Toleransklasser i enlighet med ISO 22081 och DIN ISO 2768: Optimerad användning av allmänna toleranser

Denna artikel behandlar ämnet allmänna toleranser och deras uppgifter i designprocessen.

Toleranser är en viktig aspekt för tillverkning av mekaniskt rörliga delar, eftersom de säkerställer korrekt interaktion mellan komponenter. Allmänna toleranser och deras toleransklasser används för att förenkla ritningar.

Standarden DIN ISO 2768 specificerar toleranser. Många konstruktörer använder allmänna toleranser som en förenklad variation av toleranser för att underlätta designprocessen.

Vad är toleranser i design?

Toleranser i design definieras i allmänhet som avvikelsen av en dimension från dess idealvärde. Denna avvikelse är indelad i toleransklasser som bestämmer effekterna av avvikelsen. DIN ISO 2768 definierar vilka toleranser som är lämpliga för vilka tillämpningar.

De viktigaste termerna är:

• Nominell dimension
• Övre dimension (+/-), även kallad maximal dimension
• Lägre dimension (+/-), även kallad minsta dimension
• Begränsa dimension
• Justering: Är det dimensionella förhållandet (typ och sätt) mellan två komponenter. Till exempel hur ett lager och en axel passar ihop; hur mycket "clearance" det finns mellan de två komponenterna.

Toleransen med de övre och nedre dimensionerna kallas också toleransgränsen.

För maskinbearbetade delar gäller jDIN ISO 2768, som beskriver följande funktioner:

• för längder, trasiga kanter och diametrar
• för vinklar
• för koncentricitet och axial run-out
• för form och position
• för symmetri
• för vinkelräthet
• för planhet och rakhet

I fortsättningen kommer DIN ISO 2768 att ersättas av den nya ISO 22081.

Tolerans enligt ISO 22081

Som designingenjör kan du, tack vare ISO 22081, förenkla produktspecifikationer och bevis på överensstämmelse på bästa sätt genom att beskriva alla icke-funktionsrelevanta funktioner tydligt och fullständigt, med hänsyn till de speciella egenskaperna hos produktionsteknik och materialfysik. Noggrann tillämpning av allmänna toleranser kan bidra till att förenkla designen och säkerställa att resultaten uppfyller kraven.

Designingenjörer som använder ISO 22081 måste använda sig av allmänna toleransklasser och allmänna geometriska specifikationer. I stället för att ange toleransvärden bestämmer ISO 22081 endast den angivna funktionen:

• Funktion för position
• Funktion för ytprofil
• Funktion för linjeprofil
• Funktion för total runout och axial runout
• Funktion för rakhet
• Funktion för symmetri
• Funktion för vinkelräthet
• Funktion för position och form
• Funktion för planhet
• Funktion för avstånd
• Funktion för parallellism
• Funktion för koaxialitet
• Funktion för koncentricitet
• Funktion för lutning och vinkel
• Funktion för rundhet

Användaren måste sedan själv bestämma vilket toleransvärde (konstant eller variabelt) som är bäst lämpat för att implementera funktionen och måste också bestämma det obligatoriska kompletta datumsystemet med alla tolererade nominella geometriska element.

Obs! Fullständig och tydlig produktdokumentation och produktöverensstämmelse är en obligatorisk förutsättning för att möta ett ökande globalt samarbete och outsourcing. Som designingenjör är det viktigt att känna till toleransklasserna och ISO 22081 för att kunna använda dem optimalt för design.

Vad behöver du tänka på när du använder DIN ISO 22081?

Om du som designer vill optimera användningen av toleransklasser och DIN ISO 22081 bör du överväga följande exklusionskriterier för att undvika tvetydigheter. Vi har listat de viktigaste undantagen här:

• DIN ISO 22081 gäller inte för alla integrerade geometriska element som härleds från integrerade storleksmätelement som kan användas med en individuell geometrisk specifikation. Dessa definieras antingen direkt i den tekniska produktdokumentationen eller indirekt av CAD-attribut i den digitala datauppsättningen för produktdefinitionen.
• DIN ISO 22081 gäller inte linjära dimensionerade element eller partiella regioner av linjära dimensionerade element som omfattas av en allmän dimensionsspecifikation eller som har en individuell dimensionsspecifikation som definieras antingen direkt i den tekniska produktdokumentationen eller indirekt av CAD-attribut i den digitala datauppsättningen för produktdefinitionen.
• Det är viktigt att veta att ISO 22081 inte gäller för de referenselement som anges i referensfältet för toleransindikatorn för den allmänna geometriska specifikationen.

Toleranser enligt DIN ISO 22081

International Standardization Organization (ISO) har utvecklat DIN ISO 22081 för toleransklasser inom design och maskinteknik. DIN ISO 22081 innehåller fyra grundläggande toleranser: passformstolerans, geometritolerans, dimensionstolerans samt positions- och inriktningstolerans.

Passformstoleransen definierar dimensionerna och passformerna som måste observeras vid installation av komponenter. Det avgör också hur nära gapet kan vara mellan delarna.

Geometritoleransen definierar formen och storleken på vissa komponenter och säkerställer att de har den noggrannhet som krävs.

Måtttoleransen avser en komponents dimensioner och toleranser och används för att minimera effekterna av oönskade avvikelser vid tillverkning av komponenter.

Positions- och inriktningstoleransen styr riktningen och positionen i vilken en komponent måste installeras för att uppnå en viss noggrannhet.

Vad du måste följa i DIN ISO 2768-standarden

Nya internationella standarder för allmänna toleranser publicerades i slutet av 2022. DIN ISO 22081 kommer snart att ersätta den gamla standarden DIN ISO 2768.

Den gamla standarden DIN ISO 2768 är fortfarande giltig (per mars 2023) och kan därför fortsätta att användas.

För nya konstruktioner rekommenderas användning av den nya standarden DIN ISO 22081.

Som japansk tillverkare tillverkar MISUMI sina produkter enligt den japanska standarden JIS B0401, som är identisk med standarden ISO 22081.

Välja lämplig toleransklass och vad som måste observeras

Allmänna toleranser delas in i klasser.

Designteknikprocessen måste ta hänsyn till följande faktorer:

• krav för passformsnoggrannhet
• Kostnader

VIKTIGT: Toleransklassen definierar också kostnaden för tillverkning eller inköp av komponenten. Ju lägre tolerans, desto högre kostnader

Allmänna toleranser är indelade i:

• f (f) fin – t.ex. precisionsteknik
• m (m) medium – t.ex. maskinteknik (typisk maskinbearbetningsnoggrannhet)
• c (c) grov – t.ex. gjutgods
• v (v) mycket grov - används knappast idag eftersom moderna tillverkningsmetoder möjliggör högre precision

Hur anges toleranser och toleransklasser i konstruktionsritningar?

Titelblocket i en teknisk ritning definierar toleransen för hela ritningen med en förkortning. Den exakta specifikationen beskrivs i standarderna DIN 406-10 och DIN 406-11.

Till exempel:

• DIN ISO 2768-m (för medium)
• Allmän tolerans DIN ISO 2768-c (för grov)

CAD-program visar automatiskt toleransinställningarna, som därför inte behöver infogas manuellt.

Vilka toleranser måste man fortfarande iaktta?

DIN ISO 2768 eller ISO 22081 gäller maskinbearbetade delar.

Andra standarder gäller för andra tillverkningsprocesser, till exempel:

• DIN 16742 för formsprutade delar
• DIN 12020 för tillverkning av aluminiumprofiler
• ISO 20457 för plastdelar

Kvalitetskontroll för toleranser och komponenter – hur man levererar korrekta resultat

Som tillverkare vet vi hur viktigt det är att de komponenter vi designar och producerar uppfyller de högsta kvalitetsstandarderna. Att mäta toleranser är en viktig del av vår kvalitetskontroll.

Genom att använda olika toleranser kan din komponent tillverkas så att den uppfyller designkraven.

Som japansk tillverkare tillverkar MISUMI sina produkter enligt JIS B0401, som är identisk med ISO 22081.

MISUMI använder de särskilt exakta toleranserna h5/g6 för många komponenter. För mer information, använd våra toleranstabeller i enlighet med JIS B04011, 2 (1998).

Toleranstabeller för dimensioner i enlighet med DIN ISO 2768-1

DIN ISO 2768-1 specificerar dimensionstoleranserna.

Toleranstabeller för form och position i enlighet med DIN ISO 2768-2

DIN ISO 2768-2 definierar form- och positionstoleranser.

Förutom allmänna toleranser kan du begränsa toleranserna för axlar och skaft ytterligare i alternativtabellerna här.