Bài Giảng Cơ Khí Phân Loại Chuẩn

Ch­¬ng 4

ChuÈn


4.1. Định nghĩa và phân loại chuẩn.
4.1.1. Định nghĩa.
Chuẩn là tập hợp của những bề mặt, đường hoặc điểm của một chi
tiết mà căn cứ vào đó người ta xác định vị trí của các bề mặt, đường
hoặc điểm khác của bản thân chi tiết đó hoặc chi tiết khác.
4.1.2. Phân loại chuẩn.
Chuẩn

Chuẩn thiết kế
Chuẩn thực

Chuẩn thực

Chuẩn thô

Chuẩn công nghệ
Chuẩn
Gia công

Chuẩn
Lắp ráp

Chuẩn tinh
Chuẩn
Tinh chính

Chuẩn
Tinh phụ

Chuẩn
Kiểm tra


1. Chuẩn thiết kế.
Chuẩn thiết kế là chuẩn được dùng trong quá trình thiết kế.
Chuẩn thiết kế có thể là chuẩn thực hoặc chuẩn ảo.
Chuẩn gia công là dấu đã vạch
2. Chuẩn công nghệ.

Chuẩn gia công

- Chuẩn gia công: Chuẩn gia công dùng để xác định vị trí của những bề
mặt, đường hoặc điểm của chi tiết trong quá trình gia công cơ.
Chuẩn gia công bao giờ cũng là chuẩn thực, và được chia thành :
+ Chuẩn thô: là những bề mặt dùng làm chuẩn chưa được gia công.
+ Chuẩn tinh: là những bề mặt dùng làm chuẩn đã được gia công.


* Nếu còn dùng chuẩn này vào việc lắp ráp thì gọi là chuẩn tinh chính.
* Nếu không dùng chuẩn này vào việc lắp ráp thì gọi là chuẩn tinh phụ.

Chuẩn lắp ráp: Là chuẩn để xác định vị trí tương quan của các chi tiết
khác nhau của một bộ phận máy trong quá trình lắp ráp.
Chuẩn lắp ráp có thể trùng hoặc không trùng với mặt tỳ lắp ráp

Chuẩn lắp ráp

- Chuẩn kiểm tra (còn gọi là chuẩn đo lường): Là chuẩn mà căn cứ vào đó để
tiến hành đo hay kiểm tra kích thước về vị trí giữa các yếu tố hình học của chi
tiết máy.


Trong thùc tÕ th× cã khi chuÈn thiÕt kÕ, chuÈn gia c«ng, chuÈn l¾p r¸p vµ
chuÈn kiÓm tra trïng nhau hoÆc kh¸c nhau.

Chi tiÕt cã c¸c lo¹i chuÈn trung nhau vµ kh«ng trïng nhau
a) Trïng nhau

b) Kh«ng trïng nhau


4.2. Quá trình gá đặt chi tiết gia công
4.2.1. Khái niệm về quá trình gá đặt
Chi tiết trước khi gia công phải được gá đặt lên máy hay đồ gá. Gá đặt
chi tiết bao gồm hai quá trình :
a) Quá trình định vị: là sự xác định vị trí tương đối chính xác của chi
tiết so với dụng cụ cắt trước khi gia công.
b) Quá trình kẹp chặt: là quá trình cố định vị trí của chi tiết sau khi đã
định vị để chống lại ngoại lực trong quá trình gia công chi tiết làm cho
chi tiết không rời khỏi vị trí đã được định vị trước đó.

Định vị chi tiết để phay

Gá đặt chi tiết trên mâm cặp 3 chấu

Chú ý: Trong gá đặt, quá trình định vị bao giờ cũng được thực hiện trư
ớc quá trình kẹp chặt. Không bao giờ hai quá trình xẩy ra đồng thời hoặc
ngược lại.
Gá đặt hợp lý hay không là một trong những vấn đề cơ bản của việc
thiết kế qui trình công nghệ. Vì khi đã không chế được các nguyên nhân
gây ra sai số khác thì độ chính xác gia công lại chủ yếu do quá trình gá
đặt quyết định. Chọn phương án gá đặt hợp lý sẽ nâng cao độ chính
xác gia công, giảm thời gian phụ, đảm bảo độ cứng vững, cải thiện chế
độ cắt để giảm thời gian gia công cơ bản.


4.2.2. Các phương pháp gá đặt chi tiết khi gia công

b

K = const
a

2. Phương pháp tự động đạt kích thước
Dụng cụ cắt có vị trí tương quan cố định so
với vật gia công nhờ các cơ cấu định vị của đồ
gá. Khi gia công máy và dao được điều chỉnh
trước.
- Đặc điểm của phương pháp: (Xem chương 3)

Rà gá khi gia công lỗ lệch tâm

D/2

1. Phương pháp rà gá

Sử dụng phương pháp này là người công nhân
dùng các thiết bị như bàn rà, mũi rà, đồng hồ
đo để xác định vị trí của chi tiết so với máy
hoặc dụng cụ.
Có thể rà trên máy hoặc rà bằng cách vạch dấu.
Rà gá thường sử dụng cho sản xuất nhỏ.
- Đặc điểm của phương pháp: (Xem chương 3)

Gia công tự động đạt kích thước


4.3. Nguyên tắc 6 điểm khi định vị chi tiết.
Một vật rắn tuyệt đối trong không gian Đề-các có 6 bậc tự do (3 chuyển
động tịnh tiến theo X, Y, Z và 3 chuyển động quay quanh trục X, Y và Z. Trong
công nghệ chế tạo máy, để hạn chế 6 bậc tự do của hình hộp người ta làm như
sau :
Mặt phẳng đáy không chế 3 bậc tự do, trong đó:
- Điểm 1 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phương oz.
- Điểm 2 khống chế bậc tự do quay quanh trục oy.
- Điểm 3 khống chế bậc tự do quay quanh trục ox.

Mặt bên khi áp vào mặt YOZ sẽ khống chế 2 bậc tự do:

4

5

O

- Điểm 4 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phương ox.

- Điểm 5 khống chế bậc tự do quay quanh trục oz.

Mặt sau khi tiếp xúc với mặt XOZ khống chế 1 bậc tự do: Y
- Điểm 6 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phương oy.

6

Z

3

1

X
2

Nguyên tắc 6 điểm khi định vị chi tiết

Lưu ý:
- Bất kỳ mặt phẳng nào cũng có thể hạn chế 3 bậc tự do. Nhưng khi một mặt
đã hạn chế 3 bậc thì mặt thứ hai chỉ hạn chế 2 bậc.
- Trong quá trình gia công không phải lúc nào cũng yêu cầu định vị đủ 6 bậc
tự do, mà tuỳ theo yêu cầu gia công, số bậc tự do được hạn chế là từ 1 đến 6


Môt số ví dụ về các chi tiết định vị:
- Mặt phẳng khống chế 3 bậc tự do.
- Khi mặt định vị là mặt trụ ngoài, người ta thường sử dụng khối V để gá đặt. Khi đó
+ Khối V dài khống chế 4 bậc tự do.
+ Khối V ngắn khống chế 2 bậc tự do.

Định vị bằng khối V dài: L/D>1
Các bậc tự do được hạn chế:
-Tịnh tiến theo phương oz.
- Tịnh tiến theo phương oy.
- Quay quanh trục oy.
- Quay quanh trục oz.

Định vị bằng khối V ngắn: L/D<1
Các bậc tự do được hạn chế:
-Tịnh tiến theo phương oz.
- Tịnh tiến theo phương oy.


- Khi mặt định vị là mặt trụ trong, người ta thường sử dụng chốt trụ hay chốt trám để
định vị. Khi đó:
+ Chốt trụ dài khống chế 4 bậc tự do.
+ Chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do.
+ Chốt trám khống chế 1 bậc tự do.

Định vị bằng chốt trụ dài

Định vị bằng chốt trụ ngắn

Các bậc tự do được hạn chế:
Tịnh tiến theo phương oy.
Tịnh tiến theo phương ox.
Quay quanh trục oy.
Quay quanh trục ox.

Các bậc tự do được hạn chế:
Tịnh tiến theo phương ox.
Tịnh tiến theo phương oy.

Định vị bằng chốt trám
Các bậc tự do được hạn chế:
Kết hợp với chốt trụ để chống xoay

Lưu ý: Khi định vị cần chú ý đến mối lắp giữa chốt và lỗ


- Khi mặt định vị là các lỗ tâm thì đồ định vị sẽ là các mũi tâm.
+ Mũi tâm cố định hạn chế 3 bậc tự do
+ Mũi tâm di động hạn chế 2 bậc tự do
+ Hai mũi tâm (một cố định và một di động) khống chế 5 bậc tự do.

Mũi tâm cố định

Mũi tâm di động

Các bậc tự do bị hạn chế:
Tịnh tiến theo phương ox.
Tịnh tiến theo phương oy.
Tịnh tiến theo phương oz.

Các bậc tự do bị hạn chế:
Quay quanh trục ox.
Quay quanh trục oy.

Như vậy, khi gá đặt chi tiết, tuỳ theo yêu cầu gá đặt khi gia công mà có thể sử dụng
kết hợp giữa các phương pháp trên để tiến hành gá đặt chi tiết sao cho đảm bảo yêu
cầu kỹ thuật gia công của chi tiết.

Ví dụ: Để gia công đạt kích thước H như
hình vẽ bằng phương pháp phay, có thể
định vị 1 bậc tự do là đủ.

H

Chú ý: Trong quá trình định vị, một bậc tự do chỉ được khống chế một lần. Bậc tự
do nào được khống chế quá một lần thì được gọi là siêu định vị. Đây là trường hợp
cần tránh trong khi gá đặt chi tiết.

Gá đặt siêu định vị


4.4. Cách tính sai số gá đặt.
Sai số gá đặt được xác định theo công thức
__
Trong đó:
gd = C + K + dg
c: Sai số chuẩn

gd = + +
2
C

2
K

2
dg

4.4.1. Sai số kẹp chặt K

K: Sai số kẹp chặt
dg: Sai số đồ gá

Sai số kẹp chặt là sai số do lực kẹp gây ra. Nó bằng lượng chuyển vị của gốc kích
thước chiếu lên phương kích thước thực hiện do lực kẹp thay đổi gây ra.

K = (ymax - ymin)cos

Trong đó:
- ymax, ymin là lượng chuyển vị max, min của gốc khíc thước khi lực kẹp thay
đổi.
- là góc giữa phương kích thước thực hiện và phương dịch chuyển y.
Công thức tính độ biến dạng tại chỗ tiếp xúc của đồ gá và chi tiết:

y = Cqn
Với:
- C là hệ số phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng tiếp xúc.
- q là áp lực riêng trên bề mặt tiếp xúc (N/mm2).


yMax

yMin

H

HMax
HMin

W

S¬ ®å tÝnh sai sè kÑp chÆt do lùc kÑp g©y ra


4.4.2. Sai sè ®å g¸ ε dg
Sai sè ®å g¸ sinh ra do chÕ t¹o ®å g¸ kh«ng chÝnh x¸c, do mßn cña nã
vµ do g¸ ®Æt ®å g¸ lªn m¸y kh«ng chÝnh x¸c.

ε dg = ε ct + ε m + ε ld
Trong ®ã:

ε ct

: sai sè do chÕ t¹o ®å g¸.
: sai sè do mßn cña ®å

ε ct

g¸

ε ct

: sai sè do g¸ ®Æt chi tiÕt lªn m¸y.

§Ó h¹n chÕ sai sè cña ®å g¸, ng­êi ta th­êng lÊy ®é chÝnh x¸c cña
®å nã cao h¬n so víi chi tiÕt gia c«ng trªn ®å g¸ ®ã 1-2 cÊp.


4.4.3. Sai số chuẩn C

Ví dụ, xét kích thước 100+0.1 như hình bên. Do
yêu cầu làm việc, người thiết kế cho kích thước
100mm với dung sai cho phép là 0.1mm. Còn
trên quan điểm công nghệ thì lại chú ý đến sự
hình thành kích thước đó trong quá trình gia công
như thế nào? Mặt A hay mặt B sẽ được gia công
trước, sự hình thành kích thước phải như thế nào
để tránh bớt phế phẩm.

100+0.1

Như đã biết, chuẩn thiết kế và chuẩn công nghệ có thể trùng nhau hoặc không
trùng nhau. Nếu trùng nhau tức là thể hiện tốt quan điểm công nghệ của công
tác thiết kế. Nếu khi chế tạo ta thực hiện dễ dàng các kích thước đã cho khi
thiết kế thì về một mặt nào đó, bản thiết kế có tính công nghệ cao. Về mặt công
nghệ mà nói thì các kích thước ghi trong bản vẽ chế tạo không còn là kích thư
ớc tĩnh và vô hướng nữa.
A

B

Nếu mặt A được gia công ở nguyên công sát trước, mặt B đang được gia công thì kích
thước 100mm có gốc là A và hướng về mặt B ( Đường xanh).
Như vậy, kích thước công nghệ có hướng rõ rệt, hướng đó đi từ gốc kích thước tới mặt

gia công.


Xét về mặt công nghệ, điều qua trọng là gốc kích thước và chuẩn định vị ở
nguyên công đó có trùng nhau hay không.
Xét ví dụ:
Trường hợp a, khi gia
công mặt N để đạt kích thư
ớc A, gốc kích thước và
chuẩn định vị đều ở mặt K
nên trong quá trình gia
công, kích thước A luôn
không đổi, tức là sai số
chuẩn bằng 0..
Trường hợp b, gia công mặt N để hình thành kích thước B. Khi đó chuẩn định vị là K,
gốc kích thước là mặt M nên khi gia công, kích thước B sẽ chịu sự ảnh hưởng biến động
gốc kích thước (H). Khi đó kích thước B sẽ có sai số chuẩn.
Như vậy, sai số chuẩn là sai số do chọn chuẩn tạo nên. Sai số chuẩn xuất

hiện khi chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước và có trị số bằng lư
ợng biến thiên của gốc kích thước chiếu lên phương kích thước thực hiên.
Thực chất, kích thước cần đạt khi gia công là khâu khép kín của chuỗi kích thư
ớc công nghệ. Chuỗi đó hình thành trong một nguyên công hay một số nguyên
công.


Gọi kích thước cần đạt được là L, thì L phụ thuộc vào các khâu thành
phần trong chuỗi kích thước ai, xi :
L = (x1, x2, , xn ; a1, a2, , an).
Trong đó:

- xi là các kích thước thay đổi có dung sai là xi
- ai là các kích thước không đổi (thường là các kích thước điều
chỉnh).
Khi tính sai số chuẩn cL cho một kích thước L nào đó nghĩa là tìm sự
biến động của nó khi những kích thước liên quan thay đổi. Gọi lượng biến
động của L là L thì L được xác định bằng tổng các lượng biến động
của kích thước liên quan:




L =
x 1 +
x 2 + ... +
x n
x 1
x 2
x n

Hay:

n

C(L ) =
i=1


. xi
x i

Các phương pháp xác định sai số chuẩn:
a) Phương pháp cực đại-cực tiểu
Theo phương pháp này, phải lập chuỗi kích thước công nghệ cho kích
thước cần tính sai số chuẩn L sao cho L là khâu khép kín. Khi đó kích
thước L đóng vai trò là một hàm số mà các biến số là các khâu thành
phần của chuỗi kích thước công nghệ. Sai số chuẩn được tính theo
công thức sau:
n

C ( L ) = L =
i =1


. xi
xi

Chuỗi kích thước công nghệ được lập theo nguyên tắc sau:
Có a khâu

L

L
Mặt gia công

Có a khâu

Có b khâu

Chuẩn định vị

Gốc kích thước Mặt gia công

Có b khâu
Gốc kích thước

Chuẩn định vị


b) Phương pháp xác suất thống kê
Sai số chuẩn được tính theo công thức sau:

C (L )

2

2
= .K i . xi
i=1 x i
n

Trong đó Ki là hệ số phụ thuộc vào quy luật phân bố của các khâu thành
phần trong chuỗi kích thước công nghệ (các xi), thường lấy Ki = 1 ữ 1,5.
Khi phân bố theo đường cong phân bố chuẩn (Gauss) thì K = 1.
Như vậy, khi muốn tính sai số chuẩn cho một kích thước L nào đó, trư
ớc tiên phải xác định được chuỗi kích thước liên quan của nó, sau đó
dùng công thức trên để tính.


Ví dụ về tính sai số chuẩn

Với chi tiết hình trụ có đường kính
ngoài là Dd được gá trên khối V dài như
hình vẽ. Sử dụng dao phay ngón để gia
công đạt các kích thước H1, H2 và H3.
Hãy tính sai số chuẩn của H1, H2, H3.

Giải:
1. Tính sai số chuẩn cho kích thước H1

Sơ đồ gá đặt khi gia công chi tiết

Khi gia công H1, chuẩn định vị là I, gốc kích thước là A, do đó có sai số chuẩn.
Lập chuỗi kích thước:
a1-x1+x2-H1=0 H1=a1-x1+x2
Trong đó a1 là khâu điều chỉnh (khâu không đổi), x1 và x2 là các khâu thay đổi
x1=D/2 sin;
1 2

=
=
x1 2 sin sin

x2=D/2

1
= 2 =
x2 2


áp dụng công thức:

n

C ( L ) = L =
i =1

c ( H1 )


. xi
xi


1
= 0
+ = (
1)
sin
sin

Nhận xét: Sai số chuẩn của H1 bằng 0 khi =900 (2=1800). Khi đó N
sẽ trùng với A, tức là gốc kích thước trùng với chuẩn định vị.


4.5 Những điểm cần tuân thủ khi chọn chuẩn
Mục đích của việc chọn chuẩn là để đảm bảo hai yêu cầu:
- Chất lượng của chi tiết trong quá trình gia công
- Nâng cao năng suất, giảm giá thành

4.5.1 Chọn chuẩn thô

Khi chọn chuẩn thô cần phải:
- Phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công.
- Đảm bảo độ chính xác cần thiết về vị trí tương quan giữa các bề mặt
không gia công và những bề mặt sắp gia công.
B

m

n

Ví dụ: Khi gia công mặt A và B của chi tiết
hộp bằng phôi đúc, phải chia ra hai trường
hợp:
- Chưa có lỗ đúc sẵn: Có thể lấy A làm
chuẩn thô để gia công lỗ, sau đó lấy lỗ để gia
công lại A. Lấy A làm chuẩn để gia công B
- Có lỗ đúc sẵn: Phải lấy lỗ làm chuẩn thô
để gia công A, sau đó lấy A làm chuẩn để
gia công mặt B và lỗ.

A


Dựa vào các yêu cầu trên, người ta đưa ra các lời khuyên sau:
1. Nếu chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn
mặt đó làm chuẩn thô, vì như vậy sẽ làm cho sự thay đổi vị trí tương
quan giữa bề mặt gia công và bề mặt không gia công là nhỏ nhất (Hình
a).

Ký hiệu mặt không

gia công

Chuẩn thô là mặt không gia công

Chuẩn thô là mặt không gia công có vị trí
tương quan cao nhất