Toleranser, ytfinhet och utseende

Toleranser

För att en komponent skall uppfylla önskade funktionskrav, kunna monteras och samverka med övriga komponenter i komponentstrukturen på ett tillfredsställande sätt måste den vara tillverkad med en viss måttnoggrannhet.

Hållfasthet och livslängd förutsätter att en komponent har en viss form och vissa nominella dimensioner såsom tjocklek, kälradier m m. På grund av att det vid tillverkningen alltid blir avvikelser från de nominella måtten på grund av variationer i processparametrar, verktygsslitage m m måste man vid dimensioneringen ta hänsyn till detta genom lämpligt avvägd överdimensionering. Detta är normalt ett ekonomiskt grundat övervägande. I många fall kanske man kan acceptera en kraftigt överdimensionerad komponent som tillåter stor toleransvidd och som kan tillverkas i en billig tillverkningsprocess, medan i andra fall kravet på låg vikt är så viktigt att man inte kan tillåta särskilt stora måttavvikelser för att inte äventyra säkerheten. Detta ställer då höga krav på noggrannhet i tillverkningsprocessen och därmed ökade kostnader.

Toleranskrav innebär dels att de enskilda geometriska feturerna (t ex hål) måste tillverkas med vissa toleranser, dels att feturernas inbördes måttrelationerna (t ex en hålbild) måste innehålla vissa toleranser. Det senare definieras av gränssnittet, passningen, till angränsande komponent. Toleransangivelserna i ett sådant gränssnitt beror i sin tur på den sammansatta strukturens gränssnitt mot övriga systemet. I system med många gränssnitt kan man således få en toleranskedja som vid olämplig utformning kan leda till orimliga och ibland mycket dyra toleranskrav på enskilda komponenter och feturer. I kostnadsanalyser är ofta toleranssättningen tillsammans med ytfinhetenskraven starkt kostnadsdrivande faktorer.

Som nämndes i avsnittet 3.5 är det vanligtvis mest ekonomiskt att skapa så många feturer som möjligt i primärprocessen. Detta gäller även med hänsyn till toleranserna. Generellt gäller att ju färre processteg desto lättare är det att uppnå bra toleranser. När man planerar en processekvens bör man utnyttja de toleranser som olika processer ger och undvika att en efterföljande process ställer toleranskrav på den föregående. Exempelvis kan det bli kostsamt att tillverka smides- eller gjutämnen med onödigt snäva toleranser därför att passningen i fixturen för efterbearbetningen kräver detta. Om man kan eliminera ett eller flera tillverkningssteg kan det däremot vara ekonomiskt motiverat att specificera toleranser utöver de normala för en process.

I maskinkonstruktionssammanhang används ofta ISOs tolerans- och passningssystem för att ange krav på måttnoggrannheter. De standardiserade IT-toleransgradernas toleransvidd som funktion av basmåttet framgår av denna bild.

Normala toleransgrader för vissa tillverkningsmetoder för metalliska material framgår av denna bild. Om så krävs kan ofta de olika metoderna erbjuda bättre toleranser men till förhöjd kostnad.
ISO-toleranser IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16

Samband mellan toleransgrad och toleransvidd i µm och procent som funktion av basmått.

 

toleransgrad sandgjutning kokillgjutning pressgjutning sänksmidning pressning fräsning svarvning hyvling borrning dragbrotschning slipning hening läppning polering

Toleransgrader för olika tillverkningsmetoder för metalliska material.

Sintringsprocesserna för keramer ger normala toleranser enligt denna tabell.

Sintringsprocess Toleranser
Utan övertryck (PS) ± 1 %
Med övertryck (HP) ± 1 %
Het isostatisk pressning (HIP) ± 0,1 - 0,2 %


Medelytavvikelse i mm vid olika tillverkningsprocesser.

Ytfinhet

Ytfinhetskraven är vanligtvis en följd av att vissa tribologiska egenskaper måste uppfyllas eller för att uppnå en specificerad utmattningshållfasthet eller helt enkelt för att ge komponenten ett visst utseende som specificerats i kravspecifikationen.

I denna bild anges typiska värden på medelytavvikelsen, Ra, för olika tillverkningsmetoder för metalliska material. I denna och denna tabell framgår normala ytjämnheter för tillverkningsmetoder för polymera material respektive sekundärprocesser för keramer.

Klicka för att förstora!

Normala toleranser hos vissa tillverkningsmetoder för polymera material framgår av denna tabell.

Tillverkningsmetod Toleranser Ytfinhet (Ra)
Termoplaster och termoelaster
Formsprutning ± 0,1 mm Hög
Strängpressning ± 0,01 mm 0,2 - 0,8 µm
Formblåsning ± 0,5 mm 6,3 - 12,5 µm
Rotationsgjutning Dåliga Hög
Varmformning ± 0,3 - 0,8 % 1,5 - 3µm
Härdplaster
Form- och sprutpressning ± 0,1 mm Hög
Integralcellplasttillverkning Relativt dåliga Dålig
Profildragning Låga - höga Relativt hög
Handuppläggning Dåliga - bra Låg - mycket hög
Sprutning Dåliga Låg - mycket hög
Säckpressning Dåliga - bra Låg - mycket hög
Lindning Inneryta höga, ytteryta låga Inneryta hög, ytteryta låg
Gummi
Formsprutning ± 0,1 mm Hög
Byggning Låga Låg

Metod Ytfinhet, Ra[µm]
Diamantslipning 0,005 - 2
Ultraljudbearbetning 0,2 - 1,5
Laserbearbetning Cirka 1
Gnistbearbetning 0,5 - 1