|
Часто точность размерной цепи обеспечивается при неполной взаимозаменяемости, когда сборка не может быть обеспечена с любыми заранее обусловленными размерами звеньев.
При крупносерийном и массовом производстве часто возможно устанавливать точностные требования к звеньям размерной цепи не по методу расчета на максимум-минимум.
Методами обеспечения точности размерных цепей при неполной взаимозаменяемости называются методы, при которых требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается не при любых размерах составляющих звеньев, а только у заранее обусловленной части звеньев.
Точность при неполной взаимозаменяемости может быть обеспечена:
1) вероятностным методом расчета;
2) методом групповой взаимозаменяемости (селективная сборка);
3) методом пригонки и совместной обработки (технологическим);
4) методом регулирования (конструкторским).
1. Вероятностный метод расчета. Вероятностный метод расчета позволяет решать те же задачи и в той же последовательности, что и расчет на максимум-минимум, но при этом учитывается малая вероятность неблагоприятных сочетаний размеров элементов (звеньев) размерной цепи, т.е. размеров с односторонними предельными отклонениями в одной сборочной единице.
При вероятностном методе расчета размерных цепей используются данные о законах распределения размеров элементов цепи и вероятность различных сочетаний отклонений составляющих звеньев в одной сборке.
Использование теории вероятностей при расчете размерных цепей позволяет расширить допуски на изготовление составляющих звеньев при небольшом риске нарушения значения замыкающего звена.
Основная трудность использования вероятностного метода расчета размерных цепей заключается в невысокой достоверности сведений о законах распределения размеров звеньев размерной цепи и параметров этих законов, которые не остаются постоянными для технологических процессов по многочисленным причинам, например, с износом оборудования.
2. Метод групповой взаимозаменяемости (селективная сборка). Метод групповой взаимозаменяемости чаще применяется для получения посадок с малыми допусками из числа деталей, сопрягаемые элементы которых изготовлены по относительно большим допускам.
Для реализации такого метода назначают увеличенные допуски на размеры сопрягаемых элементов деталей, образующих размерную цепь. Затем изготавливают детали по этим допускам, все детали измеряют и распределяют на отдельные группы по действительным размерам. В ряде производств, например в подшипниковой промышленности, таких групп бывает до 50. Для образования посадок сопрягают между собой только детали определенной группы. Обратите внимание, что показанное на рис. 6.6 расположение исходных допусков на вал и отверстие соответствуют переходной посадке, а при сопряжении по группам получается с натягом, но с меньшим допуском посадки, т.е. повышена точность сопряжения. Измерение и распределение деталей на размерив группы чаще всего осуществляют с помощью контрольных автоматов.
Таким образом, принцип групповой взаимозаменяемости (селективной сборки) заключается:
в разделении изготовленных деталей на размерные группы по более узким допускам, чем допуск на изготовление,
в использовании при сборке сочетания определенной группы валов и отверстий.
К достоинствам групповой взаимозаменяемости следует отнести возможность использовать расширенные допуски на изготовление и получать сопряжения высокой точности. Это обеспечивает более экономное производство по сравнению с тем, если бы производилась обработка по более узким допускам.
Недостатки групповой взаимозаменяемости:
введение 100%-го измерения деталей усложняет технологический процесс изготовления,
необходимы дополнительные площади и тара для размещения групп деталей,
усложняется техническая документация назначением дополнительных требований к точности,
отсутствует полная взаимозаменяемость,
ужесточаются требования к точности формы сопрягаемых поверхностей в пределах значений размеров группы,
необходимо, чтобы кривые распределения размеров валов и отверстий были идентичны по виду законов распределения и расположению центра группирования.
Последнее ограничение требует некоторого пояснения. Если законы распределения размеров валов и отверстий одинаковы и центры группирования располагаются симметрично, то это означает, что на сборку будет поступать равное количество деталей каждой размерной группы. А если центры группирования у вала и отверстия находятся в зонах разных размерных групп, то на сборку будет поступать разное количество валов и отверстий из одной размерной группы и создадутся условия для так называемого незавершенного производства, когда станет невозможным использовать все изготовленные детали. Таким образом, групповая взаимозаменяемость решает, прежде всего, экономическую задачу в условиях крупносерийного и массового производства. Она широко применяется в подшипниковой промышленности и при производстве плунжерных пар двигателей внутреннего сгорания.
3. Метод пригонки и совместной обработки (технологический). Сущность метода практически изложена в названии. При единичном и мелкосерийном производстве крупных машин и механизмов, как правило, осуществляется метод пригонки. Так, в станкостроении установка узлов на станину станка сопровождается дополнительной обработкой (чаще всего шабрение) поверхности и проверкой степени прилегания сопрягаемых поверхностей «по краске». Естественно, что после такого изготовления нельзя переставить какой-либо узел с одного станка на другой без дополнительной обработки, т.е. нет полной взаимозаменяемости. Этот прием применяется при изготовлении уникального оборудования или единичных образцов.
Можно привести примеры обеспечения точности размерной цепи - посадки - при мелкосерийном производстве путем обработки вала под размер заранее обработанного отверстия. Для этой цели существуют так называемые приборы для измерения в процессе обработки. Принцип работы таких приборов заключается в том, что с их помощью автоматически измеряется деталь в процессе обработки (чаще всего при Шлифовании) и по изменению размера обрабатываемого элемента прибор выдает станку команды, управляющие режимами обработки (уменьшение подачи). Последняя команда выдается на остановку станка при достижении требуемого размера. Весь цикл обработки с таким прибором чаще всего осуществляется автоматически, что дает возможность Значительно повысить производительность обработки.
Приборы для сопряженного шлифования при изготовлении вала также управляют режимами обработки, но выдают последнюю команду на прекращение обработки в тот момент, когда размер обрабатываемого вала достиг значения, при котором обеспечивается требуемый зазор или натяг с отверстием, изготовленным до этого при относительно больших допусках. После такой обработки на сборку одновременно покупает пара: вал с отверстием для образования определенного вида сопряжения. Приборы для этой цели должны иметь два измерительных угла: один измеряет вал в процессе его обработки, а другой - размер Обработанного ранее отверстия.
Известны примеры совместной обработки так называемых плунжерных пар двигателей внутреннего сгорания. В этих парах, состоящих из лунжера и втулки, необходимо у разных пар обеспечить зазор в пределах 0,4...2 мкм. Ранее, а на некоторых производствах и сейчас, плунжерные пары получали следующим образом. Вначале производится совместная обработка плунжера и втулки. Эти детали предварительно обрабатываются, чтобы они могли частично соединиться, хотя и не по всей длине. После этого на специальных станках их притирают друг к другу с использованием абразивной пасты. И эта процедура продолжается до полного сопряжения поверхностей на всей длине. Сейчас на большинстве производств эти зазоры обеспечиваются групповой взаимозаменяемостью. Степень приработки и значение зазора между плунжером и втулкой проверяются (и при селективной сборке тоже) комплексно по количеству жидкости (чаще всего керосина), проходящей через сопряжение за определенный промежуток времени под определенным давлением.
Достоинством метода пригонки и совместной обработки является возможность обеспечить высокую точность сопряжения, чего невозможно добиться независимой механической обработкой.
Недостатком метода является большой объем ручных операций по пригонке (кроме использования приборов для измерения в процессе обработки), что делает производство более дорогим, поскольку требуются высококвалифицированные слесари-сборщики; отсутствует полная взаимозаменяемость, что создает определенные трудности при замене изношенных деталей и узлов.
4. Метод регулирования (конструкторский). При этом методе требуемая точность замыкающего звена достигается изменением (регулировкой) одного из звеньев, которое называется компенсационным.
Роль компенсатора обычно выполняют специальные звенья конструкторского плана в виде прокладок, упоров, клиньев, регулировочных винтов и т.д. При этом остальные звенья размерной цепи обрабатываются со сравнительно большими допусками.
Конструкторский метод весьма эффективен в условиях серийного и крупносерийного производства. В некоторых случаях, особенно когда необходимо обеспечить значение осевого зазора, допуски на все составляющие звенья рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить определенные размеры компенсационных звеньев. Эти компенсационные звенья (чаще всего, прокладки) заранее изготавливают требуемых размеров, и они легко подбираются после сборки остальных звеньев для получения заданных размеров замыкающих звеньев. Область применения этого метода ограничена определенными конструкциями механизмов.
Достоинством метода является возможность относительно просто обеспечить точность замыкающего звена.
Недостаток метода - в необходимости дополнительных работ по установке, подбору или регулировке посредством компенсационных звеньев. Недостатком компенсационных звеньев, выполненных в виде резьбовых пар, клиньев заключается в том, что очень трудно зафиксировать размер таких звеньев после регулировки. Как бы тщательно не выполнялось это фиксирование, возможно смещение фиксируемых элементов при закреплении. Регулируемые звенья без фиксирования изменяют свой размер в процессе эксплуатации.
| 
