Nguyên lý hình thành dung sai
Dung sai tồn tại vì không có quá trình gia công nào tạo ra kích thước tuyệt đối chính xác. Mỗi lần cắt gọt đều chịu ảnh hưởng của độ đàn hồi dao-phôi-máy, nhiệt độ môi trường, mòn dụng cụ và nhiều yếu tố ngẫu nhiên khác. Thay vì đòi hỏi sự hoàn hảo không tưởng, kỹ sư thiết kế xác định một vùng chấp nhận được — khoảng giữa kích thước giới hạn trên và giới hạn dưới — sao cho chi tiết vẫn hoạt động đúng chức năng khi lắp ráp.
Bản chất của dung sai là sự đánh đổi có chủ ý: miền dung sai càng hẹp thì yêu cầu gia công càng cao, chi phí càng lớn; miền dung sai quá rộng thì có thể gây lỏng lẻo, rò rỉ, hoặc mài mòn không đồng đều trong vận hành. Người thiết kế giỏi chọn dung sai đủ chặt để đảm bảo chức năng, đủ rộng để sản xuất kinh tế.
Phân loại theo dạng lắp ghép
Dung sai thường được xét trong bối cảnh lắp ghép giữa hai chi tiết — thường là trục và lỗ. Có ba kiểu lắp cơ bản:
- Lắp lỏng: trục luôn nhỏ hơn lỗ, tạo khe hở bảo đảm chuyển động tương đối — dùng cho ổ trượt, bu lông lắp trơn, các bề mặt cần tra dầu bôi trơn.
- Lắp chặt: trục luôn lớn hơn lỗ, lắp bằng ép hoặc nhiệt — truyền momen xoắn lớn mà không cần then hay chốt.
- Lắp trung gian: vùng dung sai trục và lỗ chồng lấp nhau, kết quả lắp có thể ra lỏng hoặc chặt tuỳ từng cặp chi tiết cụ thể — phù hợp với các mối ghép cần tháo lắp định kỳ nhưng vẫn định tâm tốt.
Hệ thống lỗ cơ bản (H) và hệ thống trục cơ bản (h) trong tiêu chuẩn ISO 286 giúp tiêu chuẩn hoá kho dụng cụ cắt và dụng cụ đo, giảm chi phí quản lý sản xuất.
Lưu ý khi lựa chọn và kiểm tra
Khi chỉ định dung sai trên bản vẽ, cần cân nhắc phương pháp đo lường sẽ sử dụng ở phân xưởng. Thước cặp và panme phù hợp kiểm tra dung sai trung bình; các mối ghép dung sai chặt hoặc hình dạng phức tạp cần đến máy đo tọa độ CMM để đánh giá đầy đủ sai lệch hình dạng và vị trí.
Dung sai hình dạng — độ tròn, độ phẳng, độ thẳng — thường bị bỏ qua trong thiết kế sơ bộ nhưng ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ mối ghép. Một kích thước nằm trong dung sai kích thước vẫn có thể gây ra sự cố nếu sai lệch hình dạng vượt ngưỡng cho phép. Đây là lý do hệ thống GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) ngày càng phổ biến trong sản xuất chính xác hiện đại.