Technische Toleranties Uitgelegd: Definitie, Types en Praktische Toepassingen

Wat is Tolerantie in de Techniek?

In de werktuigbouwkunde stellen toleranties de toelaatbare afwijking van toegewezen afmetingen in. Het gebruik van toleranties helpt ervoor te zorgen dat het eindproduct direct bruikbaar is, vooral als het onderdeel is van een grotere montage.

Het niet instellen van een tolerantie in een kritisch gebied kan het onderdeel onbruikbaar maken volgens de ontwerpintentie, aangezien elke fabricagemethode met een zekere mate van onnauwkeurigheid komt.

Het bepalen van een geschikte tolerantie zorgt er echter voor dat het productiebedrijf weet dat het een paar specifieke punten in het productieproces met meer aandacht moet aanpakken. Dit kan het verschil zijn tussen perfect passende onderdelen en schrootmetaal.

Wat is Tolerantie in de Techniek?

Technische tolerantie is de toelaatbare variatie in metingen afgeleid van de basismeting.

Toleranties kunnen op veel verschillende eenheden van toepassing zijn. Bijvoorbeeld, de werkomstandigheden kunnen toleranties hebben voor temperatuur (°C), luchtvochtigheid (g/m³), etc. In de werktuigbouwkunde gaan we voornamelijk over toleranties die van toepassing zijn op lineaire, hoekmatige en andere fysieke afmetingen.

Maar ongeacht de eenheid, stelt een tolerantie een acceptabel meetbereik vanaf het basispunt (nominale waarde) in. Stel dat u een zeef ontwerpt om 3,5 mm grindstenen van 2,5 mm grindstenen te scheiden. U wilt dat de kleinere stenen door de gaten vallen terwijl de grotere op het zeef blijven.

De grotere stenen variëren in grootte tussen 3,3 mm en 3,7 mm. De kleinere liggen in het bereik van 2,3…2,7 mm. Om te garanderen dat alleen de kleinere, allemaal, daadwerkelijk door de gaten vallen terwijl de grotere op het zeef blijven, kunt u de nominale waarde voor de gatdiameter instellen op 2,8 mm. Tegelijkertijd betekent productienauwkeurigheid dat u met sommige gaten van 2,6 mm kunt eindigen.

Het toevoegen van een ondergrens van -0 mm en een bovengrens van +0,3 mm garandeert dat alle gaten tussen 2,8 en 3,1 mm in diameter zullen zijn.

Kernpunt

Technische tolerantie is de toelaatbare grens of grenzen van variatie in:

• een fysieke afmeting;
• een gemeten waarde of fysieke eigenschap van een materiaal, gefabriceerd object, systeem of dienst;
• andere gemeten waarden (zoals temperatuur, luchtvochtigheid, etc.);
• in techniek en veiligheid, een fysieke afstand of ruimte (tolerantie), zoals bij een vrachtwagon, trein of boot onder een brug evenals een trein in een tunnel (zie structuurgauge en laadgauge);
• in de werktuigbouwkunde de ruimte tussen een bout en een moer of een gat, etc.

Afmetingen, eigenschappen of condities kunnen enige variatie hebben zonder de werking van systemen, machines, constructies, etc. significant te beïnvloeden. Een variatie buiten de tolerantie (bijvoorbeeld een temperatuur die te heet of te koud is) wordt gezegd non-compliant, afgewezen, of de tolerantie te overschrijden.

Overwegingen bij het Instellen van Toleranties

Een primaire zorg is om te bepalen hoe wijd de toleranties mogen zijn zonder andere factoren of het resultaat van een proces te beïnvloeden. Dit kan gedaan worden door het gebruik van wetenschappelijke principes, technische kennis en professionele ervaring. Een experimenteel onderzoek is zeer nuttig om de effecten van toleranties te onderzoeken: Ontwerp van experimenten, formele technische evaluaties, etc.

Een goede set technische toleranties in een specificatie, op zich, impliceert niet dat naleving van die toleranties zal worden bereikt. De daadwerkelijke productie van elk product (of de werking van elk systeem) omvat inherent een zekere variatie van in- en uitvoer.

Meetfout en statistische onzekerheid zijn ook aanwezig in alle metingen. Met een normale verdeling kunnen de uiteinden van gemeten waarden ver verder reiken dan plus en min drie standaarddeviaties van het procesgemiddelde. Aanzienlijke delen van een (of beide) uiteinden kunnen zich uitstrekken buiten de gespecificeerde tolerantie.

De verwerkingscapaciteit van systemen, materialen en producten moet compatibel zijn met de gespecificeerde technische toleranties. Procescontroles moeten aanwezig zijn en een effectief kwaliteitsmanagementsysteem, zoals Total Quality Management, moet de daadwerkelijke productie binnen de gewenste toleranties houden.

Een procescapabiliteitsindex wordt gebruikt om de relatie tussen toleranties en daadwerkelijk gemeten productie aan te geven.

De keuze van toleranties wordt ook beïnvloed door het beoogde statistische steekproefplan en zijn kenmerken zoals het Acceptabele Kwaliteitsniveau. Dit hangt samen met de vraag of toleranties extreem rigide moeten zijn (hoge betrouwbaarheid in 100% naleving) of of een klein percentage buiten-tolerantie soms acceptabel kan zijn.

Types Toleranties

Vandaag de dag zijn er 14 typen geometrische toleranties aan de hand van het aantal symbolen, en 15 typen gebaseerd op classificatie.

Deze zijn gegroepeerd in Vormtolerantie, Oriëntatietolerantie, Liggingstolerantie en Uittolerantie (Run-out), die gebruikt kunnen worden om alle vormen aan te duiden.

Hieronder volgen de drie typen toleranties die in metingen worden gebruikt:

• Unilaterale toleranties
• Bilaterale toleranties
• Samengestelde toleranties.

1. Unilaterale Toleranties

Wanneer de twee grensafmetingen alleen boven de nominale grootte liggen (zoals in de figuur getoond) of alleen onder de nominale grootte, dan wordt de tolerantie unilateraal genoemd.

2. Bilaterale Toleranties

Wanneer de twee-grensafmeting boven en onder de nominale grootte ligt, dan worden de toleranties bilateraal genoemd.

3. Samengestelde Toleranties

Samengestelde tolerantie wordt bepaald door de vastgestelde toleranties, dat wil zeggen, de combinatie van meer dan één type toleranties heten samengestelde toleranties, de verschillende typen toleranties kunnen hoekmatig, lateraal, etc. zijn.

Voorbeeld: In figuur zijn toleranties op dimensie 'l' afhankelijk van toleranties van L, h, en θ. Deze samengestelde tolerantie op 'l' is het gecombineerde effect van deze drie toleranties. De minimum tolerantie op 'l' zal overeenkomen met L-b, θ+α, en h+c.

Veelgestelde Vragen

Wat is Technische Tolerantie?

Technische tolerantie is de toelaatbare variatie in metingen afgeleid van de basismeting. Toleranties kunnen op veel verschillende eenheden van toepassing zijn.

Wat zijn de Types Tolerantie?

Types Toleranties
1. Unilaterale Toleranties
2. Bilaterale Toleranties
3. Samengestelde Toleranties.