ASME – PRINCIPLES OF GAUGES AND FIXTURES

ASME (Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ) cung cấp các tiêu chuẩn về kích thước và dung sai trong các ứng dụng kỹ thuật khác nhau, bao gồm cả việc phát triển các dưỡng đo (gages) và đồ gá (fixtures). Các nguyên tắc này, được nêu trong ASME Y14.43, đưa ra hướng dẫn để đảm bảo rằng các dưỡng đo và đồ gá được sản xuất đạt tiêu chuẩn chính xác cao, giúp đảm bảo các bộ phận mà chúng đo lường đáp ứng đúng yêu cầu về dung sai.

Dưới đây là các nguyên tắc chính về kích thước và dung sai của dưỡng đo và đồ gá theo tiêu chuẩn ASME:

1. Thiết kế để thay thế lẫn nhau

• Dưỡng đo và đồ gá được thiết kế để sử dụng lặp lại, tức là chúng phải đáp ứng các mức dung sai chặt chẽ để đảm bảo độ chính xác đo lường nhất quán. Các thông số kỹ thuật thiết kế cần phải xem xét khả năng thay thế lẫn nhau, đảm bảo rằng mỗi dưỡng đo có thể đo các bộ phận trong các giới hạn dung sai yêu cầu bất kể có sự thay đổi nhỏ trong sản xuất.

Ví dụ: Một công ty sản xuất các trục bánh xe và sử dụng dưỡng đo hình trụ để kiểm tra đường kính trục. Thiết kế dưỡng đo cần đảm bảo rằng tất cả các dưỡng đo được sản xuất đều có đường kính như nhau, để bất kỳ dưỡng đo nào cũng có thể dùng để kiểm tra bất kỳ trục nào mà không gặp sự cố sai lệch kích thước.

2. Áp dụng các nguyên tắc GD&T (Kích thước và Dung sai Hình học)

• Tiêu chuẩn ASME, đặc biệt là Y14.5, hướng dẫn cách áp dụng GD&T trên các dưỡng đo và đồ gá. Điều này bao gồm việc quy định dung sai về hình dạng, hướng, vị trí và độ đảo, những yếu tố quan trọng cho việc căn chỉnh và đo lường chính xác.

Ví dụ: Khi thiết kế một đồ gá cho lỗ trên chi tiết, tiêu chuẩn GD&T sẽ quy định độ vuông góc của lỗ với một mặt phẳng tham chiếu. Đồ gá này sẽ kiểm tra xem lỗ có thẳng góc với mặt phẳng đó không, đảm bảo rằng các lỗ khi lắp ráp với các chi tiết khác sẽ không bị lệch.

3. Sử dụng các điều kiện vật liệu (MMC, LMC, RFS)

• Các điều kiện vật liệu là yếu tố thiết yếu trong việc xác định phạm vi dung sai cho các điều kiện vật liệu khác nhau. MMC (Điều kiện Vật liệu Tối đa) và LMC (Điều kiện Vật liệu Tối thiểu) được áp dụng để xác định các giới hạn dung sai, đặc biệt là cho các dưỡng đo chức năng kiểm tra các bộ phận dưới điều kiện lắp ráp.

Ví dụ: Một lỗ trên chi tiết có thể cần được kiểm tra ở điều kiện MMC (Điều kiện Vật liệu Tối đa) để đảm bảo nó không quá nhỏ. Dưỡng đo kiểm tra lỗ này sẽ có kích thước lớn nhất có thể chấp nhận được để đảm bảo rằng nếu lỗ đủ lớn để dưỡng đo này có thể đi qua, thì lỗ đó sẽ đạt yêu cầu về dung sai.

4. Nguyên tắc đo lường chức năng

• Dưỡng đo chức năng được thiết kế để mô phỏng điều kiện ghép nối của các bộ phận trong lắp ráp. Chúng đảm bảo rằng nếu một bộ phận vừa với dưỡng đo, thì bộ phận đó sẽ vừa với bộ phận ghép nối của nó. Nguyên tắc này đảm bảo rằng các đặc điểm quan trọng, chẳng hạn như lỗ và trục, đáp ứng yêu cầu về dung sai.

Ví dụ: Một dưỡng đo dạng go/no-go (đạt/không đạt) được sử dụng để kiểm tra kích thước của các trục khi lắp vào các vòng bi. Đầu “go” của dưỡng đo phải vừa với trục nếu trục đạt kích thước tối thiểu, trong khi đầu “no-go” không thể lắp được nếu trục quá lớn, đảm bảo rằng trục sẽ không gây ra vấn đề khi lắp ráp vào vòng bi.

5. Thiết lập khung tham chiếu chuẩn

• Các chuẩn tham chiếu (datums) là các điểm tham chiếu quan trọng trong GD&T, và chúng rất cần thiết để định vị các bộ phận nhất quán trong đồ gá và dưỡng đo. Việc lựa chọn và căn chỉnh chuẩn chính xác giúp duy trì độ nhất quán và độ chính xác của phép đo.

Ví dụ: Khi thiết kế một đồ gá cho mặt phẳng trên một khối kim loại, các mặt tham chiếu (datum) sẽ được xác định từ các cạnh cụ thể của khối này để định vị chính xác trong đồ gá. Các điểm chuẩn này giúp căn chỉnh khối kim loại nhất quán trong suốt quá trình đo lường và kiểm tra.

6. Tính tích lũy dung sai và phân tích chồng chất

• Khi thiết kế đồ gá, cần phải xem xét sự chồng chất dung sai, tức là cách mà các dung sai cá nhân cộng dồn lại trong quá trình lắp ráp. Các dung sai tích lũy được xem xét để đảm bảo rằng các kích thước cuối cùng nằm trong giới hạn chấp nhận.

Ví dụ: Trong quá trình lắp ráp một bộ phận gồm nhiều chi tiết, đồ gá cần đảm bảo rằng tổng các dung sai từ từng bộ phận không làm sai lệch kích thước tổng thể. Một bộ phận có thể có dung sai ±0,1 mm, nhưng nếu 10 chi tiết ghép lại, dung sai tổng có thể là ±1 mm. Phân tích này đảm bảo rằng đồ gá kiểm tra tổng thể không bị vượt quá giới hạn dung sai.

7. Dung sai cho kiểm tra và xác minh

• Dưỡng đo cũng phải tuân thủ các dung sai cần thiết cho việc kiểm tra. Điều này bao gồm việc thiết lập quy trình xác minh cho các dưỡng đo để đảm bảo chúng vẫn chính xác theo thời gian, do tần suất sử dụng cao.

Ví dụ: Một dưỡng đo được sử dụng để kiểm tra đường kính bên trong của vòng bi cần có dung sai hẹp hơn đường kính của vòng bi thực tế để đảm bảo độ chính xác cao. Nếu vòng bi yêu cầu dung sai ±0,05 mm, dưỡng đo có thể phải đạt dung sai ±0,01 mm để xác minh đúng kích thước của vòng bi trong khoảng dung sai cho phép.

8. Hiệu chuẩn và bảo dưỡng định kỳ

• Việc hiệu chuẩn và bảo dưỡng định kỳ các dưỡng đo và đồ gá là cần thiết để đảm bảo chúng đáp ứng tiêu chuẩn ASME trong thời gian dài, giảm thiểu sai số đo lường và duy trì độ tin cậy của hệ thống đo.

Ví dụ: Một dưỡng đo dạng pin được dùng hàng ngày để kiểm tra đường kính lỗ, và có thể bị mòn theo thời gian. Để tránh sai số đo lường, dưỡng đo này cần được kiểm tra và hiệu chuẩn lại định kỳ, ví dụ mỗi 6 tháng, để đảm bảo độ chính xác khi đo lỗ không bị suy giảm.

TASVINA là một công ty chuyên cung cấp các giải pháp toàn diện về thiết kế và gia công, đo kiểm Gauges & Fixtures.

Liên hệ: Nguyễn Xuân Cảnh (Mr. Orion) (SALE MANAGER) 
- SĐT: (+84) 905.648.436 
- Email: tas.info@tasvina.com