Curs Tolerante Si Control Dimensional [PDF]

Zitiervorschau

TEHNICI DE MASURARE SI CONTROL DIMENSIONAL Capitolul I Introducere 1.1. Dezvoltarea metrologiei dimensionale 1.2. Locul şi importanţa măsurărilor şi a controlului în asigurarea calităţii Capitolul II Realizarea dimensiunilor, a formei şi a suprafeţelor Capitolul III Toleranţe şi ajustaje 3.1. Dimensiuni 3.2. Toleranţe 3.3. Abateri 3.4. Ajustaje 3.5. Interschimbabilitatea în construcţia de maşini Prof.dr.ing. Liviu Crişan

1/17

TEHNICI DE MASURARE SI CONTROL DIMENSIONAL Capitolul IV Sistemul ISO de toleranţe 4.1. Scurt istoric 4.2. Factorul de toleranţă 4.3. Abateri fundamentale 4.4. Notarea dimensiunilor tolerate 4.5. Clase de toleranţe recomandate 4.6. Sisteme de ajustaje 4.7. Alegerea sistemului de ajustaj 4.8. Proiectarea ajustajelor 4.9. Ajustaje recomandate

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

2

TEHNICI DE MASURARE SI CONTROL DIMENSIONAL Capitolul V Toleranţe geometrice 5.1. Precizia prelucrării suprafeţelor 5.2. Toleranţele formei suprafeţei 5.2.1. Tolerarea rectilinităţii 5.2.2. Tolerarea planităţii suprafeţei 5.2.3. Tolerarea circularităţii 5.2.4. Tolerarea cilindricităţii 5.2.5. Tolerarea formei date a profilului 5.2.6. Tolerarea formei date a suprafeţei 5.3. Toleranţele orientării 5.3.1. Baze de referinţă 5.3.2. Tolerarea paralelismului 5.3.3. Tolerarea perpendicularităţii 5.3.4. Tolerarea înclinării Prof.dr.ing. Liviu Crişan

3

TEHNICI DE MASURARE SI CONTROL DIMENSIONAL 5.4. Toleranţele poziţiei 5.4.1. Tolerarea poziţiei nominale 5.4.2. Tolerarea concentricităţii şi a coaxialităţi 5.4.3. Tolerarea simetriei 5.5. Toleranţele bătăii 5.5.1. Tolerarea bătăii radiale 5.5.2. Tolerarea bătăii frontale 5.5.3. Tolerarea bătăii circulare după o direcţie înclinată 5.5.4. Tolerarea bătăii totale

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

4

TEHNICI DE MASURARE SI CONTROL DIMENSIONAL 5.6. Notarea pe desene a toleranţelor geometrice 5.7. Limita maximă şi minimă materială 5.7.1. Condiţia maximului de material 5.7.2. Limita materială maximă virtuală 5.7.3. Condiţia minimului de material 5.8. Influenţa preciziei formei suprafeţelor asupra ajustajelor Capitolul VI Rugozitatea suprafeţelor 6.1. Noţiuni generale. Terminologie 6.2. Aspecte privind importanţa alegerii rugozităţii optime 6.3. Indicarea pe desene a rugozităţii suprafeţelor Prof.dr.ing. Liviu Crişan

5

TEHNICI DE MASURARE SI CONTROL DIMENSIONAL Capitolul VII Erori de măsurare. Incertitudinea măsurării 7.1. Noţiuni generale 7.2. Sursele erorilor de măsurare 7.3. Incertitudinea de măsurare 7.4. Concluzii Capitolul VIII Mijloace moderne de măsurare utilizate la inspecţia abaterilor geometrice 8.1. Introducere 8.2. Măsurarea dimensiunilor liniare 8.2.1. Şublere 8.2.2. Micrometre 8.2.3. Instrumente comparatoare Prof.dr.ing. Liviu Crişan

6

TEHNICI DE MASURARE SI CONTROL DIMENSIONAL 8.3. Măsurarea unghiurilor 8.4. Măsurarea abaterilor geometrice 8.5. Măsurarea rugozităţii suprafeţelor 8.6. Măsurări în coordonate 8.6.1. Introducere

8.6.2. Maşinile de măsurare în coordonate 8.7. Scanarea suprafeţelor

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

7

Dezvoltarea explozivă a microelectronicii şi informaticii, realizarea sistemelor flexibile de fabricaţie, implementarea unor tehnologii noi, de vârf, a permis realizarea unor produse tot mai complexe, realizate prin procese tehnologice greu de ţinut sub control prin metodele tradiţionale. Astfel s-a impus o nouă abordare a sistemelor de producţie punându-se la punct sistemele integrate de producţie cu ajutorul calculatorului – Computer Integrated Manufactury – CIM, în cadrul cărora un subsistem important îl reprezintă cel al calităţii asistate de calculator – Computer Aided Quality – CAQ. În cadrul sistemului QM (Quality Management) tehnica măsurării este o parte componentă indisolubil legată de procesul de obţinere a produsului finit. Progresul tehnicilor de măsurare trebuie să ţină pasul cu dezvoltarea tehnicilor de prelucrare, având în vedere că procesul de măsurare, adică de estimare a calităţii execuţiei, este faza finală în realizarea produsului finit care îşi pune decisiv amprenta asupra modului în care s-a desfăşurat prelucrarea. Prof.dr.ing. Liviu Crişan

8/17

Oricât de precis am reuşi să prelucrăm un produs, dacă nu ştim să-l măsurăm cel puţin la fel de precis, investiţia făcută în prelucrare este inutilă, produsul fiind estimat şi apreciat la nivelul controlului tehnic. Instrumente de măsură

Şublere cu vernier 0,1mm 0,01mm

Comparatoare mecanice

1m 0,1m Comparatoare optice 0,01m

5m

0,001m(1nm)

Comparatoare electronice

0,3pm

0,5m

Instrumente de măsură cu Laser

0,05m

Microscop electronic cu scanare

1900

1920

1940

1960

1980

1990

2000

Anul

Fig.1.1. Dezvoltarea metrologiei dimensionale Prof.dr.ing. Liviu Crişan

9/17

 Prima etapa în realizarea unei piese este proiectarea

acesteia. Această operaţie constă nu numai în desenarea formei piesei, dar şi în stabilirea şi indicarea tuturor restricţiilor dimensionale, ale formei şi suprafeţelor ce alcătuiesc piesa dorită. Atunci când se proiectează o piesă, aceasta este imaginată ca având o formă ideală, fiind compusă de cele mai multe ori din suprafeţe geometrice elementare (cilindru, paralelipiped, sferă etc.), deci atât dimensiunile, cât şi forma sunt considerate perfecte, fără erori faţă de acestea, iar suprafeţele sunt fine.

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

10/17

 Geometria unei piese, sau a unui ansamblu, poate să fie descrisă

printr-un set de specificaţii care este cunoscut sub denumirea de ”Specificţii geometrice ale produsului” (SGP) (”Geometrical Product Specifications” (GPS)) acoperind cerinţele de mărime şi dimensiune, toleranţele geometrice şi proprietăţile geometrice ale suprafeţelor

SGP Toleranţe dimensionale

Toleranţe de mărime

Liniare Unghiulare

Toleranţe geometrice

Toleranţe dimensionale, de pas, distanţe etc. (cazuri speciale)

Toleranţe ale suprafeţei parametri de textură

De formă

Duritate De orientare Ondulaţie De poziţie Bătaie circulară

Fig. 2.1. „Specificaţii geometrice ale produsului” - concepte generale Prof.dr.ing. Liviu Crişan

11/17

– International Standardizing Organization – Institutul Internaţional pentru Standardizare, prin Comitetul Tehnic ISO/TC 213 Dimensional and Geometrical Product Specification and Verification, înfiinţat în anul 1996, este interesat în dezvoltarea conceptelor SGP. ISO/TC 213 poate fi accesat pe pagina web la adresa http://www.ds.dk/isotc213, unde în funcţie de drepturile de acces pot fi găsite informaţii cu privire la activitatea acestui comitet tehnic. În paralel cu acest comitet tehnic s-a înfiinţat şi un alt comitet tehnic în cadrul organizaţiei europene CEN/TC 290. Printr-o convenţie încheiată la Viena s-a stabilit că toate proiectele dezvoltate de ISO se vor dezvolta în paralel şi de comitetul european iar documentele finale vor fi practic adoptate de comun acord, deci vor fi similare.  Institutele de standardizare din ţările membre ISO sunt invitate de două ori pe an să participe la reuniunile organizate de ISO în cadrul comitetelor tehnice. Unele ţări se mulţumesc însă să preia standardele elaborate de comitetele tehnice în forma finală şi să le traducă în limba naţională, acestea căpătând apoi statutul de standard naţional. Din păcate, de multe ori traducerile suferă datorită faptului că nu exprimă sensul dorit de standardul original. Adoptarea expresiilor tehnice noi, care nu pot fi traduse decât în cazul înţelegerii depline a înţelesului lor tehnic, poate duce la confuzii propagate apoi la nivel naţional.  ISO

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

12/17

 Rolul unui sistem SGP este acela de a "traduce" diferitele

cerinţe tehnice sau tehnologice în "limbaj geometric". Înainte de înfiinţarea comitetului tehnic ISO/TC 213, un alt grup din cadrul ISO, Joint Harmonization Group ISO/TC 3-10 – 57/JHG a prezentat un raport propunând o clasificare a sistemului de standarde SPG (GPS), acesta fiind intitulat Masterplan. În cadrul acestei propuneri documentele sistemului SGP (GPS) au fost împărţite în patru grupe (fig. 2.2): Standarde globale GPS

Standarde fundamentale GPS

Matricea generală GPS Standarde generale GPS

Standarde complementare GPS

Fig.2.2. Structura Masterplan GPS Prof.dr.ing. Liviu Crişan

13/17

 Standardele globale GPS – conţin standarde de bază,

fundamentale, cum ar fi ISO 1 – stabilirea temperaturii de referinţă, sau ISO 14660-1 care stabileşte noţiunile şi definiţiile specificaţiilor geometrice.  Standardele generale GPS – sunt aranjate într-o matrice

(tab. 2.1), fiecare linie conţinând lanţuri de standarde iar fiecare coloană conţine specificaţii ale caracteristicilor geometrice.  Standarde complementare GPS – au fost propuse de diferite

comitete tehnice şi nu numai de ISO/TC 213, acestea referindu-se la reguli de desenare, principii de verificare a diferitelor categorii de elemente geometrice, a unor organe de maşini (filete, roţi dinţate etc.) etc.

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

14/17

Tabelul 2.1. Matricea generală GPS Numărul celulei Caracteristica geometrică a elementului 1 Dimensiune 2 Distanţă 3 Rază 4 Unghi 5 Linie ce nu depinde de referinţă 6 Linie ce depinde de referinţă 7 Suprafaţă ce nu depinde de referinţă 8 Suprafaţă ce depinde de referinţă 9 Orientare 10 Poziţie 11 Bătaie circulară 12 Bătaie totală 13 Referinţe 14 Profilul rugozităţii 15 Profilul ondulaţiei 16 Profil iniţial 17 Imperfecţiuni ale suprafeţei 18 Muchii Prof.dr.ing. Liviu Crişan

1

2

3

4

5

6

15/17

Tabelul 2.2. Matricea GPS (prima linie) 1

2

3

4

5

ISO 129

ISO 286-1

ISO 286-1

ISO 14253-1 ISO 463

ISO 286-1

ISO 286-2

ISO 8015

ISO 9121

ISO 14660-2

ISO 9493

6 ISO 3650 ISO 14253-1

ISO 10360-1 ISO 10360-2 ISO 13225

ISO 13385 ISO 14253-1

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

16/17



Masterplan-ul are la bază trei reguli deosebit de importante care constituie obligaţii ce revin standardelor elaborate: 1. Regula neambiguităţii - fiecare lanţ de standarde din matricea generală GPS va conţine reguli clare între indicaţiile de pe desen şi caracteristicile geometrice ale piesei şi valoarea nominală ce reprezintă caracteristica ce poate fi determinată cu standardele internaţionale de calibrare. 2. Regula totalităţii – standardele vor asigura posibilitatea de a indica pe desen toate caracteristicile cerute. 3. Regula complementarităţii – fiecare lanţ individual de standarde din matricea generală GPS va fi complementar cu un altul. Prof.dr.ing. Liviu Crişan

17/17

TEHNICI DE MASURARE SI CONTROL DIMENSIONAL

CURS II Capitolul III Toleranţe şi ajustaje 3.1. Dimensiuni 3.2. Toleranţe 3.3. Abateri

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

18/16

Dimensiuni Mărimea unei piese poate fi apreciată prin dimensiunile ei liniare, fiind, de obicei, un diametru (în cazul pieselor cilindrice) sau o lungime (în cazul pieselor prismatice). În procesul de fabricaţie putem vorbi de mai multe tipuri de dimensiuni:  dimensiuni de funcţionare – care au rol important în funcţionarea ansamblului din care piesa face parte, fiind elemente ale lanţului cinematic sau dimensiuni determinate de sarcinile care solicită ansamblul (lungimea unei pârghii, diametrul unui arbore etc.);  dimensiuni de asamblare – necesare asamblării a două sau mai multor piese care trebuie să funcţioneze cuplate. Aceste dimensiuni servesc atât la fabricarea ansamblului, la prima asamblare, cât şi la reparaţiile din timpul exploatării pentru înlocuirea unei piese ieşite din uz;  dimensiuni auxiliare (intermediare) de execuţie – necesare pentru fiecare operaţie intermediară a piesei finite, dar care nu au nici o importanţă din momentul în care piesa intră în exploatare;  dimensiuni libere – care nu influenţează funcţionarea piesei şi nici a ansamblului din care face parte (diametrul unui mâner, lăţimea sau adâncimea unei degajări pentru reducerea greutăţii unei piese etc.) Prof.dr.ing. Liviu Crişan

19/16

Standardul internaţional ISO 286-1 furnizează mai multe definiţii si reguli generale privind dimensiunile. Acest standard defineşte dimensiunea ca fiind:

"Un număr ce exprimă, cu ajutorul unei unităţi adoptate, valoarea numerică a unei dimensiuni liniare” Considerând expresia de mai sus „10 cm” sau „10 km” sunt dimensiuni dar nu şi „10 kg” sau „60oC”. Pentru înţelegerea corectă a noţiunii de dimensiune standardul precizează faptul că noţiunea de „dimensiune” se referă la dimensiunea liniară. Celelalte dimensiuni, de exemplu, cele unghiulare se precizează explicit de fiecare dată. De altfel, standardul ISO 286-1 face diferenţă şi între diferitele dimensiuni liniare.

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

20/16

Fig. 3.1. Conceptul de dimensiune după ISO/WD 14405.

DIMENSIUNE Dimensiune locală

Dimensiune locală definită de două puncte

Dimensiune de calcul

Dimensiune Dimensiune locală de calcul a definită de o ariei cilindrice sferă

Dimensiune de calcul a circumferinţei cilindrice

Dimensiune minimă

Dimensiune globală

Dimensiune statistică

Aria secţiunii medii

Dimensiune maximă

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

Dimensiunea Dimensiunea maximă minimă înscrisă circumscrisă

Dimensiune medie

21/16

Dimensiunile pieselor determinate fie prin calcule de rezistenţă, fie din date experimentale, fie din considerente de ordin constructiv, sunt

denumite dimensiuni nominale şi sunt notate cu N. În practica industrială dimensiunile nominale, nu se pot realiza exact datorită impreciziei inerente a procesului de fabricaţie: 

imprecizia geometrică a maşinii unelte,



uzura sculelor,



deformaţiile sistemului elastic maşină – piesă – sculă,



deformaţiile termice ale diferitelor componente ale maşinii, ale piesei de prelucrat şi ale sculei,



erori ale mijloacelor de măsurare şi control.

Dimensiunile executate diferă de cele nominale, acestea putând fi cunoscute prin măsurarea piesei. Aceste dimensiuni se numesc dimensiuni efective şi se notează cu E. Prof.dr.ing. Liviu Crişan

22/16

ISO 286-1 descrie, de asemenea, şi dimensiunea efectivă ca o valoare măsurată. Dimensiunea efectivă descrie mărimea unei caracteristici geometrice obţinute prin măsurare. Analizând dimensiunile şi mărimile pe desene, se pot imagina patru grupuri de dimensiuni şi mărimi liniare figura I.2:  Dimensiuni exterioare  Dimensiuni interioare  Trepte (degajări) Fig. 3.2. Diferite tipuri de dimensiuni  Distanţe

Dimensiuni exterioare

Dimensiuni interioare

Trepte (degajări)

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

Distanţe (dimensiuni) 23/16

Diferenţa algebrică dintre dimensiunea efectivă E a unei piese şi dimensiunea nominală N se numeşte abatere efectivă şi se notează cu

A:

A=E-N

[3.1]

Datorită faptului că execuţia unei dimensiuni la valoarea ei nominală este imposibilă (sau pur întâmplătoare) se impune necesitatea acceptării pentru piesele executate, a abaterilor, a diferenţelor faţă de valoarea nominală. Aceste abateri trebuie însă limitate, pentru ca rolul funcţional al piesei să nu fie afectat de diferenţe prea mari între dimensiunea calculată şi cea existentă care ar putea duce la uzuri rapide sau distrugeri ale piesei în timpul funcţionării. Astfel se impune stabilirea unor dimensiuni limită, a unei dimensiuni maxime şi a uneia minime, între care trebuie să se încadreze valoarea efectivă a dimensiunii respective. Dacă una dintre cele două limite este depăşită, piesa respectivă se consideră neutilizabilă, rebutată.

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

24/16

Condiţia impusă unei piese pentru a fi declarată utilizabilă este, deci, ca dimensiunile ei efective E să se găsească între limitele anterior stabilite: dimensiunea minimă, Dmin (dmin) şi dimensiunea maximă Dmax (dmax). Prin convenţie, pentru notarea specificaţiilor legate de alezaje, se

folosesc majuscule, iar pentru arbori litere mici. Deci: Dmin = diametrul minim al alezajului; Dmax = diametrul maxim al alezajului; dmin = diametrul minim al arborelui; dmax = diametrul maxim al arborelui. Astfel condiţia menţionată mai sus se poate scrie: Dmax > E > Dmin

[3.2]

dmax > e > dmin Prof.dr.ing. Liviu Crişan

25/16

3.2. Toleranţe Diferenţa dintre dimensiunea maximă şi dimensiunea minimă a unei dimensiuni se numeşte toleranţă si se notează cu TD pentru alezaje şi Td pentru arbori: TD = Dmax – Dmin în cazul alezajelor [3.3] Td = dmax – dmin în cazul arborilor Având în vedere că valoarea Dmax (dmax) este întotdeauna mai

mare decât valoarea Dmin (dmin), rezultă că toleranţa alezajului, TD, respectiv a arborelui, Td, va fi un număr pozitiv.

TD (Td) > 0

[3.3]



CINE NU ŞTIE LA VERIFICARE…

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

26/16

Fig. 3.3. Dimensiuni limită şi abateri pentru arbori şi alezaje

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

27/16

Deoarece o toleranţă mai mare reprezintă o prelucrare mai puţin precisă a dimensiunii respective, mai simplă, rezultă că preţul de cost al prelucrării va fi mai scăzut decât în cazul unei dimensiuni tolerate mai strâns. Micşorarea toleranţei unei dimensiuni duce la aplicarea

unor procedee de prelucrare mai precise, la utilizarea unor mijloace de măsurare mai precise (deci mai scumpe), la adoptarea unor condiţii restrictive care să ducă la obţinerea dimensiunii între cele două limite Dmax (dmax) respectiv Dmin (dmin). Toate aceste măsuri şi restricţii îngreunează procesul de prelucrare, măresc timpul de execuţie ducând la scumpirea piesei respective. Acestea sunt motivele pentru care proiectantul este obligat să aleagă

toleranţele maxime admise care asigură realizarea rolului funcţional al piesei proiectate. Prof.dr.ing. Liviu Crişan

28/16

3.3 Abateri Abaterea superioară, ES (es), reprezintă diferenţa algebrică dintre dimensiunea maximă şi dimensiunea nominală.

ES = Dmax – N es = dmax - N

[3.4]

Abaterea inferioară, EI (ei), reprezintă diferenţa algebrică dintre dimensiunea minimă şi dimensiunea nominală

EI = Dmin – N

[3.5]

ei = dmin - N

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

29/16

Fig. 3.4. Reprezentarea grafică a toleranţele arborilor şi alezajelor

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

30/16

Aşa cum se poate observa din figura 3.4, abaterile, spre deosebire de toleranţe, pot avea şi valori negative (sub linia zero). Considerând relaţiile de mai sus, se pot exprima toleranţele în funcţie de abateri astfel: Ta = Dmax - Dmin = ES – EI [3.6.] Ta = dmax – dmin = es –ei După cum se observă în figura 3.4, zona cuprinsă între liniile corespunzătoare dimensiunii maxime şi minime este aşezată asimetric pe circumferinţa alezajului respectiv arborelui, aceasta numindu-se câmp de toleranţă. Considerând cele de mai sus, o dimensiune tolerată se va indica prin menţionarea valorii nominale precum şi a abaterilor maximă şi minimă admisibile, sub forma + (-) ES

N

+ (-) EI

+0,1

EXEMPLU: 54 -0,2 ,

-0,02

Ø82

-0,04

, 124

+0,020 +0,005

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

31/16

Exemplu.

N

Ø20

Un disc de frânare se montează pe un arbore al cărui diametru are dimensiunea nominală N = 20 mm. Pentru o montare uşoară şi o funcţionare corectă diametrul alezajului discului de frânare va trebui să aibă valori cuprinse între Dmin = 19,980 mm şi Dmax = 20,010 mm. Se cere să se calculeze toate datele ce se vor nota pe desenul de execuţie al discului de frânare referitoare la alezajul acestuia.

Arbore Disc de frânare Prof.dr.ing. Liviu Crişan

32/16

Rezolvare Toleranţa alezajului este: TD = Dmax – Dmin = 20,01 – 19,98 = 0,03 mm TD = 0,03 = 30 µm Abaterea superioară este: ES = Dmax – N = 20,01 – 20 = 0,01 mm ES = 0,01 = 10 µm Abaterea inferioară este: EI = Dmin – N = 19,98 – 20 = - 0,02 mm EI = - 0,02 = - 20 µm Cu valorile ES şi EI se poate calcula toleranţa TD utilizând formula: TD = ES –EI = 0,01 – (- 0,02) = 0,03 mm TD = 30 µm Astfel, dimensiunea tolerată a alezajului discului de frânare va putea fi exprimată sub forma următoare:

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

33/16

TEHNICI DE MASURARE SI CONTROL DIMENSIONAL

CURS III Capitolul III Toleranţe şi ajustaje 3.4. Ajustaje 3.5. Interschimbabilitatea în construcţia de maşini Capitolul IV Sistemul ISO de toleranţe 4.1. Scurt istoric 4.2. Factorul de toleranţă 4.3. Abateri fundamentale 4.4. Notarea dimensiunilor tolerate 4.5. Clase de toleranţe recomandate 4.6. Sisteme de ajustaje 4.7. Alegerea sistemului de ajustaj 4.8. Proiectarea ajustajelor 4.9. Ajustaje recomandate

34

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

3.4. Ajustaje În majoritatea cazurilor piesele sunt montate în subansamble şi ansamble ale maşinilor, între ele fiind necesar să existe o corelaţie dimensională, care să asigure funcţionarea corespunzătoare a subansamblelor, a ansamblelor şi, în final, a maşinii. Cele mai frecvente posibilităţi de asamblare a două piese sunt cele de tipul arbore – alezaj unde piesa cuprinsă este introdusă în piesa cuprinzătoare, între cele două piese existând o relaţie dimensională stabilită în aşa fel încât ansamblul să îndeplinească rolul funcţional pentru care a fost destinat. Fig. 3.6. arbore Tipuri de suprafeţe elementare Suprafaţa cuprinsă 35

alezaj

Suprafaţa cuprinzătoare

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

La asamblarea a două piese, la care montajul se face prin introducerea uneia în cealaltă (arbore în alezaj) dimensiunea

nominală a piesei cuprinse şi cea a piesei cuprinzătoare sunt egale şi se numeşte dimensiune nominală a asamblării. În funcţie de destinaţia lor, piesele care se asamblează pot să execute, în timpul funcţionării, o mişcare relativă una faţă de cealaltă

sau se poate impune o imobilizare completă între acestea. Atunci când se doreşte obţinerea unei mişcări relative între cele două piese, diametrul efectiv al arborelui trebuie să fie mai mic decât diametrul efectiv al alezajului, astfel încât să se permită formarea unui joc între suprafeţele celor două piese. Mărimea jocului este egală cu diferenţa algebrică dintre valorile efective ale diametrelor alezajului şi arborelui.

J=D–d 36

[3.7.] Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Fig. 3.7. Asamblarea cu joc

Alezaj

Joc

Alezaj

Arbore Arbore

37

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Dacă se doreşte blocarea rotaţiei între arbore şi alezaj este necesar ca diametrul efectiv al arborelui să fie mai mare decât diametrul efectiv al alezajului, diferenţa dintre acestea numindu-se strângere. În acest caz asamblarea se face forţat prin presarea arborelui în interiorul alezajului. Diferenţa dintre diametrul efectiv al arborelui, d, şi diametrul efectiv al alezajului, D, se numeşte strângere şi se notează cu S. S=d–D [3.8.]

Alezaj

Arbore Arbore 38

Fig. 3.8. Asamblarea cu strângere Prof.dr.ing . Liviu Crişan

La prelucrarea unui lot de piese considerându-se aceeaşi dimensiune +ES

+es

N - EI sau N - ei , dimensiunile efective rezultate în urma prelucrării pot să ia valori oarecare răspândite probabilistic în cadrul toleranţei specificate (neluând în considerare rebuturile).

La asamblarea unui lot de arbori cu un lot de alezaje, vor rezulta valori diferite ale jocului sau strângerii, având în vedere că asamblarea se face fără nici o sortare sau împerechere între piesele conjugate. Astfel se introduce noţiunea de ajustaj, care semnifică relaţia dintre o suprafaţă externă şi una internă (alezajul şi arborele) care se asamblează (piesele în contact care formează ajustajul au aceeaşi dimensiune nominală). Astfel, un ajustaj este o caracteristică a pieselor aflate în contact,

caracterizată prin diferenţa dintre dimensiunile pieselor înainte şi după asamblare. 39

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Având în vedere cele de mai sus se pot pune în evidenţă trei situaţii:

Dmin > d max – ajustajul cu joc, Dmax < dmin – ajustajul cu strângere, Un domeniu de tranziţie între cele două cazuri de mai sus, Dmin < d max şi Dmax > dmin – ajustajul intermediar sau de trecere. Ajustajul cu joc

40

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Jocul maxim apare în situaţia extremă în care arborele se execută la dimensiunea minimă posibilă, iar alezajul la dimensiunea maximă posibilă. Se observă, de asemenea, că valorile jocului sunt întotdeauna pozitive.

J>0

CINE NU ŞTIE LA VERIFICARE



Toleranţa jocului se defineşte ca fiind diferenţa dintre jocul maxim şi jocul minim:

41

Tj = Jmax - Jmin

[3.30.]

Relaţia se mai poate scrie astfel: Tj = (Dmax – dmin) – (Dmin - dmax) = TD + Td

[3.11.]

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Ajustajul cu strângere

Strângerea poate avea valori diferite, variând între două valori extreme, strângerea minimă, Smin, şi strângerea maximă, Smax. Smax = dmax – Dmin [3.12.] Smin = dmin - Dmax 42

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Strângerea maximă apare în situaţia extremă în care alezajul se execută la valoarea minimă a diametrului său (Dmin), iar arborele la valoarea maximă a diametrului său (dmax). Se observă de asemenea că valorile strângerii sunt întotdeauna pozitive.

S>0

CINE NU ŞTIE LA VERIFICARE



Toleranţa strângerii se defineşte ca fiind diferenţa dintre strângerea maximă şi strângerea minimă:

TS = Smax - Smin

[3.13.]

Relaţia se mai poate scrie astfel:

TS = (dmax – Dmin) – (dmin - Dmax) = TD + Td 43

[3.14.] Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Ajustaje intermediare Există posibilitatea ca la asamblarea unui lot de arbori cu un lot de alezaje, să se obţină atât asamblări cu joc, cât şi asamblări cu strângere. Aceste ajustaje se numesc ajustaje intermediare. Situaţia apare atunci când câmpurile de toleranţă ale arborelui şi ale alezajului se întrepătrund, suprapunându-se total sau parţial. În cazul ajustajului intermediar atât valoarea jocului cât şi valoarea strângerii variază de la valoarea maximă la zero. Deci, pentru un ajustaj intermediar se vor calcula jocul maxim (Jmax) şi strângerea maximă (Smax). CINE NU ŞTIE LA VERIFICARE

Jmax = Dmax – dmin Smax = dmax – Dmin Jmin = Smin = 0 44



[3.14.]

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Fig. 3.11. Ajustaj intermediar

45

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

a. Detaliat

b. Simplificat

1. toleranța alezajului; 2, 3, 4 posibile toleranțe ale arborelui; a = jocul maxim b = strângerea maximă c = valoarea nominala a ajustajului Prof.dr.ing. Liviu Crişan

46

3.5. Interschimbabilitatea în construcţia de maşini În cazul producţiei de serie mare sau de masă se impune executarea unor piese cu un grad de precizie ridicat în aşa fel încât o astfel de piesă să poată fi montată sau înlocuită cu o alta, fără nici o prelucrare suplimentară sau ajustare, menţinând în acelaşi timp condiţiile tehnice prescrise pentru funcţionarea ansamblului din care face parte piesa respectivă. Piesele care îndeplinesc această condiţie se numesc interschimbabile, iar proprietatea pieselor de a fi interschimbabile se numeşte interschimbabilitate. Acest principiu se aplică nu numai pieselor finite ci şi subansamblelor sau ansamblelor (de exemplu rulmenţii, motoarele electrice, utilajele dintr-o linie de prelucrare în flux automat etc.) Interschimbabilitatea este o proprietate deosebit de importantă în cazul producţiei în serie, aceasta făcând posibilă asamblarea maşinilor pe linii de montaj, contribuind la reducerea costurilor produselor şi la posibilitatea funcţionării unui service prompt, eficient şi ieftin (schimbarea pieselor ieşite din uz se poate face foarte rapid şi comod). Un alt avantaj al interschimbabilităţii îl constituie posibilitatea cooperării între fabricanţi, fiecare putând produce subansamble sau ansamble, asamblarea produsului finit făcându-se pe linia de montaj. De exemplu, în industria constructoare de automobile, subansamblele componente (părţi de caroserie, motorul, suspensia etc.) pot fi produse în mai multe fabrici, chiar în ţări diferite, montajul final făcându-se pe o linie de montaj, fără o sortare, ajustare sau prelucrare suplimentară. 47

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Dacă piesele îndeplinesc condiţia de interschimbabilitate fără a fi necesară o sortare a lor şi o montare ulterioară pe grupe de interschimbabilitate proprietatea se numeşte interschimbabilitate totală sau completă. Totuşi, în unele cazuri, precizia necesară asigurării unei interschimbabilităţi totale este foarte ridicată, majorând prea mult preţul de cost al produsului final. În această situaţie, pentru a ieftini produsele, piesele sunt sortate după prelucrare în mai multe grupe, fiecare grupă având precizia necesară pentru asamblare. Asamblarea se face între piese din grupe corespondente de precizie, piesele fabricate astfel având doar proprietatea de interschimbabilitate parţială sau limitată. În industria modernă, interschimbabilitatea este un mijloc important de ridicare a nivelului tehnic general al producţiei, cu condiţia de a respecta o serie de cerinţe importante: aplicarea raţională a dimensiunilor limită pe desenele de execuţie şi asamblare, alegerea corectă a maşinilor unelte şi a celor mai adecvate şi productive metode de prelucrare, utilizarea unor semifabricate mai precise, folosirea unor mijloace de verificare şi măsurare performante etc. 48

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Capitolul IV. SISTEMUL ISO DE TOLERANTE 4.1. Scurt istoric Încă înaintea celui de-al doilea Război Mondial s-au manifestat preocupări privind standardizarea internaţională a condiţiilor tehnice necesare realizării produselor în aceleaşi condiţii tehnice, în locaţii diferite, fabrici diferite sau chiar ţări diferite. Practic se simţea necesitatea creării unui sistem internaţional de toleranţe şi ajustaje care să ofere posibilitatea fabricilor să coopereze în vederea realizării unor produse comune. Prima organizaţie care a încercat realizarea acestui deziderat a fost International Standard Association (ISA) – Organizaţia Internaţională pentru Standarde care a elaborat un sistem de toleranţe până la 500 mm. In anul 1946 se înfiinţează International Organization for Standardization (ISO) – Organizaţia Internaţională pentru Standardizare, care continuă preocupările ISA, elaborând în 1962 o recomandare ISO/R 286 care acoperea dimensiuni până la 3150 mm. Abia în anii '70 ISO a publicat Standardele Internaţionale care apoi în jurul anilor '80 s-au dovedit limitate, necesitând revizuiri. În urma analizelor făcute cu ajutorul comitetelor de experţi s-au elaborat trei noi standarde internaţionale care au fost apoi publicate în 1988: ISO 286-1 – noţiuni fundamentale ale sistemului, ISO 286-2 – tabele de abateri şi toleranţe şi ISO 1829 - set de recomandări privind clasele de toleranţă. 49

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

În 1996 a fost creat un nou comitet tehnic, ISO/TC 213 care are ca atribuţii revizuirea ISO 286 conform noilor tendinţe. În 2001 a fost publicată o versiune "draft" a standardului 286-1. ISO 1829 va fi înglobat în 286-1, iar ISO 286-2 va fi modificat doar parţial. 4.2. Factorul de toleranţă Execuţia unei piese devine cu atât mai dificilă, deci mai scumpă, cu cât piesa are toleranţe mai strânse şi dimensiuni mai mari. Pentru a face legătura între dimensiunea nominală şi toleranţa acelei dimensiuni se foloseşte noţiunea de interval de toleranţă (ISO/CD 286-1:2001). Lăţimea intervalului de toleranţă defineşte valoarea toleranţei dimensiunii respective, iar poziţia acestuia relativ la linia zero (dimensiunea nominală) defineşte abaterile dimensiunii (fig.4.1).

50

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Fig. 4.1. Legătura dintre dimensiune şi toleranţă

Atunci când se doreşte obţinerea unei asamblări, piesele ce compun asamblarea trebuie să fie executate cu acelaşi nivel al preciziei. De asemenea, pentru a avea acelaşi nivel al preciziei în cadrul unui ansamblu format din piese cu dimensiuni nominale diferite se foloseşte noţiunea de grad de toleranţă. Acest grad de toleranţă se constituie ca măsură a preciziei, valoarea toleranţei pentru o mărime dată putând fi exprimată astfel:

IT = a × i 51

unde: i – unitatea de toleranţă a – factorul gradului de toleranţă

[4.1.] Prof.dr.ing . Liviu Crişan

IT – International Tolerance – Toleranţă Internaţională (tab. 4.1) – se constituie în serii de toleranţe universale şi uniforme şi care depind doar de dimensiunea nominală. Astfel unitatea de toleranţă depinde doar de dimensiunea nominală şi de gradul de toleranţă ales. TOLERANTE FUNDAMENTALE - IT IT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

peste pana la

0,8 1,2 2 3 4 6 10 14 25 40 60 100 140 250 400 600

3

3 6

6 10

1 1,5 2,5 4 5 8 12 18 30 48 75 120 180 300 480 750

1 1,5 2,5 4 6 9 15 22 36 58 90 150 220 360 580 900

Dimensiuni nominale, mm 10 18 30 50 80 120 18 30 50 80 120 180 Valori ale tolerantelor fundamentale, μm 1,2 1,5 1,5 2 2,5 3,5 2 2,5 2,5 3 4 5 3 4 4 5 6 8 5 6 7 8 10 12 8 9 11 13 15 18 11 13 16 19 22 25 18 21 25 30 35 40 27 33 39 46 54 63 43 52 62 74 87 100 70 84 100 120 140 160 110 130 160 190 220 250 180 210 250 300 350 400 270 330 390 460 540 630 430 520 620 740 870 1000 700 840 1000 1200 1400 1600 1100 1300 1600 1900 2200 2500

180 250

250 315

315 400

400 500

4,5 7 10 14 20 29 46 72 115 185 290 460 720 1150 1850 2900

6 8 12 16 23 32 52 81 130 210 320 520 810 1300 2100 3200

7 9 13 18 25 36 57 89 140 230 360 570 890 1400 2300 3600

8 10 15 20 27 40 63 97 155 250 400 630 970 1550 2500 4000

Tabelul 4.1. – valori ale gradelor de toleranţă pentru dimensiuni până la 500 mm 52

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Domeniul de dimensiuni până la 3150 este împărţit în 21 de subdomenii standard. Standardul ISO 286-1 indică 20 de niveluri ale preciziei, fiecare având un grad de toleranţă notat cu IT urmat de o cifră cu valori 01, 0, 1, 2, 3, 4...18, în ordinea descrescătoare a preciziei. Toleranţa fundamentală ISO se va nota deci IT01, IT3, IT5, IT11 etc. Gradele 01 şi 0 nu se folosesc în mod curent. Standardele ISO 286-1 şi 286-2 tratează domeniul de dimensiuni până la 3150 mm, acest domeniu fiind la rândul său împărţit în două subdomenii, până la 500 mm şi peste 500 până la 3150 mm. Unitatea de toleranţă se calculează diferit pentru cele două subdomenii. Acestea sunt împărţite în 21 de intervale dimensionale, fiecare toleranţă fundamentală fiind calculată ca medie geometrică a limitelor intervalului respectiv. D  D  D

1

2

Valorile toleranţelor fundamentale calculate pentru gradele de toleranţă IT01, IT0, IT1 sunt calculate cu următoarele formulele: IT01  0,3  0,008D IT0  0,5  0,012D IT1  0,8  0,020D [4.3] 53

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

4.3. Abateri fundamentale

Pentru a fixa poziţia intervalului de toleranţă faţă de linia 0, indiferent de gradul de precizie ales, se defineşte abaterea fundamentală, care este abaterea limită cea mai apropiată de linia zero. Astfel, lăţimea intervalului de toleranţă este determinată de gradul de precizie ales, deci cealaltă limită este determinată de valoarea toleranţei (fig. 4.2.). Este uşor de înţeles că abaterea fundamentală coincide întotdeauna cu una din abaterile superioară sau inferioară, deoarece acestea sunt limitele intervalului de toleranţă. Standardul ISO 286-1 prevede 28 de abateri fundamentale notate cu literele alfabetului latin. Bineînţeles se respectă convenţia prin care cele referitoare la alezaje se notează cu majuscule A,B,C,...ZC (sau cu combinaţii din două majuscule) iar cele pentru arbori se notează cu minuscule - a,b,c,...,zc, (sau cu combinaţii din două minuscule). Pentru a se evita confuziile pe desene, literele I, i, L, l, O, o, Q, q, W, w nu se folosesc.

54

CINE NU ŞTIE LA VERIFICARE

 Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Fig. 4.2. Abaterea fundamentală

Abaterile fundamentale notate cu aceeaşi literă pentru alezaj şi pentru arbore sunt egale ca valoare absolută, dar opuse ca semn (cu unele excepții). 55

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

În cazul abaterilor js şi JS nu există abateri fundamentale deoarece poziţia lor este întotdeauna simetrică faţă de linia 0 (fig. 4.3 şi fig.4.4). Prin asocierea simbolului unei abateri fundamentale cu simbolul

toleranţei fundamentale se obţine clasa de toleranţă. Astfel în simbolizarea acesteia se omite simbolul IT: abaterea fundamentala (H) + toleranţa fundamentală (IT7) = H7.

Alte exemple: JS8, D5, S9 – pentru alezaje şi h7, d5, s9 – pentru arbori. Clasa de toleranţă este notată întotdeauna cu litere ce indică

abaterea fundamentală şi numere ce indică gradul de toleranţă, de exemplu P7 (alezaj) sau p7 (arbore).

56

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Schema abaterilor fundamentale pentru arbori SIMBOLUL ARBORELUI UNITAR

57

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Schema abaterilor fundamentale pentru alezaje

SIMBOLUL ALEZAJULUI UNITAR

58

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

1. K1 la K3, si K4 la K8 pentru dimensiuni pentru care — < valoarea nominala ≤ 3 mm ( 2. K4 la K8 pentru dimensiuni: 3 mm < valoarea nominala ≤ 500 mm 3. K9 la K18 4. M1 la M6 5. M9 la M18 6. N1 la N8 7. N9 la N18 Prof.dr.ing. Liviu Crişan

59

1 - j5, j6 2 - k1 la k3, si k4 la k7 pentru dimensiuni pentru care valoarea nominala ≤ 3 mm 3 - k4 la k7 pentru dimensiuni pentru care: 3 mm < valoarea nominala ≤ 500 mm

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

60

4.4. Notarea dimensiunilor tolerate Simbolizarea unei dimensiuni tolerate cuprinde valoarea dimensiunii nominale urmată de simbolul clasei de toleranţă sau de abateri limită precedate de semnele +, – sau ±, conform ISO 14405. Astfel se pot folosi următoarele notaţii: Ø40H7

sau 40 +0,025

Ø95p7

+0,072 +0,037

61

sau 95

pentru alezajul având dimensiunea nominală Ø40; pentru arborele având dimensiunea nominală Ø95.

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

4.5. Clase de toleranţe recomandate Considerând notarea precizată mai sus, pot fi realizate 560 de clase de toleranţe fundamentale pentru fiecare dimensiune nominală. Deoarece numărul de alternative posibil este prea mare, ISO 1829 şi ISO/CD 286-1:2001 precizează anumite clase de toleranţe recomandate sau preferenţiale. Astfel, un proiectant are la dispoziţie 17 clase de toleranţe, putând să aleagă şi altele posibile numai în cazuri justificate. În acest fel alegerea şi uniformizarea alegerii unei clase de toleranţe este optimizată reducându-se numărul sculelor de prelucrare şi al mijloacelor de inspecţie şi măsurare necesare. În figura 4.5 este prezentat sistemul claselor de toleranţe preferenţiale (recomandate). Clasele de toleranţă scrise cu litere italice au fost adăugate prin ISO/CD 286-1:2001. 62

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

TOLERANTE PREFERENTIALE (recomandate) f6

c9

g5

h5

js 5

k5

m5

n5

p5

r5

s5

t5

g6

h6

js 6

k6

m6

n6

p6

r6

s6

t6

u6

js 7

k7

m7

n7

p7

r7

s7

t7

u7

e7

f7

h7

d8

e8

f8

h8

d9

e9

h9

d10 a11

b11

B11

ARBORI

h10

c11

h11

F7

A11

x6

G6

H6

Js 6

K6

M6

N6

P6

R6

S6

T6

G7

H7

Js 7

K7

M7

N7

P7

R7

S7

T7

Js 8

K8

M8

N8

P8

R8

E8

F8

H8

D9

E9

F9

H9

C11

D10

E10

C11

D11

U7

X7

H10 H11

ALEZAJE

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

63

4.6. Sisteme de ajustaje Un sistem de toleranţe este un ansamblu de dimeniuni şi abateri limită care permit alegerea corespunzătoare a ajustajelor. Un sistem de toleranţe se referă numai la suprafeţe de acelaşi gen: cilindrice, plane, conice, asamblări filetate, roţi dinţate etc. Un ajustaj se poate obţine prin asamblarea ARBORE-ALEZAJ dintr-un set de arbori cu un set de alezaje, care se asamblează fără o sortare prealabilă. În funcţie de dimensiunile efective ale perechilor alezaj – arbore se pot obţine jocuri sau strângeri. Pentru limitarea numărului de ajustaje ce pot fi obţinute folosind clasele de toleranţe indicate de ISO 286-1 şi pentru asigurarea unei metode universale de obţinere a ajustajelor, s-au stabilit două sisteme de ajustaje:

Ajustaj cu alezaj unitar; Ajustaj cu arbore unitar. Sistemul de ajustaj cu alezaj unitar (pentru o anumită dimensiune) presupune folosirea poziţiei unice faţă de linia zero a unui interval de toleranţă pentru alezaj (EI = 0), obţinerea diferitelor jocuri sau strângeri făcându-se prin asamblarea acestuia cu arbori având aceiaşi dimensiune nominală dar clase de toleranţă diferite. În cazul general se menţine constantă poziţia intervalului de toleranţă al alezajului (se adoptă o abatere fundamentală standard) faţă de linia zero şi în funcţie de ajustajul dorit (joc, strângere sau intermediar) se adoptă clase de toleranţă corespunzătoare pentru arbore (fig. 4.6.). 64

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Fig. 4.6. Sistem de ajustaj cu alezaj unitar

65

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Fig. 4.7. Sistem de ajustaj cu arbore unitar

66

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

4.7. Alegerea sistemului de ajustaj Din punct de vedere tehnic şi calitativ, cele două sisteme de ajustaje prezentate mai sus sunt identice. Din punct de vedere economic şi tehnologic sistemul de ajustaj cu alezaj unitar este preferat. La prelucrarea unui alezaj de un anumit diametru, este necesară o sculă de prelucrare grosolană a acestuia, numită burghiu şi de cel puţin o sculă de finisare, numită alezor. Obţinerea arborilor presupune, indiferent de dimensiunea acestora şi de precizia dorită, utilizarea unui singur cuţit de strung pentru degroşare şi unul pentru finisare. Burghiele şi alezoarele sunt scule complexe şi deci mult mai scumpe decât cuţitele de strung. Mai mult, pentru prelucrarea unui set de alezaje cu "n" dimensiuni nominale este nevoie de "n" seturi burghiu şi alezor, iar pentru prelucrarea unui set de arbori cu "n" dimensiuni este nevoie doar de două cuţite de strung (unul pentru degroşare şi unul pentru finisare). Utilizarea sistemului de ajustaj cu alezaj unitar presupune prelucrarea unui singur alezaj (în cazul unei dimensiuni nominale şi a unei clase de toleranţă alese) şi a mai multor arbori în vederea obţinerii jocurilor sau strângerilor dorite. Este evident, considerând cele de mai sus, că utilizarea sistemului de ajustaj cu alezaj unitar este mai ieftină. 67

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

La alegerea sistemului de ajustaj trebuie să se ţină seama de anumite condiţii constructive, care, în funcţie de cazul particular tratat, pot determina alegerea unui sistem sau a celuilalt. În cazurile în care se folosesc bare trase (cu o precizie dimensională şi de formă foarte bună, dar cu un preţ de cost mai ridicat) este de preferat sistemul de ajustaj cu arbore unitar, prelucrarea ulterioară a arborilor fiind inutilă şi scumpă (aplicaţii: mecanica fină, transmisii etc.). În cazul în care pe un arbore este necesar să se monteze mai multe alezaje (de exemplu trei, ca în fig. 4.8.), soluţia adoptată este de cele mai multe ori prelucrarea arborelui în trepte, fiecare alezaj având o altă valoare nominală. Această soluţie este indicată în cazurile în care gabaritul o permite, adoptarea dimensiunilor nominale diferite pentru fiecare treaptă a arborelui ducând la mărirea acestuia. În situaţiile în care păstrarea unui gabarit cât mai redus (implicit a unei greutăţi reduse) este importantă, se va adopta sistemul de ajustaj cu arbore unitar.

N1

68

N2

N3

Fig. 4.8. Utilizarea sistemului de ajustaj cu alezaj unitar în cazul montării mai multor alezaje pe un arbore Prof.dr.ing . Liviu Crişan

În concluzie se poate spune că la proiectarea unor ajustaje se va indica cu precădere sistemul de ajustaj cu alezaj unitar, sistemul de ajustaj cu arbore unitar fiind indicat numai în cazuri particulare, care exclud utilizarea celui dintâi.

69

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

70

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

4.8. Proiectarea ajustajelor Alegerea unor toleranţe care să asigure rolul funcţional al piesei, subansamblului sau ansamblului respectiv este o operaţie care necesită nu numai cunoştinţe temeinice, dar şi o experienţă cât mai bogată. Pe lângă asigurarea rolului funcţional al piesei, proiectantul trebuie să aibă în vedere şi costurile legate de obţinerea ajustajelor indicate pe desene. A proiecta o piesă, un ansamblu sau un produs la o precizie mai mare decât cea necesară înseamnă o cheltuială nejustificată care se va regăsi în preţul de cost al produsului. În condiţiile concurenţiale ale pieţei mileniului XXI, obţinerea unor produse prelucrate la calitatea şi cerinţele beneficiarilor este deosebit de importantă. Acestea sunt motivele pentru care alegerea unor toleranţe (deci implicit a preciziei şi a preţului de cost) optime devine o problemă de supravieţuire a oricărei firme din lume. O regulă generală a alegerii toleranţelor este aceea de a opta pentru toleranţa maximă care asigură rolul funcţional al dimensiunii (piesei) respective. De obicei alezajul se execută cu o treaptă de precizie mai puţin precis decât arborele, deoarece alezajul este mai complicat şi mai scump de prelucrat la aceeaşi precizie cu arborele. 71

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

După ce s-a stabilit caracterul ajustajului ce se doreşte, este deosebit de util să se reprezinte schematic (la scară) intervalele de toleranţe ale celor două piese ce formează ajustajul şi, de asemenea, poziţia lor relativă faţă de linia zero (fig.4.11.). După ce s-au stabilit abaterile limită ale celor două piese - alezaj şi arbore - se simbolizează ajustajul ţinând cont de regulile de notare prevăzute în ISO/CD 286-1:2001. Simbolizarea unui ajustaj trebuie să conţină: Jmax  dimensiunea nominală comună;  simbolul clasei de toleranţă a alezajului;  simbolul clasei de toleranţă a arborelui. Simbolizarea trebuie să aibă una din formele:

ø70H7/f6 sau

H7 ø 70 f6

în cazul ajustajelor cu alezaj unitar

şi

G9 ø45G9/h8 sau ø 45 h8 72

în cazul ajustajelor cu arbore unitar.

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Fig. 4.11. Reprezentarea schematică a intervalelor de toleranţă pentru ajustajul Ø70 H7/p6

73

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

74

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

4.9. Ajustaje recomandate

Sistemul ISO permite alegerea unui număr foarte mare de ajustaje pentru orice dimensiune nominală (peste 300.000), dintre care peste o mie sunt cele ce respectă regulile generale de alegere a ajustajelor. Acesta este motivul pentru care sistemul ISO prevede un număr mai redus de ajustaje recomandate a fi utilizate. Recomandarea se bazează pe faptul că, în aplicaţiile uzuale tehnice, se poate folosi un număr mai mic de ajustaje care pot foarte bine să asigure o plajă suficientă de posibilităţi. În tabelele 4.3. şi 4.4. se reproduc recomandările ISO 286-1:2001.

75

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

Aşa cum se poate vedea din tabelele 4.3. şi 4.4. arborii având abaterea fundamentală de la "a" la "h" împreună cu alezajul unitar "H" vor forma ajustaje cu joc. De asemenea, arborii de la "n" la "zc" vor forma cu acelaşi alezaj unitar "H" ajustaje cu strângere. Arborii având simbolul abaterii fundamentale între cele două domenii vor forma împreună cu alezajul unitar "H" ajustaje intermediare. Tabelul 4.3. Ajustaje recomandate de ISO 286-1:2001 în sistemul alezaj unitar Alezaj unitar

Clase de tolerante pentru arbori Ajustaje cu joc

Ajustaje intermediare

H6

H7

f6

g5

h5

js5

k5

m5

g6

h6

js6

k6

m6

js7

k7

m7

e7

f7

h7

d8

e8

f8

h8

d8

e8

f8

h8

c9

d9

e9

c11

d10

Ajustaje cu strangere

n5

n6

p5

p6

r6

s6

s7

t6

u6

x6

u7

H8

H9

H11

b11

h9

h10

Prof.dr.ing. Liviu Crişan

76

Tabelul 4.4. Ajustaje recomandate de ISO 286-1:2001 în sistemul arbore unitar Clase de tolerante pentru alezaje Arbore unitar

Ajustaje cu joc

h5

h6

F7

h7

h8

D9

D9

h9

H11

C10

D10

Ajustaje intermediare

G6

H6

JS 6

K6

M6

G7

H7

JS 7

K7

M7

E8

F8

H8

E9

F9

H9

E8

F8

H8

E9

F9

H9

Ajustaje cu strangere

N6

N7

P6

P7

R7

S7

T7

U7

X7

H10

Se impune precizarea că în funcţie de preciziile de execuţie ale alezajului unitar şi ale arborelui cu care se asamblează acesta, la graniţa dintre ajustajele intermediare şi cele cu strângere pot apărea excepţii. Prof.dr.ing. Liviu Crişan

77

De exemplu ajustajul Ø40 H7/n6 este un ajustaj intermediar aşa cum se poate vedea din tabelul 4.3. şi din figura 4.12.

Acest ajustaj este compus din alezajul Ø40 H7, care are abaterile limită ES = +25 µm şi EI = 0 (este alezaj unitar) şi arborele Ø40 n6, care are abaterile limită es = +33 µm şi ei = +17 µm. Astfel, jocul maxim şi strângerea maximă au valorile:

Jmax = ES – ei = 0,025 – 0,017 = 0,008 mm Smax = es – EI = 0,033 – 0 = 0,033 mm 78

[4.8.] Prof.dr.ing . Liviu Crişan

Dacă alezajul Ø40H7 se înlocuieşte cu alezajul mai precis Ø40H6 (fig.4.12), caracterul ajustajului se schimbă din ajustaj intermediar în ajustaj cu strângere. Alezajul Ø40H6 are abaterea superioară ES = +16 µm. Valorile strângerii minime şi maxime sunt calculate cu relaţia 4.9. Smin = ei – ES = 0,017 – 0,016 = 0,001 mmSmax = es – EI = 0,033 – 0 = 0,033 mm[4.9] Acesta este motivul pentru care se recomandă ca, după alegerea din tabele a ajustajului, să se calculeze după exemplul de mai sus valorile efective ale jocului sau strângerii dintre cele două piese. Reprezentarea schematică la scară a poziţiei relative a intervalelor de toleranţă este deosebit de utilă, permiţând o apreciere vizuală a caracterului ajustajului.

79

Prof.dr.ing . Liviu Crişan

TOLERANTE GEOMETRICE

2011/2012

Prof.dr.ing. Liviu Crisan

80

INTRODUCERE  Piesele reale prelucrate în industria constructoare de

maşini au rareori forme geometrice elementare (de exemplu: cilindru sau sferă în cazul rulmeţilor cu role sau cu bile).  Forma geometrică a unei piese este de obicei mult mai

complexă (de exemplu: un arbore în trepte este format din mai multe suprafeţe cilindrice, o cutie de viteze este un solid cu un număr de găuri, ş.a.m.d.). În aceste cazuri, pe

lângă păstrarea formei şi dimensiunilor corecte, apare şi necesitatea unei corecte localizări şi orientări a elementelor individuale. 81

 În standardul ISO 1101 toleranţele geometrice sunt definite ca

zone (zone de toleranţă) în care trebuie să fie conţinut un element

real. Zonele pot avea formă de cilindru, cerc, spaţiu între două plane paralele sau între două linii drepte, spaţiu între doi cilindri coaxiali, etc. Abaterile sunt rezultatele procesului de fabricaţie şi

trebuie identificate prin măsurători, deşi termenul de „abatere” nu este definit în ISO 1101.  Definiţia exactă a abaterii este: mărimea zonei minime care

cuprinde elementului tolerat, având aceeaşi formă ca aceea a zonei de toleranţă. În practică, această definiţie se transpune în modul următor. O caracteristică reală are abateri locale de la caracteristica ideală asociată. 82

ABATERI GEOMETRICE Reprezentare amplificată uşor

DEFINITIE Abatere de formă

[Ordinul I]

Valoarea abaterii adânci me

>

Reprezentare amplificată intens

1

1000 1

Piesa de prelucrat 1000

Ondulaţie Distanţa între unde

adânci me

[Ordinul II] :

1

1000 ... 100 1 1

Piesa de prelucrat 200

Perioadă regulată şi neregulată Rugozitate

[Ordinul III + IV]

Distanţa între striuri

Piesa de prelucrat

150 ... 5 : 1 1

adâncime Fisură Propagare a fisurii Adâncimea fisurii

1

40 1