Dung sai vật liệu trong cơ khí

Quả thực khi trong bản vẽ có M thì em không biết cách tính nó như thế nào
nữa không biết ảnh hưởng của nó như thế nào với các dung sai khác.
Có ai cho em biết M đó là gì,cách tính ,trong khi đo lường thì nó ảnh hưởng
tới kết quả đo thế nào. Người ta cho M trong trường hợp nào?.

Trong ví dụ chi tiết trục nói trên, nếu chi tiết đạt kích thước là 19.99mm (tức
là ở MMC) thì khi kiểm tra độ thẳng của nó trong vòng 0.01mm thì coi như
chi tiết đó đạt yêu cầu về độ thẳng. Nhưng nếu đường kính chi tiết nhỏ hơn
thì độ thẳng thực của chi tiết lớn hơn giá trị 0.01mm vẫn được chấp nhận.
Cụ thể là nếu đường kính chi tiết là 19.98mm thì độ thẳng cho phép của nó
lên đến 0.02mm.
Như vậy nếu không có chữ M trong cái vòng tròn đó thì nếu đo độ thẳng của
chi tiết với giá trị 0.02mm thì chi tiết đó bị vứt đi nhưng nếu có chữ M thì
vẫn chấp nhận đó bạn ạ (khi đường kính chi tiết là 19.98mm). ;D
Bạn hãy hình dung chi tiết trụ trên sẽ được lắp với 1 chi tiết lỗ, giả sử là cái
ca-lip (gauge) chẳng hạn. Chi tiết trục này chỉ lọt qua đầu lọt của calip (có
đk là 20mm) khi đường kính lớn nhất của nó lúc độ thẳng 0.01mm là
19.99mm (ứng với MMC). Nhưng nếu anh chàng này "nhỏ con" hơn 1 tí
(19.98mm chẳng hạn) thì anh ta có "cong" hơn 1 tí nữa vẫn lọt qua lỗ đó. Độ
thẳng lớn nhất cho phép lúc anh ta chỉ to đến 19.98mm là 0.02mm. Xem
hình sau đây:


Tương tự cho ví dụ sau đây:

- Nếu khích thước thật của trục là 20mm (MMC) thì dung sai độ phẳng là
0.10mm
- 19.99mm 0.11mm
- 19.98mm 0.12mm
- 19.97mm 0.13mm
- 19.96mm (LMC) 0.14mm

Cái này ME giải thích cũng chưa rõ ràng lắm, hôm qua tôi có viết một bài về
cái vụ này, đang loay hoay sửa để thêm mấy cái hình minh họa , không biết
sao nó xóa đi mất tiêu.
Để tôi giải thích lại sơ thôi , còn viết bài cho đàng hoàng giống hôm qua thì
phải để bữa nào rảnh một chút đã.
........
Chữ M trong vòng tròn trong ký hiệu trên có nghĩa là cho phép khuyếch đại
biên độ dao động dung sai từ MMC lên đến LMC và ngược lại trong điều
kiện cần tương quan giữa DUNG SAI KÍCH THƯỚC VÀ DUNG SAI
HÌNH HỌC.
Dung sai kích thước thì ai cũng biết rồi vì chắc ở Vn em nào học cơ khí cũng
học rồi , còn Dung sai Hình học (geometrical tolerances) là dung sai liên
quan đến hình dáng , vị trí , tư thế hình học của sản phẩm. Theo Nguyên lý
độc lập của thiết kế ( principle of independency) thì hai loại dung sai này
không liên quan đến nhau. Tuy nhiên khi gia công, kiểm phẩm ,lắp ráp
v.v.đôi khi phải cần liên kết sự tương quan giữa 2 loại dung sai này bằng
cách cộng Dung sai kích thước vào Dung sai hình học. Trạng thái với điều
kiện cần kiên kết 2 loại dung sai này gọi là Nguyên lý Thực Thể Tối Đại
( Maximum Material Principle). Trong trường hợp này chữ Material có


nghĩa là "Thực thể" sản phẩm hơn là ý nghĩa trực dịch của từ "Vật liệu"
không có ý nghĩa dính líu gì với khái niệm MMC và LMC sẽ nói dưới đây.
Đại khái phân biệt là LỖ và TRỤC.
Nói về Lỗ trước.
Giả sử D là đường kính lỗ , +T và -T là dung sai kích thước (gộp chung lại là
biện độ dung sai 2T).
Thì LMC ( tạm dịch là Trạng thái thực thể tối thiểu theo Hán Nhật cho
chắc ăn) của lỗ là (D+T) ( vì khi thể tích lỗ lớn thì phần hình dạng còn lại
của sản phẩm có thể tích nhỏ)

MMC (trạng thái thực thể tối đại) của lỗ là (D-T) (vì khi thể tích lỗ nhỏ thì
phần hình dạng còn lại của sản phẩm có thể tích lớn)
Còn cái trục thì nghĩ ngược lại . Khi gia công với đường kính trục nhỏ hơn
thì cái thể tích còn lại của trục nhỏ nên MMC là (D-T)
Khi gia công với đường kính trục lớn hơn thì cái thể tích còn lại của trục lớn
nên LMC là (D+T)
Trong trường hợp này của em thì Dung sai Vị trí độ là 0.25 tức t=0.25 tính
từ 3 datum chuẩn A,B,C nên theo quy định thì "Nếu dung sai hình học của
vị trí độ là (t) thì ở trạng thái MMC dung sai của Vị trí độ cũng là t
luôn, nhưng ở trạng thái LMC thì dung sai Vị trí độ khi lắp ráp được
cho phép khuyếch đại lên đến (t+2T) cũng không sao. Trong trường hợp
cho phép này người ta chèn ký hiệu chữ M trong vòng tròn sau dung sai
hình học, có nghĩa là cho phép gộp luôn cả 2 loại dung sai hình học và
dung sai kích thước ".
Cho nên cái lỗ của em có thể gia công từ (D-T) lên đến (D+t+2T) vẫn được
chấp nhận không bị cho là gia công sai. (2T ở đây là toàn biên độ dung sai
từ thấp đến cao chứ không phải 2xT)
Như cái hình trên của chú ME thì 2T=0.04
Lỗ gia công cho phép dao động trong biên độ dung sai từ MMC đến LMC
mà không bị loại bỏ khi kiểm phẩm hoặc lắp ráp.
MMC của lỗ là (D-T) = (20-0.04)= 19.96mm
LMC của lỗ là (D+t+2T)=(20+0.1+0.04)=20.14mm
Như vậy sản phẩm làm ra có độ sai lệch cho phép sẽ từ 19.96mm đến
20.14mm
Theo đó biên độ dao động dung sai sẽ rộng hơn và người thợ gia công cơ khí
dễ làm việc hơn, người kiểm phẩm cũng sẽ nhẹ tay hơn và người thợ lắp ráp
cũng dễ làm việc hơn với bản vẽ lắp tổng.


Ngoài cái MMC và LMC thì người thiết kế cũng phải đưa ra thông số

Virtual Size (VS) .
Thông thường VS= (MMC-t)
Người ta dùng thông số VS này để làm gốc để vẽ Biểu đồ dung sai
động.Trong mấy hãng lớn như HONDA ,TOYOTA v.v.. đều có quy cách
riêng của hãng ngoài quy cách JIS , do đó khi mà giao hàng cho các công ty
vệ tinh thứ 3 để gia công thì người thiết kế phải đưa kèm bản vẽ là Biểu đồ
dung sai động để các hãng vệ tinh biết đường gia công hàng. Không có cái
này thì bên kiểm phẩm của hãng lớn và thợ gia công của của hãng con sẽ cãi
lộn nhau.
Thực ra muốn vẽ bản vẽ có ký hiệu M trong vòng tròn hoặc liên quan đến
Dung Sai Hình Học thì đòi hỏi kỹ sư thiết kế phải có kinh nghiệm tối thiểu
trên 5 năm hoặc có kinh nghiệm gia công tinh cơ khí một vài năm hoặc đã
làm qua nghề kiểm phẩm bằng máy đo CMM mới dám vẽ. Các sinh viên
mới ra trường không có kinh nghiệm gia công cơ khí rất sợ cái khoản M
vòng tròn này. Không phải chỉ sinh viên VN như chú ME nói đâu, sinh viên
Nhật , Mỹ đều như nhau. Sách vở đều có ghi hết, trong trường đều có học
hết nhưng chưa đụng thực tế gia công cơ khí thì không biết sao mà bỏ dung
sai vào bản vẽ. Chỗ tôi làm việc cũng vậy, thỉnh thoảng muốn nổi nóng với
nhiều chú em sinh viên mới ra trường làm bên bộ phận thiết kế. Chưa đụng
kinh nghiệm thực tế nên trên bản vẽ phần dung sai các chú cứ tha hồ liệng
dung sai bậy bạ vào bản vẽ. Đôi khi khoan cái lỗ ren mà sản phẩm giá chừng
vài đô la mà các chú cho độ dung sai 0.001 vào , mấy đàn anh đôi khi bận
rộn vối thấy ba cái đồ đơn giản không thèm check cứ ký tên đóng dấu đại
vào bản "kiểm đồ" thế là mấy ông thợ gia công NC dưới xưởng phải ngậm
đắng nuốt cay ráng gò khoan , ren cho được bằng các loại máy NC chính xác
của Đức và Thụy Sĩ , xong rồi phải cho vô kính hiển vi công nghiệp kiểm
tra, làm cả vài chục cái mới được 1 cái, giá thành bay lên cả vài ngàn đô la là
chuyện thường.
Còn cái chuyện Dung sai hình học thì nó quan trọng lắm. Tôi lấy thí dụ là
khoan cái sườn xe tải trên một đường thẳng 50 lỗ. Dung sai kích thước của

mỗi lỗ là cộng trừ 0.1 . Nếu không dùng dung sai hình học thì người thợ cứ
lấy đại lỗ đầu làm chuẩn rồi khoan thẳng tới 50 lỗ, độ sai lệch giả sử lớn hết
thì tới lỗ thứ 50 khả năng nó có thể sai khoảng gần 5mm rồi. Giả sử cái anh
làm hàng đối tượng là cái sàn xe sử dụng máy tốt, chính xác hơn thì sai số
xuống thấp một chút còn khoảng 4mm, bao nhiêu đó là hàng lắp ráp vô hết
được rồi. Nếu trường hợp này người không có kinh nghiệm dùng dung sai
hình học , lấy điểm chuẩn khoan đầu tiên làm gốc và tính dung sai hình học
đến vị trí lỗ cuối thì cũng sẽ bị như vậy. Nhưng nếu người có kinh nghiệm


gia công và thiết kế thì sẽ chỉ thị trong bản vẽ điểm gốc gia công lỗ đầu tiên
nằm ở vị trí lỗ thứ 25 và tính ngược dung sai hình học ra 2 đầu thì độ sai
lệch giảm xuống còn một nữa. Xác xuất nguy hiểm sẽ thấp hơn.
Chú ME nên nghiên cứu kỹ vấn đề này, sau này còn có cơ hội truyền thụ cho
đàn em mình ở Việt nam .
@worm :Như bạn nói,vẫn có trường hợp dòng "nhiệt độ" được nêu rỏ trong
bản vẽ.
Một lần người bạn tôi gia công một sãn phẩm nylon với kích thước và dung
sai ở 0 độ C.Làm xong bỏ tủ lạnh đông đá rồi tính toán bù trừ mãi vẩn không
đúng.Tức mình anh ta làm ngược lại,bỏ vật liệu vô tủ lạnh đông đá ,rồi đem
ra máy gia công,kết quả ngon lành.Vậy là anh ta kéo cái tủ lạnh ra sát cái
máy tiện,vừa dể lấy vật liệu ,vừa có nước giải khát.
@Anh DCL: chiêu anh dùng để lắp ráp ổ bi là sách vở đàng hoàng,
shrinkage fit đấy,cảm ơn anh ủng hộ ý kiến của svb nhé.
@Thầy Me: Tôi đã xin làm khán giả mà thầy không cho ??? Có nên trừ thầy
một điểm?
Nhưng thầy suy luận rất có lý,người Anh,Mỹ về khoa học không thể nào sai
lầm lâu như vậy.Họ có lý do của họ.
1/Condition dịch ra tiếng Việt ngoài nghĩa Điều kiện còn chữ Tình
trạng,Trạng thái .Từ Điều kiện được dùng rộng nghĩa hơn nên dễ gây hiều

lầm.
2/ Trạng thái thực thể của vật liệu như anh Huythanh diễn giải chính là cụm
từ Actual material condition trong tiếng Anh nhưng họ không viết đầy đủ vì
vài lý do theo lời Thầy giáo của tôi :

(Ký hiệu này đúng ra cần phải giải thích trên bản vẽ thì dể hiểu hơn,sẽ làm
việc này ở phần sau)
2-1/ Ký hiệu là cách biểu thị ngắn gọn nhất để biểu thị một vấn đề dài, đả
được tiêu chuẩn và chấp nhận.Không nên đọc từng chử một để diễn giải một
ký hiệu mà phải đọc theo quy tắc ( cái này thì cần phải học thôi)
2-2/Đọc ký hiệu này từ trái qua phải như sau :True position ( within ) 0.25
(DIA circle "AT") Maximum ( material condition by basic dimensions from
Datums) A,B,C.
Lòng thòng như vậy nên các từ trong ngoặc đơn ( ) được hiểu ngầm.Riêng từ
AT chính là ACTUAL hay THỰC THỂ


@ledoanvu : Đợi tôi kiếm bãn vẽ mẩu và ít hình ảnh rồi sẽ cố gắng giúp.Từ
nay sẽ gặp từ thực thể dài dài trong kiểm nghiệm.
svb
Lúc trước ,chưa có internet,chúng tôi ban ngày đi làm,tối về đi học,tiếng
Anh đa phần dùng động từ " to quơ ",nên khó hiểu bài.Khuya lại về nhà trải
5,7 quyển tự điễn để mày mò " kim dưới đáy biển ".
Bài này được viết để chia xẻ sự thông cảm với các bạn đang vất vã bước
chân vào nghề.
( Không vì mắc kế khích tướng của thầy Me ;) )
--- Một số từ Kỹ thuật sẽ được giử nguyên bản Tiếng Anh để tránh dịch lầm.
--- Vài phần tài liệu dưới đây được trích từ trang của Giáo sư J.Michae
McCathy trường đại hoc UC Irvine ,USA.
A/ Ký hiệu trên bản vẽ diễn tả dung sai vị trí ( true position tolerance ) cần

có đủ hai phần liên quan như sau :

Ở đây người kỹ sư thiết kế muốn nói với bạn :
Hãy gia công giùm tôi một cái lổ xuyên thủng,đường kính nhỏ nhất là
0.1255 (MMC). Tâm điểm của lổ này chỉ được phép xê dịch trong vòng tròn
đường kính 0.001 so với các basic dimension (DIM)[ luôn được đóng
khung ] và những DIM này phải nằm trong hệ trục tọa độ xác định bởi các
datum A,B,D.
Lổ này bạn vẫn có thể làm lớn đến 0.1261 (LMC) mà không ảnh hưởng đến
việc lắp ráp của chúng tôi.


Như vậy trong trường hợp này ngoài dung sai vị trí chúng ta sẽ được hưởng
thêm dung sai kích thước ,điều này sẽ làm miền dung sai được mở rộng hơn.
*** Lời khuyên : Với dung sai vị trí có M , người thợ gia công đừng do
dự ,hãy gia công lổ ở kích thước lớn nhất có thể. Trong ví dụ đầu bài ,hãy
làm lổ đường kính 0.1260 ( 0.0005 lớn hơn lổ ở MMC 0.1255) . Như vậy
miền dung sai ( allowable position tolerance ) sẽ rộng hơn và trở thành 0.001
+ 0.0005 = 0.0015
2/ Xác định hệ trục được chỉ định ( Datum reference )
Hình kế tiếp sẽ giúp chúng ta hiểu về các datum được chỉ định trong khung
dung sai vị trí :


Chúng ta biết để thiết lập một hệ trục tọa độ cần phải có một mặt phẳng
( chứa Z ) ,và hai datum khác ( chứa X và Y ).
Như vậy chúng ta phải kiểm nghiệm chi tiết dựa theo các datum theo thứ tự
sau trong ví dụ ở đầu bài của tôi :
2-1/ Mặt phẳng A chứa chi tiết
2-2/ Datum B , D chứa X , Y . ( Có thể là một mặt phẳng hay một đường tâm

của lổ trụ...)
Đến đây chúng ta đã tìm hiểu xong cái khung dung sai vị trí trên , có vẽ rất
đơn giản chứ không khó khăn gì . Nếu bạn đã nắm được vấn đề.
Xin chúc mừng bạn. Nếu bạn vẫn chưa hiểu,vui lòng đọc lại từ đầu chủ
đề.Nếu bạn phát hiện điều gì không đúng ,vui lòng nhắc nhở để tôi sửa lại
bài...
Kế tiếp chúng ta sẽ bước qua phần kiểm nghiệm.
B/ Cách tính toán trong kiểm nghiệm dung sai vị trí .
B/ Cách tính toán trong kiểm nghiệm dung sai vị trí .


1/ Lý thuyết :
Trong kiểm nghiệm chúng ta sẽ chỉ dùng tâm của lổ được gia công và tính
toán điểm tâm này có nằm trong miền dung sai không. Hình bên dưới là giải
thích và công thức để tính :

Nghiên cứu kỷ hình trên thì thấy tâm điểm thực trạng của lổ ( actual
measurement ) có sự khác biệt với basic DIM (sẽ có ví dụ rõ ràng ở phần sau
). Sự khác biệt này trên trục X,Y được biểu diễn bằng một tam giác vuông
góc.
Điều chúng ta cần để xác định vị trí tâm của lổ chính là cạnh huyền Z/2 của
tam giác này ,sau đó nhân hai vì miền dung sai được cho tính bằng đường
kính.
Nếu kết quả nhỏ hơn đường kính của allowable position tolerance ,hay
actual positional diameter ,sãn phẩm đạt tiêu chuẩn .Ngược lại không cần
phải nói chắc các bạn cũng sẽ hiểu !
2/Thực hành:
Chúng ta hãy dùng bãn vẽ dưới đây để thử phần thực hành ( đả xóa và sửa
nhiều chi tiết vì lí do tế nhị )

Đây là bản vẽ có khá đầy đủ các dung sai hình học ,một số lổ ren được gọi
dung sai không hợp lý như anh Huythanh nhắc ở trên.Tuy nhiên sãn phẩm
này không phải được thiết kế bởi một " rookie engineer " ,mà nhà thiết kế
muốn tạo tin tưởng cho khách hàng bởi những con số cầu kỳ trên bản vẽ. Dù
sao đi nữa cũng làm khó khăn cho những người thợ gia công.
Trở lại vấn đề,chúng ta sẽ kiểm nghiệm chi tiết mang ký hiệu L.
Lổ này theo bản vẽ có đường kính từ 0.1255 đến 0.1261. Basic dimension X
= 1.375 , Y = 0 ,True position trong vòng tròn đường kính 0.001 ở
MMC.Tính từ hệ trục thành lập bởi :
1- Mặt phẳng A ( chứa Z zero )
2- Mặt phẳng B ( để xác định hướng của trục X
3- Đường tâm của lổ nằm ở mặt dưới D ( để xác định tọa độ gốc X0,Y0 )
( Những điều kiện trên đều được khoanh vùng trong bản vẽ )
Chúng ta đang kiểm nghiệm hai sãn phẩm từ hệ trục tọa độ như trên:


Đường kính đo được ở cả hai đều bằng 0.1260 ,như vậy với giải thích ở
phần đầu bài chúng ta được miền dung sai mở rộng là vòng tròn đường kính
0.001+0.0005 =0.0015
Sãn phẩm thứ nhất đo được
X = -1.3752 , khác biệt 0.0002
Y = 0.0006 , khác biệt 0.0006
Actual true position = 0.0013 . Sãn phẩm này chắc chắn được chấp nhận
Sãn phẩm thứ hai đo được
X = -1.3757, khác biệt 0.0007
Y = 0.0005 , khác biệt 0.0005
ATP = 0.0017 . Sãn phẩm này đã có vấn đề ,hãy liên hệ với khách hàng,có
thể họ vẫn chấp nhận.
Phần thực hành kiểm nghiệm tạm xong ,nếu bạn muốn tiếp tục,hãy thử dùng

bản vẽ này để kiểm nghiệm các chi tiết khác bằng cách tính các miền dung
sai mở rộng ,sau đó xác định hệ trục tọa độ bằng thứ tự các datum trong
khung.
Chúc các bạn thành công.