التسامح والملاءمة، هذا هو أساس الآلة

لماذا هناك مفاهيم التسامح والملاءمة؟

جميع المنتجات المصنعة، بغض النظر عن مدى دقة المعدات، ومهما حاولنا، فإن الحجم والشكل لا يمكن أن يلبي المتطلبات العددية النظرية بشكل كامل. هذه هي الفجوة بين المثالية والواقع!

إذن كيف يمكن تلبية متطلبات قابلية تبديل الأجزاء؟ أي أن أي جزء من مجموعة الأجزاء أو المكونات بنفس المواصفات يمكن أن يلبي متطلبات الأداء المحددة دون أي اختيار أو تعديلات إضافية. وهذا يتطلب أن تكون أبعاد أجزاء الإنتاج ضمن نطاق التسامح المسموح به.

01
المصطلحات المتعلقة بالتسامح

أثناء معالجة الأجزاء، نظرًا لتأثير دقة الأدوات الآلية، وتآكل الأدوات، وأخطاء القياس، وما إلى ذلك، من المستحيل معالجة أبعاد الأجزاء بدقة مطلقة. من أجل ضمان قابلية التبادل، يجب أن يقتصر خطأ المعالجة لأبعاد الأجزاء على نطاق معين ويجب تحديد مقدار الاختلاف في الأبعاد.

صورة

1) الحجم الأساسي
يتم تحديد الأبعاد أثناء التصميم بناءً على قوة الجزء ومتطلباته الهيكلية.

2) الحجم الفعلي
الأبعاد التي تم الحصول عليها عن طريق القياس.

3) الحجم الشديد
حدان لاختلاف الحجم المسموح به. يتم تحديده على أساس الحجم الأساسي. تسمى القيمة الأكبر من القيمتين الحد الأقصى لحجم الحد؛ الأصغر يسمى الحد الأدنى لحجم الحد.

4) انحراف الأبعاد (يشار إليه بالانحراف)
الفرق الجبري الذي يتم الحصول عليه عن طريق طرح حجم معين من حجمه الأساسي. الانحرافات الأبعاد تشمل:
الانحراف العلوي=الحد الأقصى لحجم الحجم - الحجم الأساسي
الانحراف الأدنى=الحد الأدنى لحجم الحد - الحجم الأساسي
تسمى الانحرافات العلوية والسفلية بشكل جماعي انحرافات الحد، ويمكن أن تكون الانحرافات العلوية والسفلية موجبة أو سالبة أو صفر.

تنص المعايير الوطنية على أن رمز الانحراف العلوي للفتحة هو ES، ورمز الانحراف السفلي للفتحة هو EI؛ رمز الانحراف العلوي للعمود هو es، ورمز الانحراف السفلي للعمود هو ei.

صورة
▲مخطط منطقة التسامح

5) التسامح الأبعاد (يشار إليه بالتسامح)
الاختلاف في الأبعاد مسموح به.
تفاوت الأبعاد=الحد الأقصى لحجم الحد - الحد الأدنى لحجم الحد
=الانحراف العلوي-الانحراف السفلي

نظرًا لأن الحد الأقصى لحجم الحد دائمًا أكبر من الحد الأدنى لحجم الحد، أي أن الانحراف العلوي يكون دائمًا أكبر من الانحراف الأدنى، يجب أن يكون تسامح الأبعاد موجبًا.

6) مخطط خط الصفر ومنطقة العلاقات العامة ومنطقة التسامح
خط الصفر هو خط مرجعي يستخدم لتحديد الانحراف في مخطط منطقة التسامح، أي خط الانحراف الصفري. عادةً ما يمثل خط الصفر الحجم الأساسي. ضع علامة "0" و"+" و"-" على الطرف الأيسر من خط الصفر. الانحراف فوق خط الصفر إيجابي. الانحراف تحت خط الصفر سلبي. منطقة التسامح هي منطقة يحدها خطان مستقيمان يمثلان الانحرافات العلوية والسفلية. عرض منطقة التسامح وموضعها هما العنصران اللذان يشكلان منطقة التسامح.

7) التسامح القياسي ودرجة التسامح القياسية
التسامح القياسي هو أي تسامح مدرج في المعايير الوطنية لتحديد حجم منطقة التسامح. مستويات التسامح القياسية هي المستويات التي تحدد دقة الأبعاد. يتم تقسيم التفاوتات القياسية إلى مستويين 0، وهما IT01، وIT0، وIT1~IT18، والتي تمثل التفاوتات القياسية. تمثل الأرقام العربية مستويات التسامح القياسية. من بينها، مستوى IT01 هو الأعلى، والمستويات تتناقص بالترتيب، ومستوى IT18 هو الأدنى. بالنسبة لحجم أساسي معين، كلما ارتفع مستوى التسامح القياسي، قلت قيمة التسامح القياسي، وارتفعت دقة الحجم.

8) الانحراف الأساسي
يستخدم لتحديد الانحراف العلوي أو السفلي لمنطقة التسامح بالنسبة لموضع خط الصفر. يشير عموما إلى الانحراف بالقرب من خط الصفر. عندما تكون منطقة التسامح أعلى من خط الصفر، يكون الانحراف الأساسي هو الانحراف الأدنى. عندما تكون منطقة التسامح تحت خط الصفر، يكون الانحراف الأساسي هو الانحراف العلوي.

وفقاً للاحتياجات الفعلية، ينص المعيار الوطني على 28 انحرافاً أساسياً مختلفاً للثقوب والأعمدة، كما هو موضح في الشكل أدناه. يمكن العثور على قيم الانحراف الأساسية للثقوب والأعمدة من الجداول ذات الصلة.

صورة
▲ سلسلة الانحراف الأساسية

وكما يتبين من الشكل أعلاه:

1) يتم تمثيل رمز الانحراف الأساسي بأحرف لاتينية، وتمثل الأحرف الكبيرة رمز الانحراف الأساسي، وتمثل الأحرف الصغيرة رمز الانحراف الأساسي للمحور. وبما أن الانحراف الأساسي في الشكل يمثل فقط حجم منطقة التسامح، فقد تم رسم أحد طرفي منطقة التسامح كفتحة.

2) يكون هذا الانحراف من A إلى H باعتباره الانحراف الأدنى، ومن J إلى ZC باعتباره الانحراف الأعلى، والانحرافان العلوي والسفلي لـ JS هما +IT/2 و-IT/2 على التوالي.

3) الانحراف الأساسي للمحور من a إلى h هو الانحراف العلوي، وj إلى zc هو الانحراف الأدنى، والانحرافان العلوي والسفلي لـ js هما +IT/2T و-IT/2 على التوالي. يمكن حساب انحراف آخر للفتحة والعمود من الانحراف الأساسي والتسامح القياسي.

02
المصطلحات المتعلقة بالتنسيق

في تجميع الآلة، تسمى العلاقة بين مناطق التسامح للثقوب والأعمدة التي لها نفس الحجم الأساسي ويتم دمجها مع بعضها البعض بالتناسب. نظرًا لاختلاف الأبعاد الفعلية للفتحة والعمود، يمكن أن تحدث "فجوات" أو "تداخلات" بعد التجميع. في التوافق بين الثقب والعمود، يكون الفرق الجبري الذي يتم الحصول عليه عن طريق طرح حجم العمود من حجم الثقب عبارة عن فجوة عندما تكون قيمة موجبة، وتداخل عندما تكون قيمة سالبة.

(1) أنواع التنسيق

تنقسم التناسبات إلى ثلاث فئات حسب اختلاف الفجوات أو التداخل:

صورة

1) تناسب التخليص
منطقة التسامح للفتحة تقع فوق منطقة العلاقات العامة للعمود. أي زوج من الثقوب التي تتوافق مع العمود سوف تصبح ملائمة مع وجود فجوة (بما في ذلك فجوة لا تقل عن صفر)، كما هو موضح في الشكل أ أعلاه.

2) تناسب التدخل
تقع منطقة التسامح في الحفرة أسفل منطقة التسامح في العمود. أي زوج من الثقوب التي تتوافق مع العمود يكون مناسبًا للتداخل (بما في ذلك الحد الأدنى للخلوص وهو صفر)، كما هو موضح في الشكل ب أعلاه.

3) التعاون الزائد
تتداخل مناطق التسامح في الثقوب مع مناطق التسامح في العمود. إذا تطابق أي زوج من الثقوب مع العمود، فقد تكون هناك فجوة أو تداخل مناسب، كما هو موضح في الشكل ج أعلاه.

(2) نظام مرجعي منسق

تنص المعايير الوطنية على نظامين مرجعيين، كما هو موضح في الشكل أدناه.

صورة
▲نظامان معياريان

1) نظام الثقب الأساسي
تشكل منطقة التسامح للثقب مع انحراف أساسي معين ومنطقة التسامح للعمود مع الانحراف الأساسي نظامًا مطابقًا، كما هو موضح في الشكل أ. وهذا يعني أنه في توافق مع نفس الأبعاد الأساسية، يتم تثبيت موضع منطقة تسامح الحفرة، ويتم الحصول على تناسبات مختلفة عن طريق تغيير موضع منطقة تسامح العمود. ويسمى الثقب المصنوع من الثقب الأساسي بثقب المسند. ينص المعيار الوطني على أن الانحراف الأدنى لثقب المسند هو صفر، و"H" هو رمز الانحراف الأساسي لثقب المسند.

2) نظام العمود الأساسي
تشكل منطقة التسامح للعمود مع انحراف أساسي معين ومنطقة التسامح للثقب مع انحرافات أساسية مختلفة نظامًا من التركيبات المختلفة، كما هو موضح في الشكل ب. وهذا يعني أنه في توافق مع نفس الأبعاد الأساسية، يتم تثبيت موضع منطقة التسامح للعمود، ويتم الحصول على تركيبات مختلفة عن طريق تغيير موضع منطقة التسامح للفتحة. يُطلق على الثقب المحفور في عمود القاعدة اسم الغلاف الأساسي. ينص المعيار الوطني على أن الانحراف العلوي للعمود الأساسي هو صفر، و"h" هو رمز الانحراف الأساسي للعمود الأساسي.

يمكن رؤيته من مخطط سلسلة الانحراف الأساسي:

في نظام الثقب الأساسي، يتطابق الثقب المرجعي H مع العمود، ويتم استخدام a~h (إجمالي 11 نوعًا) لملاءمة الخلوص؛ j~n (5 أنواع في المجموع) تستخدم بشكل أساسي في التركيب الزائد؛ (n، p، r قد يكون زائدًا عن الحد) أو مناسبًا للتداخل)؛ يتم استخدام p~zc (12 نوعًا في المجموع) بشكل أساسي لملاءمة التداخل.

في نظام العمود الأساسي، يتناسب محور المسند h مع الفتحة. يتم استخدام A~H (إجمالي 11 نوعًا) لملاءمة التخليص؛ J~N (5 أنواع في المجموع) تستخدم بشكل رئيسي في التركيب الزائد؛ (قد تكون N وP وR مفرطة التركيب. أو ملائمة للتداخل)؛ تُستخدم P~ZC (إجمالي 12 نوعًا) بشكل أساسي لملاءمة التداخل.

03
التسامح الشكل

يشير تسامح الشكل إلى إجمالي مقدار التباين المسموح به في شكل ميزة فعلية واحدة. يتم التعبير عن تسامح النموذج في مناطق تسامح النموذج. تشتمل منطقة تحمل الشكل على أربعة عناصر: شكل منطقة التسامح واتجاهها وموضعها وحجمها. تشتمل عناصر تحمل الشكل على 6 عناصر: الاستقامة، والتسطيح، والاستدارة، والأسطوانية، وملامح الخط، وملامح السطح، وما إلى ذلك.

1) الاستقامة

تشير الاستقامة إلى شرط أن يحافظ الشكل الفعلي لعناصر الخط المستقيم على الجزء على خط مستقيم مثالي. وهذا ما يشار إليه عادةً بالاستقامة. التسامح مع الاستقامة هو أقصى اختلاف مسموح به للخط الفعلي عن الخط المستقيم المثالي. أي أن ما هو مذكور في الرسم يستخدم للحد من نطاق التباين المسموح به لخطأ معالجة الخط الفعلي.

صورة

▲مثال النموذج 1: في مستوى معين، يجب أن تكون منطقة التسامح في المنطقة الواقعة بين خطين مستقيمين متوازيين بمسافة 0.1 مم.

صورة

▲مثال النمط 2: أضف العلامة φ قبل قيمة التسامح، ويجب أن تكون منطقة التسامح ضمن مساحة السطح الأسطواني بقطر 0.08 مم.

2) التسطيح

يشير التسطيح إلى الشكل الفعلي لعناصر المستوى للجزء وحالة الحفاظ على المستوى المثالي. وهذا ما يشار إليه عادة بالتسطيح. التسامح مع التسطيح هو أقصى اختلاف مسموح به لسطح فعلي عن سطح مستو. أي أنه مذكور في الرسم للحد من نطاق الاختلاف المسموح به لخطأ معالجة السطح الفعلي.

صورة

▲مثال على النمط: منطقة التسامح هي المنطقة الواقعة بين مستويين متوازيين 0.08 مم.

3) الاستدارة

تشير الاستدارة إلى الشكل الفعلي لعناصر الدائرة على جزء متساوي البعد من مركزها. ويشار إلى ذلك عادة بدرجة الاستدارة. إن تسامح الاستدارة هو أقصى اختلاف مسموح به للدائرة الفعلية من الدائرة المثالية على نفس المقطع العرضي. أي أنه مذكور في الرسم لتحديد نطاق الاختلاف المسموح به لخطأ معالجة الدائرة الفعلي.
صورة

▲مثال على النمط: يجب أن تكون منطقة التسامح في نفس القسم العادي، وفرق نصف القطر هو المنطقة الواقعة بين دائرتين متحدة المركز بقيمة تسامح 0.03 مم.

4) الاسطوانة

تعني الأسطوانة أن جميع النقاط الموجودة على محيط السطح الأسطواني للجزء تكون على مسافة متساوية من محورها. التسامح الأسطواني هو أقصى اختلاف مسموح به من سطح أسطواني فعلي إلى سطح أسطواني مثالي. وهذا يعني أن ما هو مذكور في الرسم يستخدم للحد من نطاق التباين المسموح به لخطأ معالجة السطح الأسطواني الفعلي.
صورة

▲مثال على النمط: منطقة التسامح هي المنطقة الواقعة بين سطحين أسطوانيين متحدين المحور بفارق نصف قطر يبلغ 0.1 مم.

5) ملف تعريف الخط

يشير ملف تعريف الخط إلى شرط أن يحافظ أي منحنى من أي شكل على شكله المثالي على مستوى معين من الجزء. يشير تسامح ملف تعريف الخط إلى الاختلاف المسموح به للكفاف الفعلي لمنحنى غير دائري. أي أن ما هو مذكور في الرسم يستخدم للحد من نطاق التباين المسموح به لخطأ معالجة المنحنى الفعلي.

صورة

▲مثال على النموذج: منطقة التسامح هي المنطقة الواقعة بين خطين مغلفين يغلفان سلسلة من الدوائر بقطر 0.04 مم. تقع مراكز الدوائر على خطوط ذات أشكال هندسية صحيحة من الناحية النظرية.

6) محيط السطح

يشير محيط السطح إلى الحالة التي يحافظ فيها السطح ذو الشكل التعسفي على شكله المثالي. يشير تسامح كفاف السطح إلى خط الكفاف الفعلي لسطح غير دائري والاختلاف المسموح به عن سطح الكفاف المثالي. أي أن ما هو مذكور في الرسم يستخدم للحد من نطاق الاختلاف لخطأ معالجة السطح الفعلي.

صورة

▲مثال على النموذج: تقع منطقة التسامح بين خطين مغلفين يغلفان سلسلة من الكرات بقطر 0.02 مم. يجب أن تكون مراكز الكرات من الناحية النظرية موجودة على سطح الشكل الهندسي الصحيح من الناحية النظرية.

04
التسامح الموقف

يشير تسامح الموضع إلى إجمالي مقدار التباين المسموح به من مرجع الإسناد في موضع الميزة الفعلية المرتبطة.

(1) التسامح التوجه

يشير تسامح الاتجاه إلى إجمالي مقدار التغيير المسموح به في اتجاه المسند بواسطة العناصر الفعلية المرتبطة. ويتضمن هذا النوع من التسامح ثلاثة عناصر: التوازي، والتعامد، والميل.

1) التوازي

يشير التوازي، والمعروف بدرجة التوازي، إلى أن العناصر الفعلية التي يتم قياسها على الجزء تظل على مسافة متساوية من المسند. تسامح التوازي هو أقصى اختلاف مسموح به بين الاتجاه الفعلي للعنصر المقاس والاتجاه المثالي الموازي لمسند الإسناد.

صورة

▲مثال على الرسم: إذا تمت إضافة العلامة φ قبل قيمة التسامح، فإن منطقة التسامح تكون داخل السطح الأسطواني بقطر موازي مرجعي قدره φ0.03mm.

2) العمودية

يشير التعامد، والمعروف بدرجة التعامد بين عنصرين، إلى أن العنصر المقاس على الجزء يحافظ على زاوية صحيحة قدرها 90 درجة بالنسبة لعنصر المسند. التسامح العمودي هو الحد الأقصى لمقدار التباين المسموح به بين الاتجاه الفعلي للميزة التي يتم قياسها والاتجاه المثالي المتعامد مع مسند الإسناد.
صورة

▲ رسم توضيحي: إذا تمت إضافة العلامة φ قبل منطقة التسامح، فإن منطقة التسامح تكون متعامدة مع السطح الأسطواني بقطر مسند يبلغ 0.1 مم.
صورة

▲ وسيلة الإيضاح: يجب أن تقع منطقة التسامح بين مستويين متوازيين يفصل بينهما 0.08 مم ومتعامدان على الخط المرجعي.

3) الميل

يشير الميل إلى الحالة الصحيحة للحفاظ على أي زاوية معينة بين الاتجاهات النسبية لعنصرين على جزء ما. تسامح المنحدر هو الحد الأقصى لمقدار التباين المسموح به بين الاتجاه الفعلي للميزة التي يتم قياسها واتجاهها المثالي في أي زاوية معينة لمسند الإسناد.
صورة

▲ رسم توضيحي: منطقة التسامح للمحور المقاس هي المنطقة الواقعة بين مستويين متوازيين بقيمة تسامح تبلغ 0.08 مم وزاوية نظرية قدرها 60 درجة مع مستوى المسند A.

صورة

▲ رسم توضيحي: أضف العلامة φ قبل قيمة التسامح، ثم يجب أن تكون منطقة التسامح موجودة داخل سطح أسطواني بقطر 0.1 مم. يجب أن تكون منطقة التسامح موازية للمستوى B المتعامد مع المسند A وبزاوية صحيحة نظريًا قدرها 60 درجة للمسند A.

(2) تحديد المواقع التسامح

التسامح في تحديد الموضع هو إجمالي مقدار التباين المسموح به في موضع الميزة الفعلية المرتبطة بالنسبة لمسند الإسناد. يتضمن هذا النوع من التسامح ثلاثة عناصر: الموضع والمحورية والتماثل.

1) الموقع

يشير الموضع إلى دقة النقاط والخطوط والأسطح والعناصر الأخرى الموجودة على الجزء بالنسبة إلى مواضعها المثالية. التسامح الموضعي هو أقصى تباين مسموح به في الموضع الفعلي للعنصر المقاس بالنسبة إلى موضعه المثالي.

صورة

▲ رسم توضيحي: عند إضافة العلامة Sφ قبل منطقة التسامح، فإن منطقة التسامح هي المنطقة الموجودة داخل الكرة بقطر 0.3 مم. موضع النقطة المركزية لمنطقة تحمل الكرة هو الحجم الصحيح نظريًا بالنسبة لمرجع الإسناد A وB وC.

2) المحورية

المحورية، المعروفة باسم المحورية، تشير إلى أن المحور المقاس على الجزء يظل على نفس الخط المستقيم بالنسبة للمحور المرجعي. التسامح المحوري هو الاختلاف المسموح به للمحور الفعلي الذي يتم قياسه بالنسبة للمحور المرجعي.
صورة

▲أسطورة التسامح المحوري: عند تحديد قيمة التسامح، تكون منطقة التسامح هي المنطقة بين الأسطوانات التي يبلغ قطرها 0.08 مم. يتزامن محور منطقة التسامح الدائرية مع المسند.

3) التماثل

يشير التناظر إلى الحالة التي يظل فيها العنصران المركزيان المتماثلان في الجزء في نفس المستوى المركزي. تسامح التناظر هو الاختلاف المسموح به لمستوى التناظر المركزي (أو خط الوسط، المحور) للميزة الفعلية من مستوى التناظر المثالي.
صورة

▲ وسيلة الإيضاح: منطقة التسامح هي المنطقة الواقعة بين مستويين متوازيين أو خطين مستقيمين بمسافة 0.08 مم وترتيب متماثل فيما يتعلق بمستوى مركز المسند أو الخط المركزي.

(3) التسامح مع الجريان

التسامح مع التشغيل هو عنصر التسامح المعطى بناءً على طريقة اكتشاف محددة. يمكن تقسيم التسامح مع الجريان إلى جريان دائري وجريان إجمالي.

1) القفز الدائري

الجريان الدائري يعني أن سطح الثورة على الجزء يحافظ على موضع ثابت بالنسبة لمحور مسند الإسناد ضمن مستوى قياس محدود. التسامح مع الجريان الدائري هو الحد الأقصى للتباين المسموح به ضمن نطاق قياس محدود عندما يدور العنصر الفعلي الذي يتم قياسه حول المحور المرجعي لثورة كاملة دون حركة محورية.

صورة

▲ الأسطورة 1: منطقة التسامح هي المنطقة الواقعة بين دائرتين متحدة المركز متعامدتين مع أي مستوى قياس، ويبلغ فرق نصف قطرهما 0.1 مم، ويكون مركز الدائرة على نفس المحور المرجعي.

صورة

▲ الأسطورة 2: منطقة التسامح هي المنطقة الواقعة بين دائرتين بمسافة 0.1 مم على سطح أسطوانة القياس عند أي موضع نصف قطر محوري مع المسند.

2) فوز كامل

يشير إجمالي الجريان إلى الجريان على طول السطح المقاس بالكامل عندما يدور الجزء بشكل مستمر حول المحور المرجعي. إجمالي التسامح مع الجريان هو الحد الأقصى لمقدار الجريان المسموح به عندما يدور العنصر الفعلي الذي يتم قياسه بشكل مستمر حول محور المسند بينما يتحرك المؤشر بالنسبة إلى محيطه المثالي.