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.

3D koordinatmätning för kvalitetskontroll

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:

Ritningshandbok i JIS-serien (tillämpning) Extrahera och bearbeta från JIS JIS B0401-1, -2 (1998)
			H6	H7	H8	H9	Lämplig artikel	Prestandaklassificering		Exempel på tillämpning
Är relativt rörlig	Passform för frigång	Lös passformstolerans				c9	Del med utrymme för ett brett mellanrum eller rörlig del som kräver ett mellanrum. Del för användning med stort mellanrum för att underlätta montering. Del för vilken ett lämpligt mellanrum krävs även vid höga temperaturer.	En del av strukturen som kräver ett mellanrum. (Uppblåsning. Toleransen för stora positionsfel för passformstolerans är för lång.) Kostnaderna måste sänkas. (tillverkningskostnader, underhållskostnader)		Kolvring och ringspår Anslutning via en lös tryckskruv.
		Lätt rullpassformstolerans			d9	d9	Del för användning med ett mellanrum eller del som kräver ett mellanrum.			Vevnät och anslutande stångslager (sida) Avgasventilbox och glidande del av ett fjäderlager Kolvring och ringspår
		Lätt rullpassformstolerans		e7	e8	e9	Del för användning med ett stort mellanrum eller del som kräver ett mellanrum. Relativt stort mellanrum, välsmort lager. Hög temperatur, hög rotationshastighet och kraftiga lager (cirkulationstrycksmörjning av hög kvalitet).	Regelbunden rotation eller glidande element (måste vara välsmorda.) Regelbunden anslutning (separateras ofta)		Anslutning av avgasventilboxen Huvudlager för vevaxel Vanligt glidande element
		Rullpassformstolerans	f6	f7	f7 f8		Passformstolerans som möjliggör ett mellanrum för rörelser (högkvalitativ passformstolerans). Normala lager för normala temperaturer, smorda eller oljesmorda.			Del med insatt kyld avgasventil. Normal axel och bussning Spak och bussning för anslutning av enhet
		Fin rullpassformstolerans	g5	g6			Kontinuerligt roterande del av en precisionsmaskin under låg belastning. Med ett smalt mellanrum för att möjliggöra rörelse (lyftare och positionering). Precisionsglidande element.	Del som krävs för exakt rörelse, praktiskt taget utan spel.		Spak och stift för anslutning av enhet Parallell nyckel och spår Precisionskontrollventilstång
Är inte relativt rörlig	Övergångstolerans	Glidpassformstolerans	h5	h6	h7 h8	h9	Passformstolerans som tillåter handrörelser när smörjmedel appliceras (högkvalitetspositionering) Speciellt precisionsglidande element. Oviktig statisk del	Kan demonteras och monteras utan att skada komponenterna.	Kraften kommer inte att överföras enbart via passningskraften eller anslutningskraften.	Koppling av krona och nav till varandra Koppling av hjulet till en växel
		Glidjustering	h5 h6	js6			Anslutning för användning med ett litet mellanrum. Precisionsanslutning som låser båda delarna medan fixturen används. Anslutning som kan monteras och demonteras med en trä- eller blyhammare.			Anslut kopplingsflänsarnas styrbana och stift Anslut kuggring och nav
		Presspassningstolerans	js5	k6			Passformstolerans som kräver en järnhammare eller handpress för montering och demontering (en parallellnyckel eller liknande krävs för att förhindra rotation av axeln). Precisionspositionering.			Anslut axeln på en kugghjulspump och ett hus Axelbultar
		Presspassningstolerans	k5	m6			Samma som ovan för montering och demontering. Precisionspositionering utan mellanrum.			Axelbultar Anslut kolven på den hydrauliska utrustningen och en axel. Anslut kopplingsflänsen och axeln tillsammans
		Enkel presspassningstolerans	m5	n6			Anslutning som kräver avsevärd kraft för montering och demontering. Stationär precisionsanpassningstolerans (en parallellnyckel eller liknande krävs för att överföra högt vridmoment)		En liten kraft kan överföras enbart via passningskraften.	Flexibel koppling och kugghjulsaxel (passiv sida) precisionsanslutning Införande av en sugventil och en ventilstyrning
	Störningstolerans	Presspassningstolerans	n5 n6	p6			Anslutning som kräver hög kraft för montering och demontering (en parallellnyckel eller liknande krävs för överföring med högt vridmoment). En lätt presspassning eller liknande krävs för komponenter tillverkade av NE-metaller. En standardpresspassning krävs för järnkomponenter, bronsdelar och koppardelar.	Svårt att demontera utan att skada delen.		Sätt i en sugventil och en ventilstyrning, koppla ihop växeln och axeln (lågt vridmoment) Axel på en flexibel koppling och en växel (drivände)
		Presspassningstolerans	p5	r6			Samma som ovan för montering och demontering. Stora komponenter kräver krymppressanslutning, kallpressanslutning eller forcerad pressanslutning.			Koppling och axel
		Stark presspassningstolerans, krymppassningstolerans, kallpassningstolerans	p5	r6					En betydande kraft kan överföras enbart genom en anslutande kraft.	Koppling och axel
			r5	s6 t6 u6 x6			Tät kopplad och krymppressanslutning, kallpressanslutning eller forcerad pressanslutning krävs. Permanent monterad monteringsgrupp som inte kan demonteras. En presspassning eller liknande krävs för lätta metallelement.			Montera och fäst en lagerbussning
										Införande av en sugventil och en ventilbox Anslut kopplingsflänsen och axeln tillsammans (högt vridmoment)
										Koppla ihop kronan på en drivskiva och ett nav Montera och fäst en lagerbussning

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.

Standardaxel - Framställning av toleransområden

[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.

Standardhål - Framställning av toleransområden

[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.

Passar med vanligt förekommande borr

Referensborr

Toleransgränsklass för axlar

Passform för frigång

Övergångstolerans

Störningstolerans

js5

js6

p6*

js6

p6*

r6*

js7

H10

*Undantag kan förekomma beroende på mätschemat.

Ofta använd axelpassform

Referensaxel

Toleransgränsklass för borrhål