چرا مفاهیم تحمل و تناسب وجود دارد؟
همه محصولات تولید شده، صرف نظر از اینکه تجهیزات چقدر دقیق هستند و هر چقدر هم که تلاش کنیم، اندازه و شکل نمی تواند به طور کامل الزامات عددی نظری را برآورده کند. این فاصله بین ایده آل و واقعیت است!
بنابراین چگونه می توان الزامات تعویض قطعات را برآورده کرد؟ به این معنا که هر یک از دسته ای از قطعات یا اجزای یکسان می تواند الزامات عملکرد مشخص شده را بدون هیچ گونه انتخاب یا اصلاح اضافی برآورده کند. این امر مستلزم آن است که ابعاد قطعات تولیدی باید در محدوده تحمل مجاز باشد.
01
اصطلاحات مربوط به تحمل
در طول پردازش قطعات، به دلیل تأثیر دقت ماشین ابزار، سایش ابزار، خطاهای اندازه گیری و غیره، پردازش ابعاد قطعات با دقت مطلق غیرممکن است. به منظور اطمینان از قابلیت تعویض، خطای ماشینکاری ابعاد قطعه باید به محدوده معینی محدود شود و میزان تغییرات ابعادی باید مشخص شود.
تصویر
1) اندازه اصلی
ابعاد در حین طراحی بر اساس مقاومت و الزامات ساختاری قطعه تعیین می شود.
2) اندازه واقعی
ابعاد به دست آمده با اندازه گیری
3) اندازه فوق العاده
دو محدودیت برای تنوع اندازه مجاز. بر اساس اندازه اصلی تعیین می شود. بزرگتر از دو مقدار حدی حداکثر اندازه حد نامیده می شود. کوچکتر حداقل اندازه حد نامیده می شود.
4) انحراف ابعادی (به آن انحراف گفته می شود)
تفاوت جبری که با کم کردن یک اندازه معین از اندازه پایه آن به دست می آید. انحرافات ابعادی عبارتند از:
انحراف بالا=حداکثر اندازه حد - اندازه اصلی
انحراف کمتر=اندازه حداقل حد - اندازه اصلی
انحرافات بالا و پایین در مجموع انحراف حد نامیده می شوند و انحرافات بالا و پایین می توانند مثبت، منفی یا صفر باشند.
استانداردهای ملی تصریح می کنند که کد انحراف بالای سوراخ ES است، کد انحراف پایین سوراخ EI است. کد انحراف بالایی شفت es و کد انحراف پایین شفت ei است.
تصویر
▲ نمودار منطقه تحمل
5) تحمل ابعادی (به عنوان تحمل)
تنوع در ابعاد مجاز است.
تحمل ابعادی=حداکثر اندازه حد - حداقل اندازه حد
=انحراف بالا-انحراف پایین
از آنجایی که حداکثر اندازه حد همیشه بیشتر از حداقل اندازه حد است، یعنی انحراف بالایی همیشه بیشتر از انحراف پایین تر است، تحمل ابعادی باید مثبت باشد.
6) خط صفر، منطقه روابط عمومی و نمودار منطقه تحمل
خط صفر یک خط مرجع است که برای تعیین انحراف در نمودار ناحیه تحمل، یعنی خط انحراف صفر استفاده می شود. معمولاً خط صفر نشان دهنده اندازه اصلی است. "0"، "+" و "-" را در انتهای سمت چپ خط صفر علامت بزنید. انحراف بالای خط صفر مثبت است. انحراف زیر خط صفر منفی است. ناحیه تحمل ناحیه ای است که توسط دو خط مستقیم محدود شده است که نشان دهنده انحرافات بالا و پایین است. عرض و موقعیت ناحیه تحمل دو عنصر تشکیل دهنده ناحیه تحمل هستند.
7) تحمل استاندارد و درجه تحمل استاندارد
تلورانس استاندارد هر گونه تلورانسی است که در استانداردهای ملی برای تعیین اندازه ناحیه تحمل ذکر شده است. سطوح تحمل استاندارد سطوحی هستند که دقت ابعاد را تعیین می کنند. تلورانس های استاندارد به 20 سطح تقسیم می شوند، یعنی IT01، IT0، IT1~IT18 که نشان دهنده تلورانس های استاندارد است. اعداد عربی سطوح تحمل استاندارد را نشان می دهند. در این میان، سطح IT01 بالاترین، سطوح به ترتیب کاهش و سطح IT18 کمترین است. برای یک اندازه اصلی مشخص، هرچه سطح تحمل استاندارد بالاتر باشد، مقدار تحمل استاندارد کوچکتر و دقت اندازه بالاتر است.
8) انحراف اساسی
برای تعیین انحراف بالا یا پایین ناحیه تحمل نسبت به موقعیت خط صفر استفاده می شود. به طور کلی به انحراف نزدیک به خط صفر اشاره دارد. هنگامی که ناحیه تحمل بالای خط صفر باشد، انحراف اساسی انحراف کمتر است. هنگامی که ناحیه تحمل زیر خط صفر است، انحراف اساسی انحراف بالایی است.
مطابق با نیاز واقعی، استاندارد ملی 28 انحراف اساسی مختلف را برای سوراخ ها و شفت ها در نظر گرفته است که در شکل زیر نشان داده شده است. مقادیر انحراف اساسی سوراخ ها و شفت ها را می توان از جداول مربوطه یافت.
تصویر
▲ سری انحراف اساسی
همانطور که از شکل بالا مشخص است:
1) کد انحراف پایه با حروف لاتین، حروف بزرگ نشان دهنده کد انحراف اصلی و حروف کوچک نشان دهنده کد انحراف اصلی محور هستند. از آنجایی که انحراف اساسی در شکل فقط اندازه ناحیه تحمل را نشان می دهد، یک انتهای ناحیه تحمل به عنوان یک بازشو رسم می شود.
2) این انحراف از A به H به عنوان انحراف پایین، J به ZC به عنوان انحراف بالایی است و انحرافات بالا و پایین JS به ترتیب +IT/2 و -IT/2 است.
3) انحراف اساسی محور از a به h انحراف بالایی، j به zc انحراف پایین تر و انحرافات بالایی و پایینی js به ترتیب +IT/2T و -IT/2 است. انحراف دیگر سوراخ و شفت را می توان از روی انحراف پایه و تحمل استاندارد محاسبه کرد.
02
اصطلاحات مربوط به هماهنگی
در مونتاژ ماشینی به رابطه بین نواحی تلرانس سوراخ ها و شفت هایی که اندازه اولیه یکسانی دارند و با یکدیگر ترکیب می شوند فیت می گویند. از آنجایی که ابعاد واقعی سوراخ و شفت متفاوت است، پس از مونتاژ ممکن است "شکاف" یا "تداخل" ایجاد شود. در تناسب بین سوراخ و شفت، اختلاف جبری که با کم کردن اندازه شفت از اندازه سوراخ به دست میآید، زمانی که مقدار آن مثبت است، یک شکاف و زمانی که مقدار منفی است، تداخل است.
(1) انواع هماهنگی
فیت ها با توجه به تفاوت شکاف ها یا تداخل به سه دسته تقسیم می شوند:
تصویر
1) ترخیص مناسب
ناحیه تحمل سوراخ بالای ناحیه PR شفت است. همانطور که در شکل A در بالا نشان داده شده است، هر جفت سوراخی که با شفت مطابقت داشته باشد، با یک شکاف (شامل حداقل شکاف صفر) مناسب می شود.
2) تداخل مناسب
ناحیه تحمل سوراخ زیر ناحیه تحمل شفت است. همانطور که در شکل b بالا نشان داده شده است، هر جفت سوراخی که با شفت مطابقت داشته باشد با تداخل (شامل حداقل فاصله صفر) مناسب است.
3) همکاری بیش از حد
نواحی تحمل سوراخ ها با نواحی تحمل شفت همپوشانی دارند. اگر هر جفت سوراخ با شفت مطابقت داشته باشد، ممکن است شکاف یا تداخلی وجود داشته باشد، همانطور که در شکل c بالا نشان داده شده است.
(2) سیستم معیار هماهنگ
استانداردهای ملی دو سیستم معیار را تعیین می کنند که در شکل زیر نشان داده شده است.
تصویر
▲دو سیستم محک
1) سیستم سوراخ اصلی
ناحیه تحمل سوراخ با یک انحراف اساسی مشخص و ناحیه تحمل شفت با انحراف اساسی یک سیستم تطبیق را تشکیل می دهند، همانطور که در شکل a نشان داده شده است. یعنی در تناسب با ابعاد پایه یکسان، موقعیت ناحیه تحمل سوراخ ثابت است و با تغییر موقعیت ناحیه تلرانس شفت، تناسب های متفاوتی به دست می آید. سوراخ ساخته شده از سوراخ اصلی را سوراخ مبنا می گویند. استاندارد ملی تصریح می کند که انحراف کمتر سوراخ مبنا صفر است و "H" کد انحراف اصلی سوراخ مبنا است.
2) سیستم شفت پایه
ناحیه تحمل شفت با یک انحراف اساسی معین و ناحیه تحمل سوراخ با انحرافات اساسی مختلف، سیستمی از برازش های مختلف را تشکیل می دهند، همانطور که در شکل b نشان داده شده است. یعنی در تناسب با ابعاد پایه یکسان، موقعیت ناحیه تلرانس شفت ثابت است و با تغییر موقعیت ناحیه تلرانس سوراخ، برازش های متفاوتی به دست می آید. سوراخ ایجاد شده در محور پایه آستین پایه نامیده می شود. استاندارد ملی تصریح می کند که انحراف بالایی شفت پایه صفر است و "h" کد انحراف پایه شفت پایه است.
از نمودار سری انحراف پایه قابل مشاهده است:
در سیستم سوراخ اصلی، سوراخ مرجع H با شفت مطابقت دارد، a~h (در مجموع 11 نوع) برای تناسب ترخیص استفاده می شود. j~n (در مجموع 5 نوع) عمدتاً برای نصب بیش از حد استفاده می شود. (n، p، r ممکن است بیش از حد مناسب باشد) یا تداخل مناسب). p~zc (در مجموع 12 نوع) عمدتاً برای تناسب تداخل استفاده می شود.
در سیستم شفت پایه، محور مبنا h با سوراخ مطابقت دارد. A~H (در مجموع 11 نوع) برای تناسب ترخیص استفاده می شود. J~N (در مجموع 5 نوع) عمدتاً برای نصب بیش از حد استفاده می شود. (N، P، و R ممکن است بیش از حد مناسب باشند. یا تناسب تداخلی). P~ZC (در مجموع 12 نوع) عمدتاً برای تداخل مناسب استفاده می شود.
03
تحمل شکل
تحمل شکل به مقدار کل تغییرات مجاز در شکل یک ویژگی واقعی اشاره دارد. تحمل فرم در مناطق تحمل فرم بیان می شود. ناحیه تحمل شکل شامل چهار عنصر شکل، جهت، موقعیت و اندازه ناحیه تحمل است. موارد تحمل شکل شامل 6 مورد است: صافی، صافی، گردی، استوانه ای، نیمرخ خط، نیمرخ سطح و غیره.
1) صراط مستقیم
راستی به شرایطی اشاره دارد که شکل واقعی عناصر خط مستقیم روی قطعه یک خط مستقیم ایده آل را حفظ کند. این همان چیزی است که معمولاً از آن به عنوان صراحت یاد می شود. تحمل صافی حداکثر تغییر مجاز یک خط واقعی از یک خط مستقیم ایده آل است. یعنی آنچه در نقشه داده شده است برای محدود کردن دامنه تغییرات مجاز خطای واقعی پردازش خط استفاده می شود.
تصویر
▲مثال الگوی 1: در یک صفحه معین، ناحیه تحمل باید در ناحیه بین دو خط مستقیم موازی با فاصله 0.1 میلی متر باشد.
تصویر
▲مثال الگوی 2: علامت φ را قبل از مقدار تحمل اضافه کنید، و ناحیه تحمل باید در ناحیه سطح استوانه ای با قطر 0.08 میلی متر 0 باشد.
2) صافی
صافی به شکل واقعی عناصر صفحه قطعه و شرایط حفظ یک صفحه ایده آل اشاره دارد. این همان چیزی است که معمولاً از آن به عنوان صافی یاد می شود. تحمل صافی حداکثر تغییر مجاز یک سطح واقعی از یک سطح صاف است. یعنی روی نقشه برای محدود کردن دامنه تغییرات مجاز خطای پردازش سطح واقعی داده شده است.
تصویر
▲مثال الگو: ناحیه تحمل ناحیه بین دو صفحه موازی است. 08 میلیمتر فاصله 0.
3) گرد بودن
گرد بودن به شکل واقعی عناصر یک دایره در قسمتی با فاصله مساوی از مرکز آن اشاره دارد. که معمولاً به عنوان درجه گردی نامیده می شود. تحمل گردی حداکثر تغییر مجاز دایره واقعی از دایره ایده آل در همان مقطع است. یعنی روی نقشه برای محدود کردن دامنه تغییرات مجاز خطای واقعی پردازش دایره ارائه شده است.
تصویر
▲مثال الگو: ناحیه تحمل باید در همان بخش عادی باشد و اختلاف شعاع مساحت بین دو دایره متحدالمرکز با مقدار تحمل 0.03 میلیمتر است.
4) استوانه ای
استوانه ای بودن به این معنی است که تمام نقاط روی سطح استوانه ای قطعه از محور آن فاصله دارند. تحمل استوانه ای حداکثر تغییر مجاز از یک سطح استوانه ای واقعی به یک سطح استوانه ای ایده آل است. یعنی آنچه در نقشه داده شده است برای محدود کردن دامنه تغییرات مجاز خطای واقعی ماشینکاری سطح استوانه ای استفاده می شود.
تصویر
▲مثال الگو: ناحیه تحمل ناحیه بین دو سطح استوانهای هم محور با اختلاف شعاع 0.1 میلیمتر است.
5) پروفایل خط
مشخصات خط به شرایطی اشاره دارد که هر منحنی از هر شکلی شکل ایده آل خود را در صفحه معینی از قطعه حفظ کند. تلورانس پروفیل خط به تغییر مجاز کانتور واقعی یک منحنی غیر دایره ای اشاره دارد. یعنی آنچه در نقشه داده شده است برای محدود کردن دامنه تغییرات مجاز خطای واقعی پردازش منحنی استفاده می شود.
تصویر
▲مثال الگو: ناحیه تحمل ناحیه بین دو خط پاکت است که مجموعهای از دایرهها به قطر 0.04 میلیمتر را در بر میگیرد. مرکز دایره ها روی خطوطی با اشکال هندسی از لحاظ نظری درست قرار دارند.
6) کانتور سطح
کانتور سطح به شرایطی اطلاق می شود که در آن یک سطح دلخواه بر روی یک قطعه شکل ایده آل خود را حفظ می کند. تلرانس کانتور سطح به خط واقعی یک سطح غیر دایره ای و تغییر مجاز از سطح کانتور ایده آل اشاره دارد. یعنی آنچه در نقشه داده شده است برای محدود کردن دامنه تغییرات خطای واقعی پردازش سطح استفاده می شود.
تصویر
▲مثال الگو: ناحیه تحمل بین دو خط پاکت است که مجموعهای از توپها به قطر 0.02 میلیمتر را میپوشاند. مراکز توپ ها از نظر تئوری باید روی سطح شکل هندسی صحیح از نظر تئوری قرار گیرند.
04
تحمل موقعیت
تلورانس موقعیت به مقدار کل تغییرات مجاز از مبدأ در موقعیت ویژگی واقعی مرتبط اشاره دارد.
(1) تحمل جهت گیری
تلورانس جهت گیری به کل مقدار تغییر مجاز در جهت مبنا توسط عناصر واقعی مرتبط اشاره دارد. این نوع تلورانس شامل سه مورد موازی، عمود بودن و تمایل است.
1) موازی سازی
موازی بودن، که معمولاً به عنوان درجه موازی شناخته می شود، نشان می دهد که عناصر واقعی اندازه گیری شده بر روی قطعه در فاصله مساوی از مبدأ باقی می مانند. تحمل موازی حداکثر تغییر مجاز بین جهت واقعی عنصر اندازه گیری شده و جهت ایده آل موازی با مبدأ است.
تصویر
▲نمونه ترسیم: اگر علامت φ قبل از مقدار تلورانس اضافه شود، ناحیه تحمل در داخل سطح استوانهای با قطر موازی مرجع φ{0}}.03 میلیمتر است.
2) عمودی بودن
عمود بودن، که معمولاً به عنوان درجه تعامد بین دو عنصر شناخته می شود، نشان می دهد که عنصر اندازه گیری شده روی قطعه یک زاویه 90 درجه درست را نسبت به عنصر مبنا حفظ می کند. تلورانس عمودی حداکثر مقدار تغییر مجاز بین جهت واقعی ویژگی اندازهگیری شده و جهت ایدهآل عمود بر مبنا است.
تصویر
▲تصویر: اگر علامت φ قبل از ناحیه تحمل اضافه شود، ناحیه تحمل عمود بر سطح استوانهای با قطر مبنا 0.1 میلیمتر است.
تصویر
▲ شرح: منطقه تحمل باید بین دو صفحه موازی قرار گیرد که 0.08 میلی متر از هم فاصله دارند و عمود بر خط مرجع هستند.
3) تمایل
شیب به شرایط صحیح حفظ هر زاویه داده شده بین جهت های نسبی دو عنصر روی یک قطعه اشاره دارد. تحمل شیب حداکثر مقدار تغییر مجاز بین جهت واقعی ویژگی اندازهگیری شده و جهت ایدهآل آن در هر زاویه معین نسبت به مبدأ است.
تصویر
▲تصویر: ناحیه تحمل محور اندازهگیری شده، مساحت بین دو صفحه موازی با مقدار تحمل 0.08 میلیمتر و زاویه نظری 60 درجه با صفحه مبنا A است.
تصویر
▲تصویر: علامت φ را قبل از مقدار تلورانس اضافه کنید، سپس ناحیه تحمل باید در یک سطح استوانهای با قطر 0.1 میلیمتر قرار گیرد. ناحیه تحمل باید موازی با صفحه B عمود بر مبنای A و از نظر نظری زاویه صحیح 60 درجه نسبت به نقطه A باشد.
(2) تحمل موقعیت
تلورانس موقعیت یابی کل مقدار تغییرات مجاز در موقعیت ویژگی واقعی مرتبط نسبت به داده است. این نوع تلورانس شامل سه مورد است: موقعیت، هم محوری و تقارن.
1) مکان
موقعیت به دقت نقاط، خطوط، سطوح و سایر عناصر روی قسمت نسبت به موقعیت ایده آل آنها اشاره دارد. تحمل موقعیت حداکثر تغییر مجاز در موقعیت واقعی عنصر اندازه گیری شده نسبت به موقعیت ایده آل آن است.
تصویر
▲تصویر: وقتی علامت Sφ قبل از ناحیه تحمل اضافه میشود، ناحیه تحمل ناحیه داخل توپ با قطر 0.3 میلیمتر است. موقعیت نقطه مرکزی منطقه تحمل توپ از نظر نظری اندازه صحیح نسبت به مبدا A، B و C است.
2) هم محوری
هم محوری که معمولاً به عنوان هم محوری شناخته می شود، نشان می دهد که محور اندازه گیری شده روی قطعه در همان خط مستقیم نسبت به محور مرجع باقی می ماند. تحمل هم محوری تغییر مجاز محور واقعی است که نسبت به محور مرجع اندازه گیری می شود.
تصویر
▲ افسانه تحمل هم محوری: وقتی مقدار تلورانس علامت گذاری می شود، ناحیه تحمل ناحیه بین سیلندرهایی با قطر 0.08 میلی متر 0 است. محور ناحیه تحمل دایره ای با مبدأ منطبق است.
3) تقارن
تقارن به حالتی اطلاق می شود که دو عنصر مرکز متقارن روی قطعه در همان صفحه مرکزی باقی می مانند. تحمل تقارن، تغییر مجاز صفحه مرکز تقارن (یا خط مرکزی، محور) ویژگی واقعی از صفحه تقارن ایده آل است.
تصویر
▲ Legend: ناحیه تحمل ناحیه بین دو صفحه موازی یا خط مستقیم با فاصله 0.08 میلی متر و آرایش متقارن نسبت به صفحه مرکز مبنا یا خط مرکزی است.
(3) تحمل فرار
تحمل خروج یک مورد تحملی است که بر اساس یک روش تشخیص خاص ارائه می شود. تحمل ریزش را می توان به ریزش دایره ای و خروج کل تقسیم کرد.
1) پرش دایره ای
خروج دایره ای به این معنی است که سطح چرخش روی قطعه یک موقعیت ثابت را نسبت به محور مبنا در یک صفحه اندازه گیری محدود حفظ می کند. تحمل خروج دایره ای حداکثر تغییر مجاز در یک محدوده اندازه گیری محدود است، زمانی که عنصر واقعی اندازه گیری شده حول محور مرجع برای یک دور کامل بدون حرکت محوری می چرخد.
تصویر
▲ افسانه 1: ناحیه تحمل ناحیه بین دو دایره متحدالمرکز است که بر هر صفحه اندازه گیری عمود هستند، دارای اختلاف شعاع 0.1 میلی متر و مرکز دایره در همان محور مرجع هستند.
تصویر
▲ شرح 2: ناحیه تحمل ناحیه بین دو دایره با فاصله 0.1 میلی متر روی سطح سیلندر اندازه گیری در هر موقعیت شعاع هم محور با مبدأ است.
2) ضربه کامل
خروج کل به خروجی در امتداد کل سطح اندازه گیری شده اشاره دارد زمانی که قطعه به طور مداوم حول محور مرجع می چرخد. تحمل خروج کل حداکثر مقدار خروجی مجاز است زمانی که عنصر واقعی اندازه گیری شده به طور مداوم حول محور مبنا می چرخد در حالی که نشانگر نسبت به کانتور ایده آل خود حرکت می کند.
