geometry tolerancing - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~rchanat/2103203 mech...
TRANSCRIPT
บทท 5
Geometry tolerancing
ในการผลตชนงานจำนวนมากทตองประกอบกน คาความเผอของขนาดเพยงอยางเดยวอาจจะไมสามารถพอเพยงเมอจำเปนเราจำเปนตองใหคาความเผอของรปรางของชนงานดวย ตวอยางเชน ถาเราใหขนาดเผอสำหรบขนาดเสนผานศนยกลางของทรงกระบอกเพยงอยางเดยว ชนงานอาจผลตออกมาคดหรอโกง แตกสามารถมขนาดตรงตามแบบได เพราะการกำหนดขนาดแบบน เราควบคมเฉพาะขนาดเสนผานศนยกลางทแตละตำแหนงเทานนแตไมสนใจรปรางโดยรวมของชนงาน ดงแสดงในรปท 5.1 สำหรบการใหความเผอขนาด จากรปจะเหนวา ชนงานจะไมสามารถประกอบเขาในรเพลาได ดงนนในงานบางอยางเราจำเปนจะตองกำหนดความเผอสำหรบรปรางของชนงานดวย
5.1 แบบตางๆของคาพกดความเผอสำหรบรปราง (types of geometrytolerances)
เราสามารถใชสญลกษณตางๆของคาพกดความเผอรปรางตามมาตรฐานของ AS 1100 Part101 ตามแสดงในตารางท 5.2
5.1.1 คำศพทตางๆทเกยวของFeature
Feature หมายถงชนงาน หรอ สวนของชนงาน เสนหรอพนผวเดยวๆไมมความหนาเราไมนบเปน feature ทรงกระบอก, รองลม, ชนสวนสเหลยม (ผวเรยบสองผว) จงจะนบวาเปน feature และเราจะเรยกวา features of
รปท 5.1: ตวอยางความผดพลาดทอาจเกดขนได
39
40 บทท 5. GEOMETRY TOLERANCING
รปท 5.2: สญลกษณตางๆ
size
Maximum and Least material conditions, MMC and LMC
ในการกำหนดคาความเผอของ features of size ตางๆทประกอบกน (mating parts) เราจะพบวาขนาดเมอชนสวนตางๆมขนาดใหญทสดนนเปนขนาดทมผลตอการสวมใสมากทสด และทขนาดอนๆกจะมผลนอย ถาทกชนมขนาดใหญและสามารถประกอบกนได เมอแตละชนไมไดมขนาดใหญทสดกจะสามารถประกอบกนไดแน ถาเราพจารณาตวอยางในรปท 5.3 จะเหนวา ตามแบบแลว เมอชนงานทงสองมขนาดใหญทสด (Maximum Mate-rial Condition, MMC) ทงเพลาและรเพลาจะตองมความเปนทรงกระบอกอยางสมบรณจงจะสามารถประกอบเขากนได (รป b) ในทางกลบกนถาชนงานทงสองมขนาดตำสด (Least Material Condition, LMC) เพลาจะสามารถโกงไดถง 0.02 mm ถารเพลาเปนทรงกระบอกอยางสมบรณ
ท MMC ชนงานจะมเนองานมากทสดเทาทจะเปนไปไดตามคาความเผอ(tolerance)ทกำหนดไวในแบบ และท LMC ชนงานจะมเนองานนอยทสดเทาทกำหนดไวในแบบ
Virtual size
Virtual size เปนขนาดของรปรางสมบรณ (perfect form) ทสามารถครอบคมชนงานไดพอด คอสมผสตำแหนงสงสดของชนงานพอด การพจารณาวาชนสวนจะสวมใสกนไดหรอไมจะสามารถทำไดงายขนเมอใช virtual size(เปนการประมาณเทานน)
ในรปท 5.3 (c) แสดงถง virtual size ของเพลา และ รปท 5.4 แสดง virtual size ของรเพลา
Datum
Datum คอ จด, เสน, ระนาบ หรอ พนผวอยางอนทใชในการอางองการวดตำแหนงของขนาดตางๆ สำหรบการผลตเราจะถอวา Datum มความสมบรณของรปราง คอ ถาเปนระนาบของผวงานหนง ถงแมวาการผลตจะทำใหผวงานนมรปรางตางไปจากระนาบ เราจะตองพยายามวดหรออางองกบระนาบทสมบรณของผวงานน ไมใชผวงานจรง
5.1. แบบตางๆของคาพกดความเผอสำหรบรปราง (TYPES OF GEOMETRY TOLERANCES) 41
รปท 5.3: ผลรวมของคาเผอเชงเสนและรปราง
รปท 5.4: ขนาด virtual size ของรเพลา
42 บทท 5. GEOMETRY TOLERANCING
รปท 5.5: ไมมการกำหนด MMC
รปท 5.6: การกำหนดใหมคาความเผอท MMC
Datum feature
Datum feature เปน feature ของชนงาน เชน ขอบ, ระนาบ, หรอ รเพลา ทใชในการสราง datum หรอใชในการกำหนดตำแนงของ datum
Maximum material principle
Maximum material principle แสดงดวยสญลกษณ เพอแสดงวาขนาดเผอนนกำหนดใหเมอชนงานมเนองานมากทสด ตวอยางการใชงานมดงน
1. ในรปท 5.5 เปนการกำหนดความเผอของรปรางทไมไดใช MMC ในกรณนคาความเผอนนไมมความสมพนธใดๆกบขนาดของชนงาน คาความเผอทใหใชกบทกๆขนาดของชนงาน (ตามรปยงไมไไดใสสญลกษณของรปราง)
2. ในรปท 5.6 เราใหขนาดความเผอท MMC นนคอทเนองานมากทสดนน คาความเผอคอ 0.05mm
3. ในรปท 5.7 คาความเผอท MMC คอศนย
4. ในรปท 5.8 เราใหขนาดความเผอท MMC นนคอทเนองานมากทสดนนคาความเผอคอ 0.05mm นนคอตำแหนงจดศนยกลางจะสามารถผดไดภายในรปทรงกระบอกขนาดเสนผานศนยกลาง0.05mm ดงแสดงในรป (b) แตทขนาดเนองานนอยทสดหรอเมอมขนาดเสนผานศนยกลางสงสด ตำแหนงจดศนยกลางจะมไดมากกวา คอมไดเทากบ 0.05mm บวกกบผลรวมของคาความเผอของรเพลาอก 0.1mm เทากบ 0.15ดงในรปท (c)
5. ในรปท 5.9 จากในรปเรากำหนดใหเพลาชนเลกเปน feature อางอง ทเนองานมากทสดตำแหนงแนวแกนของเพลาชนใหญจะตองอยในทรงกระบอกเสนผานศนยกลาง 0.05mm รอบๆแกนของเพลาของเพลาอนเลก นนคอแกนของเพลาอนใหญจะขยบไปไดไมเกน 0.025mm (0.05/2) เมอเทยบกบแกนเพลาอนเลก ทขนาดอนตำแหนงแกนเพลาสามารถผดพลาดจากแกนเพลาอนเลกไดไมเกน 0.035 (=(0.05+0.1+0.1)/2) คอรวมคาเผอของเพลาทงสองดวย
5.1. แบบตางๆของคาพกดความเผอสำหรบรปราง (TYPES OF GEOMETRY TOLERANCES) 43
รปท 5.7: การกำหนดใหมคาความเผอท MMC เปนศนย
รปท 5.8: การใขงาน MMC สำหรบตำแหนงรเพลา
44 บทท 5. GEOMETRY TOLERANCING
รปท 5.9: การใชงาน MMC สำหรบตำแหนงของแกนเพลา
5.2 การกำหนดขนาดความเผอของรปรางบนแบบการกำหนดขนาดความเผอบนแบบทำไดสองแบบคอ แบบกรอบภาพ (frame method) และแบบตาราง แบบตารางนนมกจะใชเมอตองกำหนดขนาดความเผอมากกวา 3 ชดขนไป ซงเราจะไมกลาวถงในทน สญลกษณตางๆและของมลทจำเปนสำหรบการกำหนดขนาดความเผอของรปรางแสดงดงในตารางท 5.1 ถง 5.7 เราจะอธบายคาบางคาในตารางนเพอเปนตวอยาง
การใหขอมล
การใหขอมลนนแสดงดงในตารางท 5.1 (1) สำหรบแถวลาง คาแรกแสดงชดของขนาดความเผอในกรณทจำเปนตองแสดงวากรอบขอมลนนใหขอมลเกยวเนองกน ชองทสองแสดงสญลกษณของรปรางทเราตองการใหคาความเผอ ชองทสามแสดงคาความเผอและสญลกษณการวดคาเผอ ชองสดทายแสดง datum feature ทตองการใช สวนแถวบนใชกำหนด datum feature ไปพรอมกบการใหคาเผอ
การกำหนด datum feature
การกำหนด datum feature นนมสองวธดงแสดงในตารางท 5.1 (2) โดยจะเหนวาเราสามารถกำหนด datum ใหกบ feature ตางๆได เชน พนผว (2), แนวแกนร (7), แนวแกนเพลา (10) และ slot (18)
flatness
คาความเรยบนนกำหนดไดตามตารางท 5.1 (3) เราใชกำหนดระนาบของผวงานทตองการเพอใหอยระหวางระนาบสมบรณสองอนทหางกนเทากบคาควาทเผอทกำหนด
ความเปนเสนตรง (straightness)
เราสามารถใชความเปนเสนตรงในการกำหนดคาความเผอสำหรบ
1. ความเปนเสนตรงของเสน
2. ความเปนเสนตรงของแกนในระนาบ
3. ความเปนเสนตรงของแกนรปทรงกระบอกแบบตางๆ (solids of revolution)
5.2. การกำหนดขนาดความเผอของรปรางบนแบบ 45
ตารางท 5.1: การกำหนดขนาดความเผอแบบตางๆ
46 บทท 5. GEOMETRY TOLERANCING
ตารางท 5.2: การกำหนดขนาดความเผอแบบตางๆ
5.2. การกำหนดขนาดความเผอของรปรางบนแบบ 47
ตารางท 5.3: การกำหนดขนาดความเผอแบบตางๆ
48 บทท 5. GEOMETRY TOLERANCING
ตารางท 5.4: การกำหนดขนาดความเผอแบบตางๆ
5.2. การกำหนดขนาดความเผอของรปรางบนแบบ 49
ตารางท 5.5: การกำหนดขนาดความเผอแบบตางๆ
50 บทท 5. GEOMETRY TOLERANCING
ตารางท 5.6: การกำหนดขนาดความเผอแบบตางๆ
5.2. การกำหนดขนาดความเผอของรปรางบนแบบ 51
ตารางท 5.7: การกำหนดขนาดความเผอแบบตางๆ
52 บทท 5. GEOMETRY TOLERANCING
ตารางท 5.8: การกำหนดขนาดความเผอของตำแหนงรเจาะ
ในตารางท 5.1 (4) เปนการใชความเปนเสนตรงกำหนดขนาดความเผอของเสนตรงใดๆทลากในระนาบทขนานกบระนาบภาพของรปทมการใหขนาดความเผอ สำหรบ (5) เราใชกำหนดความเปนเสนตรงเสนทใชในการหมนรอบแกนของเพลาเพอสรางพนผวของทรงกระบอก (6) กำหนดแกนของทรงกระบอก ในกรณนเราตองการใหแกนเพลานนอยในทรงกระบอกทมเสนผานศนยกลางเทากบคาเผอทกำหนด
ความตงฉาก (perpendicularity)
ความตงฉากสามารถใชในการกำหนด1. ความตงฉากของเสนกบเสนอางอง2. ความตงฉากของแกนเทยบกบระนาบอางอง3. ความตงฉากของระนาบพนผวเทยบกบแกนอางอง4. ความตงฉากของระนาบพนผวเทยบกบระนาบอางอง
ในตารางท 5.2 (7) คาเผอของแกนรเกลยวจะตองอยระหวางระนาบสองระนาบทตงฉากกบรอางอง และหางกนเทากบคาเผอ ในกรณทสองเราใชคาเผอในการกำหนดใหแกนเพลาอยในระนาบทตงฉากกบระนาบอางองโดยในทนเราใชระนาบสองชดเพราะเรากำหนดคาเผอสองชด 5.2 (8) ในตารางท 5.2 (9) กำหนดคลายๆกนกบใน (8) แตสงเกตวามสญลกษณเสนผานศนยกลางดวย ในกรณนเราตองการใหแกนเพลาอยภายในรปทรงกระบอกทมเสนผานศนยกลางเทากบคาความเผอทใหไว
ตำแหนง (position)
สำหรบการกำหนดคาเผอของตำแหนง เรามสองแบบคอ สำหรบแกนของรเพลา และพนผว ในตารางท 5.3(12) และ (13) จะเหนวา คาตำแหนงของรเพลานนกำหนดไวในกรอบ โดยคาตำแหนงนสามารถผดพลาดไดตามกำหนดไวในคาเผอคอ เปนวงกลมเสนผานศนยกลาง 0.05mm รอบตำแหนงกำหนด โดยจะเหนวาการกำหนดแบบนจะไดตำแหนงจรงทผดพลาดไปจากตำแหนงทตองการไมเกน 0.05/2mm ในทกทศทาง แบบนเราเรยกวาแบบ true position คอคาความผดพลาดนนวดจากตำแหนงจรงในทกทศทาง พจารณาเทยบกบในรปท 5.8สำหรบคาความเผออกแบบ ในอกแบบนเราจะเหนวาคาตำแหนงทยอมรบไดนน เราพจารณาทละแนว ทำใหเกดพนทของตำแหนงทยอมรบไดเปนสเหลยม เทยบกบพนทแบบวงกลมสำหรบการใหความเผอแบบ true position
เราสามารถใหคาเผอสำหรบพนผวไดดงแสดงในตารางท 5.3 ซงเปนแบบ true position เชนกน นนคอคาความผดพลาดนนใหวดจากตำแหนงทตองการไมเกนครงหนงของคาความเผอ
5.2. การกำหนดขนาดความเผอของรปรางบนแบบ 53
ความรวมศนย (concentricity)
เราใชความรวมศนยสำหรบ feature สองอนขนไป วามความแตกตางของแนวแกนอยางไร ความรวมศนยสามารถถอวาเปนการใหคาความเผอของตำแหนงแบบหนง พจารณาในตารางท 5.3 (16) ในกรณนเราตองการให แกนเพลาทางซายและแกนเพลาดานขวาอยในแนวเดยวกน โดยคาเผอแสดงคาผดพลาดทยอมรบไดรอบๆแกนรวมน
ความสมมาตร (symmetry)
การใหคาเผอของความสมมาตรถอวาเปนการใหคาเผอของตำแหนงแบบหนงในตารางท 5.4 (18) แสดงการใชคาเผอสำหรบตำแหนงของรเพลาทตองการใหอยทตำแหนงกงกลางบน
แกนรวมของ datum feature C และ D โดยตามการใหความเผอเราตองการใหตำแหนงแกนของรนนอยระหวางระนาบสองระบบทอยหางจากแกนนเทาๆกน และระนาบหางกนเทากบคาเผอ 0.05mm ในรปท (19) กจะคลายๆกนแตเราคดคาเผอสองแนว โดยแตละแนวนนไมขนแกกน
ในตารางท 5.5 (20) เรากำหนดใหแกนของลน (tongue) นนตองอยในระนาบสองระบบทอยหางจากแกนกลางของพนผวสองพนผวทกำหนดดวย datum A และระนาบสองระนาบหางกนเทากบคาเผอ 0.05m-m สวน (21) นนเราตองการใหพนผวทงสองนนสมมาตรเมอเทยบกบแกนรวม
ความเปนทรงกระบอก (cylindricity)
ในกรณน เราตองการใหผวงานเปนรปทรงกระบอกโดยใหมคาความผดพลาดจากรปทรงกระบอกทสมบรณไมเกน ครงหนงของคาความเผอ หรอคอใหรปทรงกระบอกทผลตไดนนอยระหวางพนผวทรงกระบอกสองกนทรวมแกนกนและทพนผวหางกนเทากบคาความเผอ (22) ในกรณนเราไมสนใจกำหนดคาควาามเผอของตำแหนงแกนของผวงานทรงกระบอกทเกดขน
profiles
ในกรณนเราตองการกำหนดคาเผอสำหรบ รปรางของเสนหรอ รปรางของพนผวกได ในกรณแรก (23) เรากำหนดใหแนวเสนจรงนนจะตองอยภายใน รปทรงทสรางขนจากแนวเสนสมบรณ โดยสรางทรงกลมขนทมจดศนยกลางบนเสนนและมเสนผานศนยกลางเทากบคาเผอทกำหนด จากนนเลอนทรงกลมนไปตามเสน หรอเราจะคดวา ตำแหนงเสนจะยอมรบไดถาตำแหนงนอยภายในรปทรงกลมอนใดกไดทมจดศนยกลางบนเสนสมบรณทตองการและมเสนผานศนยกลางเทากบคาเผอทกำหนด
เชนเดยวกนสำหรบคาเผอสำหรบรปรางของพนผว (24-27) ตำแหนงของพนผวจะยอมรบได ถาตำแหนงนนอยในรปทรงกลมอนใดกไดทมจดศนยกลางบนพนผวสมบรณทตองการและมเสนผานศนยกลางเทากบคาเผอทกำหนด
angularity
คาเผอนใชกำหนดคาเผอสำหรบมมตางๆ ในตารางท 5.6 แสดงการใหคาความเผอสำหรบมมตางๆ
ความขนาน parallelism
ในตารางท 5.6 (31) เราตองการใหแนวแกนของรเพลาดานซาย ขนานกบแนวแกนของรอางองทางดานขวา ในกรณนใหความเผอทละแนว โดยเราตองการใหแนวแกนอยระหวางระนาบสองระนาบในแนวตงทหางกนเปนระยะเทากน 0.4mm แตระนาบในแนวนอนทระยะ 0.3m โดยระนาบทงหนดตองขนานกนกบแนวแกนของรอางอง สวนใน (32) เราตองคลายๆกนแตใหคาเผอเปนตำแหนงของแกนจรงรอบๆแกนสมบณณทตองการ
54 บทท 5. GEOMETRY TOLERANCING
ความกลม circularity
ความกลมจะคลากกบความเปนทรงกระบอก แตเราจะสนใจเฉพาะตำแหนงในแตละระนาบทตดตงฉากกบแนวแกนเทานน และเชนเดยวกนกบคาความเผอทรงกระบอก เราไมไดสนใจตำแหนงแกนหรอจดกงกลางของวงกลมหรอทรงกลมเลย
Runout
Runout นนใชในการใหคาเผอสำหรบพนผวทเกดจาการหมนของเสนรอบแกน เชนในงานกลง runout จะหมายถงเฉพาะความเผอทเกดจากความเแตกตางของตำแหนงหรอรศมจากแกนหมนตางๆรอบแกนหมนเทานนวามความแตกตางกนอยางไร ในตาราง 5.7 (37) และ (38) แสดงการใหคาความเผอแบบ runout และ totalrunout ในกรณนเราตองการใหคาความเผอสำหรบ ความแตกตางของรศมระหวางจดตางๆบนรปทรงกระบอกนน เมอเทยบกบแกนหมน ในการวดเราจะหมนชนงานรอบแกนอางอง จากนนใชอปกรณวดตำแหนง เชน dialgauge จากนนหมนชนงานไปรอบๆ เพอดวาคาตำแหนงทอานไดมการเปลยนแปลงจากคามากไปนอยสดเทาได เราจะยอมรบไดเมอคาความเปลยนแปลงสงสดนไมเกนคาเผอทกำหนด สำหรบ runout เราจะวดคาความเปลยนแปลงสงสดนในแตละระนาบเทานน สวน total runout เราจะดคาความเปลยนแปลงในทกๆระนาบ นนคอสำหรบ total runout เราจะหมนเพลาและเลอนอปกรณการวดไปมาในแนวแกนและจดคาตำสดและสงสดนำมาลบกนเพอหาคาความเปลยนแปลงสงสด สวน runout เราจะไมเลอนตำแหนงอปกรณวด แตจะหาความเปลยนแปลงสงสดกอนซงจะตองใหไดตำกวาคาเผอทกำหนด จากนนทำซำโดยเปลยนตำแหนงอปรกรณวดไปตามแนวแกนเพลา total runout จะมากกวา runout เสมอ
5.3 ตวอยางการใชงาน
5.3. ตวอยางการใชงาน 55
รปท 5.10: ตวอยางการใชงาน (endplate)
56 บทท 5. GEOMETRY TOLERANCING
รปท 5.11: การใหขนาดเพลาสองระดบใหประกอบกนไดแนๆ
รปท 5.12: เพลารองเลอนและตกตา
5.3. ตวอยางการใชงาน 57
รปท 5.13: geometric tolerance for the shaft
รปท 5.14: shaft support
58 บทท 5. GEOMETRY TOLERANCING
รปท 5.15: motor stage applications
5.3. ตวอยางการใชงาน 59
รปท 5.16: motor stage tolerance