01.interschimbabilitatea si precizia dimensionala

Disciplina:Tolerane i Control Dimensional

l. s. Colin Tudor

catedra Maini i Sisteme de Producie

UTM 2013

*Capitolul 1. NOIUNI FUNDAMENTALE N DOMENIUL TOLERANELOR I CONTROLULUI DIMENSIONALDisciplina Tolerane i control dimensional este legat, corelat cu o serie de cunotine ce fac obiectul unor discipline fundamentale i de specialitate ale profilului mecanic.n proiectarea constructiv se folosesc, n special, cunotinele de tolerane, la stabilirea ajustajelor mbinrilor (asamblrilor), precum i a toleranelor, rugozitilor i ondulaiilor suprafeelor pieselor componente ale produselor.

*Tolerane i Control Dimensional

*n execuie (fabricaie), cunotinele de tolerane se utilizeaz la identificarea ajustajelor, toleranelor, rugozitilor pe documentaia constructiv i tehnologic. Cunotinele de control dimensional se aplic la alegerea metodelor i mijloacelor de msurare i control, precum i la efectuarea msurrii (controlului).n exploatare se folosesc, n special, cunotinele de control dimensional la controlul periodic al preciziei pieselor.n nvmnt, cunotinele de tolerane i control dimensional servesc la predarea, la toate nivelele, a cunotinelor respective.

Tolerane i Control Dimensional

*Capitolul 2. INTERSCHIMBABILITATEAN CONSTRUCIA DE MAINIInterschimbabilitatea este un principiu tehnico-economic; pentru a fi interschimbabil, un produs industrial trebuie s satisfac unele cerine impuse de condiiile de fabricare i de cele de exploatare. Astfel, dac un material este deficitar i s-a gsit soluia de nlocuire cu altul, uor de procurat i, eventual, cu un pre de cost mai mic, piesele (produsele) executate din cele dou materiale sunt interschimbabile; deci, n anumite situaii, materialul nu este parametrul de baz, exemplele putnd continua.


*Interschimbabilitatea a aprut ca o necesitate, n paralel cu fabricarea unor produse n regim de serie mare i foarte mare, ca impunnd o bun organizare, respectarea strict a tehnologiei de fabricare i a cerinelor ce in de exploatarea i ntreinerea utilajelor, toate acestea n scopul asigurrii unei fiabiliti ridicate. Pentru a se putea discuta despre interschimbabilitatea unui produs, acesta trebuie fabricat, fapt ce necesit o documentaie, elaborat din faza de concepie i din cea de proiectare, constructiv i tehnologic; abia dup definitivarea acesteia se parcurg etapele procesului tehnologic, materializndu-se, astfel, practic, piesa dorit.


*Aplicarea principiului interschimbabilitii, la unul sau mai multe produse fabricate ntr-o ntreprindere, impune schimbri foarte mari n domeniul organizrii produciei, mai ales dac, anterior, producia era de unicate sau de serie mic. La producia de serie mare i foarte mare (de mas), bazat pe interschimbabilitate, se impune folosirea mainilor-unelte automate, a sculelor normalizate etc.Concluzionnd, se poate arta c interschimbabilitatea este necesar i obligatorie n producia de serie mare i foarte mare, asigurnd o mare eficien economic, dar numai dac procesul tehnologic este corespunztor i stabil.


*Capitolul 3. PRECIZIA PRELUCRRII I ASAMBLRII PIESELOR N CONSTRUCIA DE MAINIFiecare pies are o form anumit. Forma piesei este determinat de diferite suprafee, care, din punct de vedere funcional, pot fi plane, cilindrice, conice, elicoidale, n evolvent etc. n afar de sfer i elipsoid, toate piesele sunt formate din, cel puin, dou suprafee. De exemplu, n figura 3.1, a, b sunt prezentate dou piese. Piesa 1 este format din dou suprafee cilindrice (A, B) i dou suprafee plane frontale C, E), iar piesa 2 este compus dintr-o suprafa cilindric (F) i dou suprafee plane frontale (G, K).


*Dou piese, care sunt unite sau legate ntre ele, mobil sau fix, se numesc piese asamblate. Suprafeele pieselor pe care se face asamblarea sunt suprafee de mbinare. Celelalte suprafee sunt suprafee libere.Totalitatea suprafeelor mbinate se numete mbinare de piese. De exemplu, n figura 3.1, c este prezentat o mbinare de piese cu suprafee cilindrice. Suprafaa de mbinare B a piesei 1 este cuprinztoare, iar diametrul acesteia poart denumirea de alezaj; suprafaa de mbinare F a piesei 2 este cuprins, iar diametrul acesteia se numete arbore.


*n cazul n care piesele mbinate sunt cilindrice, iar suprafeele lor netede, se spune c este o mbinare (asamblare) cilindric neted.

Fig.3.2. mbinare plana de piese

n acest caz, suprafeele mbinate ale penei sunt plane paralele, iar mbinarea se numete mbinare plan de piese. Noiunile de alezaj i arbore pot fi folosite i n acest caz, adic limile canalelor din arbore i din buc pot fi numite alezaje, iar limea peneiarbore. n ambele exemple, s-a notat prin litera mare D alezajul, iar prin litera mic d arborele


*Dimensiuni care determin forma i mrimea suprafeelor i dimensiuni de coordonare. n procesul de prelucrare a pieselor, trebuie s se in seam de toate dimensiunile indicate pe desenele de execuie. De regul, o parte din dimensiuni sunt dimensiuni care determin mrimea i forma suprafeelor piesei, iar alt parte de dimensiuni sunt dimensiuni de coordonare, care stabilesc poziia reciproc a suprafeelor piesei. Dimensiunile care determin forma i mrimea sunt indicate pe desen ntr-o singur variant, pe cnd dimensiunile de coordonare pot fi indicate n diferite variante, n dependen de suprafeele de referin, care au fost alese ca sisteme de coordonate.


*De exemplu, pentru arborele prezentat n figura 3.3, dimensiunile care determin forma i mrimea sunt diametrele d1, d2, d3, d4 i d5 ale celor cinci trepte, iar dimensiunile de coordonare, notate prin cifrele 1, 2, 3, 4 i 5 sunt prezentate n cinci variante. n prima variant, dimensiunile sunt indicate n scar de la o singur baz, care este suprafaa frontal A din stnga piesei.

Fig. 3.3 Tolerane i Control Dimensional

*Dimensiuni tehnologice, de montare i de gabarit. n afar de dimensiunile indicate, mai deosebim dimensiuni tehnologice, care servesc la prelucrarea i controlul pieselor, dimensiuni de montare, care determin poziia pieselor la asamblare, dimensiuni de gabarit etc.Din punct de vedere funcional i tehnologic, se deosebesc dimensiuni nominale, dimensiuni efective i dimensiuni limit .Dimensiunile nominale se noteaz prin literele N n cazul general, D pentru alezaj i d pentru arbore i reprezint valoarea dimensiunii, care rezult: din calculele de durabilitate, rigiditate etc.


*Valoarea dimensiunii nominale pentru o mbinare de piese este unic pentru alezaj i arbore (D=d) i, de regul, se indic pe desen. Aceast dimensiune trebuie s fie rotunjit (mrit sau micorat), astfel nct s corespund unei valori din irurile de dimensiuni liniare stabilite de standard (GOST 8032-84, STAS 75-90). Standardul prevede patru iruri principale de dimensiuni (R5, R10, R20, R40) i dou iruri suplimentare (R80, R160). Dimensiunile fiecrui ir alctuiesc progresii geometrice cu raia:

n care R este numrul de dimensiuni al progresiei geometrice ntr-un interval zecimal i este egal cu 5, 10, 20, 40, 80 i 160.


*Cu alte cuvinte, raia progresiei geometrice va fi egal cu:


*Termenii progresiei, inclui n intervalul 110 alctuiesc irul de baz (tabelul 3.1). Dimensiunile mai mici de 1 i mai mari de 10 se pot obine prin mprirea sau nmulirea dimensiunilor de baz la 10, 100, 1000 .a.m.d. De exemplu, pentru irul de dimensiuni R5 putem obine irul de dimensiuni: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100 ... cu raia progresiei geometrice . n tabelul 3.1 sunt prezentate valorile irurilor de baz R5, R10, i R20. La alegerea dimensiunilor nominale, trebuie s se respecte principiul preferenialitii, conform cruia dimensiunile nominale se aleg, mai nti, din irul R5, apoi din irul R10 etc.


*Dimensiunile efective se noteaz prin def i Def, respectiv, pentru arbore i alezaj. Aceste dimensiuni nu sunt cunoscute niciodat i pot fi nlocuite cu dimensiunile obinute n urma msurrilor, inndu-se cont de erorile de msurare admisibile. Dimensiunea efectiv nu trebuie s fie neaprat egal cu dimensiunea nominal (acest caz se admite ca fiind particular). De cele mai multe ori, dimensiunea efectiv difer de dimensiunea nominal din cauza erorilor. Din cele menionate, rezult c dimensiunea nominal are o singur valoare, iar dimensiunea efectiv este variabil.


*n cazul n care dimensiunea efectiv capt valori mari, piesa poate s i piard rolul ei funcional, iar ca aceasta s nu aib loc, dimensiunea efectiv trebuie s fie limitat. Pentru limitarea dimensiunilor efective, se folosesc dimensiunile limit: dimensiunea limit maxim i dimensiunea limit minim. Dimensiunile limit se noteaz cu:Dmax, Dmin dimensiunea limit maxim i dimen-siunea limit minim pentru alezaj (n continuare, n text, se vor folosi denumirile prescurtate: dimensiune maxim i dimensiune minim);dmax, dmin dimensiunea limit maxim i dimen-siunea limit minim pentru arbore.


*Piesele se consider bune i i ndeplinesc rolul funcional, dac se respect condiiile: pentru arbore dmin def dmax ; (3.2)i pentru alezajDmin Def Dmax .(3.3)n celelalte cazuri, piesele se consider rebut. Rebutul poate fi recuperabil dac pentru arbore def dmax i dac pentru alezaj Def Dmin. Dimensiunile limit pentru alezaj i arbore sunt prezentate n figura 3.4.

Fig. 3.4. Dimensiuni limit pentru alezaj i arboreTolerane i Control Dimensional

*Dimensiuni medii. Pe baza dimensiunilor limit, pot fi calculate dimensiunile medii, folosind relaiile:

De obicei, dimensiunile limit (Dmax, Dmin, dmax, dmin) sunt exprimate prin dou abateri limit . Aceste abateri sunt: abaterea limit superioar notat prin ES pentru alezaj i prin es pentru arbore i abaterea limit inferioar notat prin EI pentru alezaj i prin ei pentru arbore.


*Abaterile superioare (ES, es) pot fi calculate cu diferena algebric dintre dimensiunile maxim i nominal:ES = Dmax D;(3.6)es = dmax d.(3.7)Pentru calculul abaterilor inferioare se iau n considerare dimensiunile minime i dimensiunile nominale.EI = Dmin D;(3.8)ei = dmin d.(3.9)Diferena dintre dimensiunile efective i cea nominal reprezint abaterea efectiv a dimensiunii, care se noteaz cu eef pentru arbore i cu Eef pentru alezaj i pot fi calculate cu relaiile:pentru arbore eef = def d;(3.10)pentru alezaj Eef =Def D.(3.11)


*n intervalul de la EI pn la ES i de la ei pn la es trebuie s se gseasc abaterea efectiv Eef a alezajului i eef a arborelui, adic:EI Eef ES;ei eef es.Cu ajutorul abaterilor limit pot fi calculate abaterile medii i dimensiunile limit ale alezajului i ale arborelui, folosind relaiile:Em=(ES+EI)/2;(3.12)em=(es+ei)/2;(3.13)Dmax = D + ES;(3.14)Dmin = D + EI;(3.15)dmax = d + es;(3.16)dmin = d + ei.(3.17)Folosind relaiile 3.10, 3.11, se pot calcula dimensiunile efective:def = d + eef ;(3.18)Def = D + Eef .(3.19)


*Definirea toleranelor dimensionale. Diferena dintre dimensiunile maxim i minim determin intervalul de variaie al dimensiunilor efective. Acest interval se numete toleran i se noteaz prin Td pentru arbore i prin TD pentru alezaj. Valorile toleranelor pot fi calculate prin intermediul dimensiunilor limit cu relaiile:pentru arboreTd = dmax dmin;(3.20)pentru alezajTD = Dmax Dmin.(3.21)sau prin intermediul abaterilor limit:pentru arboreTd=es ei;(3.22)pentru alezajTD=ES EI.(3.23)


*Cmpurile de toleran. Zona cuprins ntre liniile dimensiunilor limit sau ntre abaterile limit se numete cmp de toleran. Pentru orice alezaj sau arbore, cmpul de toleran poate fi situat deasupra liniei zero, sub linia zero sau poate chiar ntretia aceast linie. n ultimul caz, dimensiunea maxim este mai mare dect dimensiunea nominal, iar dimensiunea minim mai mic. Cazurile de repartizare grafic a cmpurilor de toleran pentru arbori i alezaje sunt reprezentate n figurile 3.5 i 3.6, n care cu 1 s-a notat linia zero, cu 2 cmpul de toleran.


*Fig. 3.5. Poziii posibile ale cmpurilor de toleran pentru arbori1 linia zero; 2 cmp de toleran pentru arbore;es; ei abaterile limit (superioar i inferioar) ale arboreluiTolerane i Control Dimensional

*Fig. 3.6. Poziii posibile ale cmpurilor de toleran pentru alezaje:1 linia zero; 2 cmp de toleran al alezajului;ES; EI abaterile limit (superioar i inferioar) ale alezajului.Tolerane i Control Dimensional

*mbinri. n construcia de maini se ntlnete o mulime de piese cu suprafee cuprinse i cuprinztoare, care sunt conjugate ntre ele, formnd mbinri fixe nedemontabile, mbinri fixe demontabile sau mbinri mobile. Ajustaje. Ajustajul caracterizeaz libertatea micrilor unei piese fa de alt pies, sau gradul de rezisten la micarea lor reciproc.Caracterul ajustajului se determin prin diferena valorilor alezajului i ale arborelui.n funcie de valorile numerice ale alezajului i ale arborelui, ajustajul poate fi cu joc, cu strngere sau intermediar. Ajustajele cu joc apar la asamblare n cazul n care valoarea efectiv (Def) a alezajului este mai mare dect valoarea efectiv (def) a arborelui.


*n acest caz, piesa de tip arbore se introduce uor n piesa de tip alezaj (fig. 3.7, a), iar n reprezentarea grafic (fig. 3.7, b) cmpul de toleran al alezajului este ntotdeauna situat deasupra cmpului de toleran al arborelui. Tolerane i Control Dimensional

*Jocul maxim (Jmax) se obine n cazul n care valoarea alezajului este maxim, iar valoarea arborelui minim i se calculeaz cu relaiile:Jmax=Dmax dmin(3.24)sau: Jmax=ES ei.(3.25)Jocul minim (Jmin) se obine n cazul n care valoarea alezajului este minim, iar valoarea arborelui maxim, adic:Jmin=Dmin dmax(3.26)sau: Jmin=EI es.(3.27)Tolerana jocului (TJ) se determin ca diferena dintre jocul maxim (Jmax) i jocul minim (Jmin):Taj=TJ=Jmax Jmin.(3.28)


*Introducnd expresiile (3.24) i (3.26) n relaia (3.28) i lund n considerare relaiile (3.20) i (3.21), se obine:TJ=TD+Td, (3.29)ceea ce nseamn c tolerana jocului este egal cu suma toleranelor celor dou dimensiuni ale suprafeelor mbinate.Jocul mediu (Jm), ntr-un ajustaj cu joc, se determin cu media aritmetic a jocurilor maxim i minim, adic:Jm=(Jmax+Jmin)/2.(3.30)Din schema ajustajului cu joc, prezentat n figura 3.7, b, se poate constata c jocul mediu poate fi exprimat prin relaiile: Jm=Jmin +(TD+Td)/2 (3.31)sau: Jm=Jmax -(TD+Td)/2 .(3.32)


*Ajustajele cu strngere. Dac pn la asamblare, valoarea efectiv a arborelui este mai mare dect valoarea efectiv a alezajului, atunci arborele poate fi asamblat cu alezajul numai n urma aplicrii unei fore axiale i, n acest caz, se obine un ajustaj cu strngere, iar diferena pozitiv (sau egal cu zero) dintre valorile arborelui i alezajului se numete strngere (fig. 3.8, a). Ajustajele cu strngere se utilizeaz la mbinrile fixe greu demontabile, atunci cnd, la anumite solicitri i temperaturi de lucru, este necesar s se mpiedice deplasarea unei piese asamblate fa de piesa pereche, fr a mai folosi elemente suplimentare de fixare (uruburi, pene etc.).


*n ajustajele cu strngere deosebim strngere maxim (Smax), strngere minim (Smin), tolerana ajustajului Taj (n cazul ajustajului cu strngere se noteaz TS tolerana strngerii) i strngerea medie Sm.


*Care pot fi calculate cu relaiile:Smax=dmax Dmin (3.33)sau: Smax=es EI; (3.34)Smin=dmin Dmax(3.35)sau: Smin=ei ES;(3.36)Taj=TS=Smax Smin(3.37)sau: Taj=TS=TD+Td;(3.38) Sm=(Smax+Smin)/2(3.39)sau: Sm=Smin +(TD+Td)/2 (3.40) Sm=Smax -(TD+Td)/2 (3.41)Ajustajele intermediare (de trecere) se utilizeaz la mbinrile fixe demontabile, n general, n urmtoarele cazuri: cnd este necesar asigurarea unei centrri precise a pieselor mbinrii; cnd este necesar obinerea de mbinri suficient de etane; cnd este necesar ca montarea i demontarea pieselor asamblate s se fac uor, fr a se deteriora suprafeele n contact.


*Ajustajele intermediare pot fi obinute atunci cnd valoarea efectiv a alezajului poate fi mai mare dect diametrul efectiv al arborelui, dar poate fi i mai mic, ceea ce nseamn c, n reprezentarea grafic, cmpurile de toleran ale alezajului i arborelui trebuie s se suprapun parial sau total (fig. 3.9).

Fig. 3.9. Poziia cmpurilor de toleran ntr-un ajustaj intermediarTolerane i Control Dimensional

*NTREBRITolerane i Control Dimensional*


01.interschimbabilitatea si precizia dimensionala

Documents