Pengantar Toleransi Ulir Metrik
Toleransi ulir metrik, sebagaimana didefinisikan dalam standar GB/T 197, sangat penting untuk memastikan kemampuan saling tukar, kualitas pemasangan, dan kinerja mekanis pada rakitan berulir. Panduan ini membahas toleransi untuk ulir utama (D/d), dan ulir dengan jarak antar ulir (D).2/D2), dan minor (D1/D1) diameter ulir internal dan eksternal. Berdasarkan GB/T 197 (termasuk versi dari tahun 1981 hingga 2018), spesifikasi ini berlaku untuk pengencang mekanis tujuan umum, mencakup kelas toleransi, penyimpangan, dan metode perhitungan. Memahami parameter ini sangat penting bagi para insinyur di bidang manufaktur, desain, dan kontrol kualitas, karena secara langsung memengaruhi keandalan perakitan dan efisiensi biaya. Standar ini menekankan zona toleransi seperti 6H untuk ulir internal dan 6g untuk ulir eksternal sebagai nilai default untuk pemasangan sedang, menyeimbangkan presisi dan kemampuan manufaktur.
GB/T 197 menguraikan pita toleransi, tingkatan (4, 5, 6, 8), dan posisi (G/H untuk internal, ah untuk eksternal), menyediakan kerangka kerja untuk menghitung batas. Artikel ini menyusun tabel komprehensif dari standar tersebut, menawarkan hasil praktis untuk referensi cepat sambil menjelaskan perhitungan yang mendasarinya. Dengan menelusuri semua jarak dan diameter yang ditentukan, ini membantu menghindari kesalahan umum seperti ketidaksesuaian atau toleransi berlebih, yang dapat menyebabkan kegagalan dalam aplikasi seperti komponen otomotif atau mesin.
Konsep Dasar dalam Geometri Ulir
Geometri ulir merupakan dasar dari perhitungan toleransi. Istilah-istilah kunci dari GB/T 197 meliputi:
- D/d: Diameter mayor nominal untuk ulir dalam (D) dan ulir luar (d), yang berfungsi sebagai dasar untuk semua perhitungan.
- D1/D1: Diameter minor, penting untuk kekuatan dan jarak bebas; d3 memperhitungkan pembulatan akar pada thread eksternal.
- D2/D2: Diameter ulir, tempat terjadinya kontak ulir, memengaruhi kesesuaian dan distribusi beban.
- P: Jarak ulir (pitch), yaitu jarak aksial antar ulir, memengaruhi besaran toleransi.
- H: Tinggi segitiga fundamental, H = 0,866025P untuk ulir 60°.
- Sistem Toleransi: Terdiri dari tingkatan (numerik, misalnya, 6) dan posisi (alfabetis, misalnya, H), yang menentukan rentang toleransi.
- Penyimpangan (EI/ES untuk internal, ei/es untuk eksternal): Pergeseran dari nilai nominal, memastikan adanya kelonggaran yang tepat untuk kesesuaian seperti jarak bebas atau interferensi.
- Durasi Pertunangan (S, N, L): Pendek, normal, panjang, memengaruhi pemilihan toleransi untuk kekuatan ulir.
Konsep-konsep ini memastikan ulir memenuhi persyaratan fungsional. Misalnya, ulir dengan jarak antar ulir yang lebih halus membutuhkan toleransi yang lebih ketat untuk menjaga integritas di bawah beban, sementara ulir dengan jarak antar ulir yang lebih kasar memungkinkan pemasangan yang lebih longgar untuk memudahkan perakitan. Selalu rujuk GB/T 196 untuk profil dasar dan GB/T 2516 untuk penyimpangan batas sebagai pelengkap GB/T 197.
Penyimpangan Mendasar untuk Ulir Internal dan Eksternal
Penyimpangan fundamental memposisikan pita toleransi relatif terhadap diameter nominal, sesuai dengan Tabel 1 GB/T 197. Untuk ulir dalam, posisi G dan H menentukan penyimpangan bawah (EI), dengan H pada nol untuk tidak ada toleransi. Ulir luar memiliki posisi a hingga h, yang menentukan penyimpangan atas (es), dari toleransi besar (a) hingga tidak ada (h). Penyimpangan ini bervariasi dengan pitch P, memastikan kompatibilitas dalam perakitan.
Tabel di bawah ini merangkum deviasi dalam μm untuk jarak antar piksel dari 0,2 hingga 8 mm, dengan menyoroti 6H/6g (hijau) yang umum sebagai referensi. Gunakan ini untuk menghitung dimensi batas, misalnya, D mayor internal.menit = D + EI.
| Jenis Ulir | Posisi | Deviasi | 0.2 | 0.25 | 0.3 | 0.35 | 0.4 | 0.45 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.75 | 0.8 | 1 | 1.25 | 1.5 | 1.75 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 | 5.5 | 6 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Intern | G | EI | 17 | 18 | 18 | 19 | 19 | 20 | 20 | 21 | 22 | 22 | 24 | 26 | 28 | 32 | 34 | 38 | 42 | 48 | 53 | 60 | 63 | 71 | 75 | 80 | 100 |
| H | EI | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Luar | A | es | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | -290 | -295 | -300 | -310 | -315 | -325 | -335 | -345 | -355 | -365 | -375 | -385 | -395 | -425 |
| B | es | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | -200 | -205 | -212 | -220 | -225 | -235 | -245 | -255 | -265 | -280 | -290 | -300 | -310 | -340 | |
| C | es | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | -130 | -135 | -140 | -145 | -150 | -160 | -170 | -180 | -190 | -200 | -212 | -224 | -236 | -265 | |
| D | es | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | -85 | -90 | -95 | -100 | -105 | -110 | -115 | -125 | -130 | -135 | -140 | -150 | -155 | -180 | |
| e | es | / | / | / | / | / | / | -50 | -53 | -56 | -56 | -60 | -60 | -63 | -67 | -71 | -71 | -80 | -85 | -90 | -95 | -100 | -106 | -112 | -118 | -140 | |
| F | es | / | / | / | -34 | -34 | -35 | -36 | -36 | -38 | -38 | -38 | -40 | -42 | -45 | -48 | -52 | -58 | -63 | -70 | -75 | -80 | -85 | -90 | -95 | -118 | |
| G | es | -17 | -18 | -18 | -19 | -19 | -20 | -20 | -21 | -22 | -22 | -24 | -26 | -28 | -32 | -34 | -38 | -42 | -48 | -53 | -60 | -63 | -71 | -75 | -80 | -100 | |
| H | es | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Misalnya, untuk P=0,8 mm, posisi g eksternal es = -24 μm, menetapkan batas atas untuk d sebagai nominal – 0,024 mm. Sistem ini memungkinkan penyesuaian yang dipersonalisasi, dengan warna hijau menyoroti rekomendasi standar.
Metode Perhitungan untuk Diameter Mayor, Pitch, dan Minor
GB/T 197 menyediakan rumus untuk toleransi T dan batas. Untuk toleransi minor internal D1, TD1 = 0,0015 * D^{0,5} * P^{0,333} * faktor (tergantung tingkat). Batas = nominal + EI + T untuk bagian atas, nominal + EI untuk bagian bawah. Sama untuk diameter lainnya.
Langkah demi langkah untuk jurusan eksternal d: 1. Nominal d. 2. es dari tabel. 3. TD dari kelas 4. Maks = d + es, Min = d + es – TDHal ini menjamin presisi, dengan contoh seperti M5x0.8-6g: max d = 5 – 0.024 = 4.976 mm (dengan asumsi T).
Untuk nada d2, nominal = d – 0,6495P, kemudian terapkan deviasi. Perhitungan yang akurat mencegah masalah seperti kerusakan ulir.
Tabel Toleransi untuk Berbagai Diameter
Berikut ini adalah tabel yang disusun dari GB/T 197 untuk dimensi batas di seluruh ukuran M1 hingga M300 dan jarak antar baut. Warna hijau menunjukkan standar 6H/6g. Gunakan untuk verifikasi desain.
| Jurusan Internal Dmenit (mm) | H | G |
|---|---|---|
| M1 (0,25/0,2) | 1 | 1.018 |
| M300 (berbagai nada) | 300 | 300 + penyimpangan |
Tabel serupa untuk diameter lain mengikuti pola yang sama, memberikan batas min/max untuk pemesinan yang presisi.
Praktik Terbaik untuk Aplikasi dan Verifikasi
Pilih toleransi berdasarkan aplikasi: 6H/6g untuk penggunaan umum, lebih ketat untuk presisi tinggi. Verifikasi dengan alat ukur, dengan mempertimbangkan pelapisan sesuai GB/T 4042. Dokumentasikan untuk ketertelusuran.
- Hitung nilai nominal terlebih dahulu.
- Terapkan penyimpangan dan T.
- Periksa dengan mikrometer atau sumbat.
- Sesuaikan untuk kelompok panjang (S/N/L).
- Pastikan kompatibilitas dengan komponen pasangannya.
Praktik-praktik ini meminimalkan kerusakan, meningkatkan daya tahan pada sistem mekanis.
Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)
Apa kelas toleransi standar untuk ulir metrik?
6H untuk penggunaan internal dan 6g untuk penggunaan eksternal, memberikan kesesuaian sedang per GB/T 197 untuk penggunaan umum.
Bagaimana cara menghitung batas diameter mayor eksternal untuk M6x1-6g?
Max d = 6 + es = 6 – 0,026 = 5,974 mm; min = max – TD dari tabel nilai.
Mengapa menggunakan penyimpangan dalam desain ulir?
Penyimpangan tersebut memastikan adanya ruang untuk pemasangan, mencegah gangguan atau kelonggaran pada rakitan.
Bagaimana jika pitch tidak ada di dalam tabel?
Lakukan interpolasi atau gunakan rumus GB/T 197 untuk pitch khusus, dan verifikasi dengan standar yang ada.
Bagaimana durasi keterlibatan memengaruhi toleransi?
Panjang yang lebih besar (L) mungkin memerlukan toleransi yang lebih ketat untuk mempertahankan kekuatan, sesuai dengan kelompok GB/T 197.
Apakah toleransi ini dapat diterapkan pada ulir berlapis?
Ya, tambahkan toleransi ketebalan pelapisan, biasanya 4-8 μm, sesuaikan batasannya sesuai kebutuhan.
