Hvorfor er der begreber om tolerance og pasform?
Alle fremstillede produkter, uanset hvor præcist udstyret er, og uanset hvor meget vi prøver, kan størrelsen og formen ikke fuldt ud opfylde de teoretiske numeriske krav. Dette er kløften mellem ideal og virkelighed!
Så hvordan opfylder man udskiftelighedskravene til dele? Det vil sige, at enhver af en batch af dele eller komponenter med samme specifikation kan opfylde de specificerede ydeevnekrav uden valg eller yderligere ændringer. Dette kræver, at dimensionerne af produktionsdelene skal være inden for det tilladte toleranceområde.
01
Begreber relateret til tolerance
Under bearbejdningen af dele er det på grund af påvirkningen af værktøjsmaskinens nøjagtighed, værktøjsslid, målefejl osv. umuligt at behandle delenes dimensioner helt nøjagtigt. For at sikre udskiftelighed skal bearbejdningsfejlen for deldimensioner begrænses til et bestemt område, og størrelsen af dimensionsvariation skal specificeres.
billede
1) Grundstørrelse
Dimensionerne bestemmes under design baseret på delens styrke og strukturelle krav.
2) Faktisk størrelse
Dimensioner opnået ved måling.
3) Ekstrem størrelse
To grænser for tilladt størrelsesvariation. Det bestemmes ud fra grundstørrelsen. Den største af de to grænseværdier kaldes den maksimale grænsestørrelse; den mindre kaldes minimumsgrænsestørrelsen.
4) Dimensionsafvigelse (benævnt afvigelse)
Den algebraiske forskel opnået ved at trække en bestemt størrelse fra dens grundstørrelse. Dimensionelle afvigelser omfatter:
Øvre afvigelse=maksimal grænsestørrelse - grundlæggende størrelse
Nedre afvigelse=minimumsgrænsestørrelse - grundlæggende størrelse
De øvre og nedre afvigelser kaldes samlet for grænseafvigelser, og de øvre og nedre afvigelser kan være positive, negative eller nul.
Nationale standarder foreskriver, at den øvre afvigelseskode for hullet er ES, den nederste afvigelseskode for hullet er EI; akslens øvre afvigelseskode er es, og akslens nedre afvigelseskode er ei.
billede
▲Tolerancezonediagram
5) Dimensionel tolerance (benævnt tolerance)
Variation i dimensioner tilladt.
Dimensionstolerance=maksimal grænse størrelse - minimum grænse størrelse
=øvre afvigelse-nedre afvigelse
Fordi den maksimale grænsestørrelse altid er større end den minimale grænsestørrelse, dvs. den øvre afvigelse er altid større end den nedre afvigelse, skal dimensionstolerancen være positiv.
6) Nullinje, PR-zone og tolerancezonediagram
Nullinjen er en referencelinje, der bruges til at bestemme afvigelsen i tolerancezonediagrammet, det vil sige nulafvigelseslinjen. Normalt repræsenterer nullinjen den grundlæggende størrelse. Marker "0", "+" og "-" i venstre ende af nullinjen. Afvigelsen over nullinjen er positiv; afvigelsen under nullinjen er negativ. Tolerancezonen er et område afgrænset af to lige linjer, der repræsenterer øvre og nedre afvigelser. Tolerancezonens bredde og position er de to elementer, der udgør tolerancezonen.
7) Standardtolerance og standardtoleranceklasse
Standardtolerance er enhver tolerance, der er angivet i nationale standarder for at bestemme størrelsen af tolerancezonen. Standardtoleranceniveauer er niveauer, der bestemmer nøjagtigheden af dimensioner. Standardtolerancer er opdelt i 20 niveauer, nemlig IT01, IT0, IT1~IT18, som repræsenterer standardtolerancer. Arabiske tal repræsenterer standardtoleranceniveauer. Blandt dem er IT01-niveauet det højeste, niveauerne falder i rækkefølge, og IT18-niveauet er det laveste. For en bestemt grundstørrelse gælder det, at jo højere standardtoleranceniveauet er, jo mindre er standardtoleranceværdien, og jo højere er nøjagtigheden af størrelsen.
8) Grundlæggende afvigelse
Bruges til at bestemme den øvre eller nedre afvigelse af tolerancezonen i forhold til nullinjepositionen. Refererer generelt til afvigelsen tæt på nullinjen. Når tolerancezonen er over nullinjen, er grundafvigelsen den nederste afvigelse. Når tolerancezonen er under nullinjen, er grundafvigelsen den øvre afvigelse.
I henhold til faktiske behov foreskriver den nationale standard 28 forskellige grundafvigelser for huller og aksler, som vist på nedenstående figur. De grundlæggende afvigelsesværdier for huller og aksler kan findes i de relevante tabeller.
billede
▲ Grundlæggende afvigelsesserie
Som det kan ses af ovenstående figur:
1) Den grundlæggende afvigelseskode er repræsenteret med latinske bogstaver, de store bogstaver repræsenterer den grundlæggende afvigelseskode, og de små bogstaver repræsenterer den grundlæggende afvigelseskode for aksen. Da grundafvigelsen i figuren kun repræsenterer størrelsen af tolerancezonen, er den ene ende af tolerancezonen tegnet som en åbning.
2) Denne afvigelse er fra A til H som den nederste afvigelse, J til ZC som den øvre afvigelse, og de øvre og nedre afvigelser af JS er henholdsvis +IT/2 og -IT/2.
3) Grundafvigelsen af aksen fra a til h er den øvre afvigelse, j til zc er den nedre afvigelse, og de øvre og nedre afvigelser af js er henholdsvis +IT/2T og -IT/2. En anden afvigelse af hul og skaft kan beregnes ud fra grundafvigelsen og standardtolerancen.
02
Terminologi relateret til koordinering
Ved maskinmontering kaldes forholdet mellem tolerancezonerne for huller og aksler, der har samme grundstørrelse og er kombineret med hinanden, en pasform. Fordi de faktiske dimensioner af hullet og skaftet er forskellige, kan der opstå "huller" eller "interferenser" efter samling. I tilpasningen mellem hullet og skaftet er den algebraiske forskel opnået ved at trække størrelsen af skaftet fra størrelsen af hullet et mellemrum, når det er en positiv værdi, og interferens, når det er en negativ værdi.
(1) Typer af koordinering
Tilpasninger er opdelt i tre kategorier i henhold til forskellen i mellemrum eller interferens:
billede
1) Frigangspasning
Hullets tolerancezone er over akslens PR-zone. Ethvert par huller, der passer til skaftet, vil passe med et mellemrum (inklusive et minimum mellemrum på nul), som vist i figur A ovenfor.
2) Interferenspasning
Hullets tolerancezone er under akslens tolerancezone. Ethvert par huller, der passer til skaftet, passer med interferens (inklusive en minimumsafstand på nul), som vist i figur b ovenfor.
3) Oversamarbejde
Hullernes tolerancezoner overlapper med akslens tolerancezoner. Hvis et par huller passer til skaftet, kan der være et mellemrum eller en interferenspasning, som vist i figur c ovenfor.
(2) Koordineret benchmarksystem
Nationale standarder fastlægger to benchmark-systemer, som vist i figuren nedenfor.
billede
▲To benchmark-systemer
1) Grundlæggende hulsystem
Hullets tolerancezone med en vis grundafvigelse og akslens tolerancezone med grundafvigelsen udgør et matchningssystem, som vist i figur a. Det vil sige, at i en pasform med samme grundmål, er hullets tolerancezoneposition fast, og forskellige pasformer opnås ved at ændre akslens tolerancezoneposition. Hullet lavet af grundhullet kaldes datum-hullet. Den nationale standard foreskriver, at den nedre afvigelse af datum-hullet er nul, og "H" er den grundlæggende afvigelseskode for datum-hullet.
2) Grundlæggende akselsystem
Akslens tolerancezone med en vis grundafvigelse og hullets tolerancezone med forskellige grundafvigelser udgør et system med forskellige tilpasninger, som vist i figur b. Det vil sige, at i en pasform med de samme grunddimensioner er tolerancezonepositionen af akslen fast, og forskellige pasformer opnås ved at ændre hullets tolerancezoneposition. Hullet, der bores i basisakslen, kaldes basismuffen. Den nationale standard foreskriver, at den øvre afvigelse af basisakslen er nul, og "h" er den grundlæggende afvigelseskode for basisakslen.
Det kan ses fra det grundlæggende afvigelsesseriediagram:
I det grundlæggende hulsystem passer referencehullet H til akslen, a~h (i alt 11 typer) bruges til frigangspasning; j~n (5 typer i alt) anvendes hovedsagelig til overpasning; (n, p, r kan være overpasning) eller interferenspasning); p~zc (12 typer i alt) bruges hovedsageligt til interferenspasning.
I basisakselsystemet passer nulpunktaksen h med hullet. A~H (11 typer i alt) bruges til frigangspasning; J~N (5 typer i alt) bruges hovedsageligt til overpasning; (N, P og R kan være overpasning eller interferenspasning); P~ZC (12 typer i alt) bruges hovedsageligt til interferenspasning.
03
Formtolerance
Formtolerance refererer til den samlede mængde variation, der er tilladt i form af et enkelt faktisk træk. Formtolerance er udtrykt i formtolerancezoner. Formtolerancezonen omfatter fire elementer: form, retning, position og størrelse af tolerancezonen. Formtoleranceelementerne omfatter 6 elementer: rethed, fladhed, rundhed, cylindricitet, linjeprofil, overfladeprofil osv.
1) Ligehed
Rethed refererer til betingelsen om, at den faktiske form af de lige linjeelementer på delen bevarer en ideel lige linje. Dette er, hvad der almindeligvis omtales som ligehed. Rethedstolerance er den maksimalt tilladte variation af en faktisk linje fra en ideel lige linje. Det vil sige, at det, der er angivet på tegningen, bruges til at begrænse det tilladte variationsområde for den faktiske linjebehandlingsfejl.
billede
▲Mønstereksempel 1: I et givet plan skal tolerancezonen være i området mellem to parallelle lige linjer med en afstand på 0,1 mm.
billede
▲Mønstereksempel 2: Tilføj mærket φ før toleranceværdien, og tolerancezonen skal være inden for området af den cylindriske overflade med en diameter på 0,08 mm.
2) Fladhed
Fladhed refererer til den faktiske form af delens plane elementer og tilstanden til at opretholde et ideelt plan. Dette er hvad der almindeligvis omtales som fladhed. Fladhedstolerance er den maksimalt tilladte variation af en faktisk overflade fra en flad overflade. Det vil sige, at det er angivet på tegningen for at begrænse det tilladte variationsområde for den faktiske overfladebehandlingsfejl.
billede
▲Mønstereksempel: Tolerancezonen er området mellem to parallelle planer 0.08 mm fra hinanden.
3) Rundhed
Rundhed refererer til den faktiske form af elementerne i en cirkel på en del, lige langt fra dens centrum. Det kaldes almindeligvis graden af rundhed. Rundhedstolerancen er den maksimalt tilladte variation af den faktiske cirkel fra den ideelle cirkel på det samme tværsnit. Det vil sige, at det er angivet på tegningen for at begrænse det tilladte variationsområde for den faktiske cirkelbehandlingsfejl.
billede
▲Mønstereksempel: Tolerancezonen skal være på den samme normale sektion, og radiusforskellen er arealet mellem to koncentriske cirkler med en toleranceværdi på 0,03 mm.
4) Cylindricitet
Cylindricitet betyder, at alle punkter på delens cylindriske overfladekontur er lige langt fra dens akse. Cylindricitetstolerance er den maksimalt tilladte variation fra en faktisk cylindrisk overflade til en ideel cylindrisk overflade. Det vil sige, at det, der er angivet på tegningen, bruges til at begrænse det tilladte variationsområde for den faktiske cylindriske overfladebearbejdningsfejl.
billede
▲Mønstereksempel: Tolerancezonen er området mellem to koaksiale cylindriske overflader med en radiusforskel på 0,1 mm.
5) Linjeprofil
Linjeprofil refererer til den betingelse, at enhver kurve af enhver form bevarer sin ideelle form på et givet plan af delen. Linjeprofiltolerance refererer til den tilladte variation af den faktiske kontur af en ikke-cirkulær kurve. Det vil sige, at det, der er angivet på tegningen, bruges til at begrænse det tilladte variationsområde for den faktiske kurvebehandlingsfejl.
billede
▲Mønstereksempel: Tolerancezonen er området mellem to konvolutlinjer, der omslutter en række cirkler med en diameter på 0,04 mm. Cirklernes centre ligger på linjer med teoretisk korrekte geometriske former.
6) Overfladekontur
Overfladekontur refererer til den tilstand, hvor en vilkårlig formet overflade på en del bevarer sin ideelle form. Overfladekonturtolerance refererer til den faktiske konturlinje af en ikke-cirkulær overflade og den tilladte variation fra den ideelle konturoverflade. Det vil sige, at det, der er angivet på tegningen, bruges til at begrænse variationsområdet for den faktiske overfladebehandlingsfejl.
billede
▲Mønstereksempel: Tolerancezonen er mellem to konvolutlinjer, der omslutter en række kugler med en diameter på 0.02 mm. Kuglernes centre skal teoretisk set være placeret på overfladen af den teoretisk korrekte geometriske form.
04
positionstolerance
Positionstolerance refererer til den samlede mængde af variation, der er tilladt fra datumet i positionen af den tilknyttede faktiske funktion.
(1) Orienteringstolerance
Orienteringstolerance refererer til den samlede mængde ændring, der er tilladt i retning af datumet af de tilknyttede faktiske elementer. Denne type tolerance omfatter tre elementer: parallelitet, vinkelrethed og hældning.
1) Parallelisme
Parallelisme, almindeligvis kendt som graden af parallelisme, indikerer, at de faktiske elementer, der måles på delen, forbliver lige langt fra datumet. Parallelismetolerance er den maksimalt tilladte variation mellem den faktiske retning af det målte element og den ideelle retning parallelt med datumet.
billede
▲ Eksempel på tegning: Hvis mærket φ tilføjes før toleranceværdien, er tolerancezonen inden for den cylindriske overflade med en referenceparallel diameter på φ0.03 mm.
2) Lodrethed
Vinkelvinkel, almindeligvis kendt som graden af ortogonalitet mellem to elementer, indikerer, at det målte element på delen opretholder en korrekt 90 graders vinkel i forhold til datumelementet. Vertikalitetstolerancen er den maksimale mængde variation, der tillades mellem den faktiske retning af det objekt, der måles, og den ideelle retning, der er vinkelret på datumet.
billede
▲Illustration: Hvis mærket φ tilføjes før tolerancezonen, er tolerancezonen vinkelret på den cylindriske overflade med en datumdiameter på 0,1 mm.
billede
▲Forklaring: Tolerancezonen skal være placeret mellem to parallelle planer, der er 0.08 mm fra hinanden og vinkelret på referencelinjen.
3) Hældning
Hældning refererer til den korrekte tilstand for at opretholde en given vinkel mellem de relative retninger af to elementer på en del. Hældningstolerance er den maksimale mængde variation, der tillades mellem den faktiske orientering af det objekt, der måles, og dets ideelle orientering i en given vinkel i forhold til datumet.
billede
▲Illustration: Tolerancezonen for den målte akse er arealet mellem to parallelle planer med en toleranceværdi på 0.08 mm og en teoretisk vinkel på 60 grader med datumplanet A.
billede
▲Illustration: Tilføj mærket φ før toleranceværdien, så skal tolerancezonen være placeret inden for en cylindrisk overflade med en diameter på 0,1 mm. Tolerancezonen skal være parallel med plan B vinkelret på datum A og i en teoretisk korrekt vinkel på 60 grader til datum A.
(2) Positioneringstolerance
Positioneringstolerance er den samlede mængde af variation, der er tilladt i positionen af den tilknyttede faktiske funktion i forhold til datumet. Denne type tolerance omfatter tre elementer: position, koaksialitet og symmetri.
1) Beliggenhed
Position refererer til nøjagtigheden af punkter, linjer, overflader og andre elementer på delen i forhold til deres ideelle positioner. Positionstolerance er den maksimalt tilladte variation i den faktiske position af det målte element i forhold til dets ideelle position.
billede
▲Illustration: Når mærket Sφ tilføjes før tolerancezonen, er tolerancezonen området inde i bolden med en diameter på 0,3 mm. Positionen af midtpunktet af kugletolerancezonen er den teoretisk korrekte størrelse i forhold til datum A, B og C.
2) Koaksialitet
Koaksialitet, almindeligvis kendt som koaksialitet, indikerer, at den målte akse på delen forbliver på den samme rette linje i forhold til referenceaksen. Koaksialitetstolerance er den tilladte variation af den faktiske akse, der måles i forhold til referenceaksen.
billede
▲Forklaring om koaksialitetstolerance: Når toleranceværdien er markeret, er tolerancezonen området mellem cylindre med en diameter på 0.08 mm. Den cirkulære tolerancezones akse falder sammen med henføringspunktet.
3) Symmetri
Symmetri refererer til den tilstand, at de to symmetriske midterelementer på delen forbliver i samme centrale plan. Symmetritolerancen er den tilladte variation af symmetriens midterplan (eller midterlinje, akse) af det faktiske element fra det ideelle symmetriplan.
billede
▲ Tegnforklaring: Tolerancezonen er området mellem to parallelle planer eller lige linjer med en afstand på 0.08 mm og symmetrisk arrangement i forhold til nulpunktets midterplan eller centerlinje.
(3) Udløbstolerance
Runout-tolerance er en tolerancepost givet baseret på en specifik detektionsmetode. Runout tolerance kan opdeles i cirkulær runout og total runout.
1) Cirkelspring
Cirkulær udløb betyder, at omdrejningsfladen på emnet holder en fast position i forhold til datum-aksen inden for et begrænset måleplan. Cirkulær udløbstolerance er den maksimale variation, der er tilladt inden for et begrænset måleområde, når det faktiske element, der måles, roterer rundt om referenceaksen i en komplet omdrejning uden aksial bevægelse.
billede
▲ Forklaring 1: Tolerancezonen er arealet mellem to koncentriske cirkler, der er vinkelrette på ethvert måleplan, har en radiusforskel på 0.1 mm og har cirklens centrum på den samme referenceakse.
billede
▲ Forklaring 2: Tolerancezonen er området mellem to cirkler med en afstand på 0,1 mm på målecylinderens overflade ved enhver radiusposition koaksial med datumet.
2) Fuldt slag
Total runout refererer til runout langs hele den målte overflade, når delen roterer kontinuerligt omkring referenceaksen. Den totale udløbstolerance er den maksimalt tilladte mængde udløb, når det aktuelle element, der måles, kontinuerligt roterer rundt om datumaksen, mens indikatoren bevæger sig i forhold til sin ideelle kontur.
