Fits-Tolerances and Surface texture

2103320 Des Mach Elem Mech. Eng. Department

Chulalongkorn University

• Fits and Tolerances

•Geometric dimensioning &

tolerancing

• Surface roughness

Introduction (1)

• การผลตชนงานไมสามารถผลตใหไดขนาดตรงพอดกบคาทตองการได หากเกดการคลาดเคลอน

ตองกาหนดวายอมใหคลาดเคลอนไดเทาไหร

• ความคลาดเคลอนทมากเกนไปจากการผลตทาใหชนงานประกอบเขากนไมได หรอประกอบไดแต

ทางานตามทตองการไมได

• การกาหนดคาความคลาดเคลอนทยอมใหเกดได เรยกวา คาพกดความเผอ (Tolerance)

• หากขนาดของชนงานอยในชวงคาพกดความเผอแลว ชนงานจะประกอบเขาดวยกนและทางานได

การประกอบเพลากบแบรง

หลวมเกนไป

ผวระหวางเพลากบแบรงเกดการไถล เกดความ

รอน และแบรงเสยหายได

แนนเกนไป

ประกอบเขาดวยกนไมได หรอประกอบแลวแบรง

เกดความเสยหาย

Introduction (2)

• ในตาแหนงทขนาดมความสาคญตอการทางานหรอการประกอบตองกาหนดคาความเผอไวเสมอ

• ความเผอจะเกยวของกบความแนนหลวมในการประกอบ ซงสมพนธกบการทางานของชนสวน

คาศพททเกยวของ

Shaft : ชนสวนทสวมเขาไปในอกชนสวนหนง

Hole : ชนสวนทรบใหอกชนสวมเขาไปภายใน

Basic size: ขนาดตามทออกแบบไว

Tolerance: ความแตกตางระหวางขนาดใหญทสดและเลกทสดทยอมรบได

ความพอดในการสวม (Fit)

Clearance fit : เพลามขนาดเลกกวารเพลาเสมอ/ เพลาเคลอนทสมพทธกบรได

Transition fit : เพลาอาจมขนาดเลกหรอใหญกวารเพลากได/ เวลาประกอบตองใช

อปกรณชวยตอกเขาไป เชน คอนตะกว คอนเหลก หรอ hand press/ เพลาไมสามารถ

เคลอนทสมพทธกบรได/ เมอถอดออกยงไมเกดความเสยหายกบชนสวน

Interferance fit: เพลามขนาดใหญกวารเพลาเสมอ/ ตองใชแรงอดเขาไป/ เมอถอดออก

จะเกดความเสยหายกบชนสวน

Clearance fit Transition fit Interferance fit

Fundamental Deviation of Tolerance (1)

• บงบอกวาขนาดของเพลาหรอรเพลาทกาหนด ใกลกบ basic size มากนอยขนาดไหน

• กรณของเพลา ใชตวอกษรตวเลก b, c, cd, e, ef, f, fg, g, h, js, j, k, m, n, p, …

• กรณของรเพลา ใชอกษรตวใหญ B, C, CD, E, EF, F, FG, G, H, JS, J, K, M, N, P

• คา h, H คอตรงกบ basic size

กรณเพลา

หลวม แนน

Fundamental Deviation of Tolerance (2)

• บงบอกวาขนาดของเพลาหรอรเพลาทกาหนด ใกลกบ basic size มากนอยขนาดไหน

• กรณของเพลา ใชตวอกษรตวเลก b, c, cd, e, ef, f, fg, g, h, js, j, k, m, n, p, …

• กรณของรเพลา ใชอกษรตวใหญ B, C, CD, E, EF, F, FG, G, H, JS, J, K, M, N, P

• คา h, H คอตรงกบ basic size

กรณรเพลา หลวม แนน

Grade of Tolerance

• Grade of tolerance แสดงคาขนาดของความคลาดเคลอนทยอมใหเกดได

• ISO กาหนด Grade of tolerance อย 18 คา คานอยแสดงถงงานละเอยด คามากแสดงถงงาน

หยาบ

ยอมใหคลาดเคลอนไดมากกวา

ยอมใหคลาดเคลอนไดนอยกวา

ตารางคา Tolerance

(Hole-basis system)

Ex.

Shaft φ 25 (Basic size)

Hole φ 25 (Basic size)

ประกอบแบบ Normal running (H8-f7)

Shaft φ 25 (24.959 – 24.980)

Hole φ 25 (25.000 – 25.033)

-20 -41

+33 0

ตารางคา Tolerance

(Shaft-basis system)

Ex.

Shaft φ 25 (Basic size)

Hole φ 25 (Basic size)

ประกอบแบบ Normal running (F8-h7)

Shaft φ 25 (24.979 – 25.000)

Hole φ 25 (25.020 – 25.053)

0 -21

+53 +20

ขอแนะนาเบองตน (1)

Clearance

Loose Running

(H9/d10 or D10/h9)

ตองการใหเพลาหมนในรเพลาได งานทมความเปลยนแปลงอณหภม

สง ปองกนการตดเมอเพลาเกดการขยายตว

Easy Running

(H9/e9 or E9/h9)

เพลาหมนอยในรไดสะดวก เหมาะกบงานทไมละเอยดมากนก หรอ

ตองการใหมชองวางเลกนอย เชน main bearings ของ crank shaft

ในเครองยนตสนดาปภายใน

Normal Running

(H8/f7 or F8/h7)

ตาแหนงทวๆ ไปทตองการใหเพลาหมน หรอเลอนไปมาได มการ

เปลยนแปลงอณหภมนอย เชน Shaft กบ bush

Precision Running

(H7/g6 or G7/h6)

เพลาหมนหรอเลอนได แตตองการความแมนยา เชน Pin กบรยด

หรอ ลมกบรองลม

Average Location

(H7/h6)

บางเลมจดเปน Transition fit, เพลาไมหมนหรอเลอนไปมาบนเพลา

ขอแนะนาเบองตน (2)

Transition

Light push fit

(H7/k6 or K7/h6)

ตองใชคอนตอกเพอประกอบ ชนงานยงสามารถถอดประกอบไดโดย

ไมเสยหาย แตไมตองการใหเกดชองวางระหวางชนงาน ชนงานทม

การสนสะเทอน

Heavy push fit

(H7/n6 or N7/h6)

ตองใชอปกรณเพอใสแรงในการประกอบ ยงถอดประกอบไดโดยไม

เสยหาย เชน ลมกบรองลมกรณตองการสงกาลงขนาดมากๆ

Interference

Press fit

(H7/p6 or P7/h6)

ตองใชแรงมากในการประกอบ การถอดอาจทาใหเกดความเสยหาย

ได สามารถสงกาลงไดเลกนอยจากความแนนระหวางชนสวน

Heavy press fit

(H7/s6 or S7/h6)

ตองใชเครองมอขนาดใหญในการประกอบ หรอใชความรอนใหร

ขยายตวหรอความเยนทาใหชนทใสหดตว สามารถสงกาลงไดมากขน

จากความแนนระหวางชน ไมตองการถอดออก เชน bush

ตวอยางการใชงาน

คท ตวอยางการเลอก

1 Heavy push fit, Press fit

เพราะไมตองการถอดประกอบ เมอสกหรอก

เปลยน bush (ซงมกเปนวสดทความแขงผวตากวา

2 Normal running

ตองการใหเคลอนทสมพทธได

3 Coarse tolerance (หรอใหหางมากกวา เพราะไม

ตองการใหเกดการสมผส)

4 Average location

ในการใชงานไมเกดการเคลอนท และตองการให

ประกอบพอด

5 ดจากตารางรของสลกเกลยว (Clearance hole)

6 Average location, light push fit

ตองการประกอบพอด ไมมการเคลอนทสมพทธ

แตยงตองการใหถอดประกอบได

General tolerances

• การกาหนดคาความเผอ จะทาในตาแหนงทมความจาเปนเทานน การใสคาความเผอโดยไม

จาเปนจะเปนการเพมเวลา และตนทนในการผลตชนสวน

• เกณฑความคลาดเคลอนของขนาดทผลตโดยการตด เจาะ กด ไส โดยทวไป แสดงในตาราง

• โดยปกตจะเลอกเกณฑขนปานกลางมาใช

Nominal Dimension (mm) 0.5 to 3 Over 3

To 6

Over 6

To 30

Over 30

To 120

Over 120

To 315

Over 315

To 1000

Over 1000

To 2000

Permissible

deviations in

millimeters

Fine series ±0.05 ±0.05 ±0.1 ±0.15 ±0.2 ±0.3 ±0.5

Medium series ±0.1 ±0.1 ±0.2 ±0.3 ±0.5 ±0.8 ±1.2

Coarse series ±0.2 ±0.5 ±0.8 ±1.2 ±2 ±3

Very coarse ±0.5 ±1 ±1.5 ±2.5 ±4 ±8

Geometric Dimensioning & Tolerancing (GD&T)

• การกาหนดความเผอของขนาดเพยงอยางเดยวอาจไมเพยงพอตอการผลต ในกรณทจาเปน

จะตองกาหนดคาความเผอทางเรขาคณตดวย

Form

Profile

Orientation

Runout

Position

ตวอยางการกาหนดคา GD&T (1)

Straightness http://www.cobanengineering.com

ตวอยางการกาหนดคา GD&T (2)

Flatness Circularity

Cylindricity

http://www.cobanengineering.com

ตวอยางการกาหนดคา GD&T (3)

Perpendicularity Parallelism

http://www.cobanengineering.com

Datum : จด เสน ระนาบ หรอพนผวอยางอนทใชในการอางองการวดตาแหนง

ดงนนในการผลตตองทาให Datum มความสมบรณของรปราง

ตวอยางการกาหนดคา GD&T (4)

Positional

Concentricity

http://www.cobanengineering.com

ตวอยางการกาหนดคา GD&T (5) http://www.cobanengineering.com

Circular runout

Total runout

Surface roughness

• ความเรยบของผว แสดงถงความเรยบของผวหลงปรบแตงแลว

• ความเรยบขนอยกบกระบวนการผลตและความประณตในการผลต

• ความเรยบผวมความสมพนธกบ การสกหรอจากการเสยดส แรงเสยดทานระหวางผว

ความสามารถในการปองกนการรวซม และความรสกในการสมผส ความสวยงาม

• ยงผวเรยบ ยงตองใชเวลา และตนทนในการผลตสง จะกาหนดในตาแหนงทมความจาเปนเทานน

Roughness parameters

• Ra : Arithmetical mean deviation

• Rt : Total height of profile

• Rzjis : Ten point height of roughness profile

Ra : Arithmetical mean deviation

http://www.inspectionengineering.com/Images/SurfaceFinishExplain.pdf

Roughness parameters

Rzjis : Ten point height of roughness profile Rt : Total height of profile

http://www.inspectionengineering.com/Images/SurfaceFinishExplain.pdf

Evaluation length = n × sampling length (standard length, cut-off length)

ปกต n = 5

หากหาความแตกตางระหวางคามากสด และนอยสด แต

คดแคความยาว sampling length จะไดคา Ry แทน Rt

Ra, Rz and Symbols http://de.misumi-ec.com/pdf/tech/mold/09_mo1517.pdf

ตวอยางการใชงาน

สญลกษณ ตวอยางสญลกษณ Ra การใชงาน

ไมมการปรบแตงผว

12.5-25 ผวทมการ machine อยางหยาบๆ ใชในบรเวณทไมมการ

สมผส ไมคานงถงความสวยงาม

3.2-6.3 Medium commercial finish – Coarse production finish

ผลตไดโดยเครองกลง เครองกด

พนผวทมการสมผส

0.4-1.6 First class – Good machine finish

ใชเครองกด กลงได แตตองประณต

งานสวม บรเวณใสแบรง พนผวทใสวสดปองกนการรวซม

0.012-0.2 Very fine quality surface finishes, costly to produce

Precision gauge, laboratory instrument 0.2

1.6 0.8

3.2 6.3

12.5 25

ตวอยาง drawing (1)

ถาไมมกาหนดใช Ra = 12.5

คาอนทมในแบบ Ra = 3.2

ตวอยาง drawing (2)

ตวอยาง drawing (2)

https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_finish

Surface roughness and

Manufacturing arocess