CÁC KHÁI NIỆM cơ bản về DUNG SAI và lắp GHÉP (Dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo)

CHƯƠNG II: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP
2.1. Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai.
2.1.1 Kích thước
2.1.2 Sai lệch giới hạn
2.1.3 Dung sai
2.2. Khái niệm về lắp ghép
2.3. Biểu diễn bằng sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép
CHƯƠNG II: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP
2.1. Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai.
2.1.1 Kích thước
Dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn
Để thống nhất hóa và tiêu chuẩn hóa kích thước của chi tiết và lắp ghép người
ta đã lập ra 4 dãy số ưu tiên kí hiệu là, Ra5, Ra10, Ra20, Ra40 (bảng 2.1)
Khi thiết kế chế tạo chi tiết và sản phẩm, các kích thước thẳng danh nghĩa của
chúng được chọn theo giá trị của dãy số ưu tiên và phải ưu tiên chọn dãy có độ chia
lớn nhất.
Việc chọn kích thước danh nghĩa của chi tiết theo tiêu chuẩn nhằm giảm bớt số
loại, kích cỡ, của các chi tiết và sản phẩm, do đó cũng giảm bớt được số loại, kích cỡ
của các trang thiết bị cơng nghệ như dụng cụ cắt, dụng cụ đo chẳng hạn. Số loại giảm
thì sản lượng từng loại sẽ tăng, đó là điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất đạt hiệu
quả kinh tế cao.
Kích thước danh nghĩa dN là kích thước xác định được bằng tính tốn xuất phát
từ chức năng của chi tiết,sau đó quy trịn (về phía lớn hơn) theo các giá trị của dãy
kích thước thẳng tiêu chuẩn.
Chẳng hạn khi tính tốn theo sức bền vật liệu ta xác định được đường kính của
chi tiết trục là: 24.732mm. Theo các giá trị của dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn ta quy
trịn là 25mm. Vậy kích thước danh nghĩa của chi tiết trục là dN = 25mm.
Kích thước danh nghĩa được ghi trên bản vẽ và dùng là gốc để tính các sai lệch.
Kích thước danh nghĩa bề mặt lắp ghép là chung cho các chi tiết tham gia lắp ghép.
Kích thước thực dth là kích thước nhận được từ kết quả đo với sai số cho phép.
Ví dụ: khi đo kích thước chi tiết trục bằng panme có giá trị vạch chia 0,01mm,

kết quả đo nhận được là 24,98mm, thì kích thước thực của chi tiết trục là: d th =
24,98mm với sai số cho phép là ±0,01mm.
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
:dmax
Kích thước giới hạn lớn nhất
:
dmin


Kích thước của chi tiết chế tạo (kích thước thực) nằm trong phạm vi cho phép
ấy thì đạt yêu cầu. Như vậy chi tiết có kích thước đạt u cầu khi kích thước thực của
nó thỏa mãn bất đẳng thức sau:
dmin < dth < dmax


Bảng 2.1 Dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn
Ra5 Ra10 Ra20
Ra40 Ra5 Ra10
Ra20
(R5) (R’10) (R’20) (R’40) (R5) (R’10) (R’20)
0,010 0,010 0,010
0,100 0,100 0,100
0,011
0,012
*

0,016 0,016

0,012*
*
0,014
0,016
0,018

0,020

0,020
0,022

0,025 0,025

0,025
0,028

0,032

0,032
0,036

0,040 0,040

0,040
0,045

0,050

0,050
0,056

0,063 0,063

0,063
0,071

0,080

0,080
0,090

Ra5

Ra10

Ra20

Ra40 Ra5 Ra10 Ra20 Ra40
(R’40) (R5) (R’10) (R’20) (R’40)
0,100
1,0 1,0
1,0
1,0
0,105
1,05
0,110
0,110
1,1
1,1
0,115

1,15
0,012
0,120 0,120* 0,120
1,2* 1,2* 1,2
0,013
*
*
0,130
1,3
0,014
0,140
1,4
1,4
0,015
0,140
0,150
1,5
0,016 0,160 0,160 0,160
0,160
1,6 1,6
1,6
1,6
0,017
0,170
1,7
0,018
0,180
0,180
1,8
1,8

0,019
0,190
1,9
0,020
0,200 0,200
0,200
2,0
2,0
2,0
0,021
0,210
2,1
0,022
0,220
0,220
2,2
2,2
0,024
0,240
2,4
0,025 0,025 0,250 0,250
0,250
2,5 2,5
2,5
2,5
0,026
0,260
2,6
0,028
0,280

0,280
2,8
2,8
0,030
0,300
3,0
0,032
0,320 0,320
0,320
3,2
3,2
3,2
0,034
0,340
3,4
0,036
0,360
0,360
3,6
3,6
0,038
0,380
3,8
0,040 0,400 0,400 0,400
0,400
4,0
4,0
4,0
4,0
0,042

0,420
4,2
0,045
0,450
0,450
4,5
4,5
0,048
0,480
4,8
0,050
0,500 0,500
0,500
5,0
5,0
5,0
0,053
0,530
5,3
0,056
0,560
0,560
5,6
5,6
0,060
0,600
6,0
0,063 0,630 0,630 0,630
0,630
6,3

6,3
6,3
6,3
0,067
0,670
6,7
0,071
0,710
0,710
7,1
7,1
0,075
0,750
7,5
0,080
0,800 0,800
0,800
8,0
8,0
8,0
0,085
0,850
8,5
0,090
0,900
0,900
9,0
9,0
0,095
0,950

9,5
Ra40 Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 Ra5 Ra10 Ra20
Ra40


(R5)
10

(R’10)
10

12*

16

16

20

25

25

32

40

40

50

63

63

80

(R’20) (R’40) (R5) (R’10) (R’20) (R’40) (R5) (R’10)
10
10
100 100 100
100 1000 1000
10,5
105
11
11
110
110
11,5
120
12**
12
125 125
125
1250
13
130
14
14
140

140
15
150
16
16
160 160 160
160 1600 1600
17
170
18
18
180
180
19
190
20
20
200 200
200
2000
21
210
22
22
220
220
24
240
25
25

250 250 250
250 2500 2500
26
260
28
28
280
280
30
300
32
32
320 320
320
3200
34
340
36
36
360
360
38
380
40
40
400 400 400
400 4000 4000
42
420
45

45
450
450
48
480
50
50
500 500
500
5000
53
530
56
56
560
560
60
600
63
63
630 630 630
630 6300 6300
67
670
71
71
710
710
75
750

80
80
800 800
800
8000
85
850
90
90
900
900
95
950

(R’20) (R’40)
1000 1000
1060
1120 1120
1180
1250 1250
1320
1400 1400
1500
1600 1600
1700
1800 1800
1900
2000 2000
2100
2200 2200

2300
2500 2500
2600
2800 2800
3000
3200 3200
3400
3600 3600
3800
4000 4000
4250
4500 4500
4750
5000 5000
5300
5600 5600
6000
6300 6300
6700
7100 7100
7500
8000 8000
8500
9000 9000
9500


2.1.2 Sai lệch giới hạn
Sai lệch giới hạn là hiệu đại số giữa các kích thước giới hạn và kích thước danh nghĩa.
Hiệu đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn danh nghĩa

là sai lệch giới hạn trên kí hiệu là es đối với kích thước trục, ES đối với kích thước lỗ.
es = dmax - dN
ES = Dmax - DN
Hiệu đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích thước danh nghĩa là sai
lệch giới hạn dưới:
ei = dmin - dN
với kích thước trục
EI = Dmin - DN
với kích thước lỗ
Sai lệch có thể có giá trị âm (khi kích thước giới hạn nhỏ hơn kích thước danh
nghĩa) hoặc dương (khi kích thước giới hạn lớn hơn kích thước danh nghĩa) hoặc bằng
khơng (khi chúng bằng kích thước danh nghĩa). Sai lệch giới hạn được ghi kí hiệu trên
bản vẽ bên cạnh kích thước danh nghĩa và được tính theo milimet. Trong bảng tiêu
chuẩn dung sai thì tính theo micromet.
2.1.3 Dung sai
Dung sai là hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và nhỏ nhất hoặc là hiệu
đại số giữa sai lệch trên và sai lệch dưới. Dung sai kí hiệu T và được tính theo cơng
thức sau:
Đối với kích thước trục: ITd = dmax - dmin hoặc ITd = es – ei
Đối với kích thước lỗ :

ITD = Dmax - Dmin hoặc ITD = ES – EI

Dung sai luôn ln có giá trị dương và biểu hiện phạm vi cho phép của sai số
kích thước. Giá trị dung sai càng nhỏ thì u cầu độ chính xác kích thước càng cao,
ngược lại nếu càng lớn thì yêu cầu độ chính xác càng thấp. Vậy dung sai đặc trưng cho
độ chính xác u cầu của kích thước hay cịn gọi là độ chính xác thiết kế.
2.2. Khái niệm về lắp ghép
Hai hay một số chi tiết phối hợp với nhau một cách cố định (đai ốc vặn bu lông)
hoặc di dộng (như piston trong xilanh) thì tạo thành mối ghép. Những bề mặt và kích

thước mà dựa theo chúng các chi tiết phối hợp với nhau thì là bề mặt lắp ghép và kích
thước lắp ghép


Bề mặt lắp ghép thường là bề mặt bao và bị bao.
Ví dụ bề mặt lỗ(chi tiết hình 2.1) hoặc bề mặt rãnh(chi tiết 1 hình 2.2) là bề mặt bao.
Bề mặt trục hoặc bề mặt con trượt là bề mặt bị bao (chi tiết 2 hình 2.1 và 2.2). Kích
thước bề mặt bao được kí hiệu là D, bề mặt bị bao là d.
Các mối ghép được sử dụng trong chế tạo máy có thể phân loại theo hình dạng
bề mặt lắp ghép.
Lắp ghép bề mặt trơn, bề mặt lắp ghép là bề mặt trụ trơn.
Lắp ghép phẳng, bề mặt lắp ghép là bề mặt phẳng (ví dụ lắp ghép then với rãnh
trục và bạc, giữa vòng séc măng và rãnh piston v.v…)
Lắp ghép ren, bề mặt lắp ghép là bề mặt xoắn vít cá rạng profin tam giác, hình
thang v.v..
Lắp ghép truyền động bánh răng (hình trụ,cơn, răng song). Bề mặt lắp ghép là
bề mặt tiếp xúc một chu kì của các bánh răng.
Đặc tính của lắp ghép bề mặt trơn được xác định bởi hiệu số kích thước bề mặt
bao và bị bao, nếu hiệu số đó có giá trị dương thì lắp ghép có độ hở, nếu hiệu số đó có
giá trị âm thì lắp ghép có độ dơi. Dựa vào đặc tính đó các lắp ghép được phân thành ba
nhóm sau:
Nhóm lắp lỏng, trong nhóm lắp ghép này kích thước bề mặt bao ln ln lớn
hơn kích thước bề mặt bị bao(hình 2.3) đảm bảo lắp ghép ln có độ hở. Độ hở lắp
ghép – S được tính như sau:
S=D-d
Ứng với các kích thước giới hạn ta có độ hở giới hạn:
Smax = Dmax – dmin Smin = Dmin - dmax
S max − s min
2
Độ hở trung bình: Sm =

Dung sai của độ hở hoặc dung sai lắp ghép là:
ITS = Smax – Smin = (Dmax – dmin) – (Dmin - dmax) =(Dmax – Dmin) + (dmax – dmin)
ITS = ITD + ITd


Như vậy dung sai của lắp ghép bằng tổng dung sai kích thước bề mặt bao và bề
mặt bi bao.

Nhóm lắp chặt, trong nhóm lắp chặt kích thước bề mặt bị bao ln lớn hơn bề
mặt kích thước bề mặt bao có nghĩa là đảm bảo lắp ghép ln ln có độ dơi (hình 2.4), dộ
dơi của lắp ghép (N) được tính như sau: N = d – D
Ứng với các kích thước giới hạn bề mặt bị bao và bề mặt bao, ta có độ dơi giới hạn:
Nmax = dmax – Dmin
Nmin = dmin - Dmax
N TB =

N max + N min
2

Dung sai của độ dôi:
ITN = Nmax - Nmin
ITN = ITD + ITd

Nhóm lắp trung gian, trong nhóm lắp ghép này miền dung sai kích thước bề
mặt bao bố trí xen lẫn miền dung sai kích thước bề mặt bị bao(hình 2.5)
Như vậy kích thước bề mặt bao có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn kích thước bề mặt
bị bao. Nghĩa là lắp ghép có thể có độ dôi.
Smax = Dmax – dmin
Nmax = dmax – Dmin

Dung sai của lắp ghép được tính như sau:
ITN,S = Nmax + Smax
ITN,S = ITD + ITd
Nếu Nmax > Smax lắp ghép có dơi trung bình được tính theo cơng thức:


Nm =

N max − S max
2

Nếu Smax > Nmax lắp ghép có hở trung bình được tính theo cơng thức:
Sm =

S max − N max
2

2.3. Biểu diễn bằng sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép
Để đơn giản và thuận tiện người ta biểu diễn lắp ghép dưới dạng sơ đồ phân bố
miền dung sai:
Dùng một đường thẳng nằm ngang biểu thị vị trí của kích thước danh nghĩa, tại
vị trí đó sai lệch của kích thước bằng khơng, nên cịn gọi là đường khơng và trục tung
độ biểu thị giá trị sai lệch của kích thước theo micromet. Sai lệch của kích thước được
phân bố hai phía đối với kích thước danh nghĩa, sai lệch dương ở phía trên, sai lệch âm
ở phía dưới.
Ví dụ: biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép bề mặt bơm trơn có
kích thước danh nghĩa là 40mm.
Sai lệch giới hạn của kích thước lỗ là:
ES = +25μm
EI = 0

Sai lệch giới hạn của kích thước trục là:
es = -25µm
ei = - 50µm
sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép được biểu thị
trên hình 2.6
Miền dung sai kích thước lỗ và kích thước trục
được biểu thị bằng hình chữ nhật(phần gạch trên sơ đồ
hình 2.6)
Tung độ của hình chữ nhật biểu thị giá trị dung sai kích thước. Vị trí hai cạnh
nằm ngang là vị trí các kích thước giới hạn hay các sai lệch giới hạn. Nhìn sơ đồ phân


bố miền dung sai ta biết ngay giá trị của sai lệch giới hạn, kích thước giới hạn, dung
sai và dễ dàng nhận biết đặc tính của lắp ghép như ví dụ trên ta nhận biết ngay là lắp
ghép lỏng có độ giãn nở giới hạn là:
Smax = 75µm
Smin =25µm.
CÂU HỎI ƠN TẬP CHƠNG II
Câu 1: Trình bày khái niệm về kích thước danh nghĩa, kích thước thực, kích thước giới
hạn và ký hiệu của nó?
Câu 2: Trình bày định nghĩa và cơng thức tính sai lệch và dung sai?
Câu 3: Trình bày các kiểu lắp ghép và các đặc trưng của các kiểu lắp ghép?
Câu 4: Trình bày cách xây dựng biểu đồ phân bố miền dung sai, cho ví dụ minh hoạ?
Câu 5 : Vẽ biểu đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép có d = D = 45mm, ES = 30µm,
EI = 10µm, es = -10µm, ei = - 20µm?