¿Por qué existen conceptos de tolerancia y ajuste?
Todos los productos fabricados, no importa cuán preciso sea el equipo y no importa cuánto lo intentemos, el tamaño y la forma no pueden cumplir completamente con los requisitos numéricos teóricos. ¡Esta es la brecha entre el ideal y la realidad!
Entonces, ¿cómo cumplir los requisitos de intercambiabilidad de las piezas? Es decir, cualquiera de un lote de piezas o componentes de la misma especificación puede cumplir los requisitos de rendimiento especificados sin ninguna selección o modificación adicional. Esto requiere que las dimensiones de las piezas de producción estén dentro del rango de tolerancia permitido.
01
Términos relacionados con la tolerancia
Durante el procesamiento de piezas, debido a la influencia de la precisión de la máquina herramienta, el desgaste de las herramientas, los errores de medición, etc., es imposible procesar las dimensiones de las piezas con absoluta precisión. Para garantizar la intercambiabilidad, el error de mecanizado de las dimensiones de las piezas debe limitarse a un cierto rango y se debe especificar la cantidad de variación dimensional.
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1) Tamaño básico
Las dimensiones se determinan durante el diseño en función de los requisitos estructurales y de resistencia de la pieza.
2) tamaño real
Dimensiones obtenidas por medición.
3) Tamaño extremo
Dos límites para la variación de tamaño permitida. Se determina en función del tamaño básico. El mayor de los dos valores límite se denomina tamaño límite máximo; el más pequeño se llama tamaño límite mínimo.
4) Desviación dimensional (denominada desviación)
La diferencia algebraica obtenida restando un cierto tamaño de su tamaño base. Las desviaciones dimensionales incluyen:
Desviación superior=tamaño límite máximo - tamaño básico
Desviación inferior=tamaño límite mínimo - tamaño básico
Las desviaciones superior e inferior se denominan colectivamente desviaciones límite, y las desviaciones superior e inferior pueden ser positivas, negativas o cero.
Los estándares nacionales estipulan que el código de desviación superior del hoyo es ES, el código de desviación inferior del hoyo es EI; el código de desviación superior del eje es es y el código de desviación inferior del eje es ei.
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▲Diagrama de zonas de tolerancia
5) Tolerancia dimensional (denominada tolerancia)
Se permite variación de dimensiones.
Tolerancia dimensional=tamaño límite máximo - tamaño límite mínimo
=desviación superior-desviación inferior
Debido a que el tamaño límite máximo siempre es mayor que el tamaño límite mínimo, es decir, la desviación superior siempre es mayor que la desviación inferior, la tolerancia dimensional debe ser positiva.
6) Diagrama de línea cero, zona PR y zona de tolerancia
La línea cero es una línea de referencia utilizada para determinar la desviación en el diagrama de zonas de tolerancia, es decir, la línea de desviación cero. Normalmente la línea cero representa el tamaño básico. Marque "0", "+" y "-" en el extremo izquierdo de la línea cero. La desviación por encima de la línea cero es positiva; la desviación por debajo de la línea cero es negativa. La zona de tolerancia es un área delimitada por dos líneas rectas que representan las desviaciones superior e inferior. El ancho y la posición de la zona de tolerancia son los dos elementos que constituyen la zona de tolerancia.
7) Tolerancia estándar y grado de tolerancia estándar
La tolerancia estándar es cualquier tolerancia enumerada en las normas nacionales para determinar el tamaño de la zona de tolerancia. Los niveles de tolerancia estándar son niveles que determinan la precisión de las dimensiones. Las tolerancias estándar se dividen en 20 niveles, a saber, IT01, IT0, IT1 ~ IT18, que representan tolerancias estándar. Los números arábigos representan niveles de tolerancia estándar. Entre ellos, el nivel IT01 es el más alto, los niveles disminuyen en orden y el nivel IT18 es el más bajo. Para un determinado tamaño básico, cuanto mayor sea el nivel de tolerancia estándar, menor será el valor de tolerancia estándar y mayor será la precisión del tamaño.
8) Desviación básica
Se utiliza para determinar la desviación superior o inferior de la zona de tolerancia con respecto a la posición de la línea cero. Generalmente se refiere a la desviación cercana a la línea cero. Cuando la zona de tolerancia está por encima de la línea cero, la desviación básica es la desviación más baja. Cuando la zona de tolerancia está por debajo de la línea cero, la desviación básica es la desviación superior.
Según las necesidades reales, la norma nacional estipula 28 desviaciones básicas diferentes para agujeros y ejes, como se muestra en la siguiente figura. Los valores básicos de desviación de agujeros y ejes se pueden encontrar en las tablas correspondientes.
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▲ Serie de desviación básica
Como se puede ver en la figura anterior:
1) El código de desviación básica está representado por letras latinas, las letras mayúsculas representan el código de desviación básica y las letras minúsculas representan el código de desviación básica del eje. Dado que la desviación básica en la figura solo representa el tamaño de la zona de tolerancia, un extremo de la zona de tolerancia se dibuja como una abertura.
2) Esta desviación es de A a H como desviación inferior, de J a ZC como desviación superior, y las desviaciones superior e inferior de JS son +IT/2 y -IT/2 respectivamente.
3) La desviación básica del eje de ah es la desviación superior, j a zc es la desviación inferior y las desviaciones superior e inferior de js son +IT/2T y -IT/2 respectivamente. A partir de la desviación básica y la tolerancia estándar se puede calcular otra desviación del agujero y del eje.
02
Terminología relacionada con la coordinación
En el montaje de máquinas, la relación entre las zonas de tolerancia de agujeros y ejes que tienen el mismo tamaño básico y se combinan entre sí se denomina ajuste. Debido a que las dimensiones reales del orificio y del eje son diferentes, pueden ocurrir "espacios" o "interferencias" después del ensamblaje. En el ajuste entre el agujero y el eje, la diferencia algebraica que se obtiene restando el tamaño del eje al tamaño del agujero es un hueco cuando es un valor positivo, y una interferencia cuando es un valor negativo.
(1) Tipos de coordinación
Los ajustes se dividen en tres categorías según la diferencia de espacios o interferencias:
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1) Ajuste de holgura
La zona de tolerancia del agujero está por encima de la zona PR del eje. Cualquier par de orificios que coincidan con el eje encajarán con un espacio (incluido un espacio mínimo de cero), como se muestra en la Figura A arriba.
2) Ajuste de interferencia
La zona de tolerancia del agujero está por debajo de la zona de tolerancia del eje. Cualquier par de orificios que coincidan con el eje es un ajuste con interferencia (incluido un espacio libre mínimo de cero), como se muestra en la Figura b arriba.
3) Sobrecooperación
Las zonas de tolerancia de los agujeros se superponen con las zonas de tolerancia del eje. Si algún par de orificios coincide con el eje, puede haber un espacio o un ajuste de interferencia, como se muestra en la Figura c arriba.
(2) Sistema de referencia coordinado
Los estándares nacionales estipulan dos sistemas de referencia, como se muestra en la siguiente figura.
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▲Dos sistemas de referencia
1) Sistema de agujeros básico
La zona de tolerancia del orificio con una cierta desviación básica y la zona de tolerancia del eje con la desviación básica constituyen un sistema de coincidencia, como se muestra en la Figura a. Es decir, en un ajuste con las mismas dimensiones básicas, la posición de la zona de tolerancia del agujero es fija y se obtienen ajustes diferentes cambiando la posición de la zona de tolerancia del eje. El agujero formado por el agujero básico se denomina agujero de referencia. La norma nacional estipula que la desviación más baja del orificio de referencia es cero y "H" es el código de desviación básico del orificio de referencia.
2) Sistema de eje básico
La zona de tolerancia del eje con una cierta desviación básica y la zona de tolerancia del orificio con diferentes desviaciones básicas constituyen un sistema de varios ajustes, como se muestra en la Figura b. Es decir, en un ajuste con las mismas dimensiones básicas, la posición de la zona de tolerancia del eje es fija y se obtienen ajustes diferentes cambiando la posición de la zona de tolerancia del agujero. El orificio perforado en el eje de la base se llama manguito de base. La norma nacional estipula que la desviación superior del eje base es cero y "h" es el código de desviación básica del eje base.
Se puede ver en el gráfico de series de desviaciones básicas:
En el sistema de orificios básico, el orificio de referencia H coincide con el eje, se utilizan a~h (11 tipos en total) para el ajuste con holgura; j~n (5 tipos en total) se utilizan principalmente para sobreajuste; (n, p, r puede estar sobreajustado) o ajuste por interferencia); p~zc (12 tipos en total) se utilizan principalmente para ajuste de interferencia.
En el sistema de eje básico, el eje de referencia h coincide con el agujero. A~H (11 tipos en total) se utilizan para ajuste con holgura; J~N (5 tipos en total) se utilizan principalmente para sobreajuste; (N, P y R pueden estar sobreajustados o por interferencia); P~ZC (12 tipos en total) se utilizan principalmente para ajuste de interferencia.
03
Tolerancia de forma
La tolerancia de forma se refiere a la cantidad total de variación permitida en la forma de una única característica real. La tolerancia de forma se expresa en zonas de tolerancia de forma. La zona de tolerancia de forma incluye cuatro elementos: forma, dirección, posición y tamaño de la zona de tolerancia. Los elementos de tolerancia de forma incluyen 6 elementos: rectitud, planitud, redondez, cilindricidad, perfil de línea, perfil de superficie, etc.
1) Rectitud
La rectitud se refiere a la condición de que la forma real de los elementos rectos de la pieza mantenga una línea recta ideal. Esto es lo que comúnmente se conoce como rectitud. La tolerancia de rectitud es la variación máxima permitida entre una línea real y una línea recta ideal. Es decir, lo que se proporciona en el dibujo se utiliza para limitar el rango de variación permitido del error de procesamiento de línea real.
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▲Ejemplo de patrón 1: en un plano determinado, la zona de tolerancia debe estar en el área entre dos líneas rectas paralelas con una distancia de 0.1 mm.
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▲Ejemplo de patrón 2: agregue la marca φ antes del valor de tolerancia y la zona de tolerancia debe estar dentro del área de la superficie cilíndrica con un diámetro de 0.08 mm.
2) Planitud
La planitud se refiere a la forma real de los elementos planos de la pieza y la condición de mantener un plano ideal. Esto es lo que comúnmente se conoce como planicidad. La tolerancia de planitud es la variación máxima permitida de una superficie real respecto de una superficie plana. Es decir, se indica en el dibujo para limitar el rango de variación permitido del error de procesamiento de superficie real.
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▲Ejemplo de patrón: la zona de tolerancia es el área entre dos planos paralelos separados por 0.08 mm.
3) Redondez
La redondez se refiere a la forma real de los elementos de un círculo en una parte equidistante de su centro. Esto se conoce comúnmente como grado de redondez. La tolerancia de redondez es la variación máxima permitida del círculo real respecto del círculo ideal en la misma sección transversal. Es decir, se indica en el dibujo para limitar el rango de variación permitido del error de procesamiento del círculo real.
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▲Ejemplo de patrón: la zona de tolerancia debe estar en la misma sección normal y la diferencia de radio es el área entre dos círculos concéntricos con un valor de tolerancia de 0.03 mm.
4) cilindricidad
Cilindricidad significa que todos los puntos en el contorno de la superficie cilíndrica de la pieza están equidistantes de su eje. La tolerancia de cilindricidad es la variación máxima permitida de una superficie cilíndrica real a una superficie cilíndrica ideal. Es decir, lo que se proporciona en el dibujo se utiliza para limitar el rango de variación permitido del error de mecanizado de la superficie cilíndrica real.
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▲Ejemplo de patrón: la zona de tolerancia es el área entre dos superficies cilíndricas coaxiales con una diferencia de radio de 0.1 mm.
5) perfil de línea
El perfil de línea se refiere a la condición de que cualquier curva de cualquier forma mantenga su forma ideal en un plano determinado de la pieza. La tolerancia del perfil de línea se refiere a la variación permitida del contorno real de una curva no circular. Es decir, lo que se proporciona en el dibujo se utiliza para limitar el rango de variación permitido del error de procesamiento de la curva real.
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▲Ejemplo de patrón: la zona de tolerancia es el área entre dos líneas envolventes que envuelven una serie de círculos con un diámetro de 0.04 mm. Los centros de los círculos se encuentran en líneas con formas geométricas teóricamente correctas.
6) Contorno de superficie
El contorno de la superficie se refiere a la condición en la que una superficie de forma arbitraria en una pieza mantiene su forma ideal. La tolerancia del contorno de la superficie se refiere a la línea de contorno real de una superficie no circular y la variación permitida desde la superficie del contorno ideal. Es decir, lo que se proporciona en el dibujo se utiliza para limitar el rango de variación del error de procesamiento de la superficie real.
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▲Ejemplo de patrón: la zona de tolerancia se encuentra entre dos líneas envolventes que envuelven una serie de bolas con un diámetro de 0.02 mm. En teoría, los centros de las bolas deberían ubicarse en la superficie de la forma geométrica teóricamente correcta.
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Tolerancia de posición
La tolerancia de posición se refiere a la cantidad total de variación permitida desde el datum en la posición de la característica real asociada.
(1) Tolerancia de orientación
La tolerancia de orientación se refiere a la cantidad total de cambio permitido en la dirección del dato por los elementos reales asociados. Este tipo de tolerancia incluye tres elementos: paralelismo, perpendicularidad e inclinación.
1) Paralelismo
El paralelismo, comúnmente conocido como grado de paralelismo, indica que los elementos reales que se miden en la pieza permanecen equidistantes del dato. La tolerancia de paralelismo es la variación máxima permitida entre la dirección real del elemento medido y la dirección ideal paralela al dato.
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▲Ejemplo de dibujo: si se agrega la marca φ antes del valor de tolerancia, la zona de tolerancia está dentro de la superficie cilíndrica con un diámetro paralelo de referencia de φ0.03 mm.
2) Verticalidad
La perpendicularidad, comúnmente conocida como el grado de ortogonalidad entre dos elementos, indica que el elemento medido en la pieza mantiene un ángulo correcto de 90 grados con respecto al elemento de referencia. La tolerancia de verticalidad es la cantidad máxima de variación permitida entre la dirección real de la característica que se está midiendo y la dirección ideal que es perpendicular al dato.
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▲Ilustración: Si se agrega la marca φ antes de la zona de tolerancia, la zona de tolerancia es perpendicular a la superficie cilíndrica con un diámetro de referencia de 0.1 mm.
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▲Leyenda: La zona de tolerancia debe ubicarse entre dos planos paralelos separados por 0.08 mm y perpendiculares a la línea de referencia.
3) Inclinación
La inclinación se refiere a la condición correcta de mantener cualquier ángulo dado entre las direcciones relativas de dos elementos en una pieza. La tolerancia de pendiente es la cantidad máxima de variación permitida entre la orientación real de la característica que se está midiendo y su orientación ideal en cualquier ángulo dado con respecto al dato.
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▲Ilustración: La zona de tolerancia del eje medido es el área entre dos planos paralelos con un valor de tolerancia de 0.08 mm y un ángulo teórico de 60 grados con el plano de referencia A.
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▲Ilustración: Agregue la marca φ antes del valor de tolerancia, luego la zona de tolerancia debe ubicarse dentro de una superficie cilíndrica con un diámetro de 0.1 mm. La zona de tolerancia debe ser paralela al plano B, perpendicular al punto de referencia A y en un ángulo teóricamente correcto de 60 grados con respecto al punto de referencia A.
(2) Tolerancia de posicionamiento
La tolerancia de posicionamiento es la cantidad total de variación permitida en la posición de la característica real asociada en relación con el dato. Este tipo de tolerancia incluye tres elementos: posición, coaxialidad y simetría.
1) Ubicación
La posición se refiere al estado preciso de puntos, líneas, superficies y otros elementos de la pieza en relación con sus posiciones ideales. La tolerancia posicional es la variación máxima permitida en la posición real del elemento medido con respecto a su posición ideal.
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▲Ilustración: Cuando se agrega la marca Sφ antes de la zona de tolerancia, la zona de tolerancia es el área dentro de la bola con un diámetro de 0.3 mm. La posición del punto central de la zona de tolerancia de la bola tiene el tamaño teóricamente correcto en relación con los puntos de referencia A, B y C.
2) Coaxialidad
La coaxialidad, comúnmente conocida como coaxialidad, indica que el eje medido en la pieza permanece en la misma línea recta con respecto al eje de referencia. La tolerancia de coaxialidad es la variación permitida del eje real que se mide en relación con el eje de referencia.
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▲ Leyenda de tolerancia de coaxialidad: cuando se marca el valor de tolerancia, la zona de tolerancia es el área entre cilindros con un diámetro de 0.08 mm. El eje de la zona de tolerancia circular coincide con el dato.
3) Simetría
La simetría se refiere al estado en el que los dos elementos centrales simétricos de la pieza permanecen en el mismo plano central. La tolerancia de simetría es la variación permitida del plano central de simetría (o línea central, eje) de la característica real desde el plano de simetría ideal.
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▲ Leyenda: La zona de tolerancia es el área entre dos planos paralelos o líneas rectas con una distancia de 0.08 mm y disposición simétrica con respecto al plano central de referencia o línea central.
(3) Tolerancia al descentramiento
La tolerancia al descentramiento es un elemento de tolerancia determinado en función de un método de detección específico. La tolerancia al descentramiento se puede dividir en descentramiento circular y descentramiento total.
1) salto circular
La desviación circular significa que la superficie de revolución de la pieza mantiene una posición fija con respecto al eje de referencia dentro de un plano de medición limitado. La tolerancia de desviación circular es la variación máxima permitida dentro de un rango de medición limitado cuando el elemento real que se está midiendo gira alrededor del eje de referencia durante una revolución completa sin movimiento axial.
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▲ Leyenda 1: La zona de tolerancia es el área entre dos círculos concéntricos que son perpendiculares a cualquier plano de medición, tienen una diferencia de radio de 0.1 mm y tienen el centro del círculo en el mismo eje de referencia.
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▲ Leyenda 2: La zona de tolerancia es el área entre dos círculos con una distancia de 0.1 mm en la superficie del cilindro de medición en cualquier posición del radio coaxial con el punto de referencia.
2) ritmo completo
El descentramiento total se refiere al descentramiento a lo largo de toda la superficie medida cuando la pieza gira continuamente alrededor del eje de referencia. La tolerancia de desviación total es la cantidad máxima de desviación permitida cuando el elemento real que se está midiendo gira continuamente alrededor del eje de referencia mientras el indicador se mueve en relación con su contorno ideal.
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▲Ilustración 1: La zona de tolerancia es el área entre dos superficies cilíndricas con una diferencia de radio de 0.1 mm y coaxial con la referencia.
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▲ Leyenda 2: La zona de tolerancia es el área entre dos planos paralelos con una diferencia de radio de 0.1 mm y perpendicular al dato.
Bueno, es la tabla a continuación, recójala ahora ~
