Principer för Dimensionstoleranser och val av passform

Dimensionstoleranser spelar en avgörande roll i mekanisk konstruktion och påverkar direkt funktionaliteten och kvaliteten hos maskiner, enheter och andra mekaniska produkter. Vid mekanisk konstruktion avser toleranser de tillåtna avvikelserna från de ideala dimensionerna för en komponent eller en monteringsgrupp. Det finns olika monteringssystem, såsom standardhålet och standardaxeln. Mer information om toleransklasser finns i vår bloggartikel Toleransklasser enligt ISO 22081 och DIN ISO 2768.

Varför är dimensionella toleranser viktiga?

I tillverkningsprocessen är det nästan omöjligt att producera 100 procent exakta komponenter utan några avvikelser. Särskilt inom massproduktionen kommer det alltid att finnas några minimala avvikelser. Om dessa avvikelser inte skulle beaktas skulle komponenterna inte längre vara kompatibla med varandra. Dimensionella toleranser används för att överväga dessa avvikelser i förväg så att komponenter passar ihop enligt önskad typ av passform. De ligger till grund för exakt bestämning av de avvikelser som är tillåtna från ett objekts nominella dimensioner. Följande aspekter påverkas av dimensionella toleranser:

• Funktionalitet och passformsprecision: Endast med korrekt definierade toleranser kan det säkerställas att komponenter passar ihop och inte passar för hårt eller löst. En felaktig passform kan försämra funktionen avsevärt.
• Monterings- och produktionsprocesser: I tillverkningsprocessen kan fluktuationer orsakas när stora mängder produceras, men dessa är mindre signifikanta på grund av toleranser.
• Kostnader: Ju mer exakta komponenter tillverkas, desto dyrare blir produktionen. Toleranser kan hålla kostnaderna låga, eftersom onödigt hög precision inte är nödvändig i de flesta fall.

Olika standarder definierar till exempel allmänna toleranser (DIN ISO 2768-1, ISO 22081) eller olika toleransprinciper (DIN ISO 8015).

Val av lämplig passform

Rätt val av passform är avgörande för att säkerställa att komponenter och monteringsgrupper fungerar korrekt. Det finns tre typer av passformstoleranser:

• Frigångspassning: en lös passformstolerans, dvs. rörelse mellan komponenterna önskas.
• Interferenspassning: en komponent är större än den andra komponenten. En presspassning säkerställer en fast anslutning.
• Övergångspassform: detta är en blandning av frigångspassform och interferenspassform, där en viss mängd frigång återstår, men det kan också krävas en mindre kraftansträngning för att sammanfoga komponenterna.

Urvalet måste ta hänsyn till följande aspekter:

• Funktionella krav, t.ex. vilken typ av rörelse, kraftöverföring eller vridmoment krävs?
• Önskad noggrannhet och precision bör också överväga kostnaderna i samband med exakt tillverkning. Målet är en bra balans.
• Material, t.ex. materialets termiska expansionskoefficient, bör beaktas.
• Omgivningsförhållanden, t.ex. temperatur och luftfuktighet.
• Montering och demontering, t.ex. för komponenter som ofta måste demonteras. En interferenspassning som är för tät skulle inte vara lämplig för detta ändamål.
• Normer och standarder som kan vara bindande för vissa branscher och påverka kvaliteten på de tillverkade komponenterna.

Hos MISUMI hittar du en översikt över andra grunder för passformsval. Följande tabell jämför olika dimensionstoleranser och typer av passform och visar tillämpningsexempel:

Standardhål och standardaxel

Standardhålet är ett monteringssystem med ISO-toleranser inom maskinteknik. Hålet som är en del av en viss passformstolerans görs enhetligt medan motsvarande tolerans förskjuts till axeln. Å andra sidan, med standardaxeln, förskjuts toleransen till hålet och axeln produceras enhetligt. Standardhål är vanligare eftersom det i allmänhet är lättare och mer kostnadseffektivt att standardisera ett hål.

Beräkning av passformstoleranser

För beräkning av passformstoleranser ger namnen på standardhål och standardaxel viktig information. Standardhål och standardaxlar är märkta enligt internationella normer och standarder. Beteckningarna säkerställer enhetlig och exakt kommunikation om specifika dimensioner och toleranser för hål och axlar i tillverkningsindustrin.

• [1] H hål
• [3] Noll linje
• [4] Nominell dimension
• [5] Passform för frigång
• [6] Övergångspassform
• [7] Presspassning/interferenspassning

Standardhål beskrivs exempelvis i en kombination av stora bokstäver och siffror samt en diameter (även nominell storlek), t.ex. diameter 50 H9.

• [2] h axel
• [3] Noll linje
• [4] Nominell dimension
• [5] Passform för frigång
• [6] Övergångspassform
• [7] Presspassning/interferenspassning

Standardaxlar med en kombination av små bokstäver, siffror och diameter, t.ex. diameter 50 h9. H9 kallas toleransklass; bokstaven är den grundläggande dimensionen och siffran är toleransgraden.

Detta kan också användas för att tilldela en grundläggande tolerans enligt ISO 286-1 till ett hål eller en axel. Det finns de grundläggande toleranserna IT1-IT17. I exemplet skulle H9 och h9 tilldelas grundtoleransen IT9. De övre och nedre gränsdimensionerna kan sedan tas från motsvarande tabeller. Med dessa gränsmått kan hålets maximala och minimala mått sedan beräknas enligt följande:

• Maximal dimension G _oB = nominell dimension + övre gränsdimension
• Minsta dimension G _ub = nominell dimension + nedre gränsdimension

Den maximala och minimala dimensionen beskriver det intervall inom vilket de faktiska dimensionerna för ett hål eller en axel kan ligga och fortfarande vara acceptabla.

Vanligt använda standardhål och standardsaxlar

Följande tabeller ger en översikt över vanliga standardhål och standardaxlar samt deras passformstoleranser.