncies estàndard es divideixen en 20 nivells, és a dir, IT01, IT0, IT1~IT18, que representen toleràncies estàndard. Els números àrabs representen nivells de tolerància estàndard. Entre ells, el nivell IT01 és el més alt, els nivells disminueixen per ordre i el nivell IT18 és el més baix. Per a una determinada mida bàsica, com més alt sigui el nivell de tolerància estàndard, més petit serà el valor de tolerància estàndard i més gran serà la precisió de la mida.
8) Desviació bàsica
S'utilitza per determinar la desviació superior o inferior de la zona de tolerància respecte a la posició de la línia zero. Generalment es refereix a la desviació propera a la línia zero. Quan la zona de tolerància està per sobre de la línia zero, la desviació bàsica és la desviació més baixa. Quan la zona de tolerància està per sota de la línia zero, la desviació bàsica és la desviació superior.
Segons les necessitats reals, la norma nacional estipula 28 desviacions bàsiques diferents per a forats i eixos, tal com es mostra a la figura següent. Els valors bàsics de desviació de forats i eixos es poden trobar a les taules corresponents.
imatge
▲ Sèrie de desviació bàsica
Com es pot veure a la figura anterior:
1) El codi de desviació bàsic es representa amb lletres llatines, les majúscules representen el codi de desviació bàsic i les minúscules representen el codi de desviació bàsic de l'eix. Com que la desviació bàsica de la figura només representa la mida de la zona de tolerància, un extrem de la zona de tolerància es dibuixa com a obertura.
2) Aquesta desviació és d'A a H com a desviació inferior, J a ZC com a desviació superior i les desviacions superior i inferior de JS són + IT/2 i -IT/2 respectivament.
3) La desviació bàsica de l'eix d'a a h és la desviació superior, j a zc és la desviació inferior i les desviacions superior i inferior de js són +IT/2T i -IT/2 respectivament. Es pot calcular una altra desviació del forat i de l'eix a partir de la desviació bàsica i la tolerància estàndard.
02
Terminologia relacionada amb la coordinació
En el muntatge de màquines, la relació entre les zones de tolerància de forats i eixos que tenen la mateixa mida bàsica i es combinen entre si s'anomena ajustament. Com que les dimensions reals del forat i l'eix són diferents, es poden produir "buits" o "interferències" després del muntatge. En l'ajust entre el forat i l'eix, la diferència algebraica obtinguda restant la mida de l'eix de la mida del forat és un buit quan és un valor positiu i una interferència quan és un valor negatiu.
(1) Tipus de coordinació
Els ajustaments es divideixen en tres categories segons la diferència de buits o interferències:
imatge
1) Ajust de liquidació
La zona de tolerància del forat està per sobre de la zona PR de l'eix. Qualsevol parell de forats que coincideixin amb l'eix es convertirà en un ajustament amb un buit (incloent un espai mínim de zero), tal com es mostra a la figura A anterior.
2) Ajust d'interferència
La zona de tolerància del forat es troba per sota de la zona de tolerància de l'eix. Qualsevol parell de forats que coincideixin amb l'eix s'ajusta amb interferència (incloent un espai lliure mínim de zero), tal com es mostra a la figura b anterior.
3) Sobrecooperació
Les zones de tolerància dels forats es superposen amb les zones de tolerància de l'eix. Si algun parell de forats coincideix amb l'eix, pot haver-hi un buit o un ajustament per interferència, tal com es mostra a la figura c anterior.
(2) Sistema coordinat de referència
Les normes nacionals estipulen dos sistemes de referència, tal com es mostra a la figura següent.
imatge
▲ Dos sistemes de referència
1) Sistema bàsic de forats
La zona de tolerància del forat amb una certa desviació bàsica i la zona de tolerància de l'eix amb la desviació bàsica constitueixen un sistema de concordança, tal com es mostra a la figura a. És a dir, en un ajustament amb les mateixes dimensions bàsiques, es fixa la posició de la zona de tolerància del forat i s'obtenen diferents ajustaments canviant la posició de la zona de tolerància de l'eix. El forat fet amb el forat bàsic s'anomena forat de referència. L'estàndard nacional estipula que la desviació inferior del forat de referència és zero i "H" és el codi de desviació bàsica del forat de referència.
2) Sistema d'eix bàsic
La zona de tolerància de l'eix amb una certa desviació bàsica i la zona de tolerància del forat amb diferents desviacions bàsiques constitueixen un sistema d'ajustaments diversos, tal com es mostra a la figura b. És a dir, en un ajustament amb les mateixes dimensions bàsiques, es fixa la posició de la zona de tolerància de l'eix i s'obtenen diferents ajustaments canviant la posició de la zona de tolerància del forat. El forat perforat a l'eix de la base s'anomena funda base. L'estàndard nacional estipula que la desviació superior de l'eix base és zero i "h" és el codi de desviació bàsica de l'eix base.
Es pot veure al gràfic de sèries de desviacions bàsiques:
En el sistema de forats bàsics, el forat de referència H coincideix amb l'eix, a ~ h (11 tipus en total) s'utilitzen per a l'ajust lliure; j~n (5 tipus en total) s'utilitzen principalment per sobre-ajustar; (n, p, r poden ser sobreajustats) o ajustament per interferència); p~zc (12 tipus en total) s'utilitzen principalment per a l'ajust d'interferència.
En el sistema d'eix bàsic, l'eix de referència h encaixa amb el forat. A ~ H (11 tipus en total) s'utilitzen per a l'ajustament lliure; J~N (5 tipus en total) s'utilitzen principalment per sobre-ajustar; (N, P i R poden ser sobreajustats o ajustats per interferència); P~ZC (12 tipus en total) s'utilitzen principalment per a l'ajust d'interferència.
03
Tolerància a la forma
La tolerància de forma es refereix a la quantitat total de variació permesa en la forma d'una única característica real. La tolerància de forma s'expressa en zones de tolerància de forma. La zona de tolerància de forma inclou quatre elements: forma, direcció, posició i mida de la zona de tolerància. Els elements de tolerància de forma inclouen 6 elements: rectitud, planitud, rodonesa, cilindricitat, perfil de línia, perfil de superfície, etc.
1) Rectitud
La rectitud es refereix a la condició que la forma real dels elements de línia recta de la peça mantingui una línia recta ideal. Això és el que comunament s'anomena rectitud. La tolerància de rectitud és la variació màxima permesa d'una línia real d'una línia recta ideal. És a dir, el que es mostra al dibuix s'utilitza per limitar el rang de variació admissible de l'error de processament de línia real.
imatge
▲ Exemple de patró 1: en un pla determinat, la zona de tolerància ha d'estar a l'àrea entre dues rectes paral·leles amb una distància de 0,1 mm.
imatge
▲ Exemple de patró 2: afegiu la marca φ abans del valor de tolerància i la zona de tolerància ha d'estar dins de l'àrea de la superfície cilíndrica amb un diàmetre de 0,08 mm.
2) Planitud
La planitud es refereix a la forma real dels elements plans de la peça i la condició de mantenir un pla ideal. Això és el que comunament s'anomena planitud. La tolerància a la planitud és la variació màxima permesa d'una superfície real d'una superfície plana. És a dir, es dóna al dibuix per limitar el rang de variació admissible de l'error real de processament de la superfície.
imatge
▲ Exemple de patró: la zona de tolerància és l'àrea entre dos plans paral·lels de 0,08 mm de distància.
3) Rodoneïtat
La rodonesa fa referència a la forma real dels elements d'un cercle en una part, equidistant del seu centre. Això es coneix comunament com el grau de rodonesa. La tolerància de rodonesa és la variació màxima permesa del cercle real respecte al cercle ideal de la mateixa secció transversal. És a dir, es dóna al dibuix per limitar l'interval de variació admissible de l'error de processament del cercle real.
imatge
▲ Exemple de patró: la zona de tolerància ha d'estar a la mateixa secció normal i la diferència de radi és l'àrea entre dos cercles concèntrics amb un valor de tolerància de 0,03 mm.
4) Cilindricitat
La cilindricitat significa que tots els punts del contorn de la superfície cilíndrica de la peça són equidistants del seu eix. La tolerància a la cilindricitat és la variació màxima permesa d'una superfície cilíndrica real a una superfície cilíndrica ideal. És a dir, el que es dóna al dibuix s'utilitza per limitar el rang de variació admissible de l'error real de mecanitzat de superfícies cilíndriques.
imatge
▲ Exemple de patró: la zona de tolerància és l'àrea entre dues superfícies cilíndriques coaxials amb una diferència de radi de 0,1 mm.
5) Perfil de línia
El perfil de línia fa referència a la condició que qualsevol corba de qualsevol forma mantingui la seva forma ideal en un pla determinat de la peça. La tolerància del perfil de línia fa referència a la variació permesa del contorn real d'una corba no circular. És a dir, el que es dóna al dibuix s'utilitza per limitar l'interval de variació admissible de l'error real de processament de la corba.
imatge
▲ Exemple de patró: la zona de tolerància és l'àrea entre dues línies d'embolcall que envolten una sèrie de cercles amb un diàmetre de 0,04 mm. Els centres dels cercles es troben en línies amb formes geomètriques teòricament correctes.
6) Contorn superficial
El contorn de la superfície es refereix a la condició en què una superfície de forma arbitrària d'una peça manté la seva forma ideal. La tolerància del contorn de la superfície es refereix a la línia de contorn real d'una superfície no circular i la variació permesa de la superfície del contorn ideal. És a dir, el que es dóna al dibuix s'utilitza per limitar el rang de variació de l'error real de processament de la superfície.
imatge
▲ Exemple de patró: la zona de tolerància es troba entre dues línies d'embolcall que envolten una sèrie de boles amb un diàmetre de 0,02 mm. Els centres de les boles s'han de situar teòricament a la superfície de la forma geomètrica teòricament correcta.
04
tolerància de posició
La tolerància de posició es refereix a la quantitat total de variació permesa des de la dada a la posició de la característica real associada.
(1) Tolerància d'orientació
La tolerància d'orientació es refereix a la quantitat total de canvi permesa en la direcció de la dada pels elements reals associats. Aquest tipus de tolerància inclou tres elements: paral·lelisme, perpendicularitat i inclinació.
1) Paral·lelisme
El paral·lelisme, conegut comunament com el grau de paral·lelisme, indica que els elements reals que es mesuren a la part romanen equidistants de la dada. La tolerància de paral·lelisme és la variació màxima permesa entre la direcció real de l'element mesurat i la direcció ideal paral·lela a la dada.
imatge
▲ Exemple de dibuix: si la marca φ s'afegeix abans del valor de tolerància, la zona de tolerància es troba dins de la superfície cilíndrica amb un diàmetre paral·lel de referència de φ0,03 mm.
2) Verticalitat
La perpendicularitat, comunament coneguda com el grau d'ortogonalitat entre dos elements, indica que l'element mesurat a la peça manté un angle correcte de 90 graus respecte a l'element de referència. La tolerància de verticalitat és la quantitat màxima de variació permesa entre la direcció real de la característica que es mesura i la direcció ideal que és perpendicular a la dada.
imatge
▲ Il·lustració: si s'afegeix la marca φ abans de la zona de tolerància, la zona de tolerància és perpendicular a la superfície cilíndrica amb un diàmetre de referència de 0,1 mm.
imatge
▲ Llegenda: la zona de tolerància s'ha de situar entre dos plans paral·lels separats per 0,08 mm i perpendiculars a la línia de referència.
3) Inclinació
La inclinació es refereix a la condició correcta de mantenir qualsevol angle determinat entre les direccions relatives de dos elements d'una peça. La tolerància de pendent és la quantitat màxima de variació permesa entre l'orientació real de la característica que s'està mesurant i la seva orientació ideal en qualsevol angle donat a la dada.
imatge
▲ Il·lustració: la zona de tolerància de l'eix mesurat és l'àrea entre dos plans paral·lels amb un valor de tolerància de 0,08 mm i un angle teòric de 60 graus amb el pla de referència A.
imatge
▲ Il·lustració: afegiu la marca φ abans del valor de tolerància i, a continuació, la zona de tolerància s'ha de situar dins d'una superfície cilíndrica amb un diàmetre de 0,1 mm. La zona de tolerància ha de ser paral·lela al pla B perpendicular a la dada A i en un angle teòricament correcte de 60 graus a la dada A.
(2) Tolerància de posicionament
La tolerància de posicionament és la quantitat total de variació permesa en la posició de la característica real associada en relació amb la dada. Aquest tipus de tolerància inclou tres elements: posició, coaxialitat i simetria.
1) Ubicació
La posició es refereix a la precisió dels punts, línies, superfícies i altres elements de la peça en relació amb les seves posicions ideals. La tolerància de posició és la variació màxima permesa en la posició real de l'element mesurat en relació a la seva posició ideal.
imatge
▲ Il·lustració: quan s'afegeix la marca Sφ abans de la zona de tolerància, la zona de tolerància és l'àrea dins de la bola amb un diàmetre de 0,3 mm. La posició del punt central de la zona de tolerància de la pilota és la mida teòricament correcta en relació amb les dades A, B i C.
2) Coaxialitat
La coaxialitat, comunament coneguda com a coaxialitat, indica que l'eix mesurat de la peça roman en la mateixa línia recta en relació amb l'eix de referència. La tolerància de coaxialitat és la variació permesa de l'eix real que es mesura en relació amb l'eix de referència.
imatge
▲ Llegenda de la tolerància a la coaxialitat: quan es marca el valor de tolerància, la zona de tolerància és l'àrea entre cilindres amb un diàmetre de 0,08 mm. L'eix de la zona de tolerància circular coincideix amb la dada.
3) Simetria
La simetria fa referència a l'estat en què els dos elements centrals simètrics de la peça romanen en el mateix pla central. La tolerància de simetria és la variació permesa del pla central de simetria (o línia central, eix) de la característica real des del pla de simetria ideal.
imatge
▲ Llegenda: la zona de tolerància és l'àrea entre dos plans paral·lels o línies rectes amb una distància de 0,08 mm i una disposició simètrica respecte al pla central o la línia central de referència.
(3) Tolerància de desgast
La tolerància de desnivell és un ítem de tolerància donat en funció d'un mètode de detecció específic. La tolerància a l'extensió es pot dividir en desplaçament circular i descentrament total.
1) Salt en cercle
La desviació circular significa que la superfície de revolució de la peça manté una posició fixa respecte a l'eix de referència dins d'un pla de mesura limitat. La tolerància de desnivell circular és la variació màxima permesa dins d'un rang de mesurament limitat quan l'element real que es mesura gira al voltant de l'eix de referència durant una revolució completa sense moviment axial.
imatge
▲ Llegenda 1: la zona de tolerància és l'àrea entre dos cercles concèntrics que són perpendiculars a qualsevol pla de mesura, tenen una diferència de radi de 0,1 mm i tenen el centre del cercle en el mateix eix de referència.
imatge
▲ Llegenda 2: la zona de tolerància és l'àrea entre dos cercles amb una distància de 0,1 mm a la superfície del cilindre de mesura en qualsevol posició de radi coaxial amb la dada.
2) ritme complet
La desviació total es refereix a la desviació al llarg de tota la superfície mesurada quan la peça gira contínuament al voltant de l'eix de referència. La tolerància total de desviació és la quantitat màxima de desnivell permesa quan l'element real que es mesura gira contínuament al voltant de l'eix de referència mentre l'indicador es mou en relació al seu contorn ideal.
