Tipuri și toleranțe de fixare – O prezentare generală

Toleranțele și gradele de fixare sunt esențiale în industria de producție. În sens tehnic, toleranțele definesc o abatere permisă de la o proprietate definită, precum o dimensiune nominală. Acestea garantează că produsele și componentele îndeplinesc standardele de calitate necesare.

Grade de fixare și toleranțe

Ingineria producției și a proiectării diferențiază toleranțele în toleranțe dimensionale, toleranță de formă și toleranțe de poziție. Toleranțele dimensionale definesc abaterea permisă a unei componente de la o dimensiune preconizată (dimensiune nominală) cu o limită superioară maximă permisă și o limită inferioară maximă permisă. Fiecare componentă este fabricată cu o anumită toleranță. Dacă trebuie combinate două componente, câmpurile de toleranță ale ambelor componente interacționează. Conexiunea dintre două sau mai multe elemente de design se numește grad de fixare. De exemplu, o fixare pe rotund reprezintă conexiunea axului și a alezajului, care se fixează prin dimensionare, dimensiuni și toleranțe. Fixarea se referă la punctul de contact mecanic în care elementele interacționează.

Tipuri de fixări

Există următoarele tipuri de fixare:

• Ajustare spațiu liber
• fixare interferențe
• Fixare prin tranziție

Ajustare spațiu liber

Fixările aprobate sunt fixări în conformitate cu DIN-EN-ISO 286, unde dimensiunea minimă a alezajului este mai mare sau egală cu (în cazul limită) dimensiunea maximă a axului (c). Acest lucru creează întotdeauna un joc la asamblarea alezajului și a axului. În unele cazuri, poate fi necesară o fixare liberă pentru a ține cont de condițiile de expansiune termică, montare sau operare. În aplicațiile cu lagăre, de exemplu, o fixare liberă are întotdeauna ca rezultat faptul că elementele de rulare sau suprafețele glisante au libertate de mișcare în lagăre. Exemplele sunt:

• H8/d9 - mult spațiu liber, prezența unui spațiu liber
• H7/g6 - spațiu liber scăzut, spațiu liber îngust

Fixare prin interferență

Interferențele, numite și „fixări prin presare”, sunt o metodă potrivită utilizată în proiectarea ingineriei mecanice. O componentă este fabricată intenționat supradimensionată, astfel încât să se fixeze strâns în dimensiunea de bază a componentei de îmbinare.

Această fixare prin presare asigură o conexiune fixă, permanentă între un ax și un alezaj. Îmbinarea este posibilă numai cu multă forță și, dacă este necesar, cu încălzire suplimentară. Un exemplu este ajustarea H7/p6, care este îmbinată sub presare.

Fixare prin tranziție

Fixările tranziționale reprezintă o variantă intermediară a fixării jocului și a fixării supradimensionate. Aceasta înseamnă că rezultatele unei fixări la distanță sau ale unei fixări la presare depind de locația măsurătorilor reale în câmpul de toleranță. Tranzițiile nu mai pot fi îmbinate manual, dar pot fi îmbinate, de exemplu, sub presiune ușoară (ciocan). Un exemplu este H7/n6.

Sisteme de fixare

Au fost introduse sisteme adecvate pentru a reduce numărul de toleranțe și pentru a face utilizarea toleranțelor mai practică în producție.

Alezaj de bază

Deoarece este mai ușor să se producă diametrul exterior decât diametrul interior, principiul alezajului de bază se aplică deseori datorită simplității și eficienței costurilor. Alezajul este întotdeauna fabricat cu același instrument și tolerat în conformitate cu standardul ISO al sistemului de toleranță. DIN EN ISO 286-1 și DIN EN ISO 286-2 oferă standarde internaționale de toleranță dimensională și de fixare pentru a garanta faptul că componentele sunt fabricate cu precizie și că îndeplinesc standardele de calitate. Diametrul alezajului este tolerat în conformitate cu ISO al sistemului de toleranță, unde axul corespunzător este alocat oricărei poziții a câmpului de toleranță. Alezajele de bază sunt marcate cu majuscule, cum ar fi H7.

Arbore de bază

Pentru sistemul de bază al axului, toleranța se referă la ax. Toleranța este determinată în funcție de sistemul de toleranță ISO într-un câmp h. Axul de bază este definit și în DIN EN ISO 286-1. Toleranța asociată este comutată în alezaj. Axurile de bază sunt specificate cu litere mici, de ex., h7.

Axurile de bază sunt mai puțin frecvente, dar sunt utilizate, de exemplu, la transmisiile cu axuri lungi sau atunci când este specificat un ax corespunzător și este, de asemenea, element de ghidare.

Mai multe informații despre toleranțele dimensionale pot fi găsite pe blogul Fundamentals of dimensional tolerances și selecția de fixări.

Diverse toleranțe

Toleranțele sunt abateri permise de la caracteristicile unei componente tehnice sau ale unui grup funcțional; în cadrul toleranțelor menționate, este asigurată fiabilitatea funcțională a componentei sau a grupului funcțional. Toleranțele geometrice, care se referă la dimensiuni, forme, poziții, greutate și asprime, sunt deosebit de importante pentru procesul de proiectare.

Dar de ce sunt necesare toleranțele? Componentele sunt prezentate la o anumită scară pe desenele tehnice. Teoretic, dimensiunile nominale pot fi citite acolo. Totuși, toleranțele trebuie incluse, deoarece în realitate vor exista întotdeauna abateri de la dimensiunile nominale atunci când sunt fabricate componente (exactitatea de fabricație 100% nu este posibilă). Acestea sunt stabilite în general în funcție de scopul lor, adică utilizarea viitoare, condițiile de mediu și conexiunea cu alte componente (lanțuri de toleranță) sunt deja luate în considerare în cadrul proiectării. Atunci când specificați toleranțele, se pot specifica fie câmpurile de toleranță, fie abaterile permise (dimensiunile) pot fi specificate direct. Pentru toleranțele de formă și de poziție, parametrii tolerați sunt determinați prin simbolurile corespunzătoare.

Standardele aplicabile pentru toleranțe (începând cu 04/2024) sunt, de ex.:

• DIN ISO 2768-1 și DIN EN ISO 22081: Reglementări privind toleranțele generale
• DIN EN ISO 1101: Reglementări privind toleranțele de formă și de poziție
• DIN EN ISO 5459: Reglementări privind referințele și sistemele de referință
• DIN EN ISO 8015: Determinarea și specificarea toleranțelor

Toleranțe generale

Toleranțele generale se aplică tuturor dimensiunilor pentru care nu este specificată în mod explicit o toleranță. DIN ISO 2768-1 reglementează toleranțele generale pentru lungimi și dimensiunile unghiului, DIN EN ISO 22081 pentru toleranțele de formă și de poziție. O notificare exemplu a unui desen tehnic poate fi, de exemplu: ISO 2768 mf.

De exemplu, există următoarele clase de precizie pentru dimensiunile de lungime și de unghi:

• f (fin), utilizat, de ex., în ingineria de precizie
• m (mediu), clasificarea tipică a atelierului de prelucrare
• c (constant), utilizat, de ex., pentru piese turnate
• v (foarte grosier), utilizat, de ex., pentru prelucrarea brută a lemnului

Toleranțele de producție

În producție, toleranțele permit componentelor să fie interșanjabile, cu condiția ca acestea să fi fost produse în aceleași toleranțe. Acest lucru merge mână în mână cu independența producătorului. Toleranțele de fabricație stau la baza producției în masă.   În funcție de aplicație, poate fi util ca designul să facă referire la dimensiunea limită superioară sau inferioară. Prin urmare, atunci când este necesară refacerea lucrărilor, ajustările pot fi efectuate în mod corespunzător, în sus sau în jos, fără riscul depășirii toleranței de fabricație. De exemplu, are sens să se facă referire la dimensiunea limită inferioară pe alezaje și, de exemplu, să se facă referire la dimensiunea limită superioară pe arbori.

Toleranțe dimensionale

Toleranțele dimensionale sunt specificații dimensionale, de ex., de către inginerul proiectant, care trebuie respectate pentru a vă asigura că designul funcționează, de ex., 110 mm (-5 mm, +10 mm). Toleranțele indică abaterile maxime admise (sus/jos) de la valoarea nominală. Acestea pot fi specificații procentuale sau abateri maxime.

Toleranța dimensională superioară sau inferioară este calculată din diferența dintre dimensiunea maximă permisă (dimensiunea limită superioară, dimensiunea maximă) și dimensiunea cea mai mică (dimensiunea limită inferioară, dimensiunea minimă). Câmpul de toleranță se încadrează în aceste limite. Cu cât toleranța specifică mai multă precizie, cu atât procesul de fabricație devine mai scump. Prin urmare, toleranțele nu trebuie selectate prea specifice.

Toleranțele lagărelor cu bile

Specificațiile clasei de toleranță pot fi utilizate ca un indicator simplu pentru precizia la rulare a unui lagăr cu bile rulant (de ex., lagăr radial, lagăr axial). În calitate de producător japonez, MISUMI furnizează produsele sale în clase de toleranță în conformitate cu Standardul japonez JIS B0401. În gama standard DIN sau ISO, standardul JIS B 1514 acoperă standardele ISO 492, ISO 199 și DIN 620 pentru tipurile de lagăre corespunzătoare. Precizia lagărului poate fi selectată, de exemplu, în clasele de toleranță 2 (P2), 4 (P4), 5 (P5), 6 (P6) și 0 (P0). JIS B 1514 (specificațiile prezentate în paranteze sunt în conformitate cu DIN 620). Clasa 2 de lagăre (P2) se referă la lagărele de cea mai înaltă calitate și la lagărele mai eficiente din punct de vedere al costurilor, toleranțele mai mari crescând până la clasa 0 (P0).