Rodzaje dopasowań: Jak określić dopasowanie dla projektów inżynieryjnych

Czym jest dopasowanie w inżynierii?

Dopasowania można podzielić na dwie klasy. Opierają się one na takich kwestiach, jak to, czy interferencja lub luz między komponentami jest przeszkodą, czy źródłem przyciągania. Weźmy na przykład „ścisłe dopasowanie”. Jest ono istotne, gdy części pozostają dobrze połączone i w jednym miejscu, np. w przypadku łożysk wciskanych. Alternatywnie, „luźne pasowanie” może umożliwiać swobodne poruszanie się części, jak w przypadku łożyska obracającego wał.

Dopasowanie części określa sposób ich działania, np. przesuwania, toczenia lub blokowania. W związku z tym zadania związane z projektowaniem dopasowania nie ograniczają się tylko do dobrego projektu, ale także do konstruowania zawiasów, które będą do nich pasować, a tym samym gwarantować długotrwałe zastosowanie. Inżynierowie stosują różne sposoby montażu części. Poprawia to mechanikę i funkcjonalność projektu poprzez zastosowanie odpowiednich pasowań.

Podstawy dopasowania: Systemy otworów i wałów

Inżynieria mechaniczna wymaga precyzyjnych okuć. Umożliwiają one działanie i trwałość zespołu. Dwa systemy, które są zwykle używane do standaryzacji tych złączek, to system otworów i system podstawy wału. Tak więc każdy system tworzy strukturę umożliwiającą uzyskanie różnych stopni luźnego lub ciasnego dopasowania przy użyciu odpowiednich tolerancji.

System otwór-podstawa

Jest to najczęściej stosowana technika w dziedzinie dostosowań inżynieryjnych. Średnica otworu jest taka sama i jednolita w używanym systemie, który jest podstawą wszystkich rozmiarów. Następnie wymiary wału są dostosowywane, aby zapewnić wymagane dopasowanie. Może to być łatwe dopasowanie w celu uzyskania luzu lub ciaśniejszy montaż z pasowaniem wciskowym. Standardowy wymiar otworu jest używany dla jego najmniejszego rozmiaru, z minimalnym odchyleniem równym zero. Ten sposób jest preferowany, ponieważ otwory można zawsze wywiercić do odpowiedniego rozmiaru za pomocą standardowych wierteł i rozwiertaków.

System podstawy wału

W przeciwieństwie do systemu bazującego na otworach, który ustala średnicę wałka, system bazujący na wałkach utrzymuje średnicę otworu jako podstawowy wymiar. Zmiana rozmiaru otworu sprawia, że wałek jest odpowiednio dopasowany do otworu. System ten jest idealny tam, gdzie wał nie może być wykonany po jego początkowej produkcji, na przykład w przypadku wałów wstępnie wykończonych lub tych, które wymagają precyzyjnego wyważenia dla dużej prędkości roboczej. W tym przypadku podstawowym rozmiarem jest pomiar wału, z +/- 0 w górnym odchyleniu. Ta metoda może być rzadka, ale jest bardzo ważna w zastosowaniach, w których należy wykonać półwykończenie lub wstępne wymiarowanie materiału.

Jak nazywać różne typy pasowań w inżynierii mechanicznej？

W inżynierii mechanicznej dokładne nazywanie różnych typów pasowań ma kluczowe znaczenie dla wyboru odpowiednich pasowań podczas montażu produktu. Konwencje nazewnictwa są znormalizowane przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) za pomocą systemu kodów alfanumerycznych. System ten nie tylko identyfikuje typ pasowania, ale także informuje o jego poziomach tolerancji.

Kod jest podzielony na część alfabetyczną i numeryczną. Część alfabetyczna rozróżnia, czy specyfikacja odnosi się do otworu czy wału. Duże litery oznaczają otwory, podczas gdy małe litery są używane w przypadku wałków. Na przykład, kod „H7/h6” odzwierciedla:

„H7” to zakres tolerancji dla otworu.

„h6” to zakres tolerancji dla wału.

To standardowe kodowanie pozwala inżynierom łatwo znaleźć największy i najmniejszy rozmiar zarówno otworu, jak i wałka. Pomaga to w precyzyjnym montażu i zapewnia dopasowanie części.

Rodzaje dopasowań

W inżynierii mechanicznej termin dopasowanie odnosi się do tego, jak bliska jest tolerancja między dwiema współpracującymi częściami. Zależność ta może określać, jak dobrze i łatwo części będą do siebie pasować. Wybór odpowiedniego dopasowania jest ważny, ponieważ wpływa na to, jak dobrze działają rzeczy i jak długo są trwałe. W inżynierii istnieją trzy rodzaje pasowań: pasowania luzów, pasowania wciskowe i pasowania przejściowe. Kategorie te mają różne cele, które są wybierane w zależności od wymagań mechanicznych, które muszą być spełnione w danym środowisku aplikacji.

Prześwit pasuje

W przypadku pasowania z luzem, między dwiema współpracującymi częściami zawsze będzie przestrzeń; oznacza to, że otwór ma większą średnicę niż odpowiadający mu wał. Głównym celem tego typu pasowania jest zapewnienie łatwego montażu i demontażu przy jednoczesnym umożliwieniu ruchu między komponentami.

Rodzaje:

• Luźne dopasowanie: Używany tam, gdzie dokładność nie jest krytyczna i możliwe jest pewne zanieczyszczenie. Minimalny luz dla średnicy 25 mm wynosi 0,11 mm. Maksymalny wynosi 0,37 mm. Typowe zastosowania obejmują zakurzone lub skorodowane miejsca i gięcie zawiasów.
• Free Running Fit: Jest przeznaczony do zastosowań ze zmianami temperatury i wysokimi prędkościami. Dla średnicy 25 mm daje luzy od 0,065 mm do 0,169 mm. Jest powszechnie stosowany w wałach z łożyskami ślizgowymi i niewielkim obrotem.
• Ścisłe dopasowanie: Zapewnia małe prześwity dla umiarkowanej dokładności. Są przeznaczone do średnich prędkości/ciśnień. Pasowanie H8/f7 zapewnia minimalny prześwit 0,020 mm. Maksymalny wynosi 0,074 mm. Przeznaczone do prętów przesuwnych w obrabiarkach i wrzecionach.
• Dopasowanie ślizgowe: Utrzymuje małe luzy, gdy wymagany jest precyzyjny ruch względny części ślizgowych. Pasowanie H7/g6 dla wału 25 mm ma luzy od 0,007 mm do 0,041 mm. Jest to idealne rozwiązanie dla wałów prowadzących, przekładni ślizgowych, zaworów ślizgowych, części samochodowych i tarcz sprzęgła w obrabiarkach.
• Lokalizacyjne dopasowanie luzu: Zapewnia bardzo małe luzy. Po dokładnym ustawieniu części nie wystąpi żaden znaczący ruch między nimi. Pasowanie H7/h6 dla średnicy 25 mm zapewnia minimalny luz 0,000 mm i maksymalny 0,034 mm. Pasowania te są zwykle stosowane w prowadnicach rolkowych i do precyzyjnego prowadzenia wałów.

Transition Fit

Dopasowanie przejściowe może zapewniać luz lub interferencję w oparciu o indywidualne tolerancje poszczególnych części. Ta właściwość sprawia, że można je dostosować do scenariuszy wymagających pewnej precyzji ruchu. Uwzględniają one również tolerancje.

Rodzaje:

• Podobne dopasowanie: Pozwala na minimalny lub wizualny prześwit, a ponadto jest rzucany razem i montowany za pomocą gumowego młotka bez użycia dużej siły. Taka konstrukcja może dobrze sprawdzić się w przypadku takich komponentów, które wymagają precyzji pod względem wyrównania, ale nie znajdują się w zakresie dużych obciążeń. W przypadku H7/k6 o rozmiarze 25 mm wartość szczeliny wynosi co najwyżej 0,019 mm, a interferencja co najwyżej 0,015 mm. Może być stosowany do piast, kół zębatych, kół pasowych i łożysk.
• Mocowanie stałe: To dopasowanie zapewnia precyzyjne wyrównanie z minimalnym prześwitem, wymagając niewielkiej siły do montażu. Pasuje do stałych konfiguracji, ale umożliwia łatwiejszy demontaż. Dla wspomnianej średnicy 25 mm, klasa H7/n6 pozwala na 0,006 mm luzu i 0,028 mm różnicy. Pasowania tego typu są często stosowane z tulejami stożkowymi, zaślepkami, sprzęgłami i łożyskami ślizgowymi.

Dopasowanie zakłóceń

Pasowanie z wciskiem (znane również jako pasowanie z wciskiem lub pasowanie cierne) wymaga, aby wał był większy niż otwór. Pozwala to na użycie siły lub specjalnych zabiegów, takich jak ogrzewanie lub chłodzenie podczas montażu. Połączenie to jest stosowane, gdy potrzebne jest szczelne połączenie o wysokiej wytrzymałości do przenoszenia mocy lub może wytrzymać obciążenie ścinające.

Rodzaje:

• Press Fit: Niepowlekane pasowanie interferencyjne jest idealne dla urządzeń takich jak piasta i kulki. Możliwe przerwy wynoszą zaledwie 0,001 mm dla średnicy 25 mm. Jest to jedna z najcieńszych wkładek powszechnie stosowanych do siodełek na wałach i piastach.
• Driving Fit: Wymaga zwiększenia liczby dostosowanych sił montażowych, które mają być wykorzystane do pozytywnego sprzęgnięcia kół zębatych i wałów. Należy to zastosować do wszystkich maksymalnych i zerowych minimalnych przecięć od 0,014 mm do 0,048 mm. Ten typ narzędzia może być używany do stałego montażu wału i koła zębatego.
• Wymuszone dopasowanie: Wysokie zakłócenia dopasowania są poddawane zaawansowanej technice montażu, co sprawia, że stały proces montażu staje się najbardziej prawdopodobną ścieżką. Linia połączenia nie zapewnia znaczącego obszaru ścinania. Tak więc średnice otworów pasowania 25 H7/u6 mają minimalną interferencję 0,027 mm i maksymalną 0,061 mm. Są one dobre do zastosowań mechanicznych, takich jak zakładanie kół na osie kolejowe lub ciężkie przekładnie. Części te muszą wytrzymywać siły dynamiczne i osiowe.

Jak osiągnąć tolerancje wymiarowe dla pasowań?

Tolerancja ma kluczowe znaczenie. Pozwalają one uwzględnić czynnik elastycznych zmian rozmiaru i kształtu. Jednak zespół może nadal działać, nawet jeśli części nie są dokładnie tego samego rozmiaru. Tworzenie limitów tolerancji pozwala inżynierom wziąć pod uwagę niewielkie niedokładności. Są one normalne w produkcji. Limity zapewniają wysoką jakość produktu poprzez kierowanie montażem.

Precyzyjna obróbka CNC

Precyzyjna obróbka CNC (Computer Numerical Control) jest podstawową metodą osiągania niewiarygodnych odchyłek, co jest bardzo ważne dla zwiększenia produktywności lub rozwoju działalności w sektorze przemysłowym. Korzystając z tych elementów sterujących, dodatkowa strefa może wynosić +/- 0,001 mm na maszynach CNC. Zapewniają one, że części są właściwe, a produkcja zgodna ze specyfikacjami. Obrabiarki mogą wybrać najlepsze narzędzia i osprzęt. Pozwala im to tworzyć części, które pasują do złożonych zespołów. Zespoły są głównymi częściami systemu. Dzięki nim system działa.

Szlifowanie

Szlifowanie jest domyślną metodą wytwarzania części. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku najwyższej dokładności, do +/- 0,25 mikrona. Dokładność ta ma szczególne znaczenie w przypadkach, gdy produkt końcowy wymaga dopasowania interfejsu tolerancji. Nawet niewielkie odchylenie tolerancji prowadzi do znacznych błędów. Szlifowanie pozwala producentom ustanowić wyższy standard niż zwykle. Pozwala im również uzyskać wymaganą jakość, zgodność i niezawodność wyrównania.

Rozwiercanie

Rozwiercanie może tworzyć bardzo wąskie pory. Są one kluczową częścią wielu projektów inżynieryjnych. Proces EDM jest godny uwagi. Może on dokładnie usunąć wystarczającą ilość materiału. Jest to ważne dla uzyskania wąskich tolerancji w złączach mechanicznych. Precyzyjne rozwiercanie ma kluczowe znaczenie. Pozwala na dopasowanie otworów. Minimalizuje to naprężenia i niewspółosiowość w końcowym montażu.

Przestrzeganie norm GD&T

Producenci muszą przestrzegać norm GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing), ponieważ normy te opisują maksymalne odchylenie, jakie część może mieć od rzeczywistej geometrii. Osoby te są odpowiedzialne za produkcję. Dbają o to, aby każda część mieściła się w specyfikacji projektu.

Zastosowanie dopasowań w inżynierii

Wymagania dotyczące aplikacji

Każde dopasowanie inżynieryjne jest przeznaczone do określonego zadania i zastosowania. W związku z tym należy wyjaśnić cel. Weź pod uwagę, w jaki sposób wzór ma działać, czy jest to spowodowane delikatnymi czy silnymi celami. Rozróżnienie ról różnych części pod względem produktu, który ma być kompletny, a samo urządzenie funkcjonalne.

Rozważania budżetowe

Pasowania wykonane przez inżynierów mogą mieć ogromne różnice w kosztach, szczególnie w przypadku skomplikowanych i wymagających dokładności przypadków. Luźne tolerancje zwykle generują wyższe koszty. Nawiasem mówiąc, dobrym sposobem na rozpoczęcie jest przeprowadzenie oceny budżetowej. Skuteczne równoważenie kosztów i funkcji w produkcji ma kluczowe znaczenie dla utrzymania tolerancji wymiarowych w ramach budżetu.

Zrozumienie tolerancji

Pojęcie nietolerancji (szybkości) jest kluczową ideą w wyborze dobrego dopasowania inżynieryjnego. Zdecyduj, jak duża powinna być elastyczność lub sztywność, aby spełnić wymagania Twojej lokalizacji. Określ, czy wymagany jest pełny obrót segmentu, czy też nie musi on być mocno dokręcony. Wykonywanie produktów z niewielkimi różnicami może zmniejszyć precyzję pomiaru. Ma to kluczowe znaczenie podczas montażu komponentów, aby upewnić się, że spełniają one normy i nie przekraczają poziomów tolerancji.

Wniosek

W świecie inżynierii precyzja jest najważniejsza. Od pasowań z luzem po pasowania z wciskiem, każdy typ służy odrębnemu celowi w zapewnieniu optymalnej wydajności i długowieczności zespołów mechanicznych. Rozumiejąc tolerancję, koszty i potrzeby, inżynierowie mogą tworzyć rozwiązania. Rozwiązania te spełniają wysokie standardy jakości i funkcjonalności.

Współpracuj z nami, aby poprawić swoje dopasowania inżynieryjne. Dzięki temu Twoje zespoły osiągną nowy poziom precyzji i niezawodności. Współpracujmy, aby opracowywać rozwiązania, które przewyższają oczekiwania i wyznaczają nowe standardy w branży.

FAQ:

Co to są LMC i MMC?

MMC to termin używany w rozmowach na temat tolerancji montażu. LMC dotyczy otworów w obudowach. Chodzi o otwory w pobliżu krawędzi i grubość rur.

Co to jest zasiłek?

Tolerancja w inżynierii mechanicznej to planowana różnica między wymiarami otworu a nominalną średnicą wałka. Jest ona obliczana przez LLH – HLS, gdzie LLH to dolna granica otworu, a HLS to górna granica wału. Aby określić dopasowanie w odniesieniu do luzu i przywierania, stosuje się wzór. Dodatni znak dla luzu i ujemny znak dla przywierania są uważane za dobre dopasowanie.

Dlaczego system Hole Basis jest najczęściej używany niż system Shaft Basis？?

Ustawienie podstawy otworu jest najbardziej odpowiednie w porównaniu z ustawieniem podstawy wału, ponieważ eliminuje komplikacje związane z produkcją. Warsztaty maszynowe, które wykorzystują jedno narzędzie, które można skonfigurować do tworzenia znormalizowanych otworów w różnych rozmiarach wałów, zobaczą, że produkty są wytwarzane szybciej i po niższych kosztach.

Jak obliczamy inżynierską tolerancję dopasowania?

Pasowania inżynieryjne są określane i reprezentowane przez rysunki wymiarowe z norm ISO i ASME, które definiują szczegółowe wymiary i tolerancje dla różnych pasowań i odpowiadających im rozmiarów otworów i wałów.

Co to są stopnie tolerancji?

Stopnie tolerancji w inżynierii wskazują poziomy dokładności komponentów w 18 stopniach:

• IT01 do IT4: Stosowane w precyzyjnych przyrządach, takich jak mierniki.
• IT5 do IT7: Stosowane w pasowaniach precyzyjnych.
• IT8 do IT11: zatrudniony w sektorze inżynierii ogólnej.
• IT12 do IT14: Wykorzystywane w obróbce metali.
• IT15 i IT16: Używane do ogólnych zadań związanych z cięciem i odlewaniem.