Môn học:
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
1.Mục đích của môn học
Môn học dung sai và đo lường kỹ thuật là môn kỹ thuật cơ sở nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản về việc tính toán và lựa chọn dung sai lắp ghép cho các yếu tố hình học của sản phẩm sao cho vừa đảm bảo tính công nghệ và chất lượng cao vừa phù hợp với tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam đã ban hành.
Đồng thời môn học cũng trang bị cho học sinh cách lựa chọn và sử dụng dụng cụ đo thích hợp để đo và kiểm tra các yếu tố hình học của sản phẩm.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
2.Yêu cầu của môn học
. Học sinh phải nắm vững những khái niệm về dung sai đo lường, các ứng dụng của hình thức lắp ghép và hệ thống dung sai lắp ghép bề mặt trơn theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN).
. Sử dụng thành thạo các bảng dung sai lắp ghép bề mặt trơn theo TCVN khi thiết kế, chế tạo và sửa chữa sản phẩm.
. Sử dụng thành thạo các dụng cụ đo trong ngành cơ khí.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
3.Nhiệm vụ,vị trí môn học

Nhiệm vụ của môn dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật là giúp cho chúng ta khi thiết kế, chế tạo và sủa chữa sản phẩm đạt được yêu cầu chức năng làm việc của chi tiết một cách hợp lý nhất.

Đây là môn học không thể thiếu đối với người công nhân cũng như kỹ thuật viên vì nó giúp chúng ta quản lý được tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất.
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
4.Tài liệu tham khảo

Môn dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật được dạy trong trường dự trên giáo trình Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật do Vụ trung học chuyên nghiệp và dạy nghề phát hành năm 2002.
Do vậy học sinh có thể tham khảo giáo trình trên và một số giáo trình khác.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
5.Phương pháp học tập

Đây là môn học không khó về lý thuyết nhưng để học tốt môn học học sinh cần phải thực hành nhiều để nắm vững kỹ năng tính toán và cách tra các bảng dung sai, cách đo thế nào cho đúng các thông số hình học của sản phẩm.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
1.Khái niệm về kích thước,sai lệch,dung sai
1.1.Kích thước
Kích thước là giá trị bằng số của đại lượng đo chiều dài theo đơn vị đo được lựa chọn.
Trong chế tạo máy đơn vị đo thường dùng là mm.
1m = 1000mm; 1mm = 1000?m.
Chương I: khái niệm về dung sai lắp ghép
a. Kích thước danh nghĩa
Là kích thước được xác định bằng tính toán dựa trên cơ sở chức năng của chi tiết, sau đó quy tròn (về phía lớn hơn) theo các giá trị của dãy kích thước thẳng danh nghĩa tiêu chuẩn.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Kích thước danh nghĩa của chi tiết trục được ký hiệu là dN.

Kích thước danh nghĩa của chi tiết lỗ được ký hiệu là DN.

Kích thước danh nghĩa được ghi trên bản vẽ dùng làm gốc để tính toán các sai lệch kích thước.
Hình 1.1
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Trục
b.Lỗ
b. Kích thước thực

Là kích thước nhận được từ kết quả đo trên chi tiết gia công với sai số cho phép.

Ví dụ:
Khi đo kích thước trục bằng thước cặp độ chính xác 1/20, kết quả đo nhận được là 28.5mm tức là kích thước thực của trục là 28.5mm với sai số cho phép là � 0.5mm.

Kích thước thực được ký hiệu là dt đối với trục và Dt đối với lỗ.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
c. Kích thước giới hạn

Để xác định phạm vi cho phép của sai số chế tạo kích thước, người ta quy định hai kích thước giới hạn:
Kích thước giới hạn lớn nhất là kích thước lớn nhất cho phép khi chế tạo chi tiết, ký hiệu đối với trục là dmax và đối với lỗ là Dmax.
Kích thước giới hạn nhỏ nhất là kích thước nhỏ nhất cho phép khi chế tạo chi tiết, ký hiệu đối với trục là dmin và đối với lỗ là Dmin.

Vậy điều kiện để kích thước của chi tiết sau khi chế tạo đạt yêu cầu là:
dmin ? dt ? dmax
Dmin ? Dt ? Dmax
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
1.1.Sai lệch giới hạn
Là hiệu số giữa các kích thước giới hạn và kích thước danh nghĩa.
Hình 1.2: Sơ đồ biểu diễn kích thước giới hạn và sai lệch giới hạn
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
a. Sai lệch giới hạn lớn nhất (Sai lệch giới hạn trên)
Là hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước danh nghĩa,sai lệch giới hạn lớn nhất được ký hiệu là es, ES.
Với trục: es = dmax - dN
Với lỗ: ES = Dmax - DN
b.Sai lệch giới hạn nhỏ nhất (Sai lệch giới hạn dưới)
Là hiệu số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích thước danh nghĩa,sai lệch giới hạn nhỏ nhất được ký hiệu là ei, EI.
Với trục: ei = dmin - dN
Với lỗ: EI = Dmin - DN
Sai lệch giới hạn được ghi bên cạnh kích thước danh nghĩa với cỡ chữ nhỏ hơn: DN ,dN .
Ví dụ: f50 .
ES
EI
es
ei
+0.020
-0.041
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
1.3. Dung sai kích thước
Là phạm vi cho phép của sai số kích thước. Trị số dung sai bằng hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn nhỏ nhất hoặc là hiệu số giữa sai lệch giới hạn trên và sai lệch giới hạn dưới.
Dung sai được ký hiệu là T(Tolerance).
Dung sai kích thước trục:
Td = dmax - dmin
Hoặc: Td = es - ei
Dung sai kích thước lỗ:
TD = Dmax - Dmin
Hoặc: TD = ES - EI

. Dung sai luôn luôn có giá trị dương. Trị số dung sai càng nhỏ thì độ chính xác càng cao. Trị số dung sai dung sai càng lớn thì độ chính xác càng thấp.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Ví dụ:
Biết kích thước của chi tiết lỗ là: f50 mm.Tính các kích thước giới hạn và dung sai.
Kích thước thực của lỗ sau khi gia công đo được là: Dt = f49.950mm. Hỏi chi tiết lỗ đã gia công có đạt yêu cầu không?
Bài làm:
Kích thước giới hạn lớn nhất của lỗ:
Dmax = DN + ES = 50 + 0.020 = 50.020mm
Kích thước giới hạn nhỏ nhất của lỗ:
Dmin = DN + EI = 50 +(- 0.041) = 49.959mm
Dung sai của lỗ:
TD = ES - EI = 0.020 - (- 0.041) = 0.061mm
Chi tiết lỗ đạt yêu cầu khi kích thước thực của nó thoả mãn:
Dmin ? Dt ? Dmax
Ta thấy: Dmin = 49.959 > Dt = 49.950.
Vậy chi tiết lỗ đã gia công không đạt yêu cầu.
-0.041
+0.020
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
. Khi gia công thì người thợ phải nhẩm tính các kích thước giới hạn rồi đối chiếu với kích thước đo được (kích thước thực) của chi tiết gia công và đánh giá chi tiết đạt yêu cầu hay không đạt yêu cầu về kích thước.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
2.Khái niệm về lắp ghép và lắp ghép bề mặt trơn
2.1.Khái niệm về lắp ghép
Thường các chi tiết đứng riêng biệt thì chưa có công dụng gì. Chỉ khi chúng phối hợp với nhau tạo thành mối ghép mới có công dụng nhất định.
Như vậy, hai hay một số chi tiết phối hợp với nhau một cách cố định (đai ốc vặn chặt vào bu lông) hoặc di động (pit tông trong xi lanh) thì tạo thành mối ghép.
Hình 1.3
1.Trục 2.Lỗ
Hình 1.4
1.Rãnh trượt 2.Con trượt
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Kích thước lắp ghép là kích thước mà dựa vào nó các chi tiết lắp ghép vơí nhau.
Trong một mối ghép, kích thước danh nghĩa kích thước danh nghĩa của lỗ (DN) bằng kích thước danh nghĩa của trục (dN) và gọi chung là kích thước danh nghĩa của mối ghép.
DN = dN
Bề mặt lắp ghép là bề mặt mà dựa vào nó các chi tiết lắp ghép với nhau.
Trong đó:
Bề mặt lắp ghép của lỗ gọi là bề mặt bao.
Bề mặt lắp ghép của trục là bề mặt bị bao.
Ví dụ:
Trong lắp ghép giữa trục và lỗ (hình 1.3), lắp ghép giữa con trượt và rãnh trượt (hình 1.4) thì bề mặt lỗ và bề mặt rãnh trượt là bề mặt bao, còn bề mặt con trượt là bề mặt bị bao.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Tuỳ theo hình dạng bề mặt lắp ghép, trong chế tạo cơ khí phân loại như sau:
+ Lắp ghép bề mặt trơn:
Bề mặt lắp ghép có dạng là bề mặt trụ trơn hoặc mặt phẳng.

+ Lắp ghép côn trơn:
Bề mặt lắp ghép là mặt nón cụt.

+ Lắp ghép ren:
Bề mặt lắp ghép là mặt xoắn ốc có dang profin tam giác, hình thang...

+ Lắp ghép truyền động bánh răng:
Bề mặt lắp ghép là bề mặt tiếp xúc một cách chu kỳ của các bánh răng.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
2.2. Lắp ghép bề mặt trơn

Đặc tính của lắp ghép bề mặt trơn được xác định bằng hiệu số kích thước bề mặt bao và kích thước bề mặt bị bao:

Nếu Dt - dt có giá trị dương thì lắp ghép có độ hở.

Nếu Dt - dt có giá trị âm thì lắp ghép có độ dôi.

Dựa vào đặc tính trên lắp ghép bề mặt trơn được chia ra làm 3 nhóm:
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
a. Nhóm lắp lỏng
Trong nhóm lắp ghép này kích thước lắp ghép của lỗ luôn luôn lớn hơn kích thước lắp ghép của trục.

Hình 1.5: Nhóm lắp ghép lỏng
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Đặc điểm của nhóm lắp lỏng là luôn luôn có độ hở và độ hở được ký hiệu là S và:
S = Dt - dt
ứng với các kích thước giới hạn ta có độ hở giới hạn:
Smax = Dmax - dmin
= ES - ei
Smin = Dmin - dmax
= EI - es
Độ hở trung bình:
Dung sai của độ hở (Dung sai lắp ghép lỏng):
TS = Smax- Smin
= (Dmax - dmin ) - (Dmin - dmax)
= (Dmax - Dmin ) + (dmax - dmin)
TS = TD + Td
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Như vậy:
Dung sai mối ghép bằng tổng dung sai của kích thước lỗ và kích thước trục.


Phạm vi sử dụng:
Thường được sử dụng đối với mối ghép mà hai chi tiết có sự chuyển động tương đối với nhau và tuỳ theo chức năng của mối ghép mà ta chọn kiểu lắp có độ hở nhỏ, trung bình hay lớn.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
b. Nhóm lắp chặt
Trong nhóm lắp ghép này kích thước lắp ghép của trục luôn lớn hơn kích thước lắp ghép của lỗ.
Hình 1.6: Nhóm lắp ghép chặt
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Đặc điểm của nhóm lắp chặt là luôn luôn có độ dôi và độ đôi được ký hiệu là N và:
N = dt - Dt
ứng với các kích thước giới hạn ta có độ dôi giới hạn:
Nmax = dmax - Dmin
= es - EI
Nmin = dmin - Dmax
= ei - ES
Độ dôi trung bình:
Dung sai của độ dôi (Dung sai lắp ghép chặt):
TS = Nmax - Nmin

TS = TD + Td
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Phạm vi sử dụng:
Thường được sử dụng đối với các mối ghép cố định không tháo hoặc chỉ tháo khi sửa chữa lớn.

Độ dôi của lắp ghép đủ đảm bảo truyền momen xoắn nhưng tuỳ theo trị số của lực truyền mà ta chọn lắp ghép có độ dôi nhỏ, trung bình hay lớn.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
c. Nhóm lắp ghép trung gian
Trong nhóm lắp ghép này kích thước thực của trục có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn kích thước thực của lỗ. Có nghĩa là lắp ghép có thể có độ dôi hoặc độ hở.Trị số độ dôi hoặc độ hở ở đây đều nhỏ.


Hình 1.7: Nhóm lắp ghép trung gian
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Thực tế chứng tỏ rằng các độ hở hoặc độ dôi trung bình thường xuất hiện nhiều hơn độ hở hoặc độ dôi giới hạn vì trong chế tạo các kích thước trung bình có xác suất xuất hiện nhiều hơn.
Trong nhóm lắp ghép trung gian chỉ tính:
Smax = Dmax - dmin
Nmax = dmax - Dmin
Độ hở trung bình hoặc độ dôi trung bình được tính như sau:

Nếu Smax > Nmax thì:
Nếu Nmax > Smax thì:
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
2.3. Biểu diễn bằng sơ đồ sự phân bố miền dung sai lắp ghép
Để đơn giản và thuận tiện người ta biểu diễn lắp ghép dưới dạng sơ đồ phân bố miền dung sai.
Sơ đồ lắp ghép là hình biểu diễn vị trí tương quan giữa miền dung sai của lỗ và miền dung sai của trục trong mối ghép.
a. Cách vẽ sơ đồ lắp ghép
Kẻ một đường nằm ngang biểu diễn vị trí của đường kích thước danh nghĩa. Tại vị trí đó sai lệch của kích thước bằng 0, nên còn gọi là "đường không".
Trục tung biểu diễn giá trị của sai lệch kích thước theo đơn vị ?m.
Giá trị sai lệch dương đặt trên đường không.
Giá trị sai lệch âm đặt dưới đường không.
Miền dung sai của kích thước được biểu thị bằng hình chữ nhật có gạch chéo được giới hạn bởi hai sai lệch giới hạn.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Ví dụ: Sơ đồ phân bố miền dung sai có lắp ghép có dN = DN = 40mm. Sai lệch giới hạn của kích thước lỗ là: ES = + 25?m; EI = 0 . Sai lệch giới hạn của kích thước trục là: es = -25?m; ei = -50?m được biểu diễn như hình vẽ 1.8.
Hình 1.8: Sơ đồ phân bố miền dung sai
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
b. Tác dụng của sơ đồ lắp ghép
Qua sơ đồ phân bố miền dung sai ta xác định được:
- Giá trị của kích thước danh nghĩa của mối ghép (DN,dN).
- Biết được giá trị của sai lệch giới hạn(ES, EI, es, ei).
- Biết được vị trí của kích thước giới hạn(Dmax,Dmin,dmax,dmin).
- Trị số dung sai của kích thước lỗ,trục(TD,Td) và của mối ghép.
- Dễ dàng nhận biết được đặc tính của lắp ghép:
+ Lắp lỏng nếu miền dung sai lỗ nằm trên miền dung sai trục.
+ Lắp chặt nếu miền dung sai trục nằm trên miền dung sai lỗ.
+ Lắp trung gian nếu miền dung sai lỗ và trục nằm xen kẽ nhau.
- Biết được trị số độ hở, dộ dôi giới hạn.
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Ví dụ:
Cho lắp ghép có sơ đồ phân bố miền dung sai như hình vẽ 1.9.
Hình 1.9
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Qua sơ đồ trên ta xác định được:
Kích thước danh nghĩa của mối ghép: DN = dN = 45mm.
Sai lệch giới hạn:
ES = 25 ?m; EI = 0
es = 50 ?m; ei = 34 ?m
. Kích thước giới hạn:
Dmax = 45,025mm; Dmin = 45mm
dmax = 45,05mm; Dmin = 45,034mm
. Dung sai kích thước lỗ: TD = 0,025mm.
. Dung sai kích thước trục: Td = 0,016mm.
. Dung sai của mối ghép: T = 0,025 + 0,016 = 0,041mm.
. Mối ghép là lắp chặt vì miền dung sai của trục nằm trên miền dung sai của lỗ.
. Độ dôi giới hạn:
Nmax = 0,05mm
Nmin = 0,009mm
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Bài tập:
Cho lắp ghép trong đó kích thước danh nghĩa là 82mm. Sai lệch giới hạn của lỗ ES = 35?m, EI = 0. Sai lệch giới hạn của trục là es = 45?m; ei = 23?m.
Yêu cầu:
Vẽ sơ đồ phân bố miền dung sai và kích thước, dung sai, dộ hở, độ dôi giới hạn.
Bài làm:
Tính kích thức giới hạn:
Dmax = DN + ES = 82 + 0,035 = 82,035mm
Dmin = DN + EI = 82 + 0 = 82mm
dmax = dN + es = 82 + 0,045 = 82,045mm
Dmin = dN + ei = 82 + 0,023 = 82,023mm
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Tính dung sai:
TD = ES - EI = 35 - 0 = 35?m
Td = es - ei = 45 - 23 = 22?m
TN,S = TD + Td = 35 + 22 = 57?m

Tính độ hở, độ dôi giới hạn:
Smax = Dmax - dmin = 82,035 - 82,023 = 0,012mm
Nmax = dmax - Dmin = 82,045 - 82 = 0,045mm
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
Khoa Cơ Khí - Trường TCN Số 20/BQP Biên soạn: Hoàng Văn Thuấn
Hình 1.10: Sơ đồ lắp ghép