Tolerancja inżynierska

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

Tolerancja inżynierska to dopuszczalna granica lub granice zmienności w:

wymiar fizyczny ;
zmierzona wartość lub właściwość fizyczna materiału, wytwarzanego przedmiotu, systemu lub usługi;
inne zmierzone wartości (takie jak temperatura, wilgotność itp.);
w inżynierii i bezpieczeństwie fizyczna odległość lub przestrzeń (tolerancja), jak w ciężarówce (ciężarówce), pociągu lub łodzi pod mostem , a także w pociągu w tunelu (patrz skrajnia budowli i skrajnia ładunku );
w inżynierii mechanicznej przestrzeń między śrubą a nakrętką lub otworem itp .

Wymiary, właściwości lub warunki mogą ulegać pewnym zmianom bez znaczącego wpływu na funkcjonowanie systemów, maszyn, konstrukcji itp. Odchylenie wykraczające poza tolerancję (na przykład zbyt wysoka lub zbyt niska temperatura) jest uznawane za niezgodne, odrzucane, lub przekroczenia tolerancji.

Uwagi dotyczące ustawiania tolerancji

Głównym problemem jest określenie, jak szerokie mogą być tolerancje bez wpływu na inne czynniki lub wynik procesu. Może to nastąpić dzięki wykorzystaniu zasad naukowych, wiedzy inżynierskiej i doświadczenia zawodowego. Badanie eksperymentalne jest bardzo przydatne do badania skutków tolerancji: projektowanie eksperymentów , formalne oceny inżynierskie itp.

Dobry zestaw tolerancji technicznych w specyfikacji sam w sobie nie oznacza, że zostanie osiągnięta zgodność z tymi tolerancjami. Rzeczywista produkcja dowolnego produktu (lub działanie dowolnego systemu) wiąże się z pewnymi nieodłącznymi zmianami na wejściu i wyjściu. Błąd pomiaru i niepewność statystyczna są również obecne we wszystkich pomiarach. Przy rozkładzie normalnym ogony zmierzonych 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. Muszą istnieć kontrole procesu , a skuteczny system zarządzania jakością , taki jak Total Quality Management , musi utrzymywać rzeczywistą produkcję w pożądanych granicach tolerancji. Wskaźnik zdolności procesu służy do wskazania związku między tolerancjami a rzeczywistą zmierzoną produkcją.

Na wybór tolerancji ma również wpływ zamierzony plan pobierania próbek statystycznych i jego cechy, takie jak akceptowalny poziom jakości. Wiąże się to z pytaniem, czy tolerancje muszą być wyjątkowo sztywne (wysoka pewność co do 100% zgodności), czy też pewien niewielki procent przypadków przekroczenia tolerancji może być czasami akceptowalny.

Alternatywne spojrzenie na tolerancje

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

Prace badawczo-rozwojowe prowadzone przez M. Pilleta i współpracowników z Uniwersytetu Savoy zaowocowały przyjęciem w branży. Niedawno opublikowanie francuskiej normy NFX 04-008 umożliwiło dalsze rozważenie przez społeczność produkcyjną.

Tolerancja elementów mechanicznych

Zestawienie rozmiaru podstawowego, odchylenia podstawowego i stopni IT w porównaniu z minimalnymi i maksymalnymi rozmiarami wału i otworu.

Tolerancja wymiarowa jest związana, ale różni się od dopasowania w inżynierii mechanicznej, które jest zaprojektowanym luzem lub kolizją między dwiema częściami. Tolerancje są przypisywane do części w celach produkcyjnych, jako granice dopuszczalnej konstrukcji. Żadna maszyna nie jest w stanie utrzymać wymiarów z dokładnością do wartości nominalnej, więc muszą istnieć akceptowalne stopnie zmienności. Jeśli część została wyprodukowana, ale jej wymiary są poza tolerancją, zgodnie z założeniami projektowymi nie jest to część nadająca się do użytku. Tolerancje można zastosować do dowolnego wymiaru. Powszechnie używane terminy to:

Rozmiar podstawowy: Nominalna średnica wału (lub śruby) i otworu. Jest to generalnie to samo dla obu komponentów.
Dolne odchylenie: Różnica między minimalnym możliwym rozmiarem elementu a rozmiarem podstawowym.
Odchylenie górne: Różnica między maksymalnym możliwym rozmiarem elementu a rozmiarem podstawowym.
Odchylenie podstawowe: Minimalna różnica wielkości między komponentem a rozmiarem podstawowym.

Jest to identyczne jak górne odchylenie dla wałów i dolne odchylenie dla otworów. ^{[ potrzebne źródło ]} Jeśli odchylenie podstawowe jest większe od zera, śruba zawsze będzie mniejsza niż rozmiar podstawowy, a otwór zawsze będzie szerszy. Fundamentalne odchylenie jest formą przyzwolenia , a nie tolerancji.

Międzynarodowa klasa tolerancji: Jest to znormalizowana miara maksymalnej różnicy w rozmiarze między komponentem a rozmiarem podstawowym (patrz poniżej).

Na przykład, jeśli wał o średnicy nominalnej 10 mm ma pasować ślizgowo w otworze, wał można określić z zakresem tolerancji od 9,964 do 10 mm (tj. 0,036 mm), a otwór można określić w zakresie tolerancji od 10,04 mm do 10,076 mm (odchylenie podstawowe 0,04 mm i odchylenie górne 0,076 mm). Zapewniłoby to pasowanie z luzem gdzieś pomiędzy 0,04 mm (największy wał w połączeniu z najmniejszym otworem, zwanym maksymalnym stanem materiału — MMC) a 0,112 mm (najmniejszy wał w połączeniu z największym otworem, najmniejszy stan materiału — LMC). W tym przypadku rozmiar zakresu tolerancji zarówno dla wału, jak i otworu jest wybrany tak, aby był taki sam (0,036 mm), co oznacza, że oba komponenty mają tę samą klasę tolerancji międzynarodowej, ale ogólnie nie musi tak być.

Gdy nie podano innych tolerancji, przemysł obróbki skrawaniem stosuje następujące standardowe tolerancje :

1 miejsce po przecinku	(.X):	±0,2"
2 miejsca po przecinku	(.0x):	±0,01"
3 miejsca po przecinku	(.00x):	±0,005"
4 miejsca po przecinku	(0,000x):	±0,0005"

Granice i pasowania ustalone w 1980 roku, nie odpowiadające obecnym tolerancjom ISO

Międzynarodowe stopnie tolerancji

często stosuje się system znormalizowanych tolerancji zwanych międzynarodowymi klasami tolerancji . Standardowe tolerancje (rozmiar) są podzielone na dwie kategorie: otwór i wał. Są one oznaczone literą (duże litery oznaczają otwory, a małe oznaczają wałki) 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 ten sposób, że dla otworu H7 oznacza, że otwór powinien być wykonany nieco większy od wymiaru bazowego (w tym przypadku dla pasowania ISO 10+0,015−0, co oznacza, że może być do 0,015 mm większy niż wymiar bazowy i mniejszy o 0 mm). Rzeczywista wielkość większa/mniejsza zależy od wymiaru podstawy. Dla wałka tego samego rozmiaru h6 oznaczałoby 10+0−0,009, co oznacza, że wałek może być o 0,009 mm mniejszy od wymiaru podstawy 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 stopnie tolerancji międzynarodowej (IT) i ogólne zastosowania tych stopni:

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

analiza dopasowania za pomocą interferencji statystycznej : wskazuje częstotliwość (lub prawdopodobieństwo) prawidłowego dopasowania części.

Tolerancja komponentów elektrycznych

Specyfikacja elektryczna może wymagać rezystora o wartości nominalnej 100 Ω ( omów ), ale będzie również określać tolerancję, taką jak „±1%”. Oznacza to, że akceptowalny jest dowolny rezystor o wartości z zakresu 99–101 Ω. W przypadku krytycznych komponentów można określić, że rzeczywista rezystancja musi mieścić się w tolerancji w określonym zakresie temperatur, przez określony czas życia i tak dalej.

Wiele dostępnych na rynku rezystorów i kondensatorów standardowych typów oraz niektóre małe cewki indukcyjne są często oznaczone kolorowymi paskami , aby wskazać ich wartość i tolerancję. Elementy o wysokiej precyzji o niestandardowych wartościach mogą mieć wydrukowane informacje liczbowe.

Różnica między zasiłkiem a tolerancją

Terminy są często mylone, ale czasami różnica jest zachowana. Zobacz Dodatek (inżynieria) § Pomieszanie inżynierskich koncepcji dodatku i tolerancji .

Odprawa (inżynieria lądowa)

W inżynierii lądowej prześwit odnosi się do różnicy między skrajnią ładunkową a skrajnią budowli w przypadku wagonów kolejowych lub tramwajów lub różnicą między rozmiarem dowolnego pojazdu a szerokością/wysokością drzwi, szerokością/wysokością wiaduktu lub średnicę tunelu, a także ciąg powietrza pod mostem , szerokość śluzy lub średnicę tunelu w przypadku jednostek pływających . Ponadto istnieje różnica między głębokim zanurzeniem a dnem strumienia lub dnem morskim drogi wodnej .

Zobacz też

Notatki

Dalsza lektura

Pyzdek, T, „Podręcznik inżynierii jakości”, 2003, ISBN 0-8247-4614-7
Godfrey, AB, „Podręcznik jakości Jurana”, 1999, ISBN 0-0703-4003-X
ASTM D4356 Standardowa praktyka ustalania spójnych tolerancji metod badawczych

Linki zewnętrzne