관용과 적합성의 개념이 존재하는 이유는 무엇입니까?
제조된 모든 제품은 장비가 아무리 정확하고 아무리 노력해도 크기와 모양이 이론적 수치 요구 사항을 완전히 충족할 수 없습니다. 이것이 바로 이상과 현실의 괴리!
그렇다면 부품의 상호 교환성 요구 사항을 충족하는 방법은 무엇입니까? 즉, 동일한 사양의 부품 또는 구성 요소 배치 중 어느 하나라도 선택이나 추가 수정 없이 지정된 성능 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이를 위해서는 생산 부품의 치수가 허용 공차 범위 내에 있어야 합니다.
01
관용과 관련된 용어
부품 가공 중에는 공작 기계 정확도, 공구 마모, 측정 오류 등의 영향으로 인해 부품 치수를 절대적으로 정확하게 가공하는 것이 불가능합니다. 호환성을 보장하려면 부품 치수의 가공 오류를 특정 범위로 제한하고 치수 변동량을 지정해야 합니다.
그림
1) 기본 사이즈
치수는 부품의 강도 및 구조적 요구 사항을 기반으로 설계 중에 결정됩니다.
2) 실제 크기
측정으로 얻은 치수.
3) 극단적인 크기
허용 가능한 크기 변화에는 두 가지 제한이 있습니다. 기본 사이즈를 기준으로 결정됩니다. 두 한계값 중 더 큰 값을 최대 한계 크기라고 합니다. 더 작은 것을 최소 한계 크기라고 합니다.
4) 치수편차(편차라 함)
기본 크기에서 특정 크기를 뺀 대수적 차이입니다. 치수 편차는 다음과 같습니다.
상한 편차=최대 제한 크기 - 기본 크기
하한 편차=최소 한계 크기 - 기본 크기
상한 및 하한 편차를 집합적으로 한계 편차라고 하며, 상한 및 하한 편차는 양수, 음수 또는 0일 수 있습니다.
국가 표준에서는 구멍의 상위 편차 코드가 ES이고 구멍의 하위 편차 코드가 EI라고 규정합니다. 샤프트의 상위 편차 코드는 es이고 샤프트의 하위 편차 코드는 ei입니다.
그림
▲ 공차 영역 다이어그램
5) 치수 공차(공차라고 함)
치수의 변형이 허용됩니다.
치수 공차=최대 제한 크기 - 최소 제한 크기
=상한 편차-하한 편차
최대 한계 크기는 항상 최소 한계 크기보다 크기 때문에, 즉 상한 편차는 항상 하한 편차보다 크므로 치수 공차는 양수여야 합니다.
6) 영점선, PR 영역 및 공차 영역 다이어그램
제로 라인은 공차 영역 다이어그램의 편차를 결정하는 데 사용되는 기준선, 즉 제로 편차 라인입니다. 일반적으로 0선은 기본 크기를 나타냅니다. 0선 왼쪽 끝에 "0", "+", "-"를 표시합니다. 영점선 위의 편차는 양수입니다. 영점선 아래의 편차는 음수입니다. 공차 영역은 상한 및 하한 편차를 나타내는 두 개의 직선으로 둘러싸인 영역입니다. 공차 영역의 너비와 위치는 공차 영역을 구성하는 두 가지 요소입니다.
7) 표준공차 및 표준공차등급
표준 공차는 공차 영역의 크기를 결정하기 위해 국가 표준에 나열된 공차입니다. 표준 공차 수준은 치수의 정확성을 결정하는 수준입니다. 표준 공차는 표준 공차를 나타내는 IT01, IT0, IT1~IT18의 20 수준으로 구분됩니다. 아라비아 숫자는 표준 공차 수준을 나타냅니다. 그 중 IT01 레벨이 가장 높고, 레벨이 순서대로 감소하며, IT18 레벨이 가장 낮습니다. 특정 기본 크기의 경우 표준 공차 수준이 높을수록 표준 공차 값은 작아지고 크기의 정확도는 높아집니다.
8) 기본편차
제로 라인 위치를 기준으로 공차 영역의 상한 또는 하한 편차를 결정하는 데 사용됩니다. 일반적으로 영점선에 가까운 편차를 나타냅니다. 공차 영역이 영점선 위에 있을 때 기본 편차는 하한 편차입니다. 공차 영역이 영점선 아래에 있을 때 기본 편차는 상한 편차입니다.
실제 필요에 따라 국가 표준은 아래 그림과 같이 구멍과 샤프트에 대한 28가지 기본 편차를 규정합니다. 홀과 샤프트의 기본 편차 값은 관련 표에서 확인할 수 있습니다.
그림
▲ 기본편차 계열
위 그림에서 볼 수 있듯이:
1) 기본편차코드는 라틴문자로 표현되며, 대문자는 기본편차코드, 소문자는 축의 기본편차코드를 나타낸다. 그림의 기본 편차는 공차 영역의 크기만을 나타내므로 공차 영역의 한쪽 끝은 개구부로 그려집니다.
2) 이 편차는 A에서 H까지의 하위 편차이고, J에서 ZC까지의 상위 편차이며, JS의 상위 및 하위 편차는 각각 +IT/2 및 -IT/2입니다.
3) a에서 h까지의 축의 기본편차는 상부편차, j부터 zc까지의 축의 기본편차는 하부편차, js의 상부편차와 하부편차는 각각 +IT/2T와 -IT/2입니다. 구멍과 샤프트의 또 다른 편차는 기본 편차와 표준 공차로부터 계산할 수 있습니다.
02
조정과 관련된 용어
기계 조립에서는 기본 크기가 동일하고 서로 결합된 구멍과 샤프트의 공차 영역 간의 관계를 맞춤이라고 합니다. 구멍과 샤프트의 실제 치수가 다르기 때문에 조립 후 "틈"이나 "간섭"이 발생할 수 있습니다. 구멍과 샤프트의 끼워맞춤에 있어서 구멍의 크기에서 샤프트의 크기를 뺀 대수적 차이가 양의 값이면 간격, 음의 값이면 간섭이 된다.
(1) 조정의 종류
맞춤은 간격이나 간섭의 차이에 따라 세 가지 범주로 나뉩니다.
그림
1) 틈새 맞춤
구멍의 공차 영역은 샤프트의 PR 영역 위에 있습니다. 위의 그림 A에 표시된 것처럼 샤프트와 일치하는 구멍 쌍은 간격(최소 간격 0 포함)에 맞춰집니다.
2) 간섭맞춤
구멍의 공차 영역은 샤프트의 공차 영역 아래에 있습니다. 위의 그림 b에 표시된 것처럼 샤프트와 일치하는 구멍 쌍은 간섭이 있는 맞춤입니다(최소 간격 0 포함).
3) 과잉협력
구멍의 공차 영역은 샤프트의 공차 영역과 겹칩니다. 구멍 쌍이 샤프트와 일치하면 위의 그림 c와 같이 틈이 생기거나 억지 끼워맞춤이 발생할 수 있습니다.
(2) 조정된 벤치마크 시스템
국가 표준에는 아래 그림과 같이 두 가지 벤치마크 시스템이 규정되어 있습니다.
그림
▲두 가지 벤치마크 시스템
1) 기본 홀 시스템
그림 a에 표시된 것처럼 특정 기본 편차가 있는 구멍의 공차 영역과 기본 편차가 있는 샤프트의 공차 영역이 매칭 시스템을 구성합니다. 즉, 동일한 기본 치수의 맞춤에서는 구멍의 공차 영역 위치가 고정되고, 샤프트의 공차 영역 위치를 변경하여 서로 다른 맞춤이 얻어집니다. 기본 구멍으로 만들어진 구멍을 기준 구멍이라고 합니다. 국가 표준에서는 기준 구멍의 하한 편차가 0이라고 규정하고 있으며 "H"는 기준 구멍의 기본 편차 코드입니다.
2) 기본 샤프트 시스템
특정 기본 편차가 있는 샤프트의 공차 영역과 기본 편차가 다른 구멍의 공차 영역은 그림 b에 표시된 대로 다양한 맞춤 시스템을 구성합니다. 즉, 기본 치수가 동일한 끼워 맞춤에서는 샤프트의 공차 영역 위치가 고정되고, 구멍의 공차 영역 위치를 변경하여 서로 다른 맞춤이 얻어집니다. 베이스 샤프트에 뚫린 구멍을 베이스 슬리브라고 합니다. 국가 표준에서는 베이스 샤프트의 상부 편차가 0이라고 규정하고 있으며 "h"는 베이스 샤프트의 기본 편차 코드입니다.
기본 편차 계열 차트에서 볼 수 있습니다.
기본 구멍 시스템에서 기준 구멍 H는 샤프트와 일치하며, a~h(총 11가지 유형)는 틈새 맞춤에 사용됩니다. j~n(총 5가지 유형)은 주로 과적합에 사용됩니다. (n, p, r은 과적합일 수 있음) 또는 억지 끼워 맞춤) p~zc(총 12종)는 억지끼워맞춤에 주로 사용됩니다.
기본 샤프트 시스템에서는 기준축 h가 구멍에 맞습니다. A~H(총 11종)는 여유핏으로 사용되며, J~N(총 5종)은 주로 과적합에 사용됩니다. (N, P, R은 과적합 또는 억지끼워맞춤일 수 있습니다.) 억지끼움에는 P~ZC(총 12종)가 주로 사용됩니다.
03
형상 공차
형상 공차는 단일 실제 형상의 형상에 허용되는 총 변형량을 나타냅니다. 형태 공차는 형태 공차 영역으로 표현됩니다. 형상 공차 영역에는 공차 영역의 모양, 방향, 위치 및 크기의 네 가지 요소가 포함됩니다. 형상 공차 항목에는 직진도, 평탄도, 진원도, 원통도, 선 프로파일, 표면 프로파일 등 6개 항목이 포함됩니다.
1) 직진성
직진성은 부품의 직선 요소의 실제 형상이 이상적인 직선을 유지하는 상태를 말합니다. 이것이 흔히 직진성이라고 불리는 것입니다. 진직도 공차는 이상적인 직선과 실제 선의 최대 허용 편차입니다. 즉, 도면에 제시된 내용은 실제 라인 가공 오차의 허용 변동 범위를 제한하는 데 사용됩니다.
그림
▲ 패턴 예 1: 주어진 평면에서 공차 영역은 거리가 0.1mm인 두 평행 직선 사이의 영역에 있어야 합니다.
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▲ 패턴 예 2: 공차 값 앞에 표시 ψ를 추가하고 공차 영역은 직경 0.08mm의 원통형 표면 영역 내에 있어야 합니다.
2) 평탄도
평탄도란 부품의 평면요소의 실제 형상과 이상적인 평면을 유지하는 상태를 말합니다. 흔히 평탄성(Flatness)이라고 부르는 것이 바로 이것이다. 평탄도 공차는 평평한 표면과 실제 표면의 최대 허용 편차입니다. 즉, 실제 표면 가공 오차의 허용 변동 범위를 제한하기 위해 도면에 부여한 것이다.
그림
▲ 패턴 예: 공차 영역은 0.08mm 떨어져 있는 두 평행 평면 사이의 영역입니다.
3) 진원도
원형률은 부품 중심에서 등거리에 있는 원 요소의 실제 모양을 나타냅니다. 이를 일반적으로 원형도라고 합니다. 진원도 공차는 동일한 단면의 이상적인 원과 실제 원의 최대 허용 편차입니다. 즉, 실제 원 가공 오차의 허용 변동 범위를 제한하기 위해 도면에 부여한 것이다.
그림
▲패턴 예: 공차 영역은 동일한 법선 단면에 있어야 하며 반경 차이는 공차 값이 0.03mm인 두 동심원 사이의 영역입니다.
4) 원통형
원통형은 부품의 원통형 표면 윤곽에 있는 모든 점이 해당 축에서 등거리에 있음을 의미합니다. 원통형 공차는 실제 원통형 표면에서 이상적인 원통형 표면까지 허용되는 최대 편차입니다. 즉, 도면에 제시된 내용은 실제 원통면 가공 오차의 허용 변동 범위를 제한하는 데 사용됩니다.
그림
▲패턴 예: 공차 영역은 반경 차이가 0.1mm인 두 개의 동축 원통형 표면 사이의 영역입니다.
5) 라인 프로파일
라인 프로파일은 모든 모양의 곡선이 부품의 주어진 평면에서 이상적인 모양을 유지하는 조건을 나타냅니다. 선 프로파일 공차는 비원형 곡선의 실제 윤곽에 허용되는 변동을 나타냅니다. 즉, 도면에 제시된 내용은 실제 곡선 처리 오차의 허용 가능한 변동 범위를 제한하는 데 사용됩니다.
그림
▲ 패턴 예: 공차 영역은 직경이 0.04mm인 일련의 원을 둘러싸는 두 개의 엔벨로프 선 사이의 영역입니다. 원의 중심은 이론적으로 정확한 기하학적 모양을 가진 선 위에 있습니다.
6) 표면윤곽
표면 윤곽은 부품의 임의 모양의 표면이 이상적인 모양을 유지하는 상태를 나타냅니다. 표면 윤곽 공차는 비원형 표면의 실제 윤곽선과 이상적인 윤곽 표면과의 허용 편차를 나타냅니다. 즉, 도면에 제시된 내용은 실제 표면 가공 오차의 변동 범위를 제한하는 데 사용됩니다.
그림
▲ 패턴 예: 공차 영역은 직경이 0.02mm인 일련의 볼을 둘러싸는 두 개의 엔벨로프 선 사이에 있습니다. 공의 중심은 이론적으로 정확한 기하학적 모양의 표면에 위치해야 합니다.
04
위치 공차
위치 공차는 연관된 실제 지형지물 위치의 데이텀에서 허용되는 총 변동량을 나타냅니다.
(1) 방향 공차
방향 공차는 연관된 실제 요소에 의해 데이텀 방향으로 허용되는 총 변경량을 나타냅니다. 이러한 유형의 공차에는 평행도, 직각도 및 경사도의 세 가지 항목이 포함됩니다.
1) 병렬성
일반적으로 평행도라고 알려진 평행도는 부품에서 측정되는 실제 요소가 데이텀에서 등거리로 유지됨을 나타냅니다. 평행도 공차는 측정된 요소의 실제 방향과 데이텀에 평행한 이상적인 방향 사이에서 허용되는 최대 편차입니다.
그림
▲그림 예: 공차 값 앞에 표시 Φ가 추가된 경우 공차 영역은 기준 평행 직경 Φ0.03mm의 원통형 표면 내에 있습니다.
2) 수직성
일반적으로 두 요소 사이의 직교성 정도라고 알려진 수직성은 부품에서 측정된 요소가 데이텀 요소에 대해 올바른 90도 각도를 유지함을 나타냅니다. 수직 공차는 측정되는 형상의 실제 방향과 데이텀에 수직인 이상적인 방향 사이에 허용되는 최대 변동량입니다.
그림
▲그림: 공차 영역 앞에 마크 Φ를 추가하면 공차 영역은 데이텀 직경이 0.1mm인 원통형 표면에 수직입니다.
그림
▲범례: 공차 영역은 기준선에 수직이고 0.08mm 떨어져 있는 두 개의 평행한 평면 사이에 위치해야 합니다.
3) 성향
경사는 부품에 있는 두 요소의 상대적 방향 사이에 주어진 각도를 유지하는 올바른 조건을 나타냅니다. 경사 공차는 측정되는 형상의 실제 방향과 데이텀에 대한 특정 각도에서의 이상적인 방향 사이에 허용되는 최대 변동량입니다.
그림
▲그림: 측정된 축의 공차 영역은 공차 값이 0.08mm이고 데이텀 평면 A와 이론적인 각도가 60도인 두 평행 평면 사이의 영역입니다.
그림
▲그림: 공차 값 앞에 표시 ψ를 추가하면 공차 영역은 직경이 0.1mm인 원통형 표면 내에 위치해야 합니다. 공차 영역은 데이텀 A에 수직인 평면 B와 평행해야 하며 데이텀 A에 대해 이론적으로 정확한 각도 60도여야 합니다.
(2) 위치 결정 공차
위치 지정 공차는 데이텀을 기준으로 연관된 실제 형상의 위치에 허용되는 총 변동량입니다. 이러한 유형의 공차에는 위치, 동축성 및 대칭의 세 가지 항목이 포함됩니다.
1) 위치
위치는 이상적인 위치를 기준으로 부품의 점, 선, 표면 및 기타 요소의 정확성을 나타냅니다. 위치 공차는 이상적인 위치를 기준으로 측정된 요소의 실제 위치에서 허용되는 최대 변동입니다.
그림
▲그림: 공차 영역 앞에 마크 SΦ를 추가하면 공차 영역은 직경 0.3mm의 볼 내부 영역입니다. 볼 공차 영역의 중심점 위치는 기준점 A, B 및 C를 기준으로 이론적으로 정확한 크기입니다.
2) 동축성
일반적으로 동축성이라고 알려진 동축성은 부품의 측정된 축이 기준 축을 기준으로 동일한 직선 상에 유지됨을 나타냅니다. 동축 공차는 기준 축을 기준으로 측정되는 실제 축의 허용 가능한 변동입니다.
그림
▲동축 공차 범례: 공차 값을 표시할 때 공차 영역은 직경이 0.08mm인 원통 사이의 영역입니다. 원형 공차 영역의 축은 데이텀과 일치합니다.
3) 대칭
대칭이란 부품의 두 대칭 중심 요소가 동일한 중심 평면에 유지되는 상태를 나타냅니다. 대칭 공차는 이상적인 대칭 평면에서 실제 형상의 대칭 중심 평면(또는 중심선, 축)의 허용 가능한 변형입니다.
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▲ 범례: 공차 영역은 기준 중심면 또는 중심선을 기준으로 대칭 배열이고 거리가 0.08mm인 두 개의 평행한 평면 또는 직선 사이의 영역입니다.
(3) 런아웃 공차
런아웃 공차는 특정 검출 방법에 따라 부여되는 공차 항목입니다. 런아웃 공차는 원형 런아웃과 전체 런아웃으로 나눌 수 있습니다.
1) 서클 점프
원형 런아웃은 부품의 회전 표면이 제한된 측정 평면 내에서 데이텀 축을 기준으로 고정 위치를 유지한다는 것을 의미합니다. 원형 런아웃 공차는 측정 중인 실제 요소가 축 이동 없이 완전한 회전을 위해 기준 축을 중심으로 회전할 때 제한된 측정 범위 내에서 허용되는 최대 변화입니다.
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▲ 범례 1: 공차 영역은 측정 평면에 수직이고 반경 차이가 0.1mm이며 원의 중심이 동일한 기준 축에 있는 두 동심원 사이의 영역입니다.
그림
▲ 범례 2: 공차 영역은 데이텀과 동축인 모든 반경 위치에서 측정 실린더 표면의 거리가 0.1mm인 두 원 사이의 영역입니다.
2) 풀비트
총 런아웃은 부품이 기준 축을 중심으로 지속적으로 회전할 때 전체 측정 표면을 따른 런아웃을 나타냅니다. 총 런아웃 공차는 표시기가 이상적인 윤곽을 기준으로 이동하는 동안 측정되는 실제 요소가 데이텀 축을 중심으로 연속적으로 회전할 때 허용되는 최대 런아웃 양입니다.
