Varför finns det begrepp om tolerans och passform?
Alla tillverkade produkter, oavsett hur exakt utrustningen är, och hur mycket vi än anstränger oss, kan storleken och formen inte helt uppfylla de teoretiska numeriska kraven. Detta är klyftan mellan ideal och verklighet!
Så hur uppfyller man kraven på utbytbarhet för delar? Det vill säga, vilken som helst av en sats av delar eller komponenter med samma specifikation kan uppfylla de specificerade prestandakraven utan några val eller ytterligare modifieringar. Detta kräver att produktionsdelarnas dimensioner bör ligga inom det tillåtna toleransintervallet.
01
Termer relaterade till tolerans
Under bearbetningen av delar, på grund av inverkan av verktygsmaskinens noggrannhet, verktygsslitage, mätfel etc., är det omöjligt att bearbeta delarnas dimensioner helt exakt. För att säkerställa utbytbarhet måste bearbetningsfelet för detaljdimensionerna begränsas till ett visst område och storleken på dimensionsvariationen måste specificeras.
bild
1) Grundstorlek
Dimensionerna bestäms under konstruktionen baserat på delens hållfasthet och strukturella krav.
2) Verklig storlek
Dimensioner erhållna genom mätning.
3) Extrem storlek
Två gränser för tillåten storleksvariation. Det bestäms utifrån grundstorleken. Det större av de två gränsvärdena kallas för den maximala gränsstorleken; den mindre kallas minimigränsstorleken.
4) Dimensionell avvikelse (kallad avvikelse)
Den algebraiska skillnaden som erhålls genom att subtrahera en viss storlek från dess basstorlek. Dimensionella avvikelser inkluderar:
Övre avvikelse=maximal gränsstorlek - grundstorlek
Lägre avvikelse=minimigränsstorlek - grundstorlek
De övre och nedre avvikelserna kallas gemensamt för gränsavvikelser, och de övre och nedre avvikelserna kan vara positiva, negativa eller noll.
Nationella standarder föreskriver att hålets övre avvikelsekod är ES, hålets nedre avvikelsekod är EI; skaftets övre avvikelsekod är es, och skaftets nedre avvikelsekod är ei.
bild
▲Toleranszondiagram
5) Dimensionell tolerans (kallad tolerans)
Variation i dimensioner tillåten.
Dimensionstolerans=maximal gränsstorlek - minimigränsstorlek
=övre avvikelse-undre avvikelse
Eftersom den maximala gränsstorleken alltid är större än den minsta gränsstorleken, det vill säga den övre avvikelsen är alltid större än den nedre avvikelsen, måste dimensionstoleransen vara positiv.
6) Nolllinje, PR-zon och toleranszondiagram
Nolllinjen är en referenslinje som används för att bestämma avvikelsen i toleranszonsdiagrammet, det vill säga nollavvikelsens linje. Vanligtvis representerar nolllinjen grundstorleken. Markera "0", "+" och "-" till vänster på nollraden. Avvikelsen ovanför nolllinjen är positiv; avvikelsen under nolllinjen är negativ. Toleranszonen är ett område som begränsas av två räta linjer som representerar övre och nedre avvikelser. Toleranszonens bredd och position är de två element som utgör toleranszonen.
7) Standardtolerans och standardtoleransgrad
Standardtolerans är varje tolerans som anges i nationella standarder för att bestämma storleken på toleranszonen. Standardtoleransnivåer är nivåer som bestämmer dimensionernas noggrannhet. Standardtoleranser är uppdelade i 20 nivåer, nämligen IT01, IT0, IT1~IT18, som representerar standardtoleranser. Arabiska siffror representerar standardtoleransnivåer. Bland dem är IT01-nivån den högsta, nivåerna minskar i ordning och IT18-nivån är den lägsta. För en viss grundstorlek gäller att ju högre standardtoleransnivå, desto mindre standardtoleransvärde och desto högre noggrannhet är storleken.
8) Grundavvikelse
Används för att bestämma den övre eller nedre avvikelsen för toleranszonen i förhållande till nolllinjepositionen. Avser generellt avvikelsen nära nolllinjen. När toleranszonen är över nolllinjen är grundavvikelsen den lägre avvikelsen. När toleranszonen ligger under nolllinjen är grundavvikelsen den övre avvikelsen.
Enligt faktiska behov föreskriver den nationella standarden 28 olika grundavvikelser för hål och axlar, som visas i figuren nedan. De grundläggande avvikelsevärdena för hål och axlar kan hittas från de relevanta tabellerna.
bild
▲ Grundläggande avvikelseserie
Som framgår av bilden ovan:
1) Den grundläggande avvikelsekoden representeras av latinska bokstäver, de versaler representerar den grundläggande avvikelsekoden och de gemena bokstäverna representerar den grundläggande avvikelsekoden för axeln. Eftersom grundavvikelsen i figuren endast representerar toleranszonens storlek, ritas ena änden av toleranszonen som en öppning.
2) Denna avvikelse är från A till H som den nedre avvikelsen, J till ZC som den övre avvikelsen, och de övre och nedre avvikelserna för JS är +IT/2 respektive -IT/2.
3) Den grundläggande avvikelsen för axeln från a till h är den övre avvikelsen, j till zc är den nedre avvikelsen, och de övre och nedre avvikelserna för js är +IT/2T respektive -IT/2. En annan avvikelse för hål och axel kan beräknas från grundavvikelsen och standardtoleransen.
02
Terminologi relaterad till koordinering
Vid maskinmontering kallas förhållandet mellan toleranszonerna för hål och axlar som har samma grundstorlek och är kombinerade med varandra en passning. Eftersom de faktiska måtten på hålet och skaftet är olika kan "luckor" eller "störningar" uppstå efter montering. I passningen mellan hålet och axeln är den algebraiska skillnaden som erhålls genom att subtrahera axelns storlek från hålets storlek ett gap när det är ett positivt värde och interferens när det är ett negativt värde.
(1) Typer av samordning
Passningar är indelade i tre kategorier beroende på skillnaden i mellanrum eller interferens:
bild
1) Frigångspassning
Hålets toleranszon är ovanför axelns PR-zon. Alla hålpar som matchar skaftet kommer att passa med ett gap (inklusive ett minsta gap på noll), som visas i figur A ovan.
2) Interferenspassning
Hålets toleranszon ligger under axelns toleranszon. Varje par av hål som matchar axeln är en passning med interferens (inklusive ett minsta spel på noll), som visas i figur b ovan.
3) Översamarbete
Hålens toleranszoner överlappar axelns toleranszoner. Om något par hål matchar axeln kan det finnas ett gap eller en interferenspassning, som visas i figur c ovan.
(2) Samordnat benchmarksystem
Nationella standarder stipulerar två benchmarksystem, som visas i figuren nedan.
bild
▲Två benchmarksystem
1) Grundläggande hålsystem
Hålets toleranszon med en viss grundavvikelse och axelns toleranszon med grundavvikelsen utgör ett matchningssystem, som visas i figur a. Det vill säga i en passning med samma grundmått är hålets toleranszonsposition fixerad, och olika passningar erhålls genom att ändra axelns toleranszonsposition. Hålet som görs av grundhålet kallas datumhålet. Den nationella standarden föreskriver att den nedre avvikelsen för referenshålet är noll, och "H" är den grundläggande avvikelsekoden för referenshålet.
2) Grundläggande axelsystem
Axelns toleranszon med en viss grundavvikelse och hålets toleranszon med olika grundavvikelser utgör ett system med olika passningar, som visas i figur b. Det vill säga, i en passning med samma grundmått är toleranszonens position för axeln fixerad, och olika passningar erhålls genom att ändra toleranszonens position för hålet. Hålet som borras i basaxeln kallas bashylsan. Den nationella standarden föreskriver att den övre avvikelsen för basaxeln är noll, och "h" är basaxelns grundläggande avvikelsekod.
Det kan ses från diagrammet för grundläggande avvikelser:
I det grundläggande hålsystemet matchar referenshålet H axeln, a~h (totalt 11 typer) används för spelpassning; j~n (5 typer totalt) används huvudsakligen för övermontering; (n, p, r kan vara överpassande) eller interferenspassning); p~zc (totalt 12 typer) används huvudsakligen för interferenspassning.
I det grundläggande axelsystemet passar utgångsaxeln h med hålet. A~H (totalt 11 typer) används för frigångspassning; J~N (5 typer totalt) används främst för övermontering; (N, P och R kan vara överpassande eller interferenspassning); P~ZC (totalt 12 typer) används huvudsakligen för interferenspassning.
03
Formtolerans
Formtolerans hänvisar till den totala mängden variation som tillåts i formen av en enda faktisk funktion. Formtolerans uttrycks i formtoleranszoner. Formtoleranszonen inkluderar fyra element: form, riktning, position och storlek på toleranszonen. Formtoleransartiklarna inkluderar 6 artiklar: rakhet, planhet, rundhet, cylindricitet, linjeprofil, ytprofil, etc.
1) Rakhet
Rakhet hänvisar till villkoret att den faktiska formen av de räta linjeelementen på delen upprätthåller en idealisk rak linje. Detta är vad som vanligtvis kallas rakhet. Rakhetstolerans är den maximalt tillåtna variationen av en faktisk linje från en idealisk rak linje. Det vill säga det som ges på ritningen används för att begränsa det tillåtna variationsintervallet för det faktiska linjebearbetningsfelet.
bild
▲ Mönsterexempel 1: I ett givet plan måste toleranszonen vara i området mellan två parallella räta linjer med ett avstånd på 0,1 mm.
bild
▲ Mönsterexempel 2: Lägg till markeringen φ före toleransvärdet, och toleranszonen måste ligga inom området för den cylindriska ytan med en diameter på 0,08 mm.
2) Planhet
Planhet hänvisar till den faktiska formen på delens plana delar och tillståndet för att upprätthålla ett idealiskt plan. Detta är vad som vanligtvis kallas platthet. Planhetstolerans är den maximalt tillåtna variationen av en verklig yta från en plan yta. Det vill säga, det anges på ritningen för att begränsa det tillåtna variationsintervallet för det faktiska ytbearbetningsfelet.
bild
▲Mönsterexempel: Toleranszonen är området mellan två parallella plan 0.08 mm från varandra.
3) Rundhet
Rundhet hänvisar till den faktiska formen av elementen i en cirkel på en del, på samma avstånd från dess centrum. Det kallas vanligtvis graden av rundhet. Rundhetstoleransen är den maximalt tillåtna variationen av den faktiska cirkeln från den ideala cirkeln på samma tvärsnitt. Det vill säga, det anges på ritningen för att begränsa det tillåtna variationsintervallet för det faktiska cirkelbearbetningsfelet.
bild
▲Mönsterexempel: Toleranszonen måste vara på samma normala sektion och radieskillnaden är arean mellan två koncentriska cirklar med ett toleransvärde på 0,03 mm.
4) Cylindricitet
Cylindricitet innebär att alla punkter på delens cylindriska ytkontur är lika långt från dess axel. Cylindricitetstolerans är den maximalt tillåtna variationen från en faktisk cylindrisk yta till en idealisk cylindrisk yta. Det vill säga att det som anges på ritningen används för att begränsa det tillåtna variationsområdet för det faktiska bearbetningsfelet för den cylindriska ytan.
bild
▲ Mönsterexempel: Toleranszonen är området mellan två koaxiella cylindriska ytor med en radieskillnad på 0,1 mm.
5) Linjeprofil
Linjeprofil hänvisar till villkoret att varje kurva av valfri form bibehåller sin ideala form på ett givet plan av delen. Linjeprofiltolerans hänvisar till den tillåtna variationen av den faktiska konturen av en icke-cirkulär kurva. Det vill säga det som anges på ritningen används för att begränsa det tillåtna variationsintervallet för det faktiska kurvbearbetningsfelet.
bild
▲Mönsterexempel: Toleranszonen är området mellan två kuvertlinjer som omsluter en serie cirklar med en diameter på 0,04 mm. Cirklarnas centrum ligger på linjer med teoretiskt korrekta geometriska former.
6) Ytkontur
Ytkontur hänvisar till det tillstånd där en godtyckligt formad yta på en del bibehåller sin ideala form. Ytkonturtolerans avser den faktiska konturlinjen för en icke-cirkulär yta och den tillåtna variationen från den ideala konturytan. Det vill säga det som anges på ritningen används för att begränsa variationsintervallet för det faktiska ytbearbetningsfelet.
bild
▲ Mönsterexempel: Toleranszonen är mellan två kuvertlinjer som omsluter en serie kulor med en diameter på 0,02 mm. Kulornas centrum bör teoretiskt placeras på ytan av den teoretiskt korrekta geometriska formen.
04
positionstolerans
Positionstolerans hänvisar till den totala mängden variation som tillåts från referenspunkten i positionen för den tillhörande faktiska egenskapen.
(1) Orienteringstolerans
Orienteringstolerans hänvisar till den totala mängden förändring som tillåts i riktningen för datumet av de associerade faktiska elementen. Denna typ av tolerans inkluderar tre poster: parallellitet, vinkelräthet och lutning.
1) Parallellism
Parallellism, allmänt känd som graden av parallellism, indikerar att de faktiska elementen som mäts på delen förblir på samma avstånd från datumet. Parallellismtolerans är den maximalt tillåtna variationen mellan den faktiska riktningen för det uppmätta elementet och den ideala riktningen parallellt med datumet.
bild
▲ Exempel på ritning: Om märket φ läggs till före toleransvärdet är toleranszonen inom den cylindriska ytan med en referensparallelldiameter på φ0,03 mm.
2) Vertikalitet
Vinkelvinkel, vanligen känd som graden av ortogonalitet mellan två element, indikerar att det uppmätta elementet på delen bibehåller en korrekt 90 graders vinkel i förhållande till referenselementet. Vertikalitetstoleransen är den maximala variationen som tillåts mellan den faktiska riktningen för det objekt som mäts och den idealiska riktningen som är vinkelrät mot datumet.
bild
▲Illustration: Om märket φ läggs till före toleranszonen är toleranszonen vinkelrät mot den cylindriska ytan med en referensdiameter på 0,1 mm.
bild
▲Legend: Toleranszonen måste placeras mellan två parallella plan som är 0.08 mm från varandra och vinkelräta mot referenslinjen.
3) Lutning
Lutning hänvisar till det korrekta tillståndet att upprätthålla en given vinkel mellan de relativa riktningarna för två element på en del. Lutningstolerans är den maximala mängden variation som tillåts mellan den faktiska orienteringen av objektet som mäts och dess idealiska orientering vid en given vinkel mot datumet.
bild
▲Illustration: Toleranszonen för den uppmätta axeln är området mellan två parallella plan med ett toleransvärde på 0.08 mm och en teoretisk vinkel på 60 grader med utgångsplanet A.
bild
▲Illustration: Lägg till markeringen φ före toleransvärdet, då måste toleranszonen placeras inom en cylindrisk yta med en diameter på 0,1 mm. Toleranszonen bör vara parallell med plan B vinkelrätt mot datum A och i en teoretiskt korrekt vinkel på 60 grader mot datum A.
(2) Positioneringstolerans
Positioneringstolerans är den totala mängden variation som tillåts i positionen för den tillhörande faktiska egenskapen i förhållande till datumet. Denna typ av tolerans inkluderar tre poster: position, koaxialitet och symmetri.
1) Plats
Position hänvisar till noggrannheten hos punkter, linjer, ytor och andra element på delen i förhållande till deras ideala positioner. Positionstolerans är den maximalt tillåtna variationen i den faktiska positionen för det uppmätta elementet i förhållande till dess idealposition.
bild
▲Illustration: När märket Sφ läggs till före toleranszonen är toleranszonen området inuti bollen med en diameter på 0,3 mm. Placeringen av mittpunkten av kultoleranszonen är den teoretiskt korrekta storleken i förhållande till datum A, B och C.
2) Koaxialitet
Koaxialitet, allmänt känd som koaxialitet, indikerar att den uppmätta axeln på delen förblir på samma räta linje i förhållande till referensaxeln. Koaxialitetstolerans är den tillåtna variationen av den faktiska axeln som mäts i förhållande till referensaxeln.
bild
▲Legend av koaxialitetstolerans: När toleransvärdet är markerat är toleranszonen området mellan cylindrar med en diameter på 0,08 mm. Den cirkulära toleranszonens axel sammanfaller med utgångspunkten.
3) Symmetri
Symmetri avser tillståndet att de två symmetriska mittelementen på delen förblir i samma centrala plan. Symmetritoleransen är den tillåtna variationen av symmetricentrumplanet (eller mittlinjen, axeln) för den faktiska egenskapen från det ideala symmetriplanet.
bild
▲ Förklaring: Toleranszonen är området mellan två parallella plan eller räta linjer med ett avstånd på 0.08 mm och symmetriskt arrangemang med avseende på referenscentrumplanet eller centrumlinjen.
(3) Runout tolerans
Runout-tolerans är en toleranspost som ges baserat på en specifik detektionsmetod. Runout tolerans kan delas in i cirkulär runout och total runout.
1) Cirkelhopp
Cirkulärt utlopp innebär att varvytan på detaljen håller ett fast läge relativt referensaxeln inom ett begränsat mätplan. Cirkulär utloppstolerans är den maximala variation som tillåts inom ett begränsat mätområde när det faktiska elementet som mäts roterar runt referensaxeln för ett helt varv utan axiell rörelse.
bild
▲ Förklaring 1: Toleranszonen är området mellan två koncentriska cirklar som är vinkelräta mot ett mätplan, har en radieskillnad på 0.1 mm och har cirkelns mitt på samma referensaxel.
bild
▲ Förklaring 2: Toleranszonen är området mellan två cirklar med ett avstånd av 0.1 mm på mätcylinderns yta vid valfri radieposition koaxiell med datumet.
2) Full takt
Total runout hänvisar till runout längs hela den uppmätta ytan när detaljen kontinuerligt roterar runt referensaxeln. Den totala runout-toleransen är den maximala mängden runout som tillåts när det faktiska elementet som mäts kontinuerligt roterar runt referensaxeln medan indikatorn rör sig i förhållande till sin idealkontur.
