TkT Harri Eskelinen
Keskeiset aihepiirit 1 Perusmääritelmät geometrisiä toleransseja varten 2 Toleroitavat ominaisuudet ja niiden määritelmät 3 Teknisiin dokumentteihin tehtävät merkinnät 4 Geometriset yleistoleranssit 5 Mitta- ja geometristen toleranssien vaatimusten väliset suhteet 6 Geometristen toleranssien mittaaminen 7 Geometristen toleranssien sovellusesimerkkejä konetekniikassa 2
Tavoite osata laatia ja tulkita geometrisiä toleransseja koskevat merkinnät sekä hallita periaatteet geometristen toleranssien käytöstä konetekniikan sovelluskohteissa Perustana standardi SFS-EN ISO 1101 Geometrinen tuotemäärittely (GPS). Geometriset toleranssit (vuodelta 2013). 3
Perusmääritelmät Geometrisillä toleransseilla määrätään ne rajat joiden sisällä muodon, suunnan ja sijainnin poikkeamien sekä heiton tulee olla A) MUOTOTOLERANSSIT (esim. ympyrämäisyys) B) SUUNTATOLERANSSIT (esim. kohtisuoruus) C) SIJAINTITOLERANSSIT (esim. paikka) D) HEITTOTOLERANSSIT (esim. säteittäisheitto) 4
5
Nimellinen elementti = sovittu nimitys ideaaliselle viivalle, pisteelle, keskiviivalle, pinnalle tai keskitasolle Peruselementti = teoreettisesti oikeanmuotoinen geometrinen lähtökohta, johon nähden toleroitavaa elementtejä verrataan (esim. lieriön keskiviiva) Todellinen peruselementti = kappaleen rakenteellinen elementti (esim. pinta), johon todellisuudessa vertailu suoritetaan (esim. reiän sisäpinta) Toleroitu elementti = elementti, jonka tulee täyttää annettu toleranssivaatimus Todellinen elementti = kappaleen rakenteellinen elementti (esim. pinta), jolle todellisuudessa toleranssivaatimus on asetettu (esim. reiän sisäpinta) TOLEROITU ELEMENTTI TODELLINEN PERUSELEMENTTI TODELLINEN ELEMENTTI PERUSELEMENTTI 6
Tarvitaanko peruselementtiä vai ei? Jos ominaisuus voidaan yksikäsitteisesti ilmaista pelkällä toleranssin lukuarvolla ilman vertailukohdetta, ei peruselementtiä tarvita. Esimerkiksi ympyrämäisyys voidaan ilmaista lukuarvolla ilman vertailukappaletta tai pintaa. Jos tarvitaan vertailukohde (taso tms.), on peruselementti merkittävä. Esimerkiksi yhdensuuntaisuutta ei voi määrittää ilman vertailusuoraa tai -tasoa! 7
Peruselementtiä ei tarvita A Peruselementti tarvitaan 8
Toleranssikehyksen merkinnät Peruselementti (jos tarvitaan) Toleranssin lukuarvo Toleroitu ominaisuus 9
Mikä on toleranssialue eri tapauksissa? Riippuen toleroitavasta ominaisuudesta ja toleranssivaatimuksen ilmoittamistavasta toleranssialue voi periaatteessa olla: - ympyrän rajaama alue - kahden samankeskisen ympyrän väliin rajattu alue - kahden suoran välinen alue - kahden tason välinen tila - suuntaissärmiön rajaama tila - lieriön (tai pallon) rajaama tila - kahden sisäkkäisen lieriön väliin rajattu tila 10
Esimerkki toleranssialueesta eri tapauksissa, kun kyseessä on kohtisuoruustoleranssi 11
12
Esimerkki toleranssialueen tulkinnasta, kun kyseessä on paikkatoleranssi 13
SIJAINTI Ohjausreikien paikka 14
Poraukset kohtisuorassa paikkatoleranssin avulla 15
Eräiden toleranssialueiden ja määritelmien vertailua TASOMAISUUS YHDEN- SUUNTAISUUS 16
Eräiden toleranssialueiden ja määritelmien vertailua SYMMETRISYYS YHDEN- SUUNTAISUUS 17
Eräiden toleranssialueiden ja määritelmien vertailua SUORUUS SAMA- AKSELISUUS 18
A B A B SAMA-AKSELISUUS 19
SUORUUS 20
Eräiden toleranssialueiden ja määritelmien vertailua YMPYRÄMÄISYYS SÄTEISHEITTO 21
Eräiden toleranssialueiden ja määritelmien vertailua LIERIÖMÄISYYS KOKONAIS- SÄTEIS- HEITTO 22
Teknisiin dokumentteihin tehtävät merkinnät Piirustussäännöt koskevat mm: - toleranssikehykseen tehtäviä perus- ja lisämerkintöjä - toleranssikehyksen liittämistä toleroituun elementtiin - peruselementin merkintää - nk. samanarvoisia elementtejä - teoreettisesti oikeiden mittojen merkintää 23
Toleranssikehyksen merkinnät 24
Peruselementti voi koostua myös kahdesta elementistä: 25
Tuettu vain A:sta ja mitataan Tuettu vain B:stä ja mitataan Tuettu A:sta ja B:stä ja mitataan (suositeltava tapa) 26
Lisähuomautusten merkintätapa: 4 reikää 4 27
Samalle elementille useita vaatimuksia: 28
Toleranssikehyksen liittäminen toleroituun elementtiin: Tapaus 1. * Toleranssi koskee muotoviivaa ja siis itse pintaa * Viitenuoli osoittaa pintaa tai sen jatketta, mutta EI mittaviivaa! 29
Toleranssikehyksen liittäminen toleroituun elementtiin: Tapaus 2. * Toleranssi koskee VAIN mittaviivalla mitoitetun kappaleen osan keskiviivaa tai keskitasoa * Viitenuoli sijoitetaan mittaviivan jatkeeksi! 30
Toleranssikehyksen liittäminen toleroituun elementtiin: Tapaus 3. * Toleranssi koskee kappaleen keskiviivan tai keskitason KAIKKIA elementtejä * Viitenuoli osoittaa keskiviivaan! Vanhentunut merkintä! Ei pidä käyttää! 31
Peruselementin tunnuksen liittäminen: Tapaus 1. * Todellinen peruselementti on kappaleen pinta (muotoviiva) * Kehys kiinnitetään kappaleen pintaan tai sen jatkeelle, mutta EI mittaviivan kohdalle! 32
Peruselementin tunnuksen liittäminen: Tapaus 2. * Todellinen peruselementti on kappaleen osan keskiviiva tai keskitaso * Kehys kiinnitetään mittaviivan jatkeeksi! 33
Peruselementin tunnuksen liittäminen: Tapaus 3. * Peruselementti on riippumattoman elementin keskiviiva tai kahden elementin yhteinen keskiviiva (keskitaso) * Kehys kiinnitetään keskiviivalle Vanhentunut merkintä! Ei pidä käyttää! 34
Jos toleranssikehys voidaan suoraan yhdistää todelliseen peruselementtiin viiteviivalla, ei peruselementin tunnusta käytetä. Vanhentunut merkintä! Ei pidä käyttää! 35
Samanarvoisten elementtien merkitseminen: 36
Teoreettisesti oikeiden mittojen merkintä: 0.1 mm 60 60 37
Toleranssikehyksen ja peruselementin tunnuksen liittäminen kuvatasossa olevaan pintaan: 38
Geometristen toleranssien merkinnät voidaan tehdä joko 2D- tai 3D-dokumenttiin 39
Geometristen toleranssien yleistoleranssit (SFS-EN 22768-2) Perustuu standardiin ISO 2768-2 Yleistoleransseja voidaan soveltaa standardin mukaan seuraaville ominaisuuksille: - suoruus - tasomaisuus - ympyrämäisyys - yhdensuuntaisuus - kohtisuoruus - symmetrisyys - heitto 40
Toleranssiluokkia on kolme, eromittojen kasvavassa järjestyksessä H, K ja L Toleranssien lukuarvot on määrätty nimellismittaryhmittäin kullekin toleroitavalle ominaisuudelle Piirustuksen otsikkoalueen merkintä on joko pelkkä geometrisiä toleransseja koskeva merkintä tai sekä mitta- että geometrisiä yleistoleransseja koskeva merkintä: ISO 2768-K tai ISO 2768-mK 41
Esimerkki kohtisuoruuden yleistoleransseista SFS-EN 22768-2 (jatkoa) Toleranssiluokka Kohtisuoruustoleranssit lyhyemmän sivun nimellispituusalueilla [mm] 100 >100 300 > 300 1000 > 1000 3000 H 0.2 0.3 0.4 0.5 K 0.4 0.6 0.8 1 L 0.6 1 1.5 2 42
Menorajan periaate Yksittäisen koneenosan paikalleen asennus voidaan 100%:n varmuudella varmistaa, jos sen kaikki toleroidut ominaisuudet ovat sallituissa rajoissa yhtä aikaa eli -mittatoleranssit halutulla välillä -muototoleranssit halutulla välillä - sijaintitoleranssit halutulla välillä Menorajan periaatetta sovellettaessa varmistetaan myös osan asennettavuus, mutta silloin riittää, että em. toleranssien yhteenlaskettu virhe ei estä yhteenliitettävien osien paikalleen asennusta. 43
Mitta- ja geometristen toleranssien vaatimusten väliset suhteet Mittatoleransseja täydentävät (ja niitä voidaan siis käyttää yhtä aikaa) kaikki muut geometriset toleranssit paitsi: Pinnan muoto, sijainti- ja kulma-asentotoleranssi Erityisen suositeltavia geometrisia toleransseja ovat säteisheittotoleranssit, joilla voidaan monissa tapauksissa korvata esim. hankalasti mitattavat sama-akselisuus- ja samankeskisyystoleranssit (sekä ympyrämäisyys ja lieriömäisyys) 44
45
46
47
Geometristen toleranssien mittaus Aina asetettaessa geometrisia toleransseja tulisi selvittää myös miten ko. vaatimukset käytännössä voidaan luotettavasti mitata! Heittotoleransseja tulisi suosia niiden helpon mitattavuuden takia 48
Kokonaissäteisheiton mittaus 49
Geometristen toleranssien sovellusesimerkkejä Koneensuunnittelijan tekemä toleranssimitoitus sisältää seuraavat päävaiheet: 1. Selvitetään koneenosan toiminnalliset vaatimukset 2. Asetetaan mittatoleranssit ja selvitetään, tarvitaanko vielä geometrisiä toleransseja 3. Varmistetaan, että vaaditut tarkkuudet saavutetaan suunnitellulla valmistusmenetelmällä 4. Varmistetaan, että asetetut vaatimukset voidaan mitata mahdollisimman yksinkertaisesti 5. Varmistetaan mitta- ja geometristen toleranssien ja pinnanlaadun vaatimusten yhteensopivuus 50
Kommentteja yksittäisen koneenosan valmistajan asettamista vaatimuksista 51
Tiivisteen toiminnalliset vaatimukset 52
U Ra 0.8 L Ra 0.2 Ry 6.3 Tiivisteen toiminnalliset vaatimukset 53
Keskeiset geometriset toleranssit yksinkertaisessa hammasvaihteessa 54
Rungossa: Vastakkaiset laakerisijat samanakselisia (vaatimus kummallekin akselille erikseen) 1. akseli 2. akseli Samanakseliset Samanakseliset 55
Rungossa: Rinnakkaisten akseleiden laakerisijat yhdensuuntaisia (mieti voiko toleranssin lukuarvon edessä käyttää halkaisijamerkkiä!) 1. akseli 2. akselí Yhdensuuntaiset 56
1. akselilla: Ei kasata kaikkien koneenosien valmistajien päällekkäisiä vaatimuksia vaan asetetaan hammaspyörän aihion kohdalle säteisheittotoleranssi akselin tukipisteisiin nähden 1. akseli tukipiste Sallittu heitto tukipiste 57
Keskeiset mittatoleranssit yksinkertaisessa hammasvaihteessa Rungossa: Akseliväli Laakeriväli Laakerisijat 58
1 akselilla: Laakeriväli Laakerisijat Päähalkaisija Tiivistimen kohta Kiilaliitos Leveys Syvyys Halkaisija 59