Giáo trình Công nghệ chế tạo máy - Chương 4: Chuẩn trong chế tạo máy
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
Ch−¬ng 4
ChuÈn trong chÕ t¹o m¸y
4.1- ®Þnh nghÜa vµ ph©n lo¹i
4.1.1- §Þnh nghÜa
Mçi chi tiÕt khi ®−îc gia c«ng c¬ th−êng cã c¸c d¹ng bÒ mÆt sau: bÒ mÆt gia
c«ng, bÒ mÆt dïng ®Ó ®Þnh vÞ, bÒ mÆt dïng ®Ó kÑp chÆt, bÒ mÆt dïng ®Ó ®o l−êng, bÒ
mÆt kh«ng gia c«ng. Trong thùc tÕ, cã thÓ cã mét bÒ mÆt lµm nhiÒu nhiÖm vô kh¸c
nhau nh− võa dïng ®Ó ®Þnh vÞ, võa dïng ®Ó kÑp chÆt hay kiÓm tra.
§Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ t−¬ng quan gi÷a c¸c bÒ mÆt cña mét chi tiÕt hay gi÷a c¸c chi
tiÕt kh¸c nhau, ng−êi ta ®−a ra kh¸i niÖm vÒ chuÈn vµ ®Þnh nghÜa nh− sau:
“ChuÈn lµ tËp hîp cña nh÷ng bÒ mÆt, ®−êng hoÆc ®iÓm cña mét chi tiÕt mµ
c¨n cø vµo ®ã ng−êi ta x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña c¸c bÒ mÆt, ®−êng hoÆc ®iÓm kh¸c cña
b¶n th©n chi tiÕt ®ã hoÆc cña chi tiÕt kh¸c”.
Nh− vËy, chuÈn cã thÓ lµ mét hay nhiÒu bÒ mÆt, ®−êng hoÆc ®iÓm. VÞ trÝ t−¬ng
quan cña c¸c bÒ mÆt, ®−êng hoÆc ®iÓm ®−îc x¸c ®Þnh trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ hoÆc gia
c«ng c¬, l¾p r¸p hoÆc ®o l−êng.
ViÖc x¸c ®Þnh chuÈn ë mét nguyªn c«ng gia c«ng c¬ chÝnh lµ viÖc x¸c ®Þnh vÞ
trÝ t−¬ng quan gi÷a dông cô c¾t vµ bÒ mÆt cÇn gia c«ng cña chi tiÕt ®Ó ®¶m b¶o nh÷ng
yªu cÇu kü thuËt vµ kinh tÕ cña nguyªn c«ng ®ã.
4.1.2- Ph©n lo¹i
Mét c¸ch tæng qu¸t, ta cã thÓ ph©n lo¹i chuÈn trong ChÕ t¹o m¸y thµnh c¸c lo¹i
nh− sau:
ChuÈn
ChuÈn
ChuÈn
thiÕt kÕ
c«ng nghÖ
ChuÈn
gia c«ng
ChuÈn
l¾p r¸p
ChuÈn
kiÓm tra
ChuÈn tinh
ChuÈn th«
ChuÈn
tinh chÝnh
ChuÈn
tinh phô
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
41
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
a) ChuÈn thiÕt kÕ
ChuÈn thiÕt kÕ lµ chuÈn ®−îc dïng trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ. ChuÈn nµy
®−îc h×nh thµnh khi lËp c¸c chuçi kÝch th−íc trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ.
ChuÈn thiÕt kÕ cã thÓ lµ chuÈn thùc hay chuÈn ¶o.
ChuÈn thùc nh− mÆt
A (h×nh 4.1a) dïng ®Ó
O
x¸c ®Þnh kÝch th−íc c¸c
bËc cña trôc. ChuÈn ¶o
nh− ®iÓm O (h×nh 4.2b)
lµ ®Ønh h×nh nãn cña mÆt
l¨n b¸nh r¨ng c«n dïng
®Ó x¸c ®Þnh gãc c«n α.
A
A1
α
A2
A3
b)
H×nh 4.1- ChuÈn thiÕt kÕ.
b) ChuÈn c«ng nghÖ
ChuÈn c«ng nghÖ ®−îc chia ra thµnh: ChuÈn gia c«ng, chuÈn l¾p r¸p vµ chuÈn
kiÓm tra.
c ChuÈn gia c«ng dïng ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña nh÷ng bÒ mÆt, ®−êng hoÆc
®iÓm cña chi tiÕt trong qu¸ tr×nh gia c«ng c¬. ChuÈn nµy bao giê còng lµ chuÈn thùc.
B
H
A
A
b)
a)
H×nh 4.2- ChuÈn gia c«ng.
- NÕu g¸ ®Æt ®Ó gia c«ng theo ph−¬ng ph¸p tù ®éng ®¹t kÝch th−íc cho c¶
lo¹t chi tiÕt m¸y th× mÆt A lµm c¶ hai nhiÖm vô tú vµ ®Þnh vÞ (h×nh 4.2a).
- NÕu rµ g¸ tõng chi tiÕt theo ®−êng v¹ch dÊu B th× mÆt A chØ lµm nhiÖm vô
tú, cßn chuÈn ®Þnh vÞ lµ ®−êng v¹ch dÊu B (h×nh 4.2b). Nh− vËy, chuÈn gia c«ng cã
thÓ trïng hoÆc kh«ng trïng víi mÆt tú cña chi tiÕt lªn ®å g¸ hoÆc lªn bµn m¸y.
ChuÈn gia c«ng cßn ®−îc chia ra thµnh chuÈn th« vµ chuÈn tinh.
ChuÈn th« lµ nh÷ng bÒ mÆt dïng lµm chuÈn ch−a qua gia c«ng. HÇu hÕt c¸c
tr−êng hîp th× chuÈn th« lµ nh÷ng yÕu tè h×nh häc thùc cña ph«i ch−a gia c«ng; chØ
trong tr−êng hîp ph«i ®−a vµo x−ëng ®· ë d¹ng gia c«ng s¬ bé th× chuÈn th« míi lµ
nh÷ng bÒ mÆt gia c«ng, tr−êng hîp nµy th−êng gÆp trong s¶n xuÊt m¸y h¹ng nÆng.
ChuÈn tinh lµ nh÷ng bÒ mÆt dïng lµm chuÈn ®· qua gia c«ng. NÕu chuÈn tinh
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
42
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
cßn ®−îc dïng trong qu¸ tr×nh l¾p r¸p th× gäi lµ chuÈn tinh chÝnh, cßn chuÈn tinh
kh«ng ®−îc dïng trong qu¸ tr×nh l¾p r¸p th× gäi lµ chuÈn tinh phô.
A
a)
b)
H×nh 4.3- ChuÈn tinh chÝnh vµ chuÈn tinh phô.
VÝ dô: - Khi gia c«ng b¸nh r¨ng, ng−êi ta th−êng dïng mÆt lç A ®Ó ®Þnh vÞ.
MÆt lç nµy sau ®ã sÏ ®−îc dïng ®Ó l¾p ghÐp víi trôc. VËy, lç A ®−îc gäi lµ chuÈn
tinh chÝnh (h×nh 4.3a).
- C¸c chi tiÕt trôc th−êng cã 2 lç t©m ë hai ®Çu. Hai lç t©m nµy ®−îc
dïng lµm chuÈn ®Ó gia c«ng trôc, nh−ng vÒ sau sÏ kh«ng tham gia vµo l¾p ghÐp, do
vËy ®©y lµ chuÈn tinh phô (h×nh 4.3b).
d ChuÈn l¾p r¸p lµ chuÈn dïng ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ t−¬ng quan cña c¸c chi tiÕt
kh¸c nhau cña mét bé phËn m¸y trong qu¸ tr×nh l¾p r¸p.
ChuÈn l¾p r¸p cã thÓ trïng víi mÆt tú l¾p r¸p vµ còng cã thÓ kh«ng.
e ChuÈn kiÓm tra (hay chuÈn ®o l−êng) lµ chuÈn c¨n cø vµo ®ã ®Ó tiÕn hµnh
®o hay kiÓm tra kÝch th−íc vÒ vÞ trÝ gi÷a c¸c yÕu tè h×nh häc cña chi tiÕt m¸y.
VÝ dô: Khi kiÓm tra ®é kh«ng ®ång t©m cña c¸c bËc trªn mét trôc, ng−êi ta
th−êng dïng hai lç t©m cña trôc lµm chuÈn, chuÈn nµy ®−îc gäi lµ chuÈn kiÓm tra.
Chó ý: Trong thùc tÕ, chuÈn thiÕt kÕ, chuÈn c«ng nghÖ (chuÈn gia c«ng, chuÈn
kiÓm tra, chuÈn l¾p r¸p) cã thÓ trïng hoÆc kh«ng trïng nhau. Do vËy, trong qu¸ tr×nh
thiÕt kÕ, viÖc chän chuÈn thiÕt kÕ trïng chuÈn c«ng nghÖ lµ tèi −u v× lóc ®ã míi sö
dông ®−îc toµn bé miÒn dung sai; nÕu kh«ng tháa m·n ®iÒu trªn th× ta chØ sö dông
®−îc mét phÇn cña tr−êng dung sai.
VÝ dô: Khi gia c«ng piston, yªu cÇu
ph¶i ®¶m b¶o kÝch th−íc H1 ®Ó ®¶m b¶o tû
M
sè nÐn cho ®éng c¬. ChuÈn thiÕt kÕ lµ mÆt
M. Ta ph¶i chän chuÈn gia c«ng lµ M, lóc
®ã míi sö dông ®−îc hÕt dung sai cña H1;
cßn nÕu chän chuÈn gia c«ng lµ N th× ph¶i
gia c«ng H2 ®Ó ®¹t ®−îc H1 th«ng qua kÝch
th−íc H. Nh− vËy th× H1 sÏ lµ kh©u khÐp
kÝn, dung sai nã sÏ lµ tæng dung sai c¸c kh©u
H1
H2
H
thµnh phÇn H vµ H2, v× thÕ gia c«ng H2 sÏ rÊt khã ®Ó ®¶m b¶o dung sai cña H1.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
43
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
4.2- qu¸ tr×nh g¸ ®Æt chi tiÕt trong gia c«ng
G¸ ®Æt chi tiÕt bao gåm hai qu¸ tr×nh: ®Þnh vÞ chi tiÕt vµ kÑp chÆt chi tiÕt.
§Þnh vÞ lµ sù x¸c ®Þnh chÝnh x¸c vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña chi tiÕt so víi dông cô
c¾t tr−íc khi gia c«ng.
KÑp chÆt lµ qu¸ tr×nh cè ®Þnh vÞ trÝ cña chi tiÕt sau khi ®· ®Þnh vÞ ®Ó chèng
l¹i t¸c dông cña ngo¹i lùc (chñ yÕu lµ lùc c¾t) trong qu¸ tr×nh gia c«ng lµm cho chi
tiÕt kh«ng ®−îc xª dÞch vµ rêi khái vÞ trÝ ®· ®−îc ®Þnh vÞ.
VÝ dô: Khi g¸ ®Æt chi tiÕt trªn m©m cÆp ba chÊu tù ®Þnh t©m. Sau khi ®−a chi
tiÕt lªn m©m cÆp, vÆn cho c¸c chÊu cÆp tiÕn vµo tiÕp xóc víi chi tiÕt sao cho t©m cña
chi tiÕt trïng víi t©m cña trôc chÝnh m¸y, ®ã lµ qu¸ tr×nh ®Þnh vÞ. TiÕp tôc vÆn cho ba
chÊu cÆp t¹o nªn lùc kÑp chi tiÕt ®Ó chi tiÕt sÏ kh«ng bÞ dÞch chuyÓn trong qu¸ tr×nh
gia c«ng, ®ã lµ qu¸ tr×nh kÑp chÆt.
Chó ý r»ng, trong qu¸ tr×nh g¸ ®Æt, bao giê qu¸ tr×nh ®Þnh vÞ còng x¶y ra
tr−íc, chØ khi nµo qu¸ tr×nh ®Þnh vÞ kÕt thóc th× míi b¾t ®Çu qu¸ tr×nh kÑp chÆt. Kh«ng
bao giê hai qu¸ tr×nh nµy x¶y ra ®ång thêi hay qu¸ tr×nh kÑp chÆt x¶y ra tr−íc qu¸
tr×nh ®Þnh vÞ.
4.3- Nguyªn t¾c ®Þnh vÞ 6 ®iÓm
BËc tù do theo mét ph−¬ng nµo ®ã
cña mét vËt r¾n tuyÖt ®èi lµ kh¶ n¨ng di
chuyÓn cña vËt r¾n theo ph−¬ng ®ã mµ
kh«ng bÞ bëi bÊt kú mét c¶n trë nµo trong
ph¹m vi ta ®ang xÐt.
Mét vËt r¾n tuyÖt ®èi trong kh«ng
gian cã 6 bËc tù do chuyÓn ®éng. Khi ta ®Æt
nã vµo trong hÖ täa ®é §Òc¸c, 6 bËc tù do
®ã lµ: 3 bËc tÞnh tiÕn däc trôc T(Ox),
T(Oy), T(Oz) vµ 3 bËc quay quanh trôc
Q(Ox), Q(Oy), Q(Oz).
H×nh bªn lµ s¬ ®å x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña
mét vËt r¾n tuyÖt ®èi trong hÖ to¹ ®é
§Òc¸c.
- §iÓm 1 khèng chÕ bËc tÞnh tiÕn theo Oz
- §iÓm 2 khèng chÕ bËc quay quanh Oy.
- §iÓm 3 khèng chÕ bËc quay quanh Ox.
- §iÓm 4 khèng chÕ bËc tÞnh tiÕn theo Ox
- §iÓm 5 khèng chÕ bËc quay quanh Oz.
- §iÓm 6 khèng chÕ bËc tÞnh tiÕn theo Oy
Ng−êi ta dïng nguyªn t¾c 6 ®iÓm nµy
®Ó ®Þnh vÞ c¸c chi tiÕt khi gia c«ng.
H×nh 4.4- Nguyªn t¾c
®Þnh vÞ 6 ®iÓm.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
44
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
Chó ý:
- Mçi mét mÆt ph¼ng bÊt kú ®Òu cã kh¶ n¨ng khèng chÕ 3 bËc tù do nh−ng
kh«ng thÓ sö dông trong mét chi tiÕt cã 2 mÆt ph¼ng cïng khèng chÕ 3 bËc tù do.
- Trong qu¸ tr×nh gia c«ng, chi tiÕt ®−îc ®Þnh vÞ kh«ng cÇn thiÕt ph¶i lu«n ®ñ 6
bËc tù do mµ chØ cÇn nh÷ng bËc tù do cÇn thiÕt theo yªu cÇu cña nguyªn c«ng ®ã.
- Sè bËc tù do khèng chÕ kh«ng lín h¬n 6, nÕu cã 1 bËc tù do nµo ®ã ®−îc
khèng chÕ qu¸ 1 lÇn th× gäi lµ siªu ®Þnh vÞ. Siªu ®Þnh vÞ sÏ lµm cho ph«i gia c«ng bÞ
kªnh hoÆc lÖch, kh«ng ®¶m b¶o ®−îc vÞ trÝ chÝnh x¸c, g©y ra sai sè g¸ ®Æt ph«i, ¶nh
h−ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c gia c«ng. Do ®ã, trong qu¸ tr×nh gia c«ng kh«ng ®−îc ®Ó x¶y
ra hiÖn t−îng siªu ®Þnh vÞ.
- Kh«ng ®−îc khèng chÕ thiÕu bËc tù do cÇn thiÕt, nh−ng cho phÐp khèng chÕ
lín h¬n sè bËc tù do cÇn thiÕt ®Ó cã thÓ dÔ dµng h¬n cho qu¸ tr×nh ®Þnh vÞ g¸ ®Æt.
- Sè bËc tù do cÇn h¹n chÕ phô thuéc vµo yªu cÇu gia c«ng ë tõng b−íc c«ng
nghÖ, vµo kÝch th−íc bÒ mÆt chuÈn, vµo mèi l¾p ghÐp gi÷a bÒ mÆt chuÈn cña ph«i víi
bÒ mÆt lµm viÖc cña c¬ cÊu ®Þnh vÞ ph«i.
a)
b)
b)
a)
b)
a)
H×nh 4.5- Mét sè tr−êng hîp ®Þnh vÞ th−êng gÆp.
a) Siªu ®Þnh vÞ.
b) §Þnh vÞ ®óng.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
45
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
VÝ dô minh häa vÒ kh¶ n¨ng khèng chÕ cña c¸c chi tiÕt ®Þnh vÞ th−êng gÆp:
D
D
L
L
L > D
L < D
Khèi V dµi khèng chÕ 4 bËc tù do.
Khèi V ng¾n khèng chÕ 4 bËc tù do.
Chèt trô dµi ®Þnh
vÞ 4 bËc tù do.
Chèt trô ng¾n ®Þnh
vÞ 2 bËc tù do.
Chèt tr¸m ®Þnh vÞ 1 bËc tù do.
L > D
L
Hai mòi t©m ®Þnh vÞ 5 bËc tù do.
M©m cÆp ba chÊu ®Þnh
vÞ 4 bËc tù do.
PhiÕn tú kÕt hîp víi mét chèt trô ng¾n,
mét chèt tr¸m ®Þnh vÞ 6 bËc tù do.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
46
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
4.4- tÝnh sai sè g¸ ®Æt
Sai sè g¸ ®Æt cña mét chi tiÕt trong qu¸ tr×nh gia c«ng c¬ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng
c«ng thøc sau: εgd = εkc + εdg + εc
4.4.1- Sai sè kÑp chÆt εkc
Sai sè kÑp chÆt lµ l−îng chuyÓn vÞ cña gèc kÝch th−íc do lùc kÑp thay ®æi chiÕu
theo ph−¬ng kÝch th−íc thùc hiÖn g©y ra:
εkc = (ymax - ymin). cosα
Trong ®ã, α: gãc gi÷a ph−¬ng kÝch th−íc thùc hiÖn vµ ph−¬ng dÞch chuyÓn y
cña gèc kÝch th−íc.
ymax, ymin: l−îng chuyÓn vÞ lín nhÊt vµ nhá nhÊt cña gèc kÝch th−íc
khi lùc kÑp thay ®æi.
Sù dÞch chuyÓn cña gèc kÝch th−íc lµ do t¸c dông cña lùc kÑp, lµm biÕn
d¹ng bÒ mÆt cña chi tiÕt dïng ®Ó ®Þnh vÞ víi nh÷ng thµnh phÇn ®Þnh vÞ cña ®å g¸.
Gi¸o s− A. P. X«c«l«pxki
b»ng thùc nghiÖm ®· ®−a ra c«ng
thøc x¸c ®Þnh biÕn d¹ng ë chç
tiÕp xóc gi÷a mÆt chi tiÕt víi vÊu
tú cña ®å g¸:
W
W
y = C.qn
víi, C: hÖ sè phô thuéc vµo vËt
liÖu vµ t×nh tr¹ng tiÕp xóc;
q: ¸p lùc riªng trªn bÒ mÆt
tiÕp xóc (N/mm2);
H×nh 4.6- Sai sè do lùc kÑp g©y ra.
n: chØ sè (n<1).
Khi lùc kÑp thay ®æi tõ Wmin ®Õn Wmax th× ph«i còng chuyÓn vÞ tõ ymin ®Õn ymax
vµ do ®ã, kÝch th−íc gia c«ng thay ®æi tõ Hmin ®Õn Hmax.
4.4.2- Sai sè cña ®å g¸ εdg
Sai sè cña ®å g¸ sinh ra do chÕ t¹o ®å g¸ kh«ng chÝnh x¸c, do ®é mßn cña nã
vµ do g¸ ®Æt ®å g¸ trªn m¸y kh«ng chÝnh x¸c:
εdg = εct + εm + εd
Trong ®ã, εct: sai sè do chÕ t¹o ®å g¸, khi chÕ t¹o ®å g¸ th−êng lÊy ®é chÝnh
x¸c cña nã cao h¬n so víi chi tiÕt gia c«ng trªn ®å g¸ ®ã.
εm: sai sè do mßn cña ®å g¸, sai sè nµy phô thuéc vµo vËt liÖu, träng
l−îng ph«i, t×nh tr¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a ph«i víi ®å g¸ vµ ®iÒu kiÖn g¸ ®Æt ph«i.
εd: sai sè do g¸ ®Æt ®å g¸ trªn m¸y, sai sè nµy kh«ng lín l¾m.
Nãi chung, sai sè ®å g¸ lµ rÊt nhá nªn cho phÐp ®−îc bá qua. ChØ khi yªu cÇu
®é chÝnh x¸c cao th× lóc ®ã lÊy sai sè ®å g¸ b»ng (0,2 ÷ 0,3) sai sè gia c«ng.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
47
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
4.4.3- Sai sè chuÈn εc
ChuÈn thiÕt kÕ vµ chuÈn c«ng nghÖ cã thÓ trïng hoÆc kh«ng trïng nhau. NÕu
chóng trïng nhau tøc lµ thÓ hiÖn tèt quan ®iÓm c«ng nghÖ cña c«ng t¸c thiÕt kÕ.
Khi thiÕt kÕ, c¸c kÝch th−íc lµ v« h−íng, cã nghÜa lµ kÝch th−íc gi÷a mÆt A vµ
mÆt B ®−îc t¹o thµnh mµ kh«ng cÇn quan t©m lµ kÝch th−íc ®ã lµ mÆt A ®Õn mÆt B
hay tõ mÆt B ®Õn mÆt A.
VÒ mÆt c«ng nghÖ mµ nãi th× c¸c kÝch th−íc ghi trong b¶n vÏ chÕ t¹o kh«ng
cßn lµ kÝch th−íc tÜnh vµ v« h−íng n÷a.
XÐt kÝch th−íc 100 ± 0,1 gi÷a hai bÒ mÆt A vµ B.
A
Khi thiÕt kÕ, ng−êi ta cho kÝch th−íc lµ 100mm
víi sai lÖch lµ ± 0,1mm. Cßn trªn quan ®iÓm c«ng
nghÖ th× ta chó ý ®Õn sù h×nh thµnh cña kÝch th−íc
®ã trong qu¸ tr×nh c«ng nghÖ nh− thÕ nµo? MÆt A
hay mÆt B sÏ ®−îc gia c«ng tr−íc; sù h×nh thµnh
kÝch th−íc ra sao ®Ó tr¸nh bít phÕ phÈm?
B
H×nh 4.7- Sù h×nh thµnh kÝch
Gi¶ sö, mÆt A ®−îc gia c«ng ë nguyªn c«ng s¸t
tr−íc, mÆt B ®ang ®−îc gia c«ng th× kÝch th−íc 100
th−íc c«ng nghÖ.
cã gèc ë A vµ h−íng vÒ mÆt B. Nh− vËy, kÝch th−íc c«ng nghÖ cã h−íng râ rÖt,
h−íng ®ã ®i tõ gèc kÝch th−íc tíi mÆt gia c«ng.
Kh¸i niÖm vÒ gèc kÝch th−íc chØ dïng trong ph¹m vi c«ng nghÖ, nã cã thÓ
trïng hoÆc kh«ng trïng víi chuÈn thiÕt kÕ. VÒ mÆt c«ng nghÖ, ®iÒu quan träng cÇn biÕt
lµ gèc kÝch th−íc khi gia c«ng vµ chuÈn ®Þnh vÞ ë nguyªn c«ng ®ã cã trïng nhau
kh«ng? NÕu kh«ng trïng sÏ sinh ra sai sè chuÈn, ¶nh h−ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c gia c«ng.
ë h×nh a, khi gia c«ng
M
M
mÆt N, gèc kÝch th−íc vµ
chuÈn ®Þnh vÞ ®Òu n»m trªn
mÆt K, nªn khi gia c«ng
mÆt N ®Ó h×nh thµnh kÝch
th−íc A th× sai sè chuÈn
cña kÝch th−íc A lµ εcA = 0.
N
N
K
a)
K
ë h×nh b, nÕu gèc kÝch
th−íc khi gia c«ng mÆt N lµ
M vµ chuÈn ®Þnh vÞ lµ K th×
b)
H×nh 4.8- Sù h×nh thµnh sai sè chuÈn.
khi gia c«ng mÆt N, kÝch th−íc B chÞu ¶nh h−ëng cña sù biÕn ®éng cña gèc kÝch th−íc
lµ δH (chuÈn ®Þnh vÞ kh«ng trïng víi gèc kÝch th−íc). Khi ®ã, sai sè chuÈn cña kÝch
th−íc B lµ εcA = δH.
§Þnh nghÜa: “Sai sè chuÈn ph¸t sinh khi chuÈn ®Þnh vÞ kh«ng trïng víi gèc
kÝch th−íc vµ cã trÞ sè b»ng l−îng biÕn ®éng cña gèc kÝch th−íc chiÕu lªn ph−¬ng
kÝch th−íc thùc hiÖn”.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
48
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
Ph−¬ng ph¸p tÝnh sai sè chuÈn:
c Ph−¬ng ph¸p cùc ®¹i - cùc tiÓu
LËp chuçi kÝch th−íc c«ng nghÖ cho kÝch th−íc cÇn tÝnh sai sè chuÈn L sao
cho L lµ kh©u khÐp kÝn. Khi ®ã, L ®ãng vai trß lµ mét hµm sè mµ c¸c biÕn sè lµ c¸c
kh©u thµnh phÇn cña chuçi kÝch th−íc c«ng nghÖ (cã thÓ lµ kh©u cã kÝch th−íc thay
®æi xi hoÆc kh©u cã kÝch th−íc kh«ng ®æi aj ).
L = ϕ(x1, x2, ... xn; a1, a2, ...an)
Khi tÝnh sai sè chuÈn cho mét kÝch th−íc L nµo ®ã tøc lµ t×m l−îng biÕn ®éng
∆L cña nã khi nh÷ng kÝch th−íc liªn quan thay ®æi (c¸c kh©u cã kÝch th−íc thay ®æi).
∂ϕ
∂x1
∂ϕ
∂x2
∂ϕ
∂xn
εc
(
L
)
= ∆L =
.∆x1 +
.∆x2 + ... +
.∆xn
n
∂ϕ
( )
ε L = ∆L =
∆xi
∑
c
i=1 ∂xi
Khi lËp chuçi kÝch th−íc c«ng nghÖ cÇn tu©n theo nguyªn t¾c sau: chuçi kÝch
th−íc c«ng nghÖ ®−îc b¾t ®Çu tõ mÆt gia c«ng, tíi mÆt chuÈn ®Þnh vÞ, ®Õn chuÈn ®o
l−êng (gèc kÝch th−íc) råi cuèi cïng trë vÒ mÆt gia c«ng.
Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc dïng khi ®é chÝnh x¸c kh«ng cao trong ®iÒu kiÖn s¶n
xuÊt ®¬n chiÕc, lo¹t nhá.
d Ph−¬ng ph¸p x¸c suÊt
Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc dïng khi yªu cÇu ®é chÝnh x¸c gia c«ng chi tiÕt cao vµ
trong s¶n xuÊt hµng lo¹t hay hµng khèi bëi v× nã cã ®é tin cËy cao h¬n ph−¬ng ph¸p
cùc ®¹i - cùc tiÓu.
Sai sè chuÈn cña kÝch th−íc L nµo ®ã tÝnh theo ph−¬ng ph¸p x¸c suÊt lµ:
2
n
⎛
⎞
∂ϕ
2
2
⎜
⎜
⎟
⎟
K∑.εc
(
L
)
=
.Ki .∆xi
∑
∂xi ⎠
⎝
i=1
trong ®ã, Ki lµ hÖ sè phô thuéc vµo quy luËt ph©n bè cña c¸c kÝch th−íc trong chuçi
kÝch th−íc c«ng nghÖ, th−êng lÊy Ki = 1 ÷ 1,5. Khi ph©n bè theo ®−êng cong ph©n bè
chuÈn Gauss th× Ki = 1.
Nh− vËy, nhËn thÊy r»ng khi muèn tÝnh sai sè chuÈn cho mét kÝch th−íc L
nµo ®ã, tr−íc tiªn ta ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc chuçi kÝch th−íc liªn quan cña nã, råi sau
®ã dïng c¸c c«ng thøc trªn ®Ó tÝnh.
vÝ dô vÒ tÝnh sai sè chuÈn theo ph−¬ng ph¸p cùc ®¹i - cùc tiÓu:
VÝ dô 1: TÝnh sai sè chuÈn cña c¸c kÝch th−íc M, K vµ H trong tr−êng hîp
khoan lç d trªn mÆt trô cã ®−êng kÝnh D δD theo ph−¬ng ph¸p tù ®éng ®¹t kÝch th−íc.
Chi tiÕt ®−îc ®Þnh vÞ trªn khèi V dµi víi gãc α vµ then b»ng, kÑp chÆt b»ng lùc W (s¬
®å ®Þnh vÞ nh− h×nh vÏ).
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
49
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
W
M
* KÝch th−íc M vµ K:
KÝch th−íc M cã gèc kÝch th−íc lµ mÆt
ph¼ng ®èi xøng cña khèi V hay lµ ®iÓm O.
KÝch th−íc H cã gèc kÝch th−íc lµ Ox
hay lµ ®iÓm O.
D δ
D
d
K
X
Chi tiÕt trô cã dung sai δD khi g¸ lªn
khèi V sÏ cã ®−êng t©m xª dÞch theo mÆt
ph¼ng ®èi xøng cña khèi V hay t¹i mÆt
c¾t ®ang vÏ lµ ®o¹n OO1.
O
H
R
Ta cã: OO1 = IO1 − IO
I
Dmax
víi, IO1 =
α
2.sin
Dmax
Dmin
2
Dmin
IO =
α
O
2.sin
2
O1
Do vËy,
Dmax − Dmin
1
OO1 =
=
.δD
I
α
α
2
2.sin
2.sin
α
2
Sai sè chuÈn cña kÝch th−íc M lµ l−îng dÞch chuyÓn cña gèc kÝch th−íc OO1
chiÕu theo ph−¬ng Ox:
OO1
εc
Sai sè chuÈn cña kÝch th−íc K lµ l−îng dÞch chuyÓn cña gèc kÝch th−íc OO1
chiÕu theo ph−¬ng Oy:
(
M
)
= ch
= OO1.cos900 = 0
Ox
1
OO1
εc
(
K
)
= ch
= OO1.cos00 =
.δD
Oy
α
2
2.sin
* KÝch th−íc H:
Ta lËp chuçi kÝch th−íc c«ng nghÖ, b¾t ®Çu tõ mÆt
gia c«ng (t©m lç Od) ®Õn chuÈn ®Þnh vÞ (I); tõ chuÈn ®Þnh
Od
H
R
vÞ ®Õn gèc kÝch th−íc (R) råi trë vÒ mÆt gia c«ng.
Ta cã: H = OdI − IR
MÆt kh¸c, IR = OI − OR
I
D
D
2
=
−
α
2
2.sin
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
50
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
⎛
⎞
⎟
⎜
D
1
⎜
⎟
IR = .
−1
α
2
2
⎜
⎜
⎝
⎟
⎟
⎠
sin
⎛
⎜
⎞
⎟
D
1
⎜
⎜
⎟
Do vËy,
H = Const − .
−1
α
2
2
⎟
⎟
⎠
sin
⎜
⎝
VËy, sai sè chuÈn cña kÝch th−íc H lµ:
⎛
⎞
⎛
⎜
⎞
⎟
⎜
⎟
δD
2
1
δD
2
1
⎜
⎟
⎜
⎟
( )
εc H = 0 −
−1 =
−1
α
2
α
2
⎜
⎜
⎝
⎟
⎟
⎠
⎜
⎜
⎝
⎟
⎟
⎠
sin
sin
VÝ dô 2: TÝnh sai sè chuÈn cña c¸c kÝch th−íc A, B, d khi gia c«ng trôc trªn
m¸y tiÖn. Chi tiÕt ®−îc g¸ trªn 2 mòi t©m.
Ta thÊy, kÝch th−íc d cã gèc kÝch
d
th−íc (®−êng nèi 2 mòi t©m) kh«ng
®æi. Do vËy, kÝch th−íc d cã sai sè
chuÈn b»ng 0.
A
B
V× ®−êng kÝnh D cña lç t©m tr−íc
khi gia c«ng cã dung sai lµ δD, do vËy
khi ta g¸ chi tiÕt lªn 2 mòi t©m ®Ó gia
c«ng th× c¸c kÝch th−íc A, B sÏ cã gèc
kÝch th−íc (mÆt ®Çu chi tiÕt) bÞ dÞch
chuyÓn mét ®o¹n ∆ theo ph−¬ng ngang.
α
Dmax
Dmin
δD
Ta cã: ∆ =
−
=
α
α
α
2.tg
2.tg
2.tg
2
2
2
∆
Nh− vËy, sai sè chuÈn cña c¸c kÝch
th−íc A vµ B sÏ lµ:
Bmax
Bmin
Dmax
δD
εc
(
A
)
= εc
(
B = ∆ =
)
α
α
2.tg
2
Amin
Amax
* NÕu mòi t©m tr−íc mµ lµ mòi t©m
mÒm th× c¸c kÝch th−íc A vµ B sÏ cã
sai sè chuÈn εc = 0 bëi v× mòi t©m mÒm
Dmin
sÏ tù ®iÒu chØnh sai lÖch chiÒu s©u lç t©m øng víi tõng chi tiÕt, do ®ã vÞ trÝ cña mÆt
®Çu bªn tr¸i chi tiÕt kh«ng thay ®æi so víi dông cô c¾t ®· chØnh.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
51
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
VÝ dô 3: TÝnh sai sè chuÈn cña c¸c kÝch th−íc C, A theo s¬ ®å phay r·nh cã
kÝch th−íc B nh− h×nh d−íi. Gia c«ng theo ph−¬ng ph¸p tù ®éng ®¹t kÝch th−íc.
* KÝch th−íc C:
W
B
A
Ta thÊy kh©u
G lµ kh©u cè ®Þnh
(v× gia c«ng theo
ph−¬ng ph¸p tù
®éng ®¹t kÝch
th−íc); kh©u H lµ
C
C
β
J
X
H
G
G
K
kh©u biÕn ®éng. Do vËy, sai sè
chuÈn cña kÝch th−íc C lµ:
C = H - G
δ
L
∂C
εc =
.δH = δH
∂H
* KÝch th−íc A:
Ta lËp chuçi kÝch th−íc A:
Ta thÊy r»ng, kh©u J lµ kh©u cè ®Þnh (v× gia
c«ng theo ph−¬ng ph¸p tù ®éng ®¹t kÝch
th−íc); kh©u X lµ kh©u biÕn ®éng.
A
X
J
Ta cã: A = J + X = J + (H - K).cotgβ
(trong ®ã, K = const v× kho¶ng c¸ch gi÷a ®å g¸)
VËy, sai sè chuÈn cña kÝch th−íc A lµ:
εc = δH.cotgβ
( )
A
VÝ dô 4: Phay r·nh b trªn chi tiÕt h×nh trô theo ph−¬ng ph¸p gia c«ng tù ®éng
®¹t kÝch th−íc. Chi tiÕt ®−îc ®Þnh vÞ trªn mét mÆt ph¼ng ngang vµ mÆt ph¼ng nghiªng
mét gãc α; kÑp chÆt b»ng lùc W cã ph−¬ng lµ ®−êng ph©n gi¸c cña gãc α. TÝnh sai sè
chuÈn c¸c kÝch th−íc H1, H2, H3 vµ ®é kh«ng ®èi xøng cña r·nh b vµ ®−êng kÝnh D.
* KÝch th−íc H1:
y
Ta nhËn thÊy, H1 cã gèc kÝch th−íc lµ O.
Còng gièng nh− tr−êng hîp khi ®Þnh vÞ trªn
khèi V, gèc kÝch th−íc O còng dÞch chuyÓn
δD
b
H3
W
H1
mét ®o¹n lµ OO1 =
nh−ng ph−¬ng
α
2
H2
2.sin
O
Dδ
D
α
dÞch chuyÓn lµ ph−¬ng theo ®−êng ph©n
gi¸c cña gãc α.
VËy, ta cã ®−îc sai sè chuÈn cña kÝch th−íc H1 lµ:
α
2
δD
2
OO1
εc
(
H1
)
= ch
= OO1.sin
=
Oy
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
52
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
* KÝch th−íc H2:
Ta nhËn thÊy, kÝch th−íc H2 cã gèc kÝch th−íc trïng víi chuÈn ®Þnh vÞ nªn sai sè
chuÈn cña nã lµ b»ng 0: εc (H2) = 0.
* KÝch th−íc H3:
Ta lËp chuçi kÝch th−íc cña H3.
Ta thÊy r»ng, kh©u D lµ kh©u biÕn ®éng, kh©u H2 lµ kh©u
cè ®Þnh (v× ®−îc gia c«ng theo ph−¬ng ph¸p tù ®éng ®¹t kÝch
th−íc). Do vËy, ta cã sai sè chuÈn cña kÝch th−íc H3 lµ:
H3 = D – H2
H3
δ
D
D
H2
εc (H3) = δD
* §é kh«ng ®èi xøng cña r·nh b vµ ®−êng kÝnh D:
Ta thÊy r»ng, v× gia c«ng b»ng ph−¬ng ph¸p tù ®éng d¹t kÝch th−íc do ®ã, ®−êng
t©m cña r·nh b sÏ kh«ng ®æi. §−êng kÝnh D cã dung sai lµ δD, do vËy, khi kÝch th−íc
D thay ®æi trong ph¹m vi dung sai th× lóc g¸ chi tiÕt ®Ó gia c«ng th× ®−êng t©m ®øng
cña nã sÏ bÞ dÞch chuyÓn ®i mét ®o¹n ∆ theo ph−¬ng ngang:
α
2
δD
2
α
2
∆ = OO1.cos =
.cotg
∆
2
δD
4
α
2
VËy, ®é kh«ng ®èi xøng lµ: e =
=
.cotg
4.5- c¸c nguyªn t¾c chän chuÈn
Khi chän chuÈn ®Ó gia c«ng, ta ph¶i x¸c ®Þnh chuÈn cho nguyªn c«ng ®Çu tiªn
vµ chuÈn cho nguyªn c«ng tiÕp theo. Th«ng th−êng, chuÈn dïng cho nguyªn c«ng ®Çu
tiªn lµ chuÈn th«, cßn chuÈn dïng trong c¸c nguyªn c«ng tiÕp theo lµ chuÈn tinh.
Môc ®Ých cña viÖc chän chuÈn lµ ®Ó b¶o ®¶m :
- ChÊt l−îng cña chi tiÕt trong qu¸ tr×nh gia c«ng.
- N©ng cao n¨ng suÊt vµ gi¶m gi¸ thµnh.
4.5.1- Nguyªn t¾c chän chuÈn th«
ChuÈn th« th−êng ®−îc dïng trong ë nguyªn c«ng ®Çu tiªn trong qu¸ tr×nh gia
c«ng c¬. ViÖc chän chuÈn th« cã ý nghÜa quyÕt ®Þnh ®èi víi qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, nã
cã ¶nh h−ëng ®Õn c¸c nguyªn c«ng tiÕp theo vµ ®é chÝnh x¸c gia c«ng cña chi tiÕt.
Khi chän chuÈn th« ph¶i chó ý hai yªu cÇu:
- Ph©n phèi ®ñ l−îng d− cho c¸c bÒ mÆt gia c«ng.
- B¶o ®¶m ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt vÒ vÞ trÝ t−¬ng quan gi÷a c¸c bÒ mÆt
kh«ng gia c«ng vµ c¸c bÒ mÆt s¾p gia c«ng.
Dùa vµo c¸c yªu cÇu trªn, ng−êi ta ®−a ra 5 nguyªn t¾c khi chän chuÈn th«:
c NÕu chi tiÕt gia c«ng cã mét bÒ mÆt kh«ng gia c«ng th× nªn chän bÒ mÆt
®ã lµm chuÈn th«, v× nh− vËy sÏ lµm cho sù thay ®æi vÞ trÝ t−¬ng quan gi÷a bÒ mÆt gia
c«ng vµ bÒ mÆt kh«ng gia c«ng lµ nhá nhÊt.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
53
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
VÝ dô: H×nh bªn lµ chi tiÕt cã c¸c bÒ mÆt B,
C, D ®−îc gia c«ng, duy nhÊt chØ cã bÒ mÆt A
lµ kh«ng gia c«ng. Ta chän bÒ mÆt A lµm
chuÈn th« ®Ó gia c«ng c¸c mÆt B, C, D ®Ó ®¶m
b¶o ®é ®ång t©m víi A.
B
A
C
D
d NÕu cã mét sè bÒ mÆt kh«ng gia c«ng th× nªn chän bÒ mÆt kh«ng gia c«ng
nµo cã yªu cÇu ®é chÝnh x¸c vÒ vÞ trÝ t−¬ng quan cao nhÊt ®èi víi c¸c bÒ mÆt gia
c«ng lµm chuÈn th«.
VÝ dô: Khi gia
c«ng lç biªn, nªn lÊy
A
B
mÆt A lµm chuÈn th«
®Ó ®¶m b¶o lç cã bÒ
dµy ®Òu nhau v× yªu
cÇu vÒ vÞ trÝ t−¬ng
quan gi÷a t©m lç víi
mÆt A cao h¬n ®èi
víi mÆt B.
e NÕu tÊt c¶ c¸c bÒ mÆt ph¶i gia c«ng, nªn chän mÆt nµo cã l−îng d− nhá, ®Òu
lµm chuÈn th«.
f Cè g¾ng chän bÒ mÆt lµm chuÈn th« t−¬ng ®èi b»ng ph¼ng, kh«ng cã
bavia,®Ëu ngãt, ®Ëu rãt hoÆc qu¸ gå ghÒ.
g ChuÈn th« chØ nªn dïng mét lÇn trong c¶ qu¸ tr×nh gia c«ng.
M
VÝ dô: Tõ ph«i thÐp c¸n ban ®Çu, ®Ó
gia c«ng ®−îc DA, DB, DC ta cã thÓ chän
chuÈn th« nh− sau:
- Nguyªn c«ng 1: G¸ ph«i lªn m©m
cÆp m¸y tiÖn b»ng mÆt M, gia c«ng DC.
- Nguyªn c«ng 2: Trë ®Çu, g¸ ph«i
lªn m©m cÆp b»ng mÆt M, gia c«ng DA.
DC
DA
DB
Lóc nµy trôc gia c«ng ra sÏ cã ®é kh«ng ®ång t©m gi÷a DC vµ DA v× ®· dïng
chuÈn th« cho hai nguyªn c«ng.
§Ó ®¶m b¶o gia c«ng chÝnh x¸c, ta ph¶i lµm nh− sau:
- Nguyªn c«ng 1: G¸ ph«i lªn m©m cÆp m¸y tiÖn b»ng mÆt M, tiÖn mét
®o¹n ng¾n trªn mÆt ngoµi, kho¶ ®Çu, khoan t©m ®Çu C, gia c«ng DC.
- Nguyªn c«ng 2: Chän chuÈn tinh lµ mét ®o¹n bÒ mÆt ngoµi võa tiÖn ë
nguyªn c«ng 1, kho¶ ®Çu, khoan t©m ®Çu A, gia c«ng DA.
- Nguyªn c«ng 3: G¸ ®Çu DA (hoÆc DC) lªn m©m cÆp, ®Çu kia chèng t©m
®Ó gia c«ng tiÕp mÆt DB.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
54
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
4.5.2- Nguyªn t¾c chän chuÈn tinh
Khi chän chuÈn tinh, ng−êi ta còng ®−a ra 5 nguyªn t¾c sau:
c Cè g¾ng chän chuÈn tinh lµ chuÈn tinh chÝnh, khi ®ã chi tiÕt lóc gia c«ng
sÏ cã vÞ trÝ t−¬ng tù lóc lµm viÖc. VÊn ®Ò nµy rÊt quan träng khi gia c«ng tinh.
VÝ dô: Khi gia c«ng r¨ng cña b¸nh r¨ng, chuÈn tinh ®−îc chän lµ bÒ mÆt lç cña
b¸nh r¨ng, chuÈn tinh nµy còng lµ chuÈn tinh chÝnh v× sau nµy nã sÏ ®−îc l¾p víi trôc.
d Cè g¾ng chän chuÈn ®Þnh vÞ trïng víi gèc kÝch th−íc ®Ó sai sè chän chuÈn
b»ng 0.
e Chän chuÈn sao cho khi gia c«ng, chi tiÕt kh«ng bÞ biÕn d¹ng do lùc c¾t, lùc
kÑp. MÆt chuÈn ph¶i ®ñ diÖn tÝch ®Þnh vÞ.
f Chän chuÈn sao cho kÕt cÊu ®å g¸ ®¬n gi¶n vµ thuËn tiÖn khi sö dông.
g Cè g¾ng chän chuÈn thèng nhÊt, tøc lµ trong nhiÒu lÇn còng chØ dïng mét
chuÈn ®Ó thùc hiÖn c¸c nguyªn c«ng cña c¶ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, v× khi thay ®æi chuÈn
sÏ sinh ra sai sè tÝch lòy ë nh÷ng lÇn g¸ sau.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
55
15 trang
24140
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Công nghệ chế tạo máy - Chương 4: Chuẩn trong chế tạo máy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_cong_nghe_che_tao_may_chuong_4_chuan_trong_che_ta.pdf
