Tolerancja inżynierska - Engineering tolerance

Przykład tabeli tolerancji DIN ISO 2768-2. To tylko jeden przykład tolerancji liniowej dla wartości 100 mm. To tylko jeden z 8 zdefiniowanych zakresów (30–120   mm).

Tolerancja techniczna to dopuszczalna granica lub granice zmienności w:

  1. wymiar fizyczny ;
  2. zmierzona wartość lub własność fizyczna materiału, wytworzonego przedmiotu, systemu lub usługi;
  3. inne zmierzone wartości (takie jak temperatura, wilgotność itp.);
  4. w inżynierii i bezpieczeństwie fizyczna odległość lub przestrzeń (tolerancja), jak w przypadku ciężarówki (ciężarówki), pociągu lub łodzi pod mostem, a także pociągu w tunelu (patrz skrajnia budowli i skrajnia ładunkowa );
  5. w inżynierii mechanicznej przestrzeń między śrubą a nakrętką lub dziury, itp

Wymiary, właściwości lub warunki mogą mieć pewne odchylenia bez istotnego wpływu na funkcjonowanie systemów, maszyn, konstrukcji itp. Odmiana wykraczająca poza tolerancję (na przykład temperatura, która jest zbyt wysoka lub zbyt niska) jest uznawana za niezgodną, ​​odrzuconą, lub przekroczenie tolerancji.

Uwagi podczas ustawiania tolerancji

Głównym problemem jest określenie, jak szerokie mogą być tolerancje bez wpływu na inne czynniki lub wynik procesu. Może się to odbywać przy użyciu zasad naukowych, wiedzy inżynierskiej i doświadczenia zawodowego. Badania eksperymentalne są bardzo przydatne do badania skutków tolerancji: projektowanie eksperymentów , formalne oceny inżynieryjne itp.

Dobry zestaw tolerancji technicznych w specyfikacji sam w sobie nie oznacza, że ​​zostanie osiągnięta zgodność z tymi tolerancjami. Faktyczna produkcja dowolnego produktu (lub działanie dowolnego systemu) wiąże się z pewnymi nieodłącznymi zmianami danych wejściowych i wyjściowych. We wszystkich pomiarach występuje również błąd pomiaru i niepewność statystyczna. Przy rozkładzie normalnym ogony mierzonych wartości mogą znacznie wykraczać poza plus i minus trzy odchylenia standardowe od średniej procesu. Znaczne części jednego (lub obu) ogonów mogą wykraczać poza określoną tolerancję.

Zdolność procesowa systemów, materiałów i produktów musi być zgodna z określonymi tolerancjami technicznymi. Musi istnieć kontrola procesu, a skuteczny system zarządzania jakością , taki jak Total Quality Management , musi utrzymywać rzeczywistą produkcję w pożądanych tolerancjach. Wskaźnik zdolności procesu stosuje się do wskazania stosunku między tolerancjami rzeczywistej produkcji mierzonej.

Na wybór tolerancji wpływa również zamierzony plan statystycznego pobierania próbek i jego cechy, takie jak dopuszczalny poziom jakości. Odnosi się to do pytania, czy tolerancje muszą być wyjątkowo sztywne (wysoki poziom pewności co do 100% zgodności), czy też pewien niewielki procent przypadków braku tolerancji może być czasami akceptowalny.

Alternatywny widok tolerancji

Genichi Taguchi i inni zasugerowali, że tradycyjna dwustronna tolerancja jest analogiczna do „słupków bramkowych” w meczu piłki nożnej : oznacza to, że wszystkie dane w ramach tych tolerancji są równie akceptowalne. Alternatywą jest to, że najlepszy produkt ma dokładny pomiar. Występuje rosnąca strata, która jest funkcją odchylenia lub zmienności wartości docelowej dowolnego parametru projektowego. Im większe odchylenie od celu, tym większa strata. Jest to opisane jako funkcja utraty Taguchi lub funkcja utraty jakości i jest to kluczowa zasada alternatywnego systemu zwanego tolerancją bezwładnościową .

Prace badawczo-rozwojowe przeprowadzone przez M. Pilleta i współpracowników z Uniwersytetu Savoy zaowocowały przyjęciem specyficznym dla branży. Niedawno opublikowanie francuskiej normy NFX 04-008 umożliwiło dalsze rozważenie przez społeczność producentów.

Tolerancja komponentów mechanicznych

Podsumowanie wielkości podstawowej, odchylenia podstawowego i klas IT w porównaniu z minimalnymi i maksymalnymi rozmiarami wału i otworu.

Tolerancja wymiarowa jest związana z dopasowaniem w inżynierii mechanicznej , ale różni się od niej , czyli z zaprojektowanym luzem lub pasowaniem między dwiema częściami. Tolerancje są przypisywane do części w celach produkcyjnych, jako granice dla akceptowalnej konstrukcji. Żadna maszyna nie jest w stanie utrzymać wymiarów dokładnie na wartości nominalnej, więc muszą istnieć dopuszczalne stopnie odchylenia. Jeśli część jest produkowana, ale ma wymiary wykraczające poza zakres tolerancji, zgodnie z założeniami projektowymi nie nadaje się do użytku. Tolerancje można zastosować do dowolnego wymiaru. Powszechnie używane terminy to:

Rozmiar podstawowy
Nominalna średnica wału (lub śruby) i otworu. Na ogół jest to takie samo dla obu składników.
Mniejsze odchylenie
Różnica między minimalnym możliwym rozmiarem komponentu a rozmiarem podstawowym.
Odchylenie górne
Różnica między maksymalnym możliwym rozmiarem komponentu a rozmiarem podstawowym.
Podstawowe odchylenie
Minimalna różnica wielkości między składnikiem podstawowej wielkości.

Jest to identyczne z górnym odchyleniem dla wałów i dolnym odchyleniem dla otworów. Jeśli odchylenie podstawowe jest większe od zera, śruba zawsze będzie mniejsza od rozmiaru podstawowego, a otwór będzie zawsze szerszy. Zasadnicze odchylenie jest raczej formą ulgi niż tolerancji.

Międzynarodowa klasa tolerancji
Jest to znormalizowana miara maksymalnej różnicy wielkości między elementem a rozmiarem podstawowym (patrz poniżej).

Na przykład, jeśli wał o średnicy nominalnej 10 mm ma mieć pasowanie ślizgowe w otworze, wał może być określony z zakresem tolerancji od 9,964 do 10 mm (tj. Zerowe odchylenie podstawowe, ale mniejsze odchylenie 0,036 mm), a otwór można określić z zakresem tolerancji od 10,04 mm do 10,076 mm (odchylenie podstawowe 0,04 mm i odchylenie górne 0,076 mm). Zapewniłoby to pasowanie luzu gdzieś pomiędzy 0,04 mm (największy wał połączony z najmniejszym otworem, nazywany maksymalnym stanem materiału - MMC) do 0,112 mm (najmniejszy wał połączony z największym otworem, stan najmniejszego materiału - LMC). W tym przypadku wielkość zakresu tolerancji zarówno dla wału, jak i otworu dobiera się tak, aby była taka sama (0,036 mm), co oznacza, że ​​oba komponenty mają ten sam międzynarodowy stopień tolerancji, ale ogólnie nie musi tak być.  

W przypadku braku innych tolerancji w przemyśle obróbki skrawaniem stosowane są następujące standardowe tolerancje :

1 miejsce po przecinku (.x): ± 0,2 cala
2 miejsca po przecinku (.0x): ± 0,01 "
3 miejsca po przecinku (.00x): ± 0,005 "
4 miejsca po przecinku (.000x): ± 0,0005 "
Limity i pasowania ustalono w 1980 r., Nie odpowiadając obecnym tolerancjom ISO

Międzynarodowe stopnie tolerancji

Podczas projektowania elementów mechanicznych często stosuje się system znormalizowanych tolerancji zwanych międzynarodowymi klasami tolerancji . Tolerancje standardowe (rozmiaru) są podzielone na dwie kategorie: otwór i wałek. Oznaczone są literą (wielkie litery dla otworów i małe litery dla wałków) i liczbą. Na przykład: H7 (otwór, otwór gwintowany lub nakrętka ) i h7 (wał lub śruba). H7 / h6 to bardzo powszechna standardowa tolerancja, która zapewnia ciasne dopasowanie. Tolerancje działają w taki sposób, że dla otworu H7 oznacza to, że otwór powinien być nieco większy niż wymiar bazowy (w tym przypadku dla dopasowania ISO 10 + 0,015-0, czyli może być do 0,015 mm większy niż wymiar bazowy i mniejszy o 0 mm). Rzeczywista ilość większa / mniejsza zależy od wymiaru podstawowego. Dla wału o tym samym rozmiarze h6 oznaczałoby 10 + 0–0,009, co oznacza, że ​​wał może być tak mały, jak 0,009 mm mniejszy od wymiaru podstawowego i o 0 mm większy. Ta metoda standardowych tolerancji jest również znana jako granice i pasowania i można ją znaleźć w ISO 286-1: 2010 (łącze do katalogu ISO) .

Poniższa tabela podsumowuje klasy International Tolerance (IT) i ogólne zastosowania tych klas:

  Narzędzia pomiarowe Materiał  
Klasa IT 01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
  Pasuje Duże tolerancje produkcyjne

Niezwykle przydatna jest również analiza dopasowania za pomocą interferencji statystycznej : wskazuje częstotliwość (lub prawdopodobieństwo) części odpowiednio do siebie pasujących.

Tolerancja komponentów elektrycznych

Specyfikacja elektryczna może wymagać rezystora o wartości nominalnej 100 Ω ( omów ), ale będzie również zawierać tolerancję, taką jak „± 1%”. Oznacza to, że dopuszczalny jest dowolny rezystor o wartości z zakresu 99–101   Ω. W przypadku elementów krytycznych można określić, że rzeczywista rezystancja musi pozostawać w granicach tolerancji w określonym zakresie temperatur, przez określony okres użytkowania i tak dalej.

Wiele dostępnych w handlu rezystorów i kondensatorów standardowych typów, a także niektóre małe cewki indukcyjne , jest często oznaczonych kolorowymi paskami w celu wskazania ich wartości i tolerancji. Precyzyjne komponenty wartości niestandardowych mogą mieć nadrukowane informacje liczbowe.

Różnica między dopuszczeniem a tolerancją

Terminy są często mylone, ale czasami utrzymuje się różnica. Zobacz Allowance (engineering) #Confounding of engineering concept of tolerancja i naddatek .

Wyprzedaż (inżynieria lądowa)

W inżynierii lądowej , luz odnosi się do różnicy pomiędzy skrajni ładunkowej i skrajni budowli w przypadku wagonów kolejowych lub tramwajowych , lub różnicę między wielkością dowolnego pojazdu oraz drzwi szerokość / wysokość, szerokość / wysokość z wiaduktu lub średnicy z tunelu oraz zanurzenie pod mostem , szerokości śluzy lub średnicy tunelu w przypadku wodnych . Ponadto istnieje różnica między głębokiego zanurzenia oraz łóżko strumienia lub dna morskiego o żegludze .

Zobacz też

Uwagi

Dalsza lektura

  • Pyzdek, T, „Podręcznik inżynierii jakości”, 2003, ISBN   0-8247-4614-7
  • Godfrey, AB, „Juran's Quality Handbook”, 1999, ISBN   0-0703-4003-X
  • ASTM D4356 Standardowa praktyka ustalania spójnych tolerancji metod testowych

Zewnętrzne linki