НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА — РЕФЕРАТЫ — Способы обеспечения точности деталей и сборочных единиц
Рязанская Государственная Радиотехническая Академия
Дисциплина технология машиностроительного производства
Реферат на тему:
«Способы обеспечения точности деталей и сборочных единиц»
Выполнила: ст. гр. 070
1. Метод пробных ходов измерений……………………………………………3
2. Обработка на предварительно настроенных станках……………………….3
3. Использование подналадчиков………………………………………………4
4. Сборка с обеспечением полной взаимозаменяемости………………………6
5. Способ неполной взаимозаменяемости……………………………………. 8
6. Групповая взаимозаменяемость……………………………………………..8
Качество и, в частности, точность машин зависят от качества исходных
материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделия, поступающих от других
Повышение точности изготовления деталей сокращает трудоемкость сборки
машин вследствие частичного или полного устранения пригоночных работ,
способствует достижению взаимозаменяемости элементов машин и обеспечивает
возможность поточной сборки и сокращения срока ремонта машин, находящихся в
эксплуатации. Точность изготовления заготовок, деталей и собранной машины
или отдельных ее соединений связаны между собой и находятся в определенной
Достижение требуемой точности обработки заготовок, деталей и готовых
машин всегда связано с затратами средств. Чем меньше допуск, тем больше
необходимо затратить средств на оборудование, инструмент и создание
соответствующей производственной обстановки. Затраты особенно велики, когда
допуски исчисляются долями микрометра. Проблема соотношения точности и
стоимости обработки является одной из основных при разработке ТП.
1. Метод пробных ходов и измерений
Допуск, указанный конструктором, при изготовлении деталей может быть
выдержан несколькими способами. Они зависят прежде всего от
производственных условий. При изготовлении деталей сравнительно малыми
партиями оправдывает себя метод пробных ходов и измерений. Он состоит в
том, что заготовку выверяют на станке, закрепляют и, совершая
последовательно ряд пробных ходов режущего инструмента или заготовки,
каждый раз определяют с помощью измерительных средств степень приближения
размеров обрабатываемой поверхности заготовки к размерам готовой детали. В
этом случае точность детали, т.е. фактическое отклонение размеров, формы и
расположения, в наибольшей степени определяется квалификацией рабочего.
Способ позволяет добиться весьма высокой точности деталей. однако
производительность оказывается, как правило, низкой, поскольку большое
число рабочих ходов, выверка и измерения могут требовать больших затрат
времени. Поэтому изготовление деталей со строгим соблюдением такта выпуска
в этом случае исключается, а сам способ используют при обработке заготовок
2. Обработка на предварительно настроенных станках
С увеличением количества заготовок в партии применяют метод обработки
на предварительно настроенных станках. В этом случае заготовки не выверяют,
а закрепляют, как правило, в приспособлениях, которые определяют их
положение относительно оборудования и инструмента. Инструмент или заготовка
совершают обычно один ход, в результате которого технологическая замкнутая
система обеспечивает все необходимые точностные показатели детали. Такой
способ обеспечивает заданную производительность с соблюдением такта
выпуска, а точностные показатели зависят целиком от состояния
технологической системы. Субъективные факторы влияют на точность лишь в том
смысле, что рабочий в соответствии со своей квалификацией настраивает
технологическую систему. Этот способ экономически себя оправдывает особенно
при больших партиях заготовок, когда затраты на настройку технологической
системы раскладываются на стоимость большого количества деталей. Примерами
этого распространенного способа является точение на гидрофицированных или
многорезцовых автоматах, фрезерование на продольно-строгальных станках,
тонкое растачивание и др.
В обоих рассмотренных способах стараются снизить действие на точность
субъективного фактора. Наиболее действенным фактором может явиться
применение мерного режущего инструмента. Смена такого инструмента слабо
сказывается на точности обработки.
Некоторые видоизменения первого способа достижения точности могут
возникнуть при изготовлении уникальных деталей в тяжелом машиностроении.
Сначала изготовляют тот элемент детали, который оказывается более
трудоемким и связан с преодолением технологических трудностей (например,
получение фасонного отверстия). Далее с помощью измерительных средств
определяют точностные показатели в закоординированных сечениях обработанной
поверхности. Значения этих показателей заносят в формуляр. Сопрягаемую
деталь (например, фасонный вал) изготовляют по формуляру, который является
исходным документом для станка, расположенного в другом цехе, фирме, стране
Идея работы по формуляру развита в прецизионном машиностроении, когда в
систему связаны два металлорежущих станка, изготавливающих сопряженные
детали. Например, если на одном станке производят прецизионные гайки для
шариковой винтовой передачи, то все отклонения параметров винтовой
поверхности конкретной гайки автоматически передаются на станок,
изготавливающий конкретный ходовой винт с учетом точностных особенностей
конкретной гайки. Такая пара «винт — гайка» обладает наивысшей точностью,
но ее детали не являются взаимозаменяемыми.
3. Использование подналадчиков
Прогрессивным является способ достижения точности с использованием
подналадчиков. В технологическую систему встраивают измерительное и
регулирующее устройство, которое является подналадчиком. Изготавливаемые
детали по окончании процесса обработки измеряют, и в случае выхода
выдерживаемого размера из поля допуска система автоматически настраивается,
т.е. корректируется, чтобы снова получать необходимые точностные
характеристики. Такую систему используют, когда совершается один рабочий
ход (например, растачивание). Если же заготовка обрабатывается за несколько
рабочих ходов, то ее измеряют в процессе обработки. По достижении заданного
размера система отключается автоматически. Этот способ позволяет повысить
точность и производительность при наименьшем воздействии субъективных
факторов. Способ находит свое развитие при создании самонастраивающихся
(адаптивных) и самооптимизирующихся систем.
При выборе способа обеспечения заданного размера следует особо
учитывать производимые затраты. На рис. 1 приведен график затрат С в
зависимости от квалитета точности, достигаемого различными методами
обработки. Кривая 1 показывает существенное увеличение затрат при
достижении высокой точности, что связано с необходимостью применения
прецизионных станков и квалифицированной рабочей силы. Этот эффект
снижается с применением чистового шлифования (кривая 2) и далее — тонкого
шлифования (кривая 3).
Рис. 1 График изменения затрат при использовании различных методов
1 — точение, 2 — чистовое шлифование,
3 — тонкое шлифование
В ходе достижения заданного размера всегда используется замкнутая
технологическая система, поэтому любой размер концентрирует погрешности,
создаваемые всеми элементами системы. Тем не менее, во многих случаях из
всех погрешностей можно выделить доминирующие, т.е. те, которые влияют на
размер в наибольшей степени. Можно считать, что, например, при
развертывании отверстия в заготовке 3 (рис. 2, а) диаметр D отверстия будет
в основном определяться размерами инструмента. Поэтому величину D можно
условно назвать «размер — инструмент». Аналогично размер Р (рис. 2, 6)
будет в значительной степени определяться степенью настройки фрезерного
станка относительно заготовки. Поэтому величину Р можно условно назвать
»размер — станок». При сверлении отверстий в заготовке, помешенной в
приспособление (сверлильный кондуктор), расстояние А на детали в наибольшей
степени будет зависеть, от точности изготовления кондуктора (рис. 2, в).
Поэтому величину А можно условно назвать «размер — приспособление». Такая
классификация размеров может быть использована при общем анализе
формирования точности деталей.
4. Сборка с обеспечением полной взаимозаменяемости
Способы достижения заданной точности на сборочных операциях в
значительной степени определяют надежность всего изделия. В массовом и
серийном производствах распространена сборка с обеспечением полной
взаимозаменяемости. При этом качественное соединение образуют любые
сопрягаемые детали, входящие в сборочную единицу. Пригонки деталей
отсутствуют. Допуски на сопрягаемые детали устанавливает конструктор, но
взаимозаменяемость может произойти, если эти допуски равны или больше
допусков технологических. Чем больше деталей в размерной цепи сборочной
единицы, тем более жестким должен быть допуск на каждую деталь. Это
обстоятельство существенно удорожает производство.
Рис. 2. Схемы образования размеров
Возможность осуществления сборки с полной взаимозаменяемостью
проверяется с помощью теории размерных цепей. Размерная цепь может быть
рассмотрена непосредственно на рабочем чертеже (рис.3, а) или в виде схемы
(рис.3, б). Любой размер (звено цепи) может быть представлен как
замыкающий. Например, значения А1, А2. Am могут являться или
непосредственно размерами, или отклонениями (допусками). Замыкающее звено
(в данном случае зазор) обозначено А0. Размерная цепь должна быть
непременно замкнута. Основное уравнение теории размерных цепей имеет вид
Если конструктор предусматривает в цепи деталей зазор, который должен
быть образован при любом соединении, полученном методом полной
взаимозаменяемости, то это требование легко можно проверить с помощью
основного уравнения и нескольких правил теории размерных цепей.
5. Способ неполной взаимозаменяемости
Сборку можно проводить и способом неполной взаимозаменяемости. В этом
случае допуски на размеры сопрягаемых деталей принимают большими, чем в
предыдущем случае. Тогда требуемая точность замыкающего звена будет
обеспечена не у всех объектов. Число объектов заданного качества определяют
с помощью аппарата теории вероятностей. Дополнительные затраты на
достижение необходимых размеров замыкающего звена у объектов, не обладающих
заданным качеством, могут быть при определенных условиях достаточно малыми.
Рис. 3. Сборочная размерная цепь:
а — рабочий чертеж, б — схема
6. Групповая взаимозаменяемость
Заданный размер или посадка могут быть также обеспечены способом
групповой взаимозаменяемости. В этом случае конструкторские допуски меньше
технологических, т.е. получаемых в результате изготовления деталей. Все
полученные детали сортируют на группы, а затем соответствующую посадку
обеспечивают подбором охватывающих и охватываемых деталей из
соответствующих групп. Время подбора каждой пары деталей может существенно
колебаться. Поэтому метод групповой взаимозаменяемости в представленном
виде нельзя применять при поточном методе производства. Количество групп п,
на которые разбивают всю партию изготовленных деталей, равно
где (IT)aт, (IT)bт — технологические допуски охватываемых и
охватывающих деталей соответственно;
(IT)aк, (IT)bк — конструкторские допуски охватываемых и охватывающих
7. Сборка с регулировкой
Способ сборки с регулировкой состоит в том, что размеры деталей,
входящих в размерную цепь, имеют технологические допуски, т.е.
характеризуются точностью, обеспечиваемой в данном производстве, но
замыкающее звено имеет размер или гарантирует посадку за счет
компенсирующего звена. Допустим, что для цепи, приведенной на рис. 2.9,
требуется обеспечить необходимый зазор ао при отклонениях А1. А4,
которые оказываются очень большими, что существенно удешевляет
производство. Компенсирующим звеном может оказаться шайба 1 (рис. 4, а) или
втулка 2 (рис.4, б), которую в процессе сборки можно регулировать, а после
регулирования закреплять. Компенсирующие звенья в наборе (шайбы, втулки и
т.д.) имеют различные размеры.
8. Сборка с пригонкой
Сборка с пригонкой позволяет обеспечить необходимый размер
припиливанием, шлифованием, шабрением и т.п., а также применением
специальной детали, включаемой в сборочную цепь. Так, необходимый в
предыдущем случае зазор может быть обеспечен дополнительной обработкой
(пригонкой) торца втулки 3 (рис.4, в). Такой способ достижения заданного
размера применяют в единичном и мелкосерийном производствах.
Рис. 4. Схемы сборки с регулировкой (а, б) и пригонкой (в)
Выбор способа сборки зависит от типа производства и анализируется с
помощью размерных цепей. Способ полной взаимозаменяемости используют обычно
для коротких и простых цепей. Если число звеньев в цепи оказывается
большим, то этот способ требует установления на каждое звено жестких
конструкторских допусков. Каждый принятый способ выполнения заданного
размера следует непременно анализировать с экономических позиций.
1. Технология машиностроения под общей редакцией д-ра техн. Наук,
профессора А.М.Дальского. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, М., 2001.
2. Н.Г. Чумак. Материалы и технология машиностроения. М.: Машиностроение,
3. В.Н.Кудрявцев. Детали машин. Л.: “Машиностроение”, 1980.
Источник
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
КАЧЕСТВО ИЗДЕЛИЙ
Под качеством продукции понимают совокупность её свойств, определяющих пригодность продукции удовлетворять определённым потребностям в соответствии с её назначением. Продукция может быть художественного и технического назначения.
При изготовлении изделий необходимо обеспечить требуемые эстетические и технические характеристики изделий (цвет, линейные размеры, форму, шероховатость, блеск, удалить поверхностные дефекты), для контроля этих параметров требуются измерительные инструменты.
Важнейшим показателем качества изделия является его точность.
Под точностью детали понимают степень её приближения к геометрически правильному её прототипу. Изготовить деталь абсолютно точно невозможно. Поэтому за меру точности принимают величины отклонений от теоретических значений.
При изготовлении деталей невозможно достичь абсолютно точных номинальных размеров. Поэтому при составлении рабочих чертежей назначают допускаемые отклонения от начальных размеров, которые отвечают точности их изготовления.
Точность детали характеризуют следующими параметрами:
а) точностью размеров (это допускаемые отклонения действительных размеров от номинальных). Показатель точности (это квалитет), принято 16 квалитетов IТ01. IТ16);Согласно ГОСТ 24643-81, устанавливают 16 степеней точности (квалитетов), чем больше квалитет, тем больше допуск.
б) точностью формы (это допускаемые отклонения от геометрической формы, примерами является — овальность, огранка, некруглость, неплоскостность, нецилиндричность, непрямолинейность и т.д.);
Точность формы цилиндрических поверхностей определяется точностью контура в поперечном (перпендикулярном оси) сечении и точностью образующих цилиндра в продольном (проходящем через ось) сечении. Контур поперечного сечения цилиндрического тела описывается окружностью. Показателем отклонений контура поперечного сечения является некруглость — отклонение от окружности. При отсутствии огранки с нечетным числом граней некруглость определяется как полуразность между наибольшим и наименьшим диаметрами сечения, измеренными двухконтактным прибором.
Отклонение формы цилиндрической поверхности в плоскости, перпендикулярной оси
анекруглость б — овальность в — огранка
К дифференцированным отклонениям формы в поперечном сечении относятся овальность и огранка.
Овальность(рис. 44, б) — отклонение от окружности, при котором дей-ствительный профиль представляет собой овалообразную фигуру, наибольший и наименьший диаметры которой (вдоль большой и малой осей овала) находятся во взаимно перпендикулярных направлениях. За величину овальности принимается разность между наибольшим и наименьшим диаметрами сечения, т.е. удвоенная величина некруглости.
Огранка (рис. 44, в) — отклонение, при котором профиль детали представляет собой многогранную фигуру с криволинейными гранями. Величина огранки определяется как наибольшее расстояние от точек действительного профиля до прилегающей окружности.
Отклонение профиля цилиндрической поверхности в продольном сечении определяется как наибольшее расстояние от точек действительного профиля до соответствующей стороны прилегающего профиля (рис. 45, а). Прилегающий профиль для этого случая образуется двумя параллельными прямыми.
Рис. 45. Комплексные показатели отклонений формы цилиндрических поверхностей
а — отклонения профиля продольного сечения б — нецилиндричность.
Отклонения от цилиндрической формы наиболее полно могут быть регламентированы комплексным показателем — цилиндричностью(отклонением от цилиндричности), включающим все виды отклонения формы поверхности от прямого круглого цилиндра, т.е. некруглость и отклонение профиля продольного сечения. Величина нецилиндричности определяется как наибольшее расстояние от точек действительной поверхности до прилегающего цилиндра (рис. 45, б).
Рис. 46. Отклонения формы цилиндрической поверхности в продольности сечения
а — бочкообразность б — седлообразность (конусность) в — вогнутость
г— конусность.
К дифференцированным отклонениям формы цилиндрических поверхностей в продольном сечении относятся бочкообразность (рис. 46, а) , седлообразность (рис. 46, б), изогнутость (рис. 46, в), конусность (рис. 46, г).
Бочкообразность, седлообразность (корсетность) и изогнутость являются следствием непрямолинейности образующих, конусность — следствием непараллельности образующих.
Совокупность всех отклонений профиля сечения плоских поверхностей может быть охарактеризована комплексным показателем — непрямолинейностью, а всех отклонений формы поверхности — неплоскостностью.
Непрямолинейность (отклонение от прямолинейности профиля поверхности) — наибольшее расстояние от точек действительного профиля (полученного в сечении поверхности нормальной плоскостью, проходящей в заданном направлении) до прилегающей прямой (рис. 47, а).
Допуск на непрямолинейность может быть отнесен ко всему участку проверяемой поверхности или к заданной длине.
Неплоскостность (отклонение от плоскостности) — наибольшее расстояние от точек действительной поверхности до прилегающей плоскости (рис. 47, б), Детали с плоскими поверхностями могут иметь дифференцированные отклонения в виде вогнутости (рис. 47, в) или выпуклости (рис. 47, г).
Рис. 47. Отклонение формы плоских поверхностей
а— непрямолинейность б — неплоскостность в— вогнутость г — выпуклость.
в) допускаемые отклонения поверхностей и осей от их взаимного расположения или расположения относительно базы (несоосность, торцовое или радиальное биение, отклонение от перпендикулярных и параллельных плоскостей или осей и т.д.).
Отклонением расположения называется отклонение от номинального распо-ложения рассматриваемой поверхности, ее оси или плоскости симметрии относительно баз или отклонение от номинального взаимного расположения рассматриваемых поверхностей.
Номинальное расположение определяется номинальными линейными и угловыми размерами между рассматриваемыми поверхностями, их осями или плоскостями симметрии.
Различают основные виды отклонений расположения:
1. Непараллельность — отклонение от параллельности либо плоскости, либо оси поверхности вращения и плоскости. Непараллельность характеризуется разностью наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостью и осью поверхности на заданной длине: неперпендикулярность — отклонение от перпендикулярности плоскостей, осей или оси к плоскости — отклонение угла между плоскостями, осями или осью и плоскостью от прямого угла, выраженное в линейных единицах на заданной длине.
2. Несоосность — отклонение от соосности относительно базовой поверхности — наибольшее расстояние между осью рассматриваемой поверхности и осью базовой поверхности на всей длине рассматриваемой поверхности или расстояние между осями в заданном сечении.
Обычно на практике учитывают комплексные погрешности, которые складываются из погрешностей формы и положения. К таким погрешностям относятся:
· радиальное биение — разность наибольшего Аmax и наименьшего Аmin расстояний от точек реальной поверхности до базовой оси вращения в сечении, перпендикулярном этой оси (рис. 48, а). Радиальное биение является результатом смещения центра (эксцентриситета) рассматриваемого сечения относительно оси вращения и некруглости;
· торцевое биение — разность наибольшего и наименьшего расстояний а от точек реальной торцевой поверхности, расположенных на окружности заданного диаметра, до плоскости, перпендикулярной базовой оси вращения (рис. 48, б).
Если диаметр не задан, то торцевое биение определяется на наибольшем диаметре торцевой поверхности. Торцевое биение является результатом неперпендикулярности торцевой поверхности базовой оси и отклонений фирмы торца по линии измерения.
Рис. 48. Радиальное (а) и торцевое (б) биения
г) допускаемая шероховатость поверхности (микрогеометрические отклонения).
Точность обрабатываемой детали– степень соответствия её всем требованиям рабочего чертежа, технических условий и стандартов. Чем выше это соответствие, тем выше точность изготовления.
Действительные отклонения параметров реальной детали от заданных номинальных их значений – погрешность обработки.
Необходимая точность обработки может быть достигнута следующими основными методами.
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
Допуск, указанный конструктором, при изготовлении деталей может быть выдержан несколькими способами. Они зависят прежде всего от производственных условий. При изготовлении деталей сравнительно малыми партиями оправдывает себя метод пробных ходов и измерений. Он состоит в том, что заготовку выверяют на станке, закрепляют и, совершая последовательно ряд пробных ходов режущего инструмента или заготовки, каждый раз определяют с помощью измерительных средств степень приближения размеров обрабатываемой поверхности заготовки к размерам готовой детали. В этом случае точность детали, т.е. фактическое отклонение размеров, формы и расположения, в наибольшей степени определяется квалификацией рабочего.
Способ позволяет добиться весьма высокой точности деталей, однако производительность оказывается, как правило, низкой, поскольку большое число рабочих ходов, выверка и измерения могут требовать больших затрат времени. Поэтому изготовление деталей со строгим соблюдением такта выпуска в этом случае исключается, а сам способ используют при обработке заготовок мелкими партиями.
Достоинства метода:
1. На неточном оборудовании можно получить высокую точность.
2. Исключается влияние износа режущего инструмента на точность, так как при проведении пробных ходов и замеров корректируется положение инструмента.
3. Исключает необходимость пользоваться сложными и дорогостоящими приспособлениями (кондукторами, поворотными и делительными головками и т.д.).
Недостатки:
1. Зависимость достигаемой точности от толщины снимаемой стружки,
т.е. нет возможности внести поправку в размер меньше толщины стружки.
2. Высокая квалификация исполнителя.
3. Низкая производительность, высокая себестоимость.
Используется в единичном, мелкосерийном производстве. В серийном – «спасение брака».
Источник
