Методы достижения точности замыкающего звена
Обеспечение требуемого качества изделий, в том числе (и прежде всего) показателей назначения, технологичности и надежности, определяется достижением заданных параметров замыкающих звеньев размерной цепи.
Именно с этой целью выявлялись размерные цепи и их уравнения, устанавливающие функциональные связи замыкающих и составляющих звеньев.
Задачи размерных расчетов в их прямой и обратной постановках считаются решенными, если между заданными параметрами замыкающего звена и параметрами, рассчитанными по уравнениям размерных цепей, достигнуты следующие соотношения:
В настоящее время для достижения точности замыкающего звена различают следующие методы:
— полной взаимозаменяемости;
— неполной взаимозаменяемости;
— групповой взаимозаменяемости;
— регулирования;
— пригонки.
Применительно к производственным технологическим процессам указанные методы характеризуют методы сборки изделий и соответственно виды сборочных работ, выполняемых с целью обеспечения требуемой точности замыкающих звеньев размерных цепей.
Метод полной взаимозаменяемости. Общая характеристика метода. Метод полной взаимозаменяемости — метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у всех объектов путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений.
Технологический процесс сборки при этом сводится к присоединению деталей в соответствии с установленным характером сопряжения без выполнения какой-либо пригонки, подбора деталей или регулирования их взаимного положения.
Основными достоинствами метода полной взаимозаменяемости являются простота и экономичность сборки, применение поточных организационных форм сборочных процессов, высокий уровень механизации и автоматизации сборочных процессов, возможность широкого кооперирования заводов, развитие специализированных предприятий с высоким уровнем автоматизации, возможность организации легкого, быстрого и дешевого ремонта изделий, упрощение системы изготовления запасных частей и др.
Метод полной взаимозаменяемости требует повышенной точности составляющих звеньев размерных цепей. В многозвенных цепях требуемая точность может существенно повышать среднюю экономическую, а иногда и достижимую точность, соответствующую существующим технологическим методам обработки. Поэтому метод полной взаимозаменяемости находит применение для короткозвенных размерных цепей или в случае, когда к замыкающим звеньям многозвенных цепей не предъявляют высоких точностных требований.
Расчет параметров замыкающих звеньев при методе полной взаимозаменяемости производят методом максимума-минимума.
Решение прямой задачи. Решение прямой задачи с использованием метода полной взаимозаменяемости выполняется в следующей последовательности:
— формулируют задачу расчета и устанавливают замыкающее звено;
— исходя из поставленной задачи на основе специальных теоретических и экспериментальных исследований, опыта проектирования и эксплуатации аналогичных изделий и т. п. устанавливают параметры замыкающего звена;
— выявляют составляющие звенья и строят схему размерной цепи;
— составляют уравнения размерной цепи;
— устанавливают номинальные размеры всех составляющих звеньев;
— рассчитывают и устанавливают точностные параметры всех составляющих звеньев размерной цепи.
Расчет точностных параметров составляющих звеньев размерной цепи определяет основное содержание прямой задачи. Ниже рассмотрены такие расчеты применительно к плоскостным размерным цепям.
Номинальные размеры составляющих звеньев получают на основании прочностных, кинематических и других конструкторских расчетов, экспериментальных исследований и опыта проектирования с учетом многочисленных факторов, характеризующих применяемые материалы, действующие нагрузки, тепловые и скоростные режимы работы, характер соединения деталей и т.д.
Метод неполной взаимозаменяемости. Общая характеристика метода. Метод неполной взаимозаменяемости — это метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у заранее обусловленной части объектов включением в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений.
Сборка изделия при методе неполной взаимозаменяемости производится так же, как и при методе полной взаимозаменяемости без пригонки, регулировки и подбора, но при этом у некоторых изделий допуски замыкающих звеньев при методе неполной взаимозаменяемости могут выйти за установленные пределы.
Для того чтобы достигнуть требуемой точности замыкающих звеньев у этой части звеньев, необходимы дополнительные затраты на замену или пригонку отдельных составных частей. В этом состоят недостатки метода.
Достоинства метода практически те же, что и метода полной взаимозаменяемости. Кроме того, к преимуществам метода могут быть отнесены несколько увеличенные по сравнению с методом полной взаимозаменяемости допуски составляющих звеньев. Расчет параметров замыкающего звена при неполной взаимозаменяемости производится вероятностным методом.
Решение прямой задачи. Решение прямой задачи с использованием метода неполной взаимозаменяемости выполняется в той же последовательности, что и для метода полной взаимозаменяемости. При этом все этапы расчета полностью совпадают.
Рассмотрим основные способы расчета допусков составляющих звеньев: равных допусков и одинаковых точностей.
Способ равных допусков. Уравнение точности для плоскости! размерных цепей при расчете по вероятностному методу.
Методы групповой взаимозаменяемости и пригонки. Общая характеристика метода групповой взаимозаменяемости. Метод групповой взаимозаменяемости — метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается добавлением в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на которые они предварительно рассортированы.
Достоинством метода является достижение высокой точности замыкающего звена при экономически целесообразных допусках составляющих звеньев размерной цепи. Метод находит применение в массовом и крупносерийном производстве для коротко-звенных размерных цепей (3 — 4 звена).
Примерами применения метода могут служить комплектация шариков и колец шариковых подшипников, подбор при сборке поршней и поршневых колец, подбор при сборке пальца к отверстию верхней головки шатуна двигателя внутреннего сгорания.
К недостаткам метода относят увеличение незавершенного производства ввиду количественных несоответствий в группах деталей, соединяемых при сборке; дополнительные затраты на сортировку деталей по группам; усложнение снабжения запасными частями.
Расчет параметров звеньев размерных цепей производят по методу максимума-минимума.
Общая характеристика метода пригонки. Метод пригонки, или технологической компенсации, — метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена удалением с компенсатора определенного слоя материала. Для этого компенсирующее звено детали компенсатора поступает на сборку с заранее установленным припуском, удаляемым по мере надобности, методами механической обработки в процессе пригонки для достижения требуемого значения замыкающего звена. На все другие составляющие звенья размерной цепи, в том числе компенсирующие, устанавливают экономически целесообразные допуски. Метод применяется в индивидуальном и мелкосерийном производстве.
Расчет параметров размерных цепей может проводиться как методом максимума—минимума, так и вероятностным методом. К недостаткам метода относят удорожание сборки и повышенную трудоемкость сборочных работ, а также усложнение планирования и снабжения изделия запасными частями.
Метод регулирования. Общая характеристика метода. Метод регулирования — метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена без удаления материала с компенсатора.
Изменение компенсирующего звена при сборке изделия достигается или применением специальных конструктивных устройств (компенсаторов) с помощью непрерывных либо периодических перемещений: деталей по резьбе, клиньям, коническим поверхностям, эксцентрикам и т.д., или подбором сменных деталей типа прокладок, колец и втулок.
В качестве неподвижных конденсаторов обычно применяют комплекты из деталей изделия, например сменных колец, втулок, шайб и т.д., подбираемых при сборке по месту до достижения требуемой точности замыкающего звена, или наборы прокладок одинаковой или разной толщины, подбираемых по месту с той же целью. Подвижные компенсаторы — это устройства или отдельные детали, за счет регулировки которых, достигаемой перемещением или поворотом, обеспечивается требуемый размер замыкающего звена.
Подвижные компенсаторы по непрерывности регулирования разделяют на компенсаторы с периодическим регулированием (резьбовые, клиновые, эксцентриковые и др.) и компенсаторы с непрерывным регулированием, как правило автоматического регулирования. При использовании подвижных и неподвижных (набор прокладок) компенсаторов создаются условия для поддержания требуемой точности замыкающего звена в процессе эксплуатации.
По назначению все типы компенсаторов делят на группы, компенсирующие линейные или угловые размеры. Расчет параметров размерных цепей проводят методом максимума-минимума или вероятностным методом.
К недостаткам метода регулирования относят некоторое усложнение конструкции введением конструктивного компенсатора и усложнение сборки из-за необходимости проводить регулировку. Метод нашел широкое применение для многозвенных цепей с высокими требованиями к точности замыкающих звеньев.
Решение прямой задачи. Допуски всех составляющих звеньев размерной цепи при методе регулирования назначают в соответствии с экономически приемлемыми в данных условиях допусками.
Для обеспечения необходимой точности замыкающего звена при методе регулирования набор сменных деталей (сменных колец, втулок, шайб и др.) или наборы прокладок одинаковой или разной толщины должны состоять из нескольких групп (ступеней), число которых определяется требуемой величиной компенсации и заданным допуском замыкающего звена.
Такие ступени регулирования должны быть обеспечены и при прерывисто-фиксированном регулировании с помощью специальных компенсирующих устройств.
Источник
Методы достижения точности замыкающего звена
1. Метод полной взаимозаменяемости – метод, при котором требуемая точность замыкающего звена РЦ достигается во всех случаях ее реализации путем включения составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений.
2. Метод неполной взаимозаменяемости – метод, при котором требуемая точность замыкающего звена РЦ достигается с некоторым риском путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений.
3. Метод групповой взаимозаменяемости – метод, при котором требуемая точность замыкающего звена РЦ достигается путем включения в РЦ составляющих звеньев, принадлежащих к соответствующим группам, на которые они предварительно рассортированы.
4. Метод пригонки – метод, при котором требуемая точность замыкающего звена РЦ достигается путем изменением значения компенсирующего звена путем удаления с компенсатора определенного слоя материала.
5. Метод регулировки – метод, при котором требуемая точность замыкающего звена РЦ достигается изменением значения компенсирующего звена способами, не требующими удаления материала с компенсатора.
Задачи и способы расчета рц
Сущность расчета РЦ заключается в установлении номинальных размеров, допусков и предельных отклонений всех ее звеньев, исходя из требований служебного назначения и технологии изготовления изделия. При этом возможны две задачи: прямая и обратная, которые отличаются исходными данными и последовательностью расчетов.
Прямая задача – задача, при которой заданы параметры (номинальное значение, предельные отклонения и т.д.) замыкающего звена и требуется определить параметры составляющих звеньев. Эта задача часто называется проектной, решением ее занимаются как конструкторы, так и технологи.
Обратная задача – задача, в которой известны параметры составляющих звеньев и требуется определить параметры замыкающего звена. Эта задача называется проверочной, с ней чаще всего приходится сталкиваться технологам.
Для расчета РЦ применяют два способа: способ расчета на максимум-минимум и вероятностный способ.
Способ расчета РЦ на максимум-минимум – способ расчета учитывающий только предельные отклонения звеньев РЦ и самые неблагоприятные их сочетания. Метод основан на предположении, что в РЦ увеличивающие звенья будут иметь наибольшие предельные размеры, а все уменьшающие – наименьшие и наоборот. В результате этого размер замыкающего звена получит либо максимальное, либо минимальное значение. Такой случай, конечно, возможен, но вероятность его осуществления очень мала. Серьезным недостатком этого метода является необходимость ужесточения допусков составляющих звеньев пропорционально их числу. Поэтому при большом числе звеньев допуски оказываются весьма жесткими и их обеспечение сопряжено с большими технологическими сложностями. Расчет РЦ на максимум-минимум рекомендуется проводить при двух – трех составляющих звеньях. При более длинных РЦ этот расчет следует рассматривать как ориентировочный. Более точным и научно обоснованным способом расчета РЦ является вероятностный, основанный на применении теории вероятности.
Вероятностный способ расчета РЦ – способ расчета, учитывающий рассеяние размеров и вероятность различных сочетаний отклонений составляющих звеньев РЦ.
Источник
Основные методы достижения точности замыкающего звена
Исходное или замыкающее звено размерной цепи характеризует точность, которую необходимо обеспечить при сборке для нормальной эксплуатации рассматриваемой сборочной единицы. Как правило, размеры и отклонения исходного или замыкающего звена на чертеже не проставляют. Размеры и отклонения этого звена получаются в результате выдерживания размеров и отклонений составляющих звеньев размерной цепи.
Размерные цепи составляют для решения двух задач: 1) определение допусков (отклонений) составляющих звеньев по размеру и допуску (отклонениям) исходного звена; 2) определение размера и допуска (отклонения) замыкающего звена по размерам и допускам (отклонениям) составляющих звеньев.
При расчете размерной цепи, т.е. при определении допусков (отклонений) составляющий звеньев или исходного (замыкающего) звена устанавливают, какой из перечисленных выше методов сборки является наиболее приемлемым.
Из теории размерных цепей известно, что допуск исходного или замыкающего звена равен сумме допусков размеров составляющих звеньев цепи. Если допуск замыкающего звена имеет большое значение, то при распределении его среди составляющих звеньев их допуски получаются экономически выгодными, т.е. достижимы при использовании типовых методов обработки. Тогда сборку этих составляющих звеньев можно вести методом полной взаимозаменяемости, т.е. методом, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается при включении в нее или замене в ней любого звена (детали) без выбора, подбора или изменения его.
Если допуск замыкающего звена мал или число составляющих звеньев цепи большое, то допуски составляющих звеньев получаются небольшими, и их достижение экономически невыгодно, а иногда и технически недостижимо. В этом случае допуски составляющих звеньев увеличивают до значений средней экономической точности. Так как сумма допусков составляющих звеньев в данном случае превышает заданный допуск замыкающего звена, то при сборке методом полной взаимозаменяемости часть сборочных единиц либо невозможно собрать, либо их собирают с превышением допуска замыкающего звена по сравнению с заданным, т.е. получают брак. В этом случае следует определить убытки от полученного брака, которые должны быть меньше расходов, связанных с применением других методов сборки. Если убытки от брака недопустимы, прибегают к другим методам сборки: групповой взаимозаменяемости, пригонке или регулированию. С помощью этих методом добиваются обеспечения заданного допуска замыкающего звена при расширении допусков составляющих.
Метод групповой взаимозаменяемости заключается в том, что точность замыкающего звена достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, т.е. собирают детали одной из групп, на которые они предварительно рассортированы.
При использовании этого метода допуска ITСР увеличивают в n раз и получают производственный допуск IT / СР = nITСР. Исходя из величины IT / СР, устанавливают экономические допуски IT / 1, IT / 2,…, ITm-1 на каждое составляющее звено размерной цепи. На каждое из увеличивающих или уменьшающих звеньев можно устанавливать разные по величине допуски, но при этом необходимо, чтобы сумма допусков всех увеличивающих звеньев была равна сумме допусков всех уменьшающих звеньев. При обработке деталей выдерживают отклонения размеров в пределах установленных допусков. После обработки размеры деталей проверяют. Годные детали внутри каждого типоразмера сортируют на n групп. Изделия собирают из деталей, принадлежащих к одной из групп, и тем самым обеспечивают заданную точность замыкающего звена у всех изделий. Этот метод используют для достижения высокой точности замыкающих звеньев малозвенных размерных цепей в серийном и массовом производствах.
Метод пригонки заключается в том, что заданную точность замыкающего звена размерной цепи достигают изменением одного заранее выбранного составляющего звена путем снятия необходимого слоя материала. Это звено называют компенсирующим. При использовании данного метода на все составляющие звенья устанавливают экономические допуски, в результате чего допуск замыкающего звена оказывается увеличенным, так как
.
При этом допуск замыкающего звена превышает допуск ITD, определяемый служебным назначением или поставленной задачей. Для обеспечения точности замыкающего звена из размерной цепи удаляют отклонение ITК – величину компенсации
.
В качестве компенсирующего звена не следует выбирать звено, общее для нескольких параллельно связанных размерных цепей.
Снятие припуска на пригонку осуществляют подрезкой, шлифованием, шабрением и т.д. Этот метод малоэкономичен, требует значительных затрат ручного труда рабочих высокой квалификации. Метод пригонки применяют в единичном и мелкосерийном производствах для обеспечения точности замыкающего звена многозвенных цепей.
Метод регулирования состоит в том, что заданная точность замыкающего звена достигается изменением заранее выбранного компенсирующего звена без снятия слоя материала. Метод регулирования осуществляют путем изменения положения одной из деталей или путем введения в размерную цепь специальной детали требуемого размера. В первом случае такая деталь называется подвижным компенсатором (рис. 6), во втором – неподвижным компенсатором (рис. 7). В качестве неподвижных компенсаторов применяют прокладки, кольца, втулки и т.д.
Рис. 6. Регулирование замыкающего размера
Рис. 7. Регулирование замыкающего размера
Подвижные компенсаторы позволяют поддерживать точность замыкающего звена в процессе эксплуатации и компенсировать износ составляющих звеньев. Метод регулирования позволяет достичь высокой точности замыкающих звеньев без применения пригоночных работ или работ, связанных с подбором деталей, этот метод является весьма экономичным.
Источник
