No domínio da concepção mecânica, da usinagem de precisão, da produção industrial de componentes de transmissão e da montagem de equipamentos, tolerância dimensional, tolerância geométrica,Os três indicadores técnicos mais essenciais são universalmente reconhecidos.Eles percorrem todo o processo de concepção do produto, formulação do processo, produção de usinagem, inspecção de qualidade e operação do equipamento final.Muitas falhas mecânicas na produção industrial, tais como engarrafamento de montagem, ruído de circulação, tolerância excesiva de correspondência de eixo e buraco, desgaste prematuro de peças, vazamento de óleo e vazamento de ar das estruturas de vedação,Além disso, a vida útil das engrenagens e cadeias de transmissão é reduzida., não são causadas apenas por uma selecção inadequada de materiais ou por uma tecnologia de processamento grosseira, mas, mais frequentemente, devido a uma combinação não razoável e a um ajuste de tolerância dimensional não razoável,tolerância geométrica e rugosidade da superfíciePara engenheiros mecânicos, designers de moldes, fabricantes de peças de transmissão e inspetores de qualidade, compreendendo profundamente a conotação, a diferença, aA conexão interna e as regras razoáveis de selecção dos três indicadores são ambos, a alfabetização profissional básica e a chave fundamental para melhorar a taxa de qualificação dos produtos, reduzir os custos de produção e melhorar a estabilidade operacional dos equipamentos.
1Definição pormenorizada e âmbito funcional dos três principais indicadores de precisão
1.1 Tolerância dimensional
A tolerância dimensional refere-se ao intervalo de variação admissível do tamanho real das peças mecânicas em relação ao tamanho nominal de projeto, que é utilizado para controlar a precisão do tamanho macro das peças.Limita principalmente o tamanho linearA dimensão do diâmetro, o espaçamento entre os furos, o comprimento e a largura das peças estruturais e outras dimensões básicas são os requisitos mais básicos de precisão no processamento de peças.qualquer equipamento de processamento mecânico não pode processar completamente as peças até ao tamanho nominal idealA função da tolerância dimensional é definir o intervalo de desvio qualificado.Desde que o tamanho efetivamente processado esteja dentro da zona de tolerância, a peça é considerada qualificada em tamanho.
Os cenários de aplicação comuns incluem o diâmetro exterior dos eixos de transmissão, o diâmetro interno dos furos correspondentes, a espessura dos dentes das engrenagens, o passo das placas da cadeia,comprimento e largura globais dos suportes estruturais, etc. As classes de tolerância normalizadas internacionais, tais como IT5, IT6, IT7, IT8 e IT9, são comumente utilizadas na indústria.Quanto maior a dificuldade de transformação e maior o custo de produçãoA tolerância dimensional é o fundamento da correspondência das peças, que determina directamente a distância de montagem básica ou o grau de interferência entre as peças de acoplamento.
1.2 Tolerância geométrica (GD&T)
A tolerância geométrica, também conhecida como tolerância de forma e posição, concentra-se no controlo do erro morfológico e do erro de posição das características das peças,que não podem ser definidos e limitados apenas por uma tolerância dimensional simplesMesmo que o tamanho de uma peça esteja completamente dentro da faixa de tolerância dimensional, problemas tais como curvatura do eixo, secção transversal não circular, superfície de montagem não paralela,deslocamento de posição de buraco impreciso ainda ocorrerá, resultando em incapacidade de montagem normal ou funcionamento anormal após a montagem.
A tolerância geométrica é dividida em tolerância de forma, tolerância de direção, tolerância de posição e tolerância de escoamento.PerpendicularidadePara as peças de transmissão de alta precisão, tais como eixos de engrenagem, engrenagens e suportes de precisão, a tolerância geométrica é particularmente crítica.O erro de coaxialidade do eixo causará vibração e ruído durante a operação de alta velocidadeO erro de planície da base de montagem causará uma tensão desigual após a instalação do equipamento e acelerará o dano por fadiga das peças.Pode-se dizer que a tolerância dimensional controla o tamanho total, enquanto a tolerância geométrica controla a precisão morfológica espacial das peças.
1.3 Rugosidade da superfície
A rugosidade da superfície refere-se ao erro geométrico microscópico de forma formado pelos picos e vales minúsculos na superfície de usinagem das peças,que é um índice de precisão microscópica diferente do tamanho macro e posição da formaÉ geralmente avaliada por Ra, Rz e outros parâmetros normalizados e directamente afectada por métodos de processamento como torção, fresagem, moagem, perforação e polimento.
A rugosidade da superfície está estreitamente relacionada com a resistência ao desgaste, o coeficiente de atrito, o desempenho de vedação, a resistência à fadiga e a resistência à corrosão das peças.A superfície com uma rugosidade muito elevada tem grandes lacunas microscópicas, que são fáceis de armazenar impurezas e causar desgaste abrasivo; a superfície de vedação com rugosidade não qualificada não pode formar uma vedação adequada eficaz, resultando em vazamento médio;a superfície dentária de engrenagens de transmissão com baixa rugosidade agravará o desgaste da malha e reduzirá a vida útil de todo o sistema de transmissãoPara peças que necessitam de movimento relativo, vedação dinâmica e atrito frequente, a rugosidade da superfície é um índice de controlo do núcleo indispensável.
2. Correlação interna e restrição mútua entre os três indicadores
Há uma ligação lógica inerente entre a tolerância dimensional, a tolerância geométrica e a rugosidade da superfície,e eles são independentes uns dos outros, bem como restrito e combinado com o outro, e não pode ser colocado arbitrariamente isolado.
Do ponto de vista da lógica de processamento, a precisão de processamento é de macro a micro: a tolerância dimensional determina a faixa de tamanho global,tolerância geométrica otimiza a forma espacial e posição, e a rugosidade da superfície reflete a qualidade da superfície microscópica.O erro de forma geométrica correspondente será reduzido em conformidadeNo entanto, se a tolerância dimensional for relaxada às cegas, a superfície também será melhorada naturalmente.É inútil procurar uma precisão geométrica ultra-alta e uma rugosidade superficial ultra-baixa., o que só causará desperdício desnecessário de custos de processamento.
Em termos de sobreposição de erros, os três produzirão efeitos cumulativos no processo de montagem e operação.erro de cilindricidade excessivo do buraco do eixo levará a contato unilateral e tensão desigualA exclusão das dimensões de base amplificará ainda mais o erro global da posição da forma e da superfície, levando eventualmente ao declínio do desempenho mecânico global.A prática industrial resumiu um princípio de correspondência maduro: o valor da tolerância geométrica é geralmente controlado entre um terço e dois terços da tolerância dimensional e o valor da rugosidade Ra é controlado dentro de um décimo da tolerância dimensional.Seguindo esta regra de correspondência pode efetivamente evitar a precisão descoordenação.
3Princípios de selecção e aplicação razoáveis no desenho e na produção industriais
3.1 Definido de acordo com cenários de utilização funcional
Diferentes peças mecânicas têm diferentes condições de trabalho e requisitos funcionais, e a prioridade dos três indicadores de precisão também é diferente.Para peças giratórias de alta velocidade, tais como eixos de engrenagem de precisão e fendões de motor, as tolerâncias geométricas, tais como a coaxialidade e o escoamento, devem ser priorizadas para assegurar um funcionamento estável e baixo ruído;A rugosidade da superfície é o ponto de controlo fundamental para garantir a fiabilidade da vedaçãoPara suportes estruturais comuns e peças de ligação fixas, relaxar adequadamente a tolerância geométrica e a rugosidade da superfície, na premissa de satisfazer os requisitos de montagem dimensional,para controlar os custos de produção.
3.2 Equilibrar o grau de precisão e o custo de fabrico
Os custos de processamento mecânico aumentam exponencialmente com a melhoria do grau de precisão.O tempo de processamento e o investimento no equipamento aumentam significativamente quando a rugosidade da superfície é reduzida a partir de Ra6.3 para Ra0.8O custo de produção das peças de precisão IT5 é muito superior ao das peças de precisão normais IT8.Mas para formular o padrão de precisão mais razoável na premissa de satisfazer os requisitos funcionais, evitar o excesso de conceção e a precisão redundante, e realizar o equilíbrio entre desempenho e custo.
3.3 Adaptar à tecnologia de processamento e à capacidade dos equipamentos
A selecção dos indicadores de tolerância deve estar em conformidade com a tecnologia de processamento e o nível de equipamento existentes na fábrica.Os tornos e fresadoras convencionais podem satisfazer os requisitos de processamento de tolerância dimensional de média e baixa precisão e tolerância geométricaPara uma tolerância de ultraalta precisão e uma rugosidade de superfície ultra- suave, são necessárias máquinas de rectificação especiais, centros de usinagem e equipamentos de processamento de ultra-precisão.A fixação irrealista de indicadores de ultraalta precisão para além da capacidade do processo levará a uma queda acentuada da taxa de qualificação do produto e aumentará as perdas de retrabalho e sucata.
3.4 Condições de trabalho especiais exigem otimização da precisão
Sob carga cíclica, carga de impacto e ambiente de trabalho de alta temperatura e umidade, as peças são mais propensas a danos e corrosão por fadiga.É necessário melhorar adequadamente a qualidade da rugosidade da superfície e otimizar a distribuição de tolerância geométrica para reduzir a concentração de tensão; para peças que são frequentemente desmontadas e montadas,A precisão da posição e a precisão da correspondência dimensional devem ser rigorosamente controladas para manter a consistência da montagem e a intercambiabilidade das peças por um longo tempo..
4- Valor prático e resumo na fabricação industrial
A tolerância dimensional, a tolerância geométrica e a rugosidade da superfície constituem o sistema de precisão completo das peças mecânicas, que são a garantia básica da intercambiabilidade,desempenho de montagem, estabilidade de funcionamento e vida útil dos produtos industriais, quer se trate de peças estruturais mecânicas convencionais, componentes de transmissão como engrenagens, correntes e engrenagens,ou partes de equipamentos de automação de alta precisão, só definindo cientificamente e combinando de forma razoável os três indicadores fundamentais é que se podem evitar vários perigos ocultos causados por desajustes de precisão no processo de produção e aplicação.
Na fabricação industrial moderna, a configuração de tolerância padronizada não só pode melhorar a taxa de qualificação do produto e a eficiência da produção,Mas também ajudam as empresas a realizar a produção padronizada e a combinação modular de peçasO domínio da lógica interna e das regras de selecção da tolerância dimensional, da tolerância geométrica e da rugosidade da superfície é essencial para todo engenheiro de projecto mecânico.engenheiro de processo e empresa de fabrico para melhorar a competitividade do núcleo do produto e adaptar-se à demanda do mercado industrial de ponta.