Zasady tolerancji wymiarowej i doboru dopasowania

Tolerancje wymiarowe odgrywają decydującą rolę w projektowaniu mechanicznym i bezpośrednio wpływają na funkcjonalność i jakość maszyn, urządzeń i innych produktów mechanicznych. W konstrukcji mechanicznej tolerancje odnoszą się do dozwolonych odchyleń od idealnych wymiarów komponentu lub grupy montażowej. Są różne systemy mocowania, takie jak standardowy otwór i standardowy wał. Aby uzyskać więcej informacji na temat klas tolerancji, zobacz nasz artykuł na blogu Klasy tolerancji według ISO 22081 i DIN ISO 2768.

Dlaczego tolerancje wymiarowe są ważne?

W procesie produkcyjnym prawie niemożliwe jest wyprodukowanie w 100% precyzyjnych komponentów bez żadnych odchyleń. Zwłaszcza w produkcji masowej, zawsze będą jakieś minimalne odchylenia. Jeśli te odchylenia nie byłyby brane pod uwagę, komponenty nie byłyby już ze sobą kompatybilne. Tolerancje wymiarowe są stosowane do uwzględnienia tych odchyleń z wyprzedzeniem, tak aby elementy pasowały do siebie zgodnie z pożądanym typem dopasowania. Stanowią one podstawę do precyzyjnego określenia odchyleń dopuszczalnych od nominalnych wymiarów obiektu. Tolerancje wymiarowe wpływają na następujące aspekty:

• Funkcjonalność i precyzja dopasowania: Tylko przy prawidłowo zdefiniowanych tolerancjach można zapewnić, że elementy pasują do siebie i nie pasują zbyt ciasno lub luźno. Nieprawidłowe dopasowanie może znacząco zaburzyć działanie.
• Procesy montażu i produkcji: W procesie produkcyjnym wahania mogą być spowodowane produkcją dużych ilości, ale są one mniej znaczące ze względu na tolerancje.
• Koszty: Im dokładniej wytwarzane są komponenty, tym droższa staje się produkcja. Tolerancje mogą obniżyć koszty, ponieważ niepotrzebnie wysoka precyzja nie jest w większości przypadków konieczna.

Różne normy określają na przykład ogólne tolerancje (DIN ISO 2768-1, ISO 22081) lub różne zasady tolerancji (DIN ISO 8015).

Dobór odpowiedniego dopasowania

Wybór odpowiedniego dopasowania ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia prawidłowego działania podzespołów i zespołów montażowych. Są trzy rodzaje tolerancji dopasowania:

• Dopasowanie luźne: pożądana jest luźna tolerancja dopasowania, tj. ruch między elementami.
• Dopasowanie interferencyjne: jeden komponent jest większy niż drugi. Dopasowanie wciskowe zapewnia mocne połączenie.
• Dopasowanie przejściowe: jest to połączenie dopasowania luźnego i dopasowania wciskowego, w którym pozostaje pewna ilość luzu, ale połączenie elementów może również wymagać wywarcia niewielkiej siły.

Wybór musi uwzględniać następujące aspekty:

• Wymagania funkcjonalne, np. jaki rodzaj ruchu, przenoszenia siły lub momentu obrotowego jest wymagany?
• Pożądana dokładność i precyzja powinny również uwzględniać koszty związane z precyzyjną produkcją. Celem jest dobra równowaga.
• Należy uwzględnić materiały, np. współczynnik rozszerzalności cieplnej materiałów.
• Warunki otoczenia, np. temperatura i wilgotność.
• Montaż i demontaż, np. w przypadku elementów, które często wymagają demontażu. Zbyt ciasne dopasowanie wciskowe nie byłoby odpowiednie do tego celu.
• Normy i standardy, które mogą być wiążące dla niektórych branż i wpływać na jakość produkowanych komponentów.

W MISUMI znajdziesz przegląd innych podstaw wyboru dopasowania. W poniższej tabeli porównano różne tolerancje wymiarowe i typy dopasowania oraz przedstawiono przykłady zastosowań:

Standardowy otwór i standardowy wał

Standardowy otwór to system mocowania z tolerancjami ISO w inżynierii mechanicznej. Otwór, który jest częścią szczególnej tolerancji dopasowania, jest wykonany równomiernie, podczas gdy odpowiednia tolerancja jest przesuwana do wału. Z drugiej strony, za pomocą standardowego wału, tolerancja jest przesuwana do otworu i wał jest wytwarzany równomiernie. Standardowe otwory są bardziej powszechne, ponieważ normalizacja jednego otworu jest ogólnie łatwiejsza i bardziej opłacalna.

Obliczanie tolerancji dopasowania

W celu obliczenia tolerancji dopasowania nazwy standardowych otworów i standardowego wału dostarczają ważnych informacji. Standardowe otwory i standardowe wały są oznaczone zgodnie z międzynarodowymi normami i standardami. Oznaczenia zapewniają jednolitą i precyzyjną komunikację na temat konkretnych wymiarów i tolerancji otworów i wałów w przemyśle wytwórczym.

• [1] Otwór H
• [3] Linia zerowa
• [4] Wymiar nominalny
• [5] Dopasowanie luźne
• [6] Dopasowanie przejściowe
• [7] Dopasowanie dociskowe/interferencyjne

Opisano standardowe otwory, na przykład, kombinacjami wielkich liter i cyfr, a także średnicą (również rozmiarem nominalnym, np. średnica 50 H9.

• [2] wał h
• [3] Linia zerowa
• [4] Wymiar nominalny
• [5] Dopasowanie luźne
• [6] Dopasowanie przejściowe
• [7] Dopasowanie dociskowe/interferencyjne

Standardowe wały z kombinacją małych liter, cyfr i średnicy, np. średnica 50 h9. H9 jest określane jako klasa tolerancji; litera jest wymiarem podstawowym, a liczba jest stopniem tolerancji.

Można jej również użyć do przypisania podstawowej tolerancji zgodnie z ISO 286-1 do otworu lub wału. Tolerancje podstawowe IT1-IT17. W podanym przykładzie H9 i h9 zostaną przypisane do podstawowej tolerancji IT9. Górny i dolny wymiar graniczny można następnie pobrać z odpowiednich tabel. Przy tych wymiarach granicznych maksymalne i minimalne wymiary otworu można następnie obliczyć w następujący sposób:

• Wymiar maksymalny G _oB = wymiar nominalny + wymiar górnej granicy
• Minimalny wymiar G_ub = wymiar nominalny + wymiar dolnego limitu

Maksymalne i minimalne wymiary opisują zakres, w którym rzeczywiste wymiary otworu lub wału mogą się mieścić i nadal być akceptowalne.

Powszechnie stosowane standardowe otwory i standardowe wały

W poniższych tabelach przedstawiono przegląd powszechnie stosowanych standardowych otworów i standardowych wałów, a także ich tolerancji dopasowania.