Mengapa ada konsep toleransi dan kesesuaian?
Semua produk yang diproduksi, tidak peduli seberapa presisi peralatannya, dan tidak peduli seberapa keras kita berusaha, ukuran dan bentuknya tidak dapat sepenuhnya memenuhi persyaratan numerik teoritis. Inilah kesenjangan antara ideal dan kenyataan!
Jadi, bagaimana cara memenuhi persyaratan suku cadang yang dapat dipertukarkan? Artinya, salah satu kumpulan suku cadang atau komponen dengan spesifikasi yang sama dapat memenuhi persyaratan kinerja yang ditentukan tanpa pemilihan atau modifikasi tambahan apa pun. Hal ini mensyaratkan bahwa dimensi bagian produksi harus berada dalam kisaran toleransi yang diijinkan.
01
Istilah yang berhubungan dengan toleransi
Selama pemrosesan suku cadang, karena pengaruh keakuratan perkakas mesin, keausan perkakas, kesalahan pengukuran, dll., mustahil untuk memproses dimensi suku cadang secara akurat. Untuk memastikan pertukaran, kesalahan pemesinan dimensi bagian harus dibatasi pada kisaran tertentu dan jumlah variasi dimensi harus ditentukan.
gambar
1) Ukuran dasar
Dimensi ditentukan selama desain berdasarkan kekuatan dan persyaratan struktural bagian tersebut.
2) Ukuran sebenarnya
Dimensi diperoleh dengan pengukuran.
3) Ukuran ekstrim
Dua batasan untuk variasi ukuran yang diperbolehkan. Itu ditentukan berdasarkan ukuran dasar. Nilai batas yang lebih besar dari kedua nilai tersebut disebut ukuran batas maksimum; yang lebih kecil disebut ukuran batas minimum.
4) Deviasi dimensi (disebut deviasi)
Selisih aljabar diperoleh dengan mengurangkan ukuran tertentu dari ukuran dasarnya. Penyimpangan dimensi meliputi:
Deviasi atas=ukuran batas maksimum - ukuran dasar
Deviasi bawah=ukuran batas minimum - ukuran dasar
Deviasi atas dan bawah secara kolektif disebut deviasi batas, dan deviasi atas dan bawah dapat bernilai positif, negatif, atau nol.
Standar nasional menetapkan bahwa kode deviasi lubang atas adalah ES, kode deviasi lubang bawah adalah EI; kode deviasi atas poros adalah es, dan kode deviasi bawah poros adalah ei.
gambar
▲ Diagram zona toleransi
5) Toleransi dimensi (disebut toleransi)
Variasi dimensi diperbolehkan.
Toleransi dimensi=ukuran batas maksimum - ukuran batas minimum
=deviasi atas-deviasi bawah
Karena ukuran batas maksimum selalu lebih besar dari ukuran batas minimum, yaitu simpangan atas selalu lebih besar dari simpangan bawah, maka toleransi dimensi harus positif.
6) Garis nol, zona PR dan diagram zona toleransi
Garis nol merupakan garis acuan yang digunakan untuk menentukan simpangan pada diagram zona toleransi, yaitu garis simpangan nol. Biasanya garis nol mewakili ukuran dasar. Tandai "0", "+", dan "-" di ujung kiri garis nol. Deviasi di atas garis nol adalah positif; penyimpangan di bawah garis nol adalah negatif. Zona toleransi adalah suatu daerah yang dibatasi oleh dua garis lurus yang mewakili simpangan atas dan simpangan bawah. Lebar dan posisi zona toleransi merupakan dua elemen yang membentuk zona toleransi.
7) Toleransi standar dan nilai toleransi standar
Standar toleransi adalah setiap toleransi yang tercantum dalam standar nasional untuk menentukan besar kecilnya zona toleransi. Tingkat toleransi standar adalah tingkat yang menentukan keakuratan dimensi. Toleransi standar dibagi menjadi 20 level yaitu IT01, IT0, IT1~IT18 yang mewakili toleransi standar. Angka Arab mewakili tingkat toleransi standar. Diantaranya, level IT01 adalah yang tertinggi, levelnya menurun secara berurutan, dan level IT18 adalah yang terendah. Untuk ukuran dasar tertentu, semakin tinggi tingkat toleransi standarnya, semakin kecil nilai toleransi standarnya, dan semakin tinggi pula keakuratan ukuran tersebut.
8) Deviasi dasar
Digunakan untuk menentukan deviasi atas atau bawah zona toleransi relatif terhadap posisi garis nol. Umumnya mengacu pada deviasi yang mendekati garis nol. Ketika zona toleransi berada di atas garis nol, maka deviasi dasar adalah deviasi yang lebih rendah. Jika zona toleransi berada di bawah garis nol, maka deviasi dasarnya adalah deviasi atas.
Sesuai dengan kebutuhan sebenarnya, standar nasional menetapkan 28 deviasi dasar yang berbeda untuk lubang dan poros, seperti terlihat pada gambar di bawah. Nilai deviasi dasar lubang dan poros dapat ditemukan dari tabel yang relevan.
gambar
▲ Deret deviasi dasar
Seperti yang terlihat dari gambar di atas:
1) Kode simpangan dasar dinyatakan dengan huruf latin, huruf kapital melambangkan kode simpangan dasar, dan huruf kecil melambangkan kode simpangan dasar sumbu. Karena simpangan dasar pada gambar hanya mewakili ukuran zona toleransi, salah satu ujung zona toleransi digambarkan sebagai bukaan.
2) Deviasi ini dari A sampai H sebagai deviasi bawah, J sampai ZC sebagai deviasi atas, dan deviasi JS atas dan bawah masing-masing adalah +IT/2 dan -IT/2.
3) Simpangan dasar sumbu dari a sampai h adalah simpangan atas, j sampai zc adalah simpangan bawah, dan simpangan atas dan bawah js masing-masing adalah +IT/2T dan -IT/2. Deviasi lain lubang dan poros dapat dihitung dari deviasi dasar dan toleransi standar.
02
Terminologi yang berhubungan dengan koordinasi
Dalam perakitan mesin, hubungan antara zona toleransi lubang dan poros yang mempunyai ukuran dasar yang sama dan digabungkan satu sama lain disebut fit. Karena dimensi sebenarnya dari lubang dan poros berbeda, "celah" atau "gangguan" dapat terjadi setelah perakitan. Pada kesesuaian antara lubang dan poros, selisih aljabar yang diperoleh dengan mengurangkan ukuran poros dari ukuran lubang adalah celah jika bernilai positif, dan interferensi jika bernilai negatif.
(1) Jenis koordinasi
Kesesuaian dibagi menjadi tiga kategori menurut perbedaan celah atau gangguannya:
gambar
1) Izin pas
Zona toleransi lubang berada di atas zona PR poros. Sepasang lubang yang cocok dengan poros akan menjadi pas dengan celah (termasuk celah minimum nol), seperti yang ditunjukkan pada Gambar A di atas.
2) Interferensi cocok
Zona toleransi lubang berada di bawah zona toleransi poros. Sepasang lubang apa pun yang cocok dengan poros merupakan kecocokan dengan interferensi (termasuk jarak bebas minimum nol), seperti yang ditunjukkan pada Gambar b di atas.
3) Kerja sama yang berlebihan
Zona toleransi lubang tumpang tindih dengan zona toleransi poros. Jika ada sepasang lubang yang cocok dengan poros, mungkin terdapat celah atau gangguan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar c di atas.
(2) Sistem benchmark yang terkoordinasi
Standar nasional menetapkan dua sistem patokan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.
gambar
▲Dua sistem benchmark
1) Sistem lubang dasar
Zona toleransi lubang dengan simpangan dasar tertentu dan zona toleransi poros dengan simpangan dasar merupakan sistem pencocokan, seperti terlihat pada Gambar a. Artinya, pada kecocokan dengan dimensi dasar yang sama, posisi zona toleransi lubang ditetapkan, dan kecocokan yang berbeda diperoleh dengan mengubah posisi zona toleransi poros. Lubang yang terbuat dari lubang dasar disebut lubang datum. Standar nasional menetapkan bahwa deviasi bawah lubang datum adalah nol, dan "H" adalah kode deviasi dasar lubang datum.
2) Sistem poros dasar
Zona toleransi poros dengan simpangan dasar tertentu dan zona toleransi lubang dengan simpangan dasar berbeda merupakan suatu sistem kesesuaian yang bervariasi, seperti terlihat pada Gambar b. Artinya, pada kecocokan dengan dimensi dasar yang sama, posisi zona toleransi poros ditetapkan, dan kecocokan yang berbeda diperoleh dengan mengubah posisi zona toleransi lubang. Lubang yang dibor pada poros dasar disebut selongsong dasar. Standar nasional menetapkan bahwa deviasi atas poros dasar adalah nol, dan "h" adalah kode deviasi dasar poros dasar.
Hal ini dapat dilihat dari grafik deret deviasi dasar:
Dalam sistem lubang dasar, lubang referensi H cocok dengan poros, a~h (total 11 jenis) digunakan untuk kesesuaian jarak; j~n (total 5 tipe) terutama digunakan untuk over-fitting; (n, p, r mungkin over-fitting) atau interferensi fit); p~zc (total 12 jenis) terutama digunakan untuk penyesuaian interferensi.
Pada sistem poros dasar, sumbu datum h pas dengan lubang. A~H (total 11 tipe) digunakan untuk kesesuaian jarak bebas; J~N (total 5 tipe) terutama digunakan untuk over-fitting; (N, P, dan R mungkin over-fitting atau interferensi fit); P~ZC (total 12 jenis) terutama digunakan untuk penyesuaian interferensi.
03
Toleransi bentuk
Toleransi bentuk mengacu pada jumlah total variasi yang diperbolehkan dalam bentuk suatu fitur aktual. Toleransi bentuk dinyatakan dalam zona toleransi bentuk. Zona toleransi bentuk mencakup empat elemen: bentuk, arah, posisi dan ukuran zona toleransi. Item toleransi bentuk meliputi 6 item: kelurusan, kerataan, kebulatan, silindris, profil garis, profil permukaan, dll.
1) Kelurusan
Kelurusan mengacu pada kondisi bahwa bentuk sebenarnya dari elemen garis lurus pada bagian tersebut mempertahankan garis lurus yang ideal. Inilah yang biasa disebut dengan kelurusan. Toleransi kelurusan adalah variasi maksimum yang diperbolehkan antara suatu garis aktual dan garis lurus ideal. Artinya, apa yang diberikan pada gambar digunakan untuk membatasi rentang variasi yang diperbolehkan dari kesalahan pemrosesan garis sebenarnya.
gambar
▲Contoh pola 1: Pada suatu bidang tertentu, zona toleransi harus berada pada area antara dua garis lurus sejajar dengan jarak 0.1mm.
gambar
▲Contoh pola 2: Tambahkan tanda φ sebelum nilai toleransi, dan zona toleransi harus berada dalam luas permukaan silinder dengan diameter 0.08mm.
2) Kerataan
Kerataan mengacu pada bentuk sebenarnya dari elemen bidang bagian dan kondisi mempertahankan bidang ideal. Inilah yang biasa disebut dengan kerataan. Toleransi kerataan adalah variasi maksimum yang diperbolehkan antara permukaan sebenarnya dan permukaan datar. Artinya, diberikan pada gambar untuk membatasi rentang variasi yang diijinkan dari kesalahan pemrosesan permukaan sebenarnya.
gambar
▲Contoh pola: Zona toleransi adalah area antara dua bidang sejajar yang berjarak 00,08mm.
3) Kebulatan
Kebulatan mengacu pada bentuk sebenarnya dari elemen lingkaran pada suatu bagian, yang berjarak sama dari pusatnya. Itu biasa disebut dengan derajat kebulatan. Toleransi kebulatan adalah variasi maksimum yang diperbolehkan antara lingkaran sebenarnya dari lingkaran ideal pada penampang yang sama. Artinya, ini diberikan pada gambar untuk membatasi rentang variasi yang diperbolehkan dari kesalahan pemrosesan lingkaran sebenarnya.
gambar
▲Contoh pola: Zona toleransi harus berada pada penampang normal yang sama, dan selisih jari-jarinya adalah luas antara dua lingkaran konsentris dengan nilai toleransi 0.03mm.
4) Silinderitas
Silinder berarti semua titik pada kontur permukaan silinder suatu bagian mempunyai jarak yang sama dari sumbunya. Toleransi silinder adalah variasi maksimum yang diperbolehkan dari permukaan silinder aktual ke permukaan silinder ideal. Artinya, apa yang diberikan pada gambar digunakan untuk membatasi rentang variasi yang diijinkan dari kesalahan pemesinan permukaan silinder sebenarnya.
gambar
▲Contoh pola: Zona toleransi adalah luas antara dua permukaan silinder koaksial dengan perbedaan radius 0,1 mm.
5) Profil garis
Profil garis mengacu pada kondisi bahwa setiap kurva dalam bentuk apa pun mempertahankan bentuk idealnya pada bidang tertentu. Toleransi profil garis mengacu pada variasi yang diperbolehkan dari kontur sebenarnya dari kurva non-lingkaran. Artinya, apa yang diberikan pada gambar digunakan untuk membatasi rentang variasi yang diperbolehkan dari kesalahan pemrosesan kurva sebenarnya.
gambar
▲Contoh pola: Zona toleransi adalah area antara dua garis selubung yang menyelubungi serangkaian lingkaran dengan diameter 0.04mm. Pusat lingkaran terletak pada garis dengan bentuk geometris yang benar secara teori.
6) Kontur permukaan
Kontur permukaan mengacu pada kondisi di mana permukaan yang berbentuk sembarang pada suatu bagian mempertahankan bentuk idealnya. Toleransi kontur permukaan mengacu pada garis kontur sebenarnya dari permukaan non-lingkaran dan variasi yang diperbolehkan dari permukaan kontur ideal. Artinya, apa yang diberikan pada gambar digunakan untuk membatasi rentang variasi kesalahan pemrosesan permukaan sebenarnya.
gambar
▲Contoh pola: Zona toleransi berada di antara dua garis selubung yang menyelubungi rangkaian bola dengan diameter 0.02mm. Pusat-pusat bola secara teoritis harus ditempatkan pada permukaan bentuk geometris yang benar secara teoritis.
04
toleransi posisi
Toleransi posisi mengacu pada jumlah total variasi yang diperbolehkan dari datum pada posisi fitur aktual terkait.
(1) Toleransi orientasi
Toleransi orientasi mengacu pada jumlah total perubahan yang diperbolehkan dalam arah datum oleh elemen aktual terkait. Jenis toleransi ini mencakup tiga hal: paralelisme, tegak lurus, dan kemiringan.
1) Paralelisme
Paralelisme, umumnya dikenal sebagai derajat paralelisme, menunjukkan bahwa elemen sebenarnya yang diukur pada suatu bagian tetap berjarak sama dari datum. Toleransi paralelisme adalah variasi maksimum yang diperbolehkan antara arah sebenarnya dari elemen yang diukur dan arah ideal yang sejajar dengan datum.
gambar
▲Contoh gambar: Jika tanda φ ditambahkan sebelum nilai toleransi, zona toleransi berada di dalam permukaan silinder dengan diameter paralel acuan φ0.03mm.
2) Vertikalitas
Tegak lurus, umumnya dikenal sebagai derajat ortogonalitas antara dua elemen, menunjukkan bahwa elemen yang diukur pada bagian tersebut mempertahankan sudut 90 derajat yang benar relatif terhadap elemen datum. Toleransi vertikalitas adalah jumlah variasi maksimum yang diperbolehkan antara arah sebenarnya dari fitur yang diukur dan arah ideal yang tegak lurus terhadap datum.
gambar
▲Ilustrasi: Jika tanda φ ditambahkan sebelum zona toleransi, maka zona toleransi tersebut tegak lurus permukaan silinder dengan diameter datum 0.1mm.
gambar
▲Legenda: Zona toleransi harus terletak di antara dua bidang sejajar yang berjarak 00,08 mm dan tegak lurus terhadap garis referensi.
3) Kecenderungan
Kemiringan mengacu pada kondisi yang benar untuk mempertahankan sudut tertentu antara arah relatif dua elemen pada suatu bagian. Toleransi lereng adalah jumlah maksimum variasi yang diperbolehkan antara orientasi sebenarnya dari fitur yang diukur dan orientasi idealnya pada sudut tertentu terhadap datum.
gambar
▲Ilustrasi: Zona toleransi sumbu yang diukur adalah luas antara dua bidang sejajar dengan nilai toleransi 0.08mm dan sudut teoritis 60 derajat dengan bidang datum A.
gambar
▲Ilustrasi: Tambahkan tanda φ sebelum nilai toleransi, maka zona toleransi harus berada di dalam permukaan silinder dengan diameter 0.1mm. Zona toleransi harus sejajar dengan bidang B, tegak lurus terhadap datum A dan secara teori benar sudut 60 derajat terhadap datum A.
(2) Toleransi posisi
Toleransi posisi adalah jumlah total variasi yang diperbolehkan pada posisi fitur aktual terkait terhadap datum. Jenis toleransi ini mencakup tiga item: posisi, koaksialitas, dan simetri.
1) Lokasi
Posisi mengacu pada keakuratan titik, garis, permukaan, dan elemen lain pada suatu bagian relatif terhadap posisi idealnya. Toleransi posisi adalah variasi maksimum yang diperbolehkan pada posisi sebenarnya dari elemen yang diukur relatif terhadap posisi idealnya.
gambar
▲Ilustrasi: Jika tanda Sφ ditambahkan sebelum zona toleransi, maka zona toleransi adalah luas di dalam bola dengan diameter 0.3mm. Posisi titik pusat zona toleransi bola adalah ukuran yang secara teoritis benar dibandingkan dengan datum A, B dan C.
2) Koaksialitas
Koaksialitas, yang biasa disebut koaksialitas, menunjukkan bahwa sumbu yang diukur pada bagian tersebut tetap berada pada garis lurus yang sama relatif terhadap sumbu referensi. Toleransi koaksialitas adalah variasi yang diperbolehkan dari sumbu sebenarnya yang diukur relatif terhadap sumbu referensi.
gambar
▲Legenda toleransi koaksialitas: Jika nilai toleransi ditandai, zona toleransi adalah luas antar silinder dengan diameter 0.08mm. Sumbu zona toleransi melingkar bertepatan dengan datum.
3) Simetri
Simetri mengacu pada keadaan bahwa dua elemen pusat simetris pada bagian tersebut tetap berada pada bidang pusat yang sama. Toleransi simetri adalah variasi yang diperbolehkan dari bidang pusat simetri (atau garis tengah, sumbu) fitur sebenarnya dari bidang simetri ideal.
gambar
▲ Legenda: Zona toleransi adalah luas antara dua bidang sejajar atau garis lurus dengan jarak 0.08mm dan susunannya simetris terhadap bidang pusat datum atau garis tengah.
(3) Toleransi runout
Toleransi runout adalah item toleransi yang diberikan berdasarkan metode deteksi tertentu. Toleransi runout dapat dibagi menjadi runout melingkar dan runout total.
1) Lompat melingkar
Runout melingkar berarti bahwa permukaan revolusi pada bagian tersebut mempertahankan posisi tetap relatif terhadap sumbu datum dalam bidang pengukuran terbatas. Toleransi runout melingkar adalah variasi maksimum yang diperbolehkan dalam rentang pengukuran terbatas ketika elemen aktual yang diukur berputar mengelilingi sumbu referensi untuk satu putaran penuh tanpa gerakan aksial.
gambar
▲ Legenda 1: Zona toleransi adalah luas antara dua lingkaran konsentris yang tegak lurus terhadap bidang pengukuran apa pun, mempunyai perbedaan radius sebesar 0,1 mm, dan mempunyai pusat lingkaran pada sumbu acuan yang sama.
gambar
▲ Legenda 2: Zona toleransi adalah luas antara dua lingkaran dengan jarak 0.1mm pada permukaan silinder ukur pada posisi radius berapa pun yang koaksial dengan datum.
2) Ketukan penuh
Total runout mengacu pada runout sepanjang seluruh permukaan yang diukur ketika bagian tersebut terus berputar di sekitar sumbu referensi. Toleransi runout total adalah jumlah runout maksimum yang diperbolehkan ketika elemen aktual yang diukur terus berputar mengelilingi sumbu datum sementara indikator bergerak relatif terhadap kontur idealnya.
