Dung sai hình học là phần bản vẽ quy định sai lệch cho phép về hình dạng, hướng, vị trí và độ đảo của bề mặt, ghi trong một khung chữ nhật chia ô gọi là khung dung sai. Đọc khung đó từ trái sang phải: ô đầu là ký hiệu đặc tính, ô thứ hai là giá trị dung sai, các ô sau là chữ cái của chuẩn. Ba ô đó đủ để biết bề mặt nào phải phẳng, vuông, đồng trục với cái gì và chặt đến đâu.
Bài này giải thích cách đọc ký hiệu trên bản vẽ: các nhóm ký hiệu, cách đọc khung, chuẩn và thứ tự chuẩn, các ký hiệu bổ sung hay gặp, và chỗ khác nhau giữa bản vẽ theo ISO và theo ASME. Cách đo kiểm từng đặc tính tại xưởng thuộc danh mục dung sai và đo lường của trang, ở đây chỉ dừng ở việc hiểu bản vẽ muốn gì.
Dung sai hình học khác dung sai kích thước thế nào
Dung sai kích thước chỉ nói một khoảng cách được phép lớn nhỏ bao nhiêu, ví dụ Ø30 có sai lệch trong khoảng vài phần trăm milimét. Nó không nói gì về chuyện trục đó có cong không, có ô van không, hay có đồng trục với đoạn trục bên cạnh không. Một trục có mọi đường kính đo được đều nằm trong dung sai vẫn có thể cong như quả chuối nếu không có ràng buộc nào khác.
Dung sai hình học lấp chỗ trống đó. Nó định nghĩa một vùng dung sai, chẳng hạn hai mặt phẳng song song cách nhau 0,02 mm, và yêu cầu toàn bộ bề mặt thật phải nằm trong vùng đó. Vùng có thể là hai mặt phẳng, hai đường, một hình trụ, một hình tròn, tuỳ đặc tính. Hiểu được hình dạng vùng dung sai là hiểu được ký hiệu.
Mối quan hệ giữa dung sai kích thước và dung sai hình học phụ thuộc vào nguyên tắc mà bản vẽ áp dụng. Theo nguyên tắc độc lập trong hệ ISO, hai loại dung sai được kiểm riêng rẽ trừ khi có ký hiệu khác. Theo hệ ASME, mặc định kích thước giới hạn luôn kiểm soát cả hình dạng ở mức nào đó. Vì vậy biết bản vẽ theo tiêu chuẩn nào quan trọng không kém đọc đúng ký hiệu, phần này nói kỹ hơn ở mục cuối.
Các nhóm ký hiệu dung sai hình học
Bộ ký hiệu theo ISO 1101 và ASME Y14.5 gần như giống nhau về hình vẽ. Bảng dưới gom theo nhóm để dễ nhớ; hình dạng ký hiệu bạn nên xem trực tiếp trong tiêu chuẩn hoặc giáo trình vẽ kỹ thuật vì mô tả bằng lời dễ gây hiểu nhầm.
| Nhóm | Đặc tính | Cần chuẩn không | Câu hỏi mà ký hiệu trả lời |
|---|---|---|---|
| Hình dạng | Độ thẳng, độ phẳng, độ tròn, độ trụ | Không | Bề mặt có đúng dạng hình học lý tưởng của nó không, bất kể nằm ở đâu |
| Biên dạng | Biên dạng đường, biên dạng mặt | Có thể có hoặc không | Đường cong, mặt cong có bám sát hình lý thuyết không |
| Hướng | Độ song song, độ vuông góc, độ nghiêng | Có | Bề mặt có đúng hướng so với chuẩn không |
| Vị trí | Vị trí, độ đồng trục hoặc đồng tâm, độ đối xứng | Thường có | Phần tử có nằm đúng chỗ so với chuẩn không |
| Độ đảo | Độ đảo hướng kính hoặc mặt đầu, độ đảo toàn phần | Có, thường là trục | Khi quay quanh trục chuẩn, bề mặt dao động bao nhiêu |
Lưu ý: phiên bản 2018 của ASME Y14.5 đã bỏ hai đặc tính độ đồng tâm và độ đối xứng, khuyến nghị dùng dung sai vị trí, biên dạng hoặc độ đảo thay thế. Bản vẽ theo ISO và bản vẽ cũ theo ASME vẫn còn dùng. Gặp ký hiệu không chắc, hãy tra tiêu chuẩn mà khung tên ghi.
Đọc một khung dung sai từ trái sang phải
Khung dung sai luôn được nối với bề mặt hoặc kích thước bằng một đường dẫn có mũi tên. Đọc theo trình tự sau:
- Xem mũi tên chỉ vào đâu. Chỉ vào đường bao hoặc đường gióng của bề mặt thì dung sai áp cho bề mặt. Chỉ thẳng hàng với đường kích thước của một đường kính thì dung sai áp cho trục hoặc tâm của phần tử đó. Hai cách này cho vùng dung sai khác hẳn nhau.
- Ô thứ nhất: ký hiệu đặc tính. Xác định nhóm và có cần chuẩn hay không.
- Ô thứ hai: giá trị dung sai, đơn vị milimét. Có Ø đứng trước giá trị nghĩa là vùng dung sai là hình trụ, thường gặp với dung sai vị trí của lỗ và độ đồng trục. Không có Ø thì vùng là hai mặt hoặc hai đường song song.
- Ký hiệu bổ sung sau giá trị, nếu có, như chữ M hoặc L trong vòng tròn. Ý nghĩa ở mục sau.
- Các ô còn lại: chuẩn, theo thứ tự chuẩn thứ nhất, thứ hai, thứ ba. Tìm trên bản vẽ tam giác chuẩn có cùng chữ cái để biết bề mặt chuẩn là mặt nào.
- Đọc thành câu. Ví dụ: tâm của lỗ này phải nằm trong một hình trụ đường kính 0,1 có trục ở vị trí lý thuyết, xác định so với chuẩn A, rồi B, rồi C. Nếu không đọc thành câu được, bạn chưa hiểu ký hiệu.
Khung có hai tầng chồng lên nhau nghĩa là phần tử chịu hai yêu cầu cùng lúc, thường là một dung sai lỏng so với chuẩn và một dung sai chặt hơn về hướng hoặc hình dạng. Đọc từng tầng như một khung riêng.
Chuẩn và thứ tự chuẩn: vì sao A, B, C không đổi chỗ được
Chuẩn trên bản vẽ được đánh dấu bằng một chữ cái hoa trong ô vuông nối với một tam giác đặt trên bề mặt hoặc đường kích thước. Bề mặt có tam giác đó là phần tử chuẩn. Khi kiểm, bề mặt thật được đặt lên một mặt phẳng hay trục mô phỏng chuẩn, và mọi phép đo đi ra từ đó. Chuẩn không phải là bề mặt hoàn hảo, nó là quy ước cách đặt chi tiết để đo.
Thứ tự chuẩn trong khung là thứ tự gá đặt. Chuẩn thứ nhất khống chế nhiều bậc tự do nhất, chi tiết tựa lên nó ở nhiều điểm. Chuẩn thứ hai tựa ở ít điểm hơn, chuẩn thứ ba ở một điểm. Đổi thứ tự A B C thành B A C là đổi cách đặt chi tiết, và với chi tiết thật có sai lệch, kết quả đo vị trí lỗ có thể khác nhau đáng kể. Vì vậy người đọc không được tự ý chọn mặt nào tựa trước cho tiện gá.
Với người làm gia công, thứ tự chuẩn còn là gợi ý quý về quy trình: chuẩn thứ nhất thường là mặt nên gia công trước và dùng làm mặt gá cho các nguyên công sau. Nếu bản vẽ chọn chuẩn khó gá, đó là chỗ đáng trao đổi với người thiết kế trước khi lập quy trình. Một số chuẩn còn được định nghĩa bằng điểm, đường hay vùng nhỏ gọi là chuẩn cục bộ, ghi bằng chữ cái kèm số trong vòng tròn chia đôi, hay gặp trên chi tiết đúc và tấm lớn.
Các ký hiệu bổ sung hay gặp trong và quanh khung dung sai
Các ký hiệu nhỏ này thay đổi ý nghĩa của khung. AI đọc ảnh thường bỏ sót chúng vì chúng nhỏ và nằm sát con số.
- Chữ M trong vòng tròn: điều kiện vật liệu lớn nhất. Dung sai ghi trong khung áp dụng khi phần tử ở trạng thái nhiều vật liệu nhất, ví dụ lỗ nhỏ nhất hoặc trục lớn nhất. Khi phần tử rời xa trạng thái đó, dung sai được cộng thêm. Hay dùng cho lỗ bắt bu lông, nơi chỉ cần lắp được.
- Chữ L trong vòng tròn: điều kiện vật liệu nhỏ nhất, ngược lại với M. Dùng khi cần đảm bảo thành mỏng không bị thủng.
- Chữ P trong vòng tròn: vùng dung sai chiếu. Vùng được chiếu ra ngoài bề mặt một đoạn ghi kèm, hay dùng cho lỗ ren hoặc lỗ lắp chốt, nơi điều quan trọng là bu lông hoặc chốt nhô ra có thẳng không.
- Chữ E trong vòng tròn đặt sau kích thước: yêu cầu bao, theo hệ ISO. Kích thước giới hạn đồng thời khống chế hình dạng.
- Kích thước đóng khung chữ nhật: kích thước lý thuyết chính xác, không có dung sai riêng. Nó xác định vị trí lý thuyết, còn sai lệch cho phép nằm trong khung dung sai hình học đi kèm.
- Chữ CZ sau giá trị: vùng dung sai chung cho nhiều phần tử, ví dụ hai mặt phải cùng nằm trong một vùng phẳng.
- Ghi chú như 4x hoặc 6x trên khung: khung áp cho tất cả các phần tử giống nhau đó.
- Ký hiệu hình tròn nhỏ ở góc đường dẫn trong một số cách ghi biên dạng: áp dụng xung quanh toàn bộ đường bao.
Khi không chắc một ký hiệu, đừng đoán theo hình dáng. Tra trong tiêu chuẩn mà bản vẽ dẫn chiếu, hoặc hỏi người thiết kế.
Bản vẽ theo ISO và theo ASME: cùng ký hiệu, khác cách hiểu
Nguyên tắc mặc định khác nhau. Theo hệ ISO, nguyên tắc độc lập là mặc định: dung sai kích thước không khống chế hình dạng, trừ khi có chữ E hoặc ghi chú chung. Theo ASME, mặc định kích thước giới hạn cũng tạo một bao hình dạng hoàn hảo ở trạng thái vật liệu lớn nhất. Cùng một bản vẽ, đọc theo hai hệ có thể ra hai yêu cầu kiểm khác nhau.
Cách ghi tiêu chuẩn trong khung tên. Bản vẽ tốt sẽ ghi rõ tiêu chuẩn dung sai hình học áp dụng, có khi kèm năm ban hành. Bản vẽ cũ của khách Mỹ thường dẫn ASME Y14.5 với năm cũ. Bản vẽ châu Âu, Nhật dẫn ISO hoặc tiêu chuẩn quốc gia tương đương.
Một số ký hiệu còn hay đã bỏ. Như đã nói, độ đồng tâm và độ đối xứng không còn trong ASME bản 2018 nhưng vẫn có trong ISO. Gặp các ký hiệu này trên bản vẽ ghi ASME mới là dấu hiệu bản vẽ được vẽ theo thói quen cũ, nên hỏi lại.
Dung sai chung cho kích thước không ghi. Bản vẽ ISO hay dẫn một tiêu chuẩn dung sai chung cho kích thước và hình học không ghi riêng, với các cấp chính xác như f, m, c, v cho kích thước. Bản vẽ ASME thường ghi dung sai chung theo số chữ số thập phân trong khung tên. Đọc phần này trước khi đọc từng khung.
Dùng AI giải thích khung dung sai và cách kiểm lại câu trả lời
AI giải thích ký hiệu dung sai hình học khá tốt khi bạn mô tả bằng lời thay vì chỉ đưa ảnh, vì khi đọc ảnh nó hay bỏ sót ký hiệu nhỏ. Che khung tên và thông tin khách trước khi đưa bất kỳ phần bản vẽ nào vào. Vài câu lệnh mẫu:
- Trên bản vẽ theo ISO có khung dung sai: ký hiệu độ vuông góc, giá trị 0,05, chuẩn A. Mũi tên chỉ vào đường gióng của mặt bên trái, tam giác chuẩn A đặt trên mặt đáy. Hãy giải thích bằng lời vùng dung sai trông như thế nào và bề mặt nào phải nằm trong đó.
- Khung dung sai vị trí có Ø0,2, chữ M trong vòng tròn, chuẩn A B C, áp cho 4 lỗ Ø9 có sai lệch kích thước cho trước. Hãy giải thích ý nghĩa của chữ M và cho ví dụ giả định về dung sai được cộng thêm khi lỗ lớn hơn kích thước nhỏ nhất.
- Bản vẽ ghi tiêu chuẩn ASME, nhưng có ký hiệu độ đồng tâm. Hãy giải thích vì sao đây có thể là chỗ cần hỏi lại người thiết kế, và các cách ghi thay thế thường gặp.
Kiểm lại câu trả lời bằng ba câu hỏi: AI có nói rõ hình dạng vùng dung sai không, có phân biệt bề mặt với trục tâm không, và có đề cập đúng tiêu chuẩn bạn nói không. Nếu AI đưa ra con số không có trong câu lệnh của bạn, coi đó là ví dụ, không phải yêu cầu của bản vẽ. Với chi tiết lắp ghép quan trọng, cách hiểu cuối cùng phải thống nhất với người thiết kế hoặc bộ phận kiểm tra chất lượng của khách.
Câu hỏi thường gặp
Khung dung sai không có chuẩn thì có sai không?
Không sai nếu đặc tính thuộc nhóm hình dạng như độ phẳng, độ thẳng, độ tròn, độ trụ, vì các đặc tính này không cần chuẩn. Với đặc tính hướng, vị trí, độ đảo mà không có chuẩn thì bản vẽ thiếu, cần hỏi lại.
Ký hiệu Ø trước giá trị dung sai có ý nghĩa gì?
Nó cho biết vùng dung sai là một hình trụ có đường kính bằng giá trị đó, thay vì hai mặt phẳng song song. Hay gặp với dung sai vị trí của lỗ, độ thẳng của trục tâm và độ đồng trục.
Dung sai hình học có phải luôn nhỏ hơn dung sai kích thước không?
Thường các đặc tính hình dạng và hướng nhỏ hơn dung sai kích thước của cùng phần tử, vì chúng nằm trong giới hạn kích thước. Dung sai vị trí thì có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn tuỳ chức năng. Bản vẽ ghi ngược thói quen thì nên kiểm lại với người thiết kế.
Chuẩn A trên bản vẽ có phải là mặt chính xác nhất không?
Không nhất thiết. Chuẩn là mặt dùng làm gốc để đặt và đo chi tiết, thường là mặt lắp ghép chính. Nó có thể có dung sai độ phẳng riêng, nhưng vai trò của nó là gốc tham chiếu chứ không phải mặt đẹp nhất.
Có thể bỏ qua dung sai hình học nếu kích thước đã đạt không?
Không. Dung sai hình học là yêu cầu riêng và được kiểm riêng. Chi tiết đạt mọi kích thước vẫn có thể bị loại vì cong, đảo, lệch vị trí lỗ. Khi bản vẽ có khung dung sai, quy trình gia công và đo kiểm phải tính tới nó từ đầu.
Học dung sai hình học bắt đầu từ đâu?
Bắt đầu bằng việc nhận diện các nhóm ký hiệu và cách đọc khung, rồi tới khái niệm chuẩn và vùng dung sai. Sau đó học các ký hiệu bổ sung như M và P. Đọc kèm chính tiêu chuẩn mà khách hàng của bạn hay dùng sẽ hiệu quả hơn học dàn trải.