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.
