1- تلرانس ابعادی
با توجه به محدودیت‌های موجود در دقت روش‌های تولیدی و همچنین برای رسیدن به محصول نهایی با قیمت تمام شده مناسب نمی‌توان در عمل، قطعه را دقیقا با همان اندازه‌های اسمی که طراح در نقشه اعمال کرده است ساخت. همان طور که از نام تلرانس ابعادی (Dimensional Tolerance) بر می آید، مقدار عددی خطای مجاز برای یک پارامتر مشخص را نشان می دهد. شاید این سوال را مطرح کنید که منظور از مقدار مجاز خطا چیست؟ معمولا برای ابعاد و زوایا در نقشه های مهندسی، مقادیر نامی در نظر می گیرند. به مقدار انحراف از عدد نامی موجود در نقشه های مهندسی مشروط بر این که کارکرد قطعه تغییر نکند، خطای مجاز می گویند. به عنوان مثال تلرانس ابعادی قطر یک دایره به صورت 0.1 ± 10 سانتی متر تعریف می شود. در این حالت عدد 10 به عنوان قطر نامی دایره در نظر گرفته می شود. اگر در فرآیند ساخت، اندازه قطر دایره در بازه ای بین 9.9 تا 10.1 سانتی متر قرار داشته باشد، خطا در محدوده مجاز قرار دارد.
به منظور اینکه نیاز به تلرانسگذاری همه ابعاد موجود در نقشه نباشد و از شلوغی نقشه جلوگیری کرد استاندار ISO 2768- Part1 تعریف شده است تا برای ابعادی که در دارای تلرانسی در محدوده خاص میباشند نیاز به تلرانس گذاری نباشد. استاندارد ISO 2768- Part1 در چهار کلاس تلرانس ظریف (f)، متوسط (m)، خشن (c) و خیلی خشن (v) پیشنهاد شده است. جدول تلرانس ابعادی را می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید.
2- آموزش انطباقات
هنگامی که دو قطعه در کنار هم قرار می‌گیرند و با هم از نظر مکانیکی درگیر میشوند اصطلاحا به آن انطباق (Fit) گفته میشود.برای اینکه دو قطعه بتوانند در کنار هم به درستی کارکنند باید تلرانس متناسب با انطباق آنها انتخاب کرد که به آن تلرانس انطباقی می‌گویند.
تلرانس انطباقی را طراحی موقعی مورد استفاده قرار می‌دهد که قرار است قطعات با وابستگی و دقت بالا در کنار هم قرار بگیرند و باهم درگیر شوند و در این موارد تلرانس عمومی جوابگوی کار نیست، انطباق دو قطعه زمانی صحیح و مورد نظر طراح است که اولا اندازه اسمی آنها با هم برابر باشد و ثانیا از استاندارد یکسانی برای تلرانس و انطباقات استفاده شده باشد.
به همین دلیل در استاندارد ISO286 برای تلرانس انطباقات پیشنهاد شده است و دو سیستم برای انتخاب انطباقات قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرد:
سیستم سوراخ مبنا (ثبوت سوراخ (Hole Basis system)): در این حالت قطر سوراخ ثابت است و این قطر میله است که تغییر میکند.
سیستم میله مبنا (ثبوت میله (Shaft Basis system)): در این حالت قطر میله ثابت است و این قطر سواخ است که تغییر میکند.
نکته۱: حروف بزرگ برای سوراخ و شیار و حروف کوچک برای میله و بلوک است.
نکته۲ : پنچ حرف i,l,o,q,w در حروف انطباقی وجود ندارد (به نظرتون چرا از این حروف استفاده نمیشه؟
)
3- انواع انطباقات چیست؟
تلرانس ها و انطباقات معمولاً از طریق پایه شناخت از عملکرد یک مجموعه برای قطعات و روش های ساخت تعیین می گردند در طراحی انطباق علاوه بر تحلیل شرایط استاتیکی قطعات درگیر باید به رفتار حرارتی مجموعه و رفتار دینامیکی آنها نیز توجه داشت مثال یک روتور که روی یک شفت به صورت انقباض قرار می‌گیرد. انطباق باید به گونه ای طراحی شود که تحت شرایط دوران و تغییر درجه حرارت مجموعه محدوده کاری از بین نرود بر این اساس انطباق های استاندارد تعیین شده اند همه شرایط کاری را می‌توانند پوشش داده و پاسخگو باشند
محدوده تلرانسی میله و سوراخ را میتوان به سه دسته اصلی زیر تعریف کرد:
انطباقات آزاد ( انطباق لقی دار)
انطباقات عبوری سفت ( انطباق فیمابین، بینابین)
انطباقات پرسی ( انطباق تداخلی)
3-1- انطباقات آزاد:
انطباقی است که در آن به هر صورت اجزاء منطبق شونده نسبت بهم دارای بازی یا به عبارت دیگر لقی خواهند بود. به دیگر بیان در این حالت کوچکترین اندازه سوراخ بزرگتر یا مساوی بزرگتریناندازه میله خواهد بود.
این ترکیب از تلرانس و سوراخ برای چرخ تسمه آزاد، چرخ دنده های هرزگرد،یاتاقان های بزرگ، قطعات دوار و مواردی شبیه به آن ها مناسب است. موارد استفاده دیگری از این تلرانس نیز وجود دارد تغییرات دما بین دو جزء شافت و سوراخ زیاد باشد و یا در یاتاقان های روغنی سنگین که با سرعت های نسبتاً زیادی کار می کنند و یا هنگامی که تغییرات بین دو جزء شافت و سوراخ زیاد باشند از این تلرانس استفاده میشود ترکیب میانه‌ای که دقیق تر از H9/d9 است برای یاتاقان‌های میل لنگ میل بادامک و میل سوپاپ در موتورهای احتراق داخلی در مواردی از قبیل ماهک در جعبه دنده‌ها که نیاز به حرکت رفت و برگشتی و چرخشی با هم وجود دارد استفاده میشود.به طور کلی میتوان از این انطباق برای یاتاقان هایی که ضمن احتیاج به لقی مناسب باید از روغن کاری خوبی نیز برخوردار باشند استفاده کرد در مواردی که چند یاتاقان بر روی یک شافت عمل می‌کنند نیز میتوان از این انطباق بهره برد یک نمونه از این انطباق H9/e9 است در کیفیت های بهتر این انطباق مانند H9/e6میتوان در یاتاقان های پر سرعت با بار جانبی زیاد در شافت های بزرگ از جمله یاتاقان های توربو ژنراتور و یاتاقان های موتور های الکتریکی بزرگ بر حسب کارکرد آنها استفاده نمود.
H8/f7 نمونه‌ای دیگر از این انطباق است این انطباق از نظر تولید نسبتاً ساده بوده و در مواردی که انطباقی با کیفیت خوب مورد نیاز است از قبیل یاتاقان ها در محور های کوچک چرخ دنده هایی که بر روی محورهای ثابت به طور آزاد می‌گردند و به طور کلی برای مکانیزم های متوسط و کوچک استفاده می شود برای توضیح بیشتر در جعبه دنده ها و یاتاقان های مورد استفاده در موتورهای الکتریکی کوچک و پمپ های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد.
H7/g6 یک نمونه از این کلاس است این انطباق بسیار گران است در مواردی که ضمن لقی بسیار کم نیروی عرضی وارد شده کم باشد مانند یاتاقان های مورد استفاده در سیستم های دقیق و پیستون در شیرها یا پمپ های پیستونی ظریف کاربرد دارد.
تلرانس H7/h6یک نمونه دیگر از این انطباق است این ترکیب برای تثبیت موقعیت مورد استفاده می‌گیرد همچنین در بسیاری برای دو قطعه که نسبت به هم نباید حرکتی داشته باشند و در طول زمان تماس ثابت هستند استفاده می شود قطعات با این انطباق به راحتی جمع و باز می شوند
3-2- انطباقات سفت:
این از انطباق را میتوان انتقالی یا ضعیف یا مالشی نیز نامید، در چنین انطباقی پس از سوار شدن ممکن است.بین اجزاء تشکیل دهنده آن لقی یا تداخل ایجاد شود. به دیگر بیان منطقه تلرانس سوراخ و میله کاملاً روی هم قرار گرفته یا در بخشی برهم منطبق میشوند.
با این ترکیب حداکثر لقی بسیار کمی دو قطعه به وجود می آید در اصل این نوع انطباق بینابینی است که به بعضا تداخل قطعات را نیز نتیجه می دهد بهترین نمونه برای این H7/k6کلاس است در این انطباق میانگین قطر شفت و سوراخ با هم برابرند و بیشتر جهت حذف ارتعاشات استفاده میشود.
بهترین نمونه این انطباق H7/n6 است از این انطباق در شرایطی مقدار لقی یا تداخل دو قطعه نسبت به هم باید حداقل باشند و یا در مواردی که انطباقی محکم مورد نیاز باشد به خصوص جهت از بین بردن انتقال ارتعاشات استفاده میشود
3-3- انطباقات پرسی:
انطباقی است که درموقع سوار کردن بین میله و سوراخ تداخل ایجاد خواهد شد. بنابراین بزرگترین اندازه سوراخ کوچکتر یا مساوی کوچکترین اندازه میله خواهد بود. در چنین حالتی برای مونتاژ از نیروی زیاد و حتی پرس استفاده میشود.
اگرچه این انطباق فقط کمی تداخل ایجاد میکند ولی برای قطعات آهنی انطباقی نسبتاً محکم است نمونه‌ای از این مورد H7/p6 مقدار انطباق گیردار برای اتصال فلزات غیر آهنی مانند برنج در فولادها نسبتاً مناسب است برای دو فلز سبک با مدول الاستیسیته پایین مناسب نیست.
معمولاً برای اتصالات دائمی یا نیمه دائمی از این انطباق استفاده می شود این انطباق ممکن است قبل از سوار کردن احتیاج به گرم کردن و سرد کردن قطعات داشته باشد این ترکیب قطعات آهنی را محکم میکند نمونه‌ای ازآن H7/s6 است برای قطعات چدنی حداکثر از این انطباق می توان استفاده نمود. البته برای انطباقات میان کلاس ۹ و ۸ میتوان از H7/r6 استفاده نمود این انطباق در فلزات نرم معادل p6 در فلزات آهنی است از این انطباق برای محکم کردن نشیمنگاه سوپاپ در موتورها ویا محکم کردن موانع بر روی شافت ها استفاده می شود.
نمونه‌ای دیگر از آن H7/u6 است در این انطباق قبل از سوار کردن قطعات احتیاج به گرم و سرد کردن قطعات است این ترکیب قطعات آهنی را بسیار محکم به هم متصل می کند.
همان گونه که می دانید در تماس انقباضی در یک مجموعه انطباقی با گرم کردن قطعه بیرونی و سرد کردن قطعه داخلی و سوار کردن مجموعه میتوان به تماسی محکم بین دو قطعه دست یافت البته لازم به ذکر است که ابعاد اولیه این دو قطعه بسیار مهم هستند در یک تماس کم بین دو قطعه همواره فشار تماسی وجود دارد و بسته به هندسه به واسطه تنش های ایجاد شده در دو قطعه تغییر شکل یا تغییر ابعادی در آنها ایجاد میگردد.
4- کلاس کیفیت تلرانس
از آنجایی که انتخاب دلخواه مقدار تلرانس صنایع مکانیک و ماشین سازی را دچار هرج و مرج می‌کرد، لذا به منظور هماهنگی در کارهای صنعتی برای نشان دادن کیفیت تلرانس در سیستم ایزو از اعداد زیر نویس استفاده شد که به IT که مخفف ISO Tolerance است. به طور مثال در ۲۰H7 عدد ۷ کلاس کیفیت یا کلاس ساخت می‌باشد.
که در استاندارد ایزو از ۰۱ شروع و تا ۱۸ ادامه دارد و در استاندارد آمریکایی از ۰ تا ۱۶ می باشد.
هر چه عدد IT بزرگتر باشد بازه عددی بزرگتر است و هرچه کلاس کیفیت پایین تر باشد صنعت با کلاس تر و دقیق تر است.
به طور مثال برای عدد ۰ تا ۵ برای صنایع دقیق مانند ابزارهای کنترلی استفاده میشود
عدد ۶ و ۷ خروجی دستگاه‌های سنگ و تراش است.
عدد ۸ تا ۱۱ برای صنایع با لقی بیشتر مانند فرزکاری، سوراخکاری و…
عدد ۱۲ تا ۱۸ نیز برای صنایع با لقی زیاد مانند ورقکاری، پرسکاریریال آهنگری و ریخته گری.
5- نرم افزارها و سایت های انطباقات
نرم افزارهای موبایل و سایت هایی میباشند که محاسبات انطباقات را تنها با وارد کردن قطر یا سایز و انتخاب نوع انطباق به شما می‌دهند از معروفترین نرم افزارهای موبایل انطباقات شامل موارد زیر میباشند:
TOLERANCE AND FIT (دانلود از بازار؛ دانلود از پلی استور)
سایت زیر نیز موجود می‌باشد که دقیقا مانند همین نرم افزارهای موبایل کار می کنند:
سایت www.amesweb.info (کلیک کنید)
6- ایرادات تلرانس ابعادی
به منظور فهم به طرح سیستم تلرانس هندسی بررسی اشکالات تلرانس ابعادی مهم است، تلرانس ابعادی اساساً یک سیستم تلرانس گذاری دو بعدی است در فرایند ساخت همه تجهیزات ساخت به طور ذاتی دارای خطا می باشند، بنابراین قطعه ساخته شده و بدون نقص نخواهد بود و ما نمی‌توانیم گوشه‌ها را کاملاً قائم و سطوح را کاملاً تخت بسازیم مقاطع دایره‌ای کاملاً گرد نیستند قطعه به طور ذاتی در فرآیند تولید دارای نوسانات خواهد بود شاید به صورت چشمی سطوح قطعه تخت و خطوط گوشها مستقیم و گوشها قائم به نظر برسند و نوسانات تولید به قدری کوچک باشند که با چشم غیر مسلح قابل تشخیص نباشند ولی توسط وسایل اندازه‌گیری دقیق میتوان این انحرافات را مشاهده نمود.
از طرفی درتلرانس ابعادی اندازه سایز محلی مورد نظر است یعنی در حالی که در هر مکان اندازه بعد کنترل شده و در محدوده تلرانسی تعریف شده می‌باشد مقدار اندازه انطباقی آن بعد ممکن است خارج از رنج نقشه باشد یعنی قطعه در محل مورد نظر مونتاژ نشود دلیل آن این است که تلرانسهای حدی معمولاً یک مبنا ندارند و همچنین دارای هیچگونه جهت یا موقعیت وابسته به مبناها نمی باشند تلرانس ابعادی یک سیستم دو بعدی است ولی قطعات واقعی سه بعدی هستند.
اشکال دیگر سیستم تلرانس ابعادی این است که مبناها به صورت ضمنی مشخص میشوند و ممکن است مهندسین فرایند یا بازرسین برداشت های متفاوتی از این مبنا ها داشته باشند ضمن اینکه ترتیب مبناها نیز مشخص نمی باشد ترتیب این مبنا ها در ساخت قطعه و نتایج بازرسی قطعه بسیار موثر خواهد بود با توجه به اشکالات مطرح شده در مورد سیستم تلرانس گذاری ابعادی چنانچه از این سیستم در یک کارخانه استفاده شود شاید مشکلات آن در ارتباطات شفاهی بین مهندسین و تکنسین ها و همچنین توضیحات نوشتاری بر روی نقشه ها به حداقل رسیده و قابل استفاده باشد ولی با توجه به اینکه در حال حاضر قطعات در نقاط مختلف دنیا تولید شده و آن گاه در یک کارخانه مونتاژ میشوند نیاز است تا مهندسین در قسمت های طراحی، تولید، بازرسی و مونتاژ که هرکدام ممکن است در فاصله های دور از هم بوده و ارتباط محاوره ای روزانه نداشته باشند همواره برداشت مشترکی از نقشه های مهندسی داشته باشند که در این صورت مشکلات تلرانس ابعادی به طور جدی نمود پیدا می کند.
مجموعه اشکالات تلرانس ابعادی بدین معنی نیست که این تلرانس نمی‌تواند استفاده شوند ولی مهم است که ما به محدودیت ها و مشکلات آن پی ببریم داشتن یک دانش شفاف در خصوص تلرانس ابعادی به ما در درک اینکه تلرانس هندسی چه کاری برای ما انجام خواهد داد کمک می کند از طرفی سیستم تلرانس گذاری هندسی نه جهت حذف سیستم تلرانس ابعادی بلکه برای رفع مشکلات وخلاء های آن ابداع شده و می خواهد تا ضمن برطرف نمودن مشکلات تلرانس ابعادی زبان مشترکی از مرحله طراحی تا مونتاژ بین مهندسین و تکنسین ها ایجاد نمایند لذا فراگیری این زبان برای هر یک از مهندسین تکنسین ها در هر یک از مراحل طراحی محصول ریزی فرایند فرایند ساخت و بازرسی و بخش مونتاژ از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است.
