Обеспечение геометрической и функциональной точности при сборке

А. Обеспечение геометрической точности

В процессе сборки соединение деталей и сборочных единиц обеспечивает заданное взаимное расположение поверхностей. На этот процесс влияют погрешности обработки деталей.

Совокупность размеров, оказывающих влияние на некоторые геометрические параметры (гарантированный зазор, натяг, габаритный размер и т.п.), могут быть представлены в виде размерной цепи.

Размерная цепь – это замкнутая цепь взаимосвязанных размеров, относящихся к одной или нескольким деталям и координирующих относительное положение поверхностей или осей этих деталей.

Рис. ПГ.1. Пример размерной цепи

Здесь А₁, А₂, А₃, А₄ – составляющие звенья размерной цепи, Δ – замыкающее звено размерной цепи.

Размеры составляющих звеньев и замыкающего звена размерной цепи с учетом точности можно представить в виде

,

где А – номинальный размер, ВО – верхнее отклонение от номинального размера, НО – нижнее отклонение от номинального размера.

Значения верхнего и нижнего отклонения определяют из справочника в соответствии с квалитетом точности изготовления деталей (или назначают, исходя из производственной необходимости).

Все размеры, входящие в размерную цепь делятся на «увеличивающие» и «уменьшающие».

«Увеличивающие» - размеры, при увеличении которых замыкающее звено увеличивается (в примере – А₄).

«Уменьшающие» – размеры, при увеличении которых замыкающее звено уменьшается (в примере – А _1, А_2, А).

Расчет геометрической точности заключается в определении:

- номинального значения замыкающего звена с возможными отклонениями – прямая задача.

- допусков на составляющие звенья размерной цепи по заданному значению замыкающего звена и допустимому отклонению на него – обратная задача.

Решение прямой или обратной задачи согласовывается с руководителем (консультантом). Поскольку обратная задача многовариантна, со многими неизвестными, то чаще решается прямая задача.

Прямая задача может решаться двумя методами: расчетом на «максимум – минимум» и вероятностным расчетом (так как размеры деталей в партии – случайные величины в пределах допуска).

Расчет на «максимум – минимум» проводится для малозвенных цепей с повышенной точностью (это соответствует требованиям приборостроения) по следующей методике:

1. ,

где: Δ _н – номинальное значение замыкающего звена; – сумма номинальных значений увеличивающих звеньев; – сумма номинальных значений уменьшающих звеньев; n – количество звеньев размерной цепи (без замыкающего звена); k – количество увеличивающих звеньев.

2. ,

где: Δ _max – максимальное значение замыкающего звена; – сумма значений увеличивающих звеньев, взятых с верхними отклонениями; – сумма значений уменьшающих звеньев, взятых с нижними отклонениями;

3. ,

где: Δ _min – минимальное значение замыкающего звена; – сумма значений увеличивающих звеньев, взятых с нижними отклонениями; – сумма значений уменьшающих звеньев, взятых с верхним отклонением.

Далее определяют:

4. 2δ = Δ _max – Δ _min – поле допуска замыкающего звена.

5. ВО_Δ = Δ _max – Δ _н - верхнее отклонение замыкающего звена.

6. НО_Δ = Δ _min-Δ _н - нижнее отклонение замыкающего звена.

7. Δ = Δ _н ± δ – величина замыкающего звена, если допуск симметричный.

8. Δ = - величина замыкающего звена, если допуск несимметричный.

Если замыкающее звено не соответствует требованиям сборки, необходимо установить новые допуски на размеры звеньев, составляющих размерную цепь.

П ример. Проверить возможность установки платы в корпус.

плата

Рис. ПГ.2. Эскиз собираемого узла

Рис. ПГ.3. Размерная цепь

На рис. ПГ.3 обозначено: А₁ = увеличивающее звено; А₂ = 31±0,1 –уменьшающее звено; Δ - замыкающее звено.

Расчет.

1.Δ _н = 31 – 30 = 1 мм

2.Δ_max = 31,1 – 29,9 = 1,2 мм

3.Δ_min = 30,88 – 30,1 = 0,78 мм

4.ВО = 1,2 –1 = 0,2 мм

5.НО = 0,78 – 1 = - 0,22 мм

6.Δ =

Так как Δ всегда больше нуля (Δ>0 ), то сборка платы и корпуса возможна при любом сочетании размеров в пределах допуска.

Б. Обеспечение функциональной точности при сборке

Существует несколько методов обеспечения заданной точности выходных параметров при сборке, в том числе и электронной аппаратуры: полной взаимозаменяемости, неполной взаимозаменяемости, групповой взаимозаменяемости, подгонки, регулировки.

Точность выходных параметров – это степень соответствия параметров изготовленного устройства требуемым величинам по технической документации.

Причинами несоответствия указанных параметров могут быть производственные погрешности, которые являются следствием отклонения фактических значений характеристик сборочных элементов от номинальных, а также следствием погрешностей ТП сборки и монтажа.

Выбор метода обеспечения точности позволяет учесть эти погрешности.

Метод полной взаимозаменяемости. Суть метода – требуемая точность достигается применением сборочных элементов с определенными, достаточно узкими допусками, без дополнительного подбора или подгонки.

Достоинства метода: простота достижения требуемой точности, отсутствие операций регулировки, возможность автоматизации, обеспечение ремонтопригодности.

Недостаток метода - при уменьшении допусков резко увеличивается стоимость сборочных элементов (изготавливаемых и покупных).

Метод неполной взаимозаменяемости. Суть метода – требуемая точность выходных параметров достигается путем установки более широких допусков на параметры комплектующих элементов. В результате этого получается некоторое количество изделий, у которых погрешности выходного параметра выходят за пределы допуска. Если процент брака не превышает 2%, то дополнительные затраты на исправление брака меньше, чем затраты на ЭРИ с жесткими допусками.

Достоинство метода - использование сборочных элементов с широкими допусками, что экономически выгодно.

Недостаток метода - возможно наличие устранимого брака.

Метод групповой взаимозаменяемости. Суть метода – требуемая точность выходных параметров достигается включением одного или нескольких деталей или схемных элементов с узкими допусками на параметры, полученными в результате селекции элементов, подлежащих сборке. Селекции подвергаются элементы, погрешности которых сильнее других влияют на погрешности выходных параметров изделий.

Достоинство метода - возможность получения повышенной точности выходного параметра.

Недостаток метода - резкое увеличение себестоимости продукции при увеличении количества элементов, проходящих селекцию (обычно не более двух).

Метод подгонки. Требуемая точность выходных параметров достигается подбором одного или нескольких элементов сборки с постоянными параметрами. Установка такого элемента обеспечивает полную или частичную компенсацию производственных погрешностей выходных параметров.

Достоинство метода - возможность получения высокой точности выходного параметра при больших допусках на параметры элемента сборки.

Недостаток метода - дополнительные работы по измерению и подгонке параметров.

Метод регулировки. Требуемая точность выходных параметров достигается путем изменения значения параметра специального элемента с переменным номиналом.

Достоинства метода: необходимую точность можно получить не только в процессе изготовления изделия, но и при его эксплуатации, возможно применение элементов сборки с широкими допусками.

Недостатки метода: снижение надежности аппаратуры, усложнение ТП сборки из-за наличия регулировочных операций.

При выборе метода учитывается присутствие в схеме элементов с переменным номиналом, наличие узких допусков на элементы сборки, достоинства и недостатки методов. Затем решается вопрос о включении в ТП операций проверки параметров, селекции (замера) элемента, регулировки, настройки выходных параметров.