Tipi di adattamento: Come determinare un adattamento per i progetti di ingegneria

Che cos’è il Fit in Ingegneria?

Gli accoppiamenti possono essere suddivisi in due classi. Esse si basano sul fatto che l’interferenza o il gioco tra i componenti sia un ostacolo o una fonte di attrazione. Prendiamo ad esempio l'”accoppiamento stretto”. È importante se le parti rimangono ben collegate e in un unico punto, come nel caso di un assemblaggio di cuscinetti a pressione. In alternativa, un “accoppiamento lasco” può consentire alle parti di muoversi in libertà, come nel caso di un cuscinetto che porta un albero a ruotare.

L’accoppiamento delle parti definisce il loro funzionamento, come ad esempio lo scorrimento, il rotolamento o il bloccaggio. Di conseguenza, i compiti della progettazione dell’accoppiamento non si limitano solo a una buona progettazione, ma anche alla costruzione di cerniere che si adattino ad essi e quindi garantiscano un’applicazione a lungo termine. Gli ingegneri utilizzano diversi modi per assemblare le parti. Questo migliora la meccanica e la funzionalità del progetto applicando i giusti accoppiamenti.

Nozioni di base sui raccordi: Sistemi di fori e alberi

L’ingegneria meccanica richiede raccordi precisi. Essi consentono all’assemblaggio di funzionare e di durare nel tempo. I due sistemi tipicamente utilizzati per standardizzare questi raccordi sono il sistema a fori e quello a base d’albero. Ciascun sistema crea una struttura che consente di ottenere vari gradi di accoppiamento, sia allentato che stretto, utilizzando tolleranze appropriate.

Sistema foro-base

Questa è la tecnica più utilizzata nel campo delle personalizzazioni ingegneristiche. Il diametro del foro è uguale e uniforme nel sistema utilizzato, che è la base di tutte le dimensioni. Successivamente, le dimensioni dell’albero vengono regolate per garantire l’adattamento richiesto. Può trattarsi di un accoppiamento facile per il gioco o di un assemblaggio più stretto con un accoppiamento per interferenza. La dimensione del foro standard viene utilizzata per la sua dimensione più piccola, con una deviazione minima pari a zero. Questo metodo è preferibile in quanto i fori possono sempre essere eseguiti alla giusta dimensione utilizzando punte e alesatori standard.

Sistema di base dell’albero

A differenza del sistema a base di fori, che fissa il diametro dell’albero, il sistema a base di alberi mantiene il diametro del foro come dimensione di base. Modificando le dimensioni del foro, l’albero si adatta correttamente al foro. Questo sistema è ideale quando l’albero non può essere realizzato dopo la produzione iniziale, come nel caso degli alberi prefiniti o di quelli che richiedono un bilanciamento preciso per un’elevata velocità di funzionamento. In questo caso, la dimensione di base è la misura dell’albero, con +/- 0 nella deviazione superiore. Questo metodo può essere raro, ma è molto importante nelle applicazioni in cui è necessario eseguire una pre-dimensione del materiale o una semi-finitura.

Come denominare i diversi tipi di taglio in ingegneria meccanica？

Nell’ingegneria meccanica, la denominazione accurata dei diversi tipi di accoppiamento è fondamentale per selezionare gli accoppiamenti appropriati durante l’assemblaggio del prodotto. Le convenzioni di denominazione sono standardizzate dall’Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (ISO) attraverso un sistema di codici alfanumerici. Questo sistema non solo identifica il tipo di accoppiamento, ma comunica anche i livelli di tolleranza.

Il codice è suddiviso in una sezione alfabetica e una numerica. La parte alfabetica distingue se la specifica si riferisce a un foro o a un albero. Le lettere maiuscole indicano i fori, mentre le lettere minuscole sono utilizzate per gli alberi. Ad esempio, il codice “H7/h6” riflette:

“H7” è l’intervallo di tolleranza per il foro.

“h6” è l’intervallo di tolleranza per l’albero.

Questa codifica standard consente agli ingegneri di trovare facilmente le dimensioni più grandi e più piccole sia per il foro che per l’albero. Aiuta ad assemblare con precisione e a garantire che i pezzi si adattino l’uno all’altro.

Tipi di adattamento

In ingegneria meccanica, il termine accoppiamento si riferisce alla tolleranza tra due parti che si accoppiano. Questo rapporto può determinare quanto bene e facilmente i pezzi si uniranno. Scegliere l’accoppiamento giusto è importante perché influisce sul funzionamento e sulla durata dei componenti. In ingegneria si distinguono tre tipi di accoppiamenti: gli accoppiamenti a gioco, gli accoppiamenti per interferenza e gli accoppiamenti di transizione. Queste categorie hanno scopi diversi e vengono scelte in base ai requisiti meccanici che devono essere soddisfatti in un determinato ambiente applicativo.

Spazio libero Adatto

In un accoppiamento con gioco, ci sarà sempre uno spazio tra due parti che si accoppiano; ciò significa che il foro ha un diametro maggiore dell’albero corrispondente. L’obiettivo principale di questo tipo di accoppiamento è garantire un facile montaggio e smontaggio, consentendo al contempo il movimento tra i componenti.

Tipi:

• Corsa libera: Utilizzato nei casi in cui la precisione non è critica ed è possibile una certa contaminazione. Il gioco minimo per un diametro di 25 mm è di 0,11 mm. Il massimo è di 0,37 mm. Gli usi tipici includono luoghi polverosi o corrosi e cerniere di piegatura.
• Forma di corsa libera: È per usi con sbalzi di temperatura e velocità elevate. Per un diametro di 25 mm, offre distanze da 0,065 mm a 0,169 mm. È comune negli alberi con cuscinetti lisci e poca rotazione.
• Corsa ravvicinata: Offre piccole distanze per una precisione moderata. Sono indicati per velocità/pressioni medie. Un accoppiamento H8/f7 offre un gioco minimo di 0,020 mm. Il massimo è 0,074 mm. Si tratta di aste di scorrimento in macchine utensili e mandrini.
• Adattamento scorrevole: Consente di mantenere piccoli giochi quando è necessario un preciso movimento relativo delle parti scorrevoli. Un accoppiamento H7/g6 per un albero da 25 mm presenta giochi da 0,007 mm a 0,041 mm. È ideale per alberi di guida, ingranaggi scorrevoli, valvole a scorrimento, parti di automobili e dischi frizione nelle macchine utensili.
• Adattamento del gioco di posizione: Offre distanze molto ridotte. Non si verifica alcun movimento significativo tra i pezzi dopo che sono stati posizionati con precisione. Un accoppiamento H7/h6 per un diametro di 25 mm offre un gioco minimo di 0,000 mm e massimo di 0,034 mm. Questi accoppiamenti sono tipicamente utilizzati nelle guide a rulli e per guidare con precisione gli alberi.

Transizione in forma

Un adattamento di transizione può dare spazio o interferenza in base alle tolleranze individuali delle parti specifiche. Questa proprietà lo rende adattabile a scenari che richiedono una certa precisione di movimento. Inoltre, tengono conto delle tolleranze.

Tipi:

• Montaggio simile: Permette uno spazio minimo o visivo, inoltre si monta e si assembla con un martello di gomma senza molta forza. Questo design potrebbe funzionare bene per quei componenti che richiedono precisione in termini di allineamento, ma non sono soggetti a carichi elevati. Per una dimensione di 25 mm di un H7/k6, il valore del gap è di 0,019 mm al massimo e l’interferenza di 0,015 mm al massimo. Può essere utilizzato per mozzi, ingranaggi, pulegge e costruzioni di cuscinetti.
• Montaggio fisso: Questo attacco offre un allineamento preciso con uno spazio minimo e richiede una forza leggera per l’assemblaggio. Si adatta alle configurazioni permanenti, ma consente uno smontaggio più semplice. Per il diametro di 25 mm citato, il grado H7/n6 consente un gioco di 0,006 mm e una differenza di 0,028 mm. Questi accoppiamenti sono spesso utilizzati con boccole coniche, tappi, giunti e cuscinetti a bussola.

Adattamento all’interferenza

Un accoppiamento per interferenza (noto anche come accoppiamento a pressione o per attrito) richiede che l’albero sia più grande del foro. Ciò consente l’uso della forza o di trattamenti speciali come il riscaldamento o il raffreddamento per l’assemblaggio. Questa connessione viene utilizzata quando è necessario un collegamento stretto ad alta resistenza per trasferire energia o sopportare un carico di taglio.

Tipi:

• Montaggio a pressione: L’accoppiamento per interferenza senza rivestimento è perfetto per dispositivi come il mozzo e le sfere. Le interruzioni possibili sono minime, pari a 0,001 mm per un diametro di 25 mm. Si tratta di uno degli inserti più sottili comunemente utilizzati per le griglie a sella su alberi e mozzi.
• Guida in forma: Richiede di aumentare il numero di forze di montaggio regolate, da utilizzare per un innesto positivo di ingranaggi e alberi. Questo deve essere applicato a tutte le intersezioni massime e minime da 0,014 mm a 0,048 mm. Questo tipo di utensile può essere utilizzato per il montaggio permanente di alberi e ingranaggi.
• Accoppiamento forzato: l’accoppiamento con interferenze elevate viene sottoposto all’approccio della tecnica di assemblaggio avanzata, rendendo il processo di assemblaggio permanente il percorso più probabile. La linea di giunzione non offre un’area di taglio significativa. Quindi, i diametri dei fori di un accoppiamento 25 H7/u6 hanno un’interferenza minima di 0,027 mm e massima di 0,061 mm. Sono ottimi per impieghi meccanici come il montaggio di ruote su assi ferroviari o ingranaggi pesanti. Questi componenti devono resistere a forze dinamiche e assiali.

Come ottenere le tolleranze dimensionali per gli accoppiamenti?

La tolleranza è fondamentale. Esse tengono conto del fattore di variazione elastica delle dimensioni e della forma. Tuttavia, l’assemblaggio può essere mantenuto anche se le parti non hanno le stesse dimensioni. La creazione di limiti di tolleranza consente agli ingegneri di considerare le piccole imprecisioni. Queste sono normali nella produzione. I limiti assicurano un’elevata qualità del prodotto guidando l’assemblaggio.

Lavorazione di precisione CNC

La lavorazione di precisione CNC (Computer Numerical Control) è un metodo di base per ottenere una deviazione incredibile, molto importante per aumentare la produttività o espandere l’attività nel settore industriale. Grazie a questi controlli, la zona extra può essere di +/- 0,001 mm sulle macchine CNC. I controlli garantiscono che i pezzi siano corretti e che la produzione corrisponda alle specifiche. I macchinisti possono selezionare gli utensili e le attrezzature migliori. In questo modo possono realizzare pezzi che si adattano ad assiemi complessi. Gli assiemi sono le parti principali del sistema. Fanno funzionare il sistema.

Rettifica

La rettifica è il metodo predefinito per la produzione di pezzi. Ciò è particolarmente vero per la massima precisione, fino a +/- 0,25 micron. Questa precisione è particolarmente importante nei casi in cui il prodotto finale richiede un’interfaccia di tolleranza. Anche una piccola variazione di tolleranza può portare a errori sostanziali. La rettifica consente ai produttori di stabilire uno standard più elevato del solito. Inoltre, consente di ottenere la qualità di allineamento, la conformità e l’affidabilità necessarie.

Alesatura

L’alesatura può creare pori molto stretti. Sono una parte fondamentale di molti progetti di ingegneria. Il processo di elettroerosione è degno di nota. È in grado di rimuovere con precisione il materiale sufficiente. Questo è importante per ottenere tolleranze strette nei raccordi meccanici. L’alesatura precisa è fondamentale. Permette ai fori di adattarsi. Questo riduce al minimo le sollecitazioni e il disallineamento nell’assemblaggio finale.

Aderenza agli standard GD&T

I produttori devono attenersi agli standard GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) perché questi descrivono la deviazione massima che il pezzo può avere dalla geometria reale. Queste persone sono responsabili della produzione. Guidano affinché ogni aspetto rimanga all’interno delle specifiche del progetto.

Applicazione di Fits in ingegneria

Requisiti per l’applicazione

Ogni adattamento ingegneristico è progettato per un compito e un’applicazione specifici. Di conseguenza, è necessario chiarire l’obiettivo. Prendere in considerazione la questione di come il modello dovrebbe funzionare, se è dovuto a scopi delicati o forti. Distinguere i ruoli delle varie parti in termini di prodotto che deve essere completo e il dispositivo stesso deve essere funzionale.

Considerazioni sul budget

Gli accoppiamenti realizzati dall’ingegnere possono comportare enormi differenze di costo, in particolare quando si tratta di casi complessi che richiedono precisione. Le tolleranze non rigorose tendono a generare costi più elevati. Un buon modo per iniziare è quello di effettuare una valutazione del budget. Bilanciare in modo efficiente costi e funzioni in produzione è fondamentale per mantenere le tolleranze dimensionali all’interno del budget.

Comprendere la tolleranza

La nozione di intolleranza (rapidità) è l’idea chiave nella scelta di un buon adattamento ingegneristico. Decidere in che misura la flessibilità o la rigidità devono essere adeguate alle esigenze del sito. Stabilire se la rotazione del segmento deve essere completa o se non deve essere tenuta stretta. La realizzazione di prodotti con lievi differenze può ridurre la precisione delle misure. Questo è fondamentale quando si assemblano i componenti per garantire che siano conformi agli standard e non superino i livelli di tolleranza.

Conclusione

Nel mondo dell’ingegneria, la precisione è fondamentale. Dagli accoppiamenti con gioco agli accoppiamenti per interferenza, ogni tipo ha uno scopo distinto nel garantire prestazioni ottimali e longevità degli assemblaggi meccanici. Grazie alla comprensione delle tolleranze, dei costi e delle esigenze, gli ingegneri possono creare soluzioni. Le soluzioni soddisfano elevati standard di qualità e funzionalità.

Collaborate con noi per migliorare la vostra progettazione. In questo modo i vostri assemblaggi raggiungeranno nuovi livelli di precisione e affidabilità. Collaboriamo per progettare soluzioni che superino le aspettative e stabiliscano nuovi standard nel settore.

FAQS:

Che cosa sono la LMC e la MMC?

MMC è il termine utilizzato nella conversazione sulle tolleranze di assemblaggio. LMC riguarda i fori negli alloggiamenti. Riguarda i fori vicino ai bordi e lo spessore dei tubi.

Che cos’è l’indennità?

La tolleranza in ingegneria meccanica è la differenza pianificata tra le dimensioni del foro e il diametro nominale dell’albero. Si calcola con LLH – HLS, dove LLH è il limite inferiore del foro e HLS il limite superiore dell’albero. Per determinare l’accoppiamento rispetto al gioco e all’incollaggio, si applica la formula. Il segno positivo per il gioco e il segno negativo per l’aderenza sono entrambi considerati un buon adattamento.

Perché il sistema di base del foro è più comunemente utilizzato rispetto al sistema di base dell’albero？.

L’impostazione della base del foro è più adatta rispetto a quella dell’albero perché elimina le complicazioni associate alla produzione. Le officine meccaniche che utilizzano un utensile che può essere impostato per creare fori standardizzati su varie dimensioni di albero vedranno prodotti complessivamente più veloci e a costi inferiori.

Come si calcola la tolleranza di accoppiamento ingegneristica?

Gli accoppiamenti tecnici sono determinati e rappresentati dai disegni dimensionali delle norme ISO e ASME, che definiscono le dimensioni dettagliate e le tolleranze per i vari accoppiamenti e le corrispondenti dimensioni dei fori e degli alberi.

Che cosa sono i gradi di tolleranza?

I gradi di tolleranza in ingegneria indicano i livelli di precisione dei componenti in 18 gradi:

• Da IT01 a IT4: Utilizzati in strumenti di alta precisione come i calibri.
• IT5 – IT7: Applicati alla meccanica di precisione.
• Da IT8 a IT11: occupati in ingegneria generale.
• Da IT12 a IT14: utilizzati nella lavorazione dei metalli.
• IT15 e IT16: utilizzati per operazioni generali di taglio e fusione.