Perché esistono i concetti di tolleranza e adattamento?
Tutti i prodotti fabbricati, non importa quanto sia precisa l'attrezzatura, e non importa quanto ci proviamo, le dimensioni e la forma non possono soddisfare pienamente i requisiti numerici teorici. Questo è il divario tra ideale e realtà!
Quindi, come soddisfare i requisiti di intercambiabilità delle parti? Cioè, qualsiasi lotto di parti o componenti della stessa specifica può soddisfare i requisiti prestazionali specificati senza alcuna selezione o modifica aggiuntiva. Ciò richiede che le dimensioni delle parti di produzione rientrino nell'intervallo di tolleranza consentito.
01
Termini relativi alla tolleranza
Durante la lavorazione dei pezzi, a causa dell'influenza della precisione della macchina utensile, dell'usura degli utensili, degli errori di misurazione, ecc., è impossibile elaborare le dimensioni dei pezzi in modo assolutamente accurato. Per garantire l'intercambiabilità, l'errore di lavorazione delle dimensioni della parte deve essere limitato a un determinato intervallo e deve essere specificata la quantità di variazione dimensionale.
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1) Misura base
Le dimensioni vengono determinate durante la progettazione in base alla resistenza e ai requisiti strutturali della parte.
2) Dimensioni reali
Dimensioni ottenute mediante misurazione.
3) Dimensioni estreme
Due limiti per la variazione delle dimensioni consentite. Viene determinata in base alla taglia base. Il maggiore dei due valori limite è chiamato dimensione limite massima; quella più piccola è chiamata dimensione limite minima.
4) Deviazione dimensionale (indicata come deviazione)
La differenza algebrica ottenuta sottraendo una certa dimensione dalla sua dimensione di base. Le deviazioni dimensionali includono:
Deviazione superiore=dimensione limite massima - dimensione base
Deviazione inferiore=dimensione limite minima - dimensione base
Le deviazioni superiore e inferiore sono chiamate collettivamente deviazioni limite e le deviazioni superiore e inferiore possono essere positive, negative o zero.
Le norme nazionali stabiliscono che il codice di deviazione superiore della buca sia ES, il codice di deviazione inferiore della buca sia EI; il codice di deviazione superiore dell'albero è es e il codice di deviazione inferiore dell'albero è ei.
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▲Diagramma delle zone di tolleranza
5) Tolleranza dimensionale (detta tolleranza)
Sono ammesse variazioni nelle dimensioni.
Tolleranza dimensionale=dimensione limite massima - dimensione limite minima
=deviazione superiore-deviazione inferiore
Poiché la dimensione limite massima è sempre maggiore della dimensione limite minima, ovvero la deviazione superiore è sempre maggiore della deviazione inferiore, la tolleranza dimensionale deve essere positiva.
6) Diagramma della linea dello zero, della zona PR e della zona di tolleranza
La linea zero è una linea di riferimento utilizzata per determinare la deviazione nel diagramma della zona di tolleranza, ovvero la linea di deviazione zero. Di solito la linea zero rappresenta la dimensione base. Contrassegna "0", "+" e "-" all'estremità sinistra della riga dello zero. La deviazione sopra la linea dello zero è positiva; la deviazione sotto la linea dello zero è negativa. La zona di tolleranza è un'area delimitata da due linee rette che rappresentano le deviazioni superiore e inferiore. La larghezza e la posizione della zona di tolleranza sono i due elementi che costituiscono la zona di tolleranza.
7) Tolleranza standard e grado di tolleranza standard
La tolleranza standard è qualsiasi tolleranza elencata negli standard nazionali per determinare la dimensione della zona di tolleranza. I livelli di tolleranza standard sono livelli che determinano la precisione delle dimensioni. Le tolleranze standard sono divise in 20 livelli, ovvero IT01, IT0, IT1~IT18, che rappresentano le tolleranze standard. I numeri arabi rappresentano i livelli di tolleranza standard. Tra questi, il livello IT01 è il più alto, i livelli decrescono in ordine e il livello IT18 è il più basso. Per una determinata dimensione di base, maggiore è il livello di tolleranza standard, minore è il valore di tolleranza standard e maggiore è la precisione della dimensione.
8) Deviazione di base
Utilizzato per determinare la deviazione superiore o inferiore della zona di tolleranza rispetto alla posizione della linea zero. Si riferisce generalmente alla deviazione vicino alla linea dello zero. Quando la zona di tolleranza è al di sopra della linea dello zero, la deviazione base è la deviazione inferiore. Quando la zona di tolleranza è al di sotto della linea dello zero, la deviazione base è la deviazione superiore.
In base alle effettive esigenze, la norma nazionale prevede 28 diverse deviazioni base per fori e alberi, come mostrato nella figura seguente. I valori di deviazione base di fori e alberi possono essere rilevati dalle relative tabelle.
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▲ Serie di deviazioni di base
Come si può vedere dalla figura sopra:
1) Il codice di deviazione base è rappresentato da lettere latine, le lettere maiuscole rappresentano il codice di deviazione base e le lettere minuscole rappresentano il codice di deviazione base dell'asse. Poiché la deviazione base nella figura rappresenta solo la dimensione della zona di tolleranza, un'estremità della zona di tolleranza viene disegnata come un'apertura.
2) Questa deviazione va da A a H come deviazione inferiore, da J a ZC come deviazione superiore e le deviazioni superiore e inferiore di JS sono rispettivamente +IT/2 e -IT/2.
3) La deviazione base dell'asse da a ad h è la deviazione superiore, da j a zc è la deviazione inferiore e le deviazioni superiore e inferiore di js sono rispettivamente +IT/2T e -IT/2. Un'altra deviazione del foro e dell'albero può essere calcolata dalla deviazione base e dalla tolleranza standard.
02
Terminologia relativa al coordinamento
Nell'assemblaggio di macchine, il rapporto tra le zone di tolleranza di fori e alberi che hanno la stessa dimensione di base e sono combinati tra loro viene chiamato adattamento. Poiché le dimensioni effettive del foro e dell'albero sono diverse, dopo il montaggio possono verificarsi "spazi" o "interferenze". Nell'accoppiamento tra il foro e l'albero, la differenza algebrica ottenuta sottraendo la dimensione dell'albero dalla dimensione del foro è uno spazio vuoto quando è un valore positivo e un'interferenza quando è un valore negativo.
(1) Tipologie di coordinamento
Gli adattamenti sono divisi in tre categorie in base alla differenza di spazi o interferenze:
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1) Vestibilità libera
La zona di tolleranza del foro è sopra la zona PR dell'albero. Qualsiasi coppia di fori che corrisponde all'albero diventerà un accoppiamento con uno spazio (incluso uno spazio minimo pari a zero), come mostrato nella Figura A sopra.
2) Adattamento ad interferenza
La zona di tolleranza del foro è al di sotto della zona di tolleranza dell'albero. Qualsiasi coppia di fori che corrisponde all'albero è un accoppiamento con interferenza (incluso un gioco minimo pari a zero), come mostrato nella Figura b sopra.
3) Cooperazione eccessiva
Le zone di tolleranza dei fori si sovrappongono alle zone di tolleranza dell'albero. Se una coppia di fori corrisponde all'albero, potrebbe esserci uno spazio o un accoppiamento con interferenza, come mostrato nella Figura c sopra.
(2) Sistema di parametri di riferimento coordinato
Le norme nazionali prevedono due sistemi di benchmark, come mostrato nella figura seguente.
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▲Due sistemi di riferimento
1) Sistema di fori base
La zona di tolleranza del foro con una certa deviazione base e la zona di tolleranza dell'albero con la deviazione base costituiscono un sistema di adattamento, come mostrato nella Figura a. Cioè, in un accoppiamento con le stesse dimensioni di base, la posizione della zona di tolleranza del foro è fissa e si ottengono accoppiamenti diversi modificando la posizione della zona di tolleranza dell'albero. Il foro ricavato dal foro base è chiamato foro di riferimento. Lo standard nazionale stabilisce che la deviazione inferiore del foro di riferimento è zero e "H" è il codice di deviazione di base del foro di riferimento.
2) Sistema di alberi base
La zona di tolleranza dell'albero con una certa deviazione base e la zona di tolleranza del foro con diverse deviazioni base costituiscono un sistema di vari accoppiamenti, come mostrato nella Figura b. Cioè, in un accoppiamento con le stesse dimensioni di base, la posizione della zona di tolleranza dell'albero è fissa e si ottengono accoppiamenti diversi modificando la posizione della zona di tolleranza del foro. Il foro praticato nell'albero base è chiamato manicotto della base. Lo standard nazionale stabilisce che la deviazione superiore dell'albero base è zero e "h" è il codice di deviazione base dell'albero base.
Può essere visto dal grafico della serie di deviazioni di base:
Nel sistema di fori di base, il foro di riferimento H corrisponde all'albero, a~h (11 tipi in totale) vengono utilizzati per l'accoppiamento con gioco; j~n (5 tipi in totale) vengono utilizzati principalmente per l'adattamento eccessivo; (n, p, r potrebbero essere un adattamento eccessivo) o un adattamento con interferenza); p~zc (12 tipi in totale) vengono utilizzati principalmente per l'adattamento con interferenza.
Nel sistema di alberi di base, l'asse di riferimento h corrisponde al foro. A~H (11 tipi in totale) vengono utilizzati per l'accoppiamento con gioco; J~N (5 tipi in totale) vengono utilizzati principalmente per l'adattamento eccessivo; (N, P e R potrebbero essere eccessivamente adattati o con interferenza); P~ZC (12 tipi in totale) vengono utilizzati principalmente per l'adattamento con interferenza.
03
Tolleranza della forma
La tolleranza della forma si riferisce alla quantità totale di variazione consentita nella forma di una singola caratteristica reale. La tolleranza della forma è espressa in zone di tolleranza della forma. La zona di tolleranza della forma comprende quattro elementi: forma, direzione, posizione e dimensione della zona di tolleranza. Gli elementi di tolleranza della forma includono 6 elementi: rettilineità, planarità, rotondità, cilindricità, profilo della linea, profilo della superficie, ecc.
1) Rettilineità
La rettilineità si riferisce alla condizione in cui la forma effettiva degli elementi lineari sulla parte mantiene una linea retta ideale. Questo è ciò che comunemente viene definito rettilineità. La tolleranza di rettilineità è la variazione massima consentita di una linea effettiva da una linea retta ideale. Cioè, quanto riportato sul disegno viene utilizzato per limitare l'intervallo di variazione consentito dell'errore effettivo di elaborazione della linea.
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▲ Esempio di modello 1: In un dato piano, la zona di tolleranza deve trovarsi nell'area tra due linee rette parallele con una distanza di 0,1 mm.
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▲ Esempio di modello 2: aggiungere il segno φ prima del valore di tolleranza e la zona di tolleranza deve trovarsi all'interno dell'area della superficie cilindrica con un diametro di 0,08 mm.
2) Planarità
La planarità si riferisce alla forma effettiva degli elementi piani della parte e alla condizione di mantenere un piano ideale. Questo è ciò che comunemente viene definito planarità. La tolleranza di planarità è la variazione massima consentita di una superficie reale da una superficie piana. Cioè, è indicato nel disegno per limitare l'intervallo di variazione consentito dell'errore di lavorazione della superficie effettiva.
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▲Esempio di modello: La zona di tolleranza è l'area tra due piani paralleli a distanza di 0 0,08 mm.
3) Rotondità
La rotondità si riferisce alla forma effettiva degli elementi di un cerchio su una parte, equidistante dal suo centro. Questo è comunemente indicato come il grado di rotondità. La tolleranza di rotondità è la variazione massima consentita del cerchio reale rispetto al cerchio ideale sulla stessa sezione trasversale. Cioè, nel disegno è indicato limitare l'intervallo di variazione consentito dell'errore effettivo di elaborazione del cerchio.
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▲Esempio di motivo: la zona di tolleranza deve trovarsi sulla stessa sezione normale e la differenza di raggio è l'area tra due cerchi concentrici con un valore di tolleranza di 0,03 mm.
4) Cilindricità
Cilindricità significa che tutti i punti sul contorno della superficie cilindrica della parte sono equidistanti dal suo asse. La tolleranza di cilindricità è la variazione massima consentita da una superficie cilindrica effettiva a una superficie cilindrica ideale. Cioè, quanto riportato nel disegno viene utilizzato per limitare l'intervallo di variazione consentito dell'effettivo errore di lavorazione della superficie cilindrica.
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▲Esempio di modello: La zona di tolleranza è l'area tra due superfici cilindriche coassiali con una differenza di raggio di 0,1 mm.
5) Profilo della linea
Il profilo della linea si riferisce alla condizione in cui qualsiasi curva di qualsiasi forma mantiene la sua forma ideale su un dato piano della parte. La tolleranza del profilo della linea si riferisce alla variazione consentita del contorno effettivo di una curva non circolare. Cioè, quanto riportato nel disegno viene utilizzato per limitare l'intervallo di variazione consentito dell'errore di elaborazione della curva effettiva.
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▲Esempio di motivo: la zona di tolleranza è l'area tra due linee di inviluppo che avvolgono una serie di cerchi con un diametro di 0,04 mm. I centri dei cerchi giacciono su linee con forme geometriche teoricamente corrette.
6) Contorno della superficie
Il contorno della superficie si riferisce alla condizione in cui una superficie di forma arbitraria su una parte mantiene la sua forma ideale. La tolleranza del contorno della superficie si riferisce alla linea di contorno effettiva di una superficie non circolare e alla variazione consentita dalla superficie del contorno ideale. Ciò che viene riportato nel disegno serve cioè a limitare il campo di variazione dell'errore di lavorazione della superficie effettiva.
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▲Esempio di modello: la zona di tolleranza è tra due linee di inviluppo che avvolgono una serie di sfere con un diametro di 0,02 mm. I centri delle sfere dovrebbero teoricamente trovarsi sulla superficie della forma geometrica teoricamente corretta.
04
Tolleranza di posizione
La tolleranza di posizione si riferisce alla quantità totale di variazione consentita dal datum nella posizione dell'elemento reale associato.
(1) Tolleranza di orientamento
La tolleranza di orientamento si riferisce alla quantità totale di cambiamento consentito nella direzione del dato dagli elementi effettivi associati. Questo tipo di tolleranza comprende tre elementi: parallelismo, perpendicolarità e inclinazione.
1) Parallelismo
Il parallelismo, comunemente noto come grado di parallelismo, indica che gli elementi effettivi misurati sulla parte rimangono equidistanti dal dato. La tolleranza di parallelismo è la variazione massima consentita tra la direzione effettiva dell'elemento misurato e la direzione ideale parallela al datum.
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▲Esempio di disegno: Se il segno φ viene aggiunto prima del valore di tolleranza, la zona di tolleranza si trova all'interno della superficie cilindrica con un diametro parallelo di riferimento di φ0,03 mm.
2) Verticalità
La perpendicolarità, comunemente nota come grado di ortogonalità tra due elementi, indica che l'elemento misurato sulla parte mantiene un angolo corretto di 90 gradi rispetto all'elemento di riferimento. La tolleranza di verticalità è la quantità massima di variazione consentita tra la direzione effettiva dell'elemento da misurare e la direzione ideale perpendicolare al datum.
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▲Illustrazione: Se il contrassegno φ viene aggiunto prima della zona di tolleranza, la zona di tolleranza è perpendicolare alla superficie cilindrica con un diametro di riferimento di 0,1 mm.
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▲Legenda: La zona di tolleranza deve essere posizionata tra due piani paralleli distanti 0,08 mm e perpendicolari alla linea di riferimento.
3) Inclinazione
L'inclinazione si riferisce alla condizione corretta di mantenere un dato angolo tra le direzioni relative di due elementi su una parte. La tolleranza della pendenza è la quantità massima di variazione consentita tra l'orientamento effettivo dell'elemento da misurare e il suo orientamento ideale a qualsiasi angolo rispetto al datum.
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▲Illustrazione: La zona di tolleranza dell'asse misurato è l'area tra due piani paralleli con un valore di tolleranza di 0,08 mm e un angolo teorico di 60 gradi con il piano di riferimento A.
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▲Illustrazione: aggiungere il segno φ prima del valore di tolleranza, quindi la zona di tolleranza deve essere posizionata all'interno di una superficie cilindrica con un diametro di 0,1 mm. La zona di tolleranza dovrebbe essere parallela al piano B perpendicolare al dato A e con un angolo teoricamente corretto di 60 gradi rispetto al dato A.
(2) Tolleranza di posizionamento
La tolleranza di posizionamento è la quantità totale di variazione consentita nella posizione della caratteristica effettiva associata rispetto al datum. Questo tipo di tolleranza comprende tre elementi: posizione, coassialità e simmetria.
1) Posizione
La posizione si riferisce allo stato accurato di punti, linee, superfici e altri elementi sulla parte rispetto alle loro posizioni ideali. La tolleranza di posizione è la variazione massima consentita nella posizione effettiva dell'elemento misurato rispetto alla sua posizione ideale.
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▲Illustrazione: Quando il segno Sφ viene aggiunto prima della zona di tolleranza, la zona di tolleranza è l'area all'interno della sfera con un diametro di 0,3 mm. La posizione del punto centrale della zona di tolleranza della sfera ha la dimensione teoricamente corretta rispetto ai riferimenti A, B e C.
2) Coassialità
La coassialità, comunemente nota come coassialità, indica che l'asse misurato sul pezzo rimane sulla stessa linea retta rispetto all'asse di riferimento. La tolleranza di coassialità è la variazione consentita dell'asse effettivo misurato rispetto all'asse di riferimento.
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▲Legenda della tolleranza di coassialità: quando il valore di tolleranza è contrassegnato, la zona di tolleranza è l'area tra i cilindri con un diametro di 0,08 mm. L'asse della zona di tolleranza circolare coincide con il datum.
3) Simmetria
La simmetria si riferisce allo stato in cui i due elementi centrali simmetrici della parte rimangono sullo stesso piano centrale. La tolleranza di simmetria è la variazione consentita del piano centrale di simmetria (o linea centrale, asse) dell'elemento reale dal piano di simmetria ideale.
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▲ Legenda: La zona di tolleranza è l'area tra due piani paralleli o linee rette con una distanza di 0,08 mm e disposizione simmetrica rispetto al piano centrale di riferimento o alla linea centrale.
(3) Tolleranza di eccentricità
La tolleranza di eccentricità è un elemento di tolleranza fornito in base a un metodo di rilevamento specifico. La tolleranza di eccentricità può essere divisa in eccentricità circolare e eccentricità totale.
1) Salto circolare
Runout circolare significa che la superficie di rivoluzione sulla parte mantiene una posizione fissa rispetto all'asse di riferimento all'interno di un piano di misurazione limitato. La tolleranza di eccentricità circolare è la variazione massima consentita entro un intervallo di misurazione limitato quando l'elemento reale da misurare ruota attorno all'asse di riferimento per un giro completo senza movimento assiale.
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▲ Legenda 1: La zona di tolleranza è l'area tra due cerchi concentrici perpendicolari a qualsiasi piano di misurazione, con una differenza di raggio di 0,1 mm e con il centro del cerchio sullo stesso asse di riferimento.
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▲ Legenda 2: La zona di tolleranza è l'area tra due cerchi con una distanza di 0,1 mm sulla superficie del cilindro di misurazione in qualsiasi posizione del raggio coassiale al riferimento.
2) Battuta piena
L'eccentricità totale si riferisce all'eccentricità lungo l'intera superficie misurata quando la parte ruota continuamente attorno all'asse di riferimento. La tolleranza di eccentricità totale è la quantità massima di eccentricità consentita quando l'elemento reale da misurare ruota continuamente attorno all'asse di riferimento mentre l'indicatore si sposta rispetto al suo contorno ideale.
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▲Illustrazione 1: La zona di tolleranza è l'area tra due superfici cilindriche con una differenza di raggio di 0,1 mm e coassiale con il riferimento.
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▲ Legenda 2: La zona di tolleranza è l'area tra due piani paralleli con una differenza di raggio di 0,1 mm e perpendicolare al datum.
Bene, è la tabella qui sotto, raccoglila adesso~
