2. Методы сборки. Технологическая классификация методов сборки

Детали машин при соединении их в узлы должны сохранять опре- деленное взаимное расположение в пределах заданной точности. В одних случаях при сборке должен быть выдержан зазор, обеспечивающий взаимное перемещение деталей, в других — необходимый натяг, обес- печивающий прочность их соединения.

В зависимости от вида производства применяют пять основных методов сборки:

1. при полной взаимозаменяемости деталей (узлов);

2. с сортировкой деталей по группам (метод группового подбора);

3. с подбором деталей (неполная взаимозаменяемость);

4. с применением компенсаторов;

5. с индивидуальной пригонкой деталей по месту.

Каждый из этих методов сборки обладает своими преимуществами и недостатками, и потому, в зависимости от характера производства, его организации, технической оснащенности и пр., применяют тот или иной метод.

Метод полной взаимозаменяемости предусматривает сборку машин без какой-либо дополнительной обработки деталей с установкой и заменой любой детали без пригонки. Этот метод экономически целесооб- разен в массовом и крупносерийном производствах, где капитальные затраты на оснащение производства окупаются большим количеством изготовляемых машин. При этом методе благодаря отсутствию операций подбора или пригонки деталей ускоряется сборка машин, снижается трудоемкость и увеличивается выпуск продукции. Помимо этого, исполь- зование комплектов запасных деталей и узлов, изготовленных на основе полной взаимозаменяемости, обеспечивает быструю замену в эксплуатационных условиях изношенных или поврежденных деталей, что повышает эффективность эксплуатации машин.

В действительности же, в результате действия ряда факторов, при изготовлении любой партии детали никогда не могут быть одинаковыми, т. е. одни детали будут с размерами более близкими к номиналу, другие - с менее близкими. Вероятность сочетания одних крайних размеров в кинематических цепях с однородными по величине погрешностями (отклонениями от номинала) крайне ничтожна. Так, например, вероятность получения наихудшего сочетания крайних плюсовых или крайних

минусовых отклонений при их распределении по закону равной вероятности в размерной цепи, имеющей элементы с одинаковыми величинами допусков, весьма мала. При реальных распределениях вероятность сочетания крайних отклонений ничтожно мала.

Решение о применении сборки с полной взаимозаменяемостью должно базироваться на анализе работы механизмов и на технико- экономических расчетах. При этом основными факторами, ограничи- вающими использование этого метода сборки, являются требования применения точных методов обработки большого количества деталей, сложных и точных приспособлений и контрольно-измерительных приборов, что нерентабельно при небольшом объеме производства.

Метод сборки с применением сортировки деталей (метод группового подбора). Для осуществления высокой степени однородности посадок (без дополнительной пригонки деталей) и предотвращения увеличения затрат на производство при назначении излишне жестких допусков сборку ведут путем подбора (предварительной сортировки деталей).

Этот метод сборки применяют там, где по условиям работы деталей требуется зазор или натяг в более узких пределах, чем получаемый из основных размеров деталей с учетом допусков на их изготовление. В таком случае требуемые конструкцией зазор или натяг получают не за счет изготовления деталей с минимальными допусками, а путем соответствующего подбора охватывающих и охватываемых деталей, т. е. к отверстию с диаметром, близким к верхнему пределу, подбирают более полный вал и, наоборот, к отверстию с диаметром, близким к нижнему пределу, подбирают менее полный вал.

Подбор деталей значительно упрощается, если детали обоих наи- менований по размерам (в пределах допусков на их изготовление) разбивают на несколько групп.

Метод предварительной сортировки деталей на группы преду- сматривают разбивку полей допусков сопрягаемых деталей на несколько равных частей и подбора их таким образом, чтобы полномерные охватываемые детали сопрягались с полномерными охватывающими деталями.

При сборке методом предварительной сортировки (селективная сборка) детали сортируют таким образом, чтобы в каждую группу вошли охватывающие и охватываемые детали одной группы, т. е. такие детали, у которых пределы отклонения лежат внутри этих полей допусков. Детали каждой из таких групп могут соединяться только между собой; охватывающие детали I группы - с охватываемыми деталями I группы; охватывающие детали II группы - с охватываемыми деталями II группы и т. д.

Описанный выше метод подбора деталей дает возможность полу- чать повышенную точность. Однако применение его целесообразно лишь при сборке узлов с короткими размерными цепями и при обеспе- ченности сборки достаточным количеством деталей.

Кроме возможности сортировать детали на группы внутри полей допусков, необходимо знать кривые распределения их размеров. Для этого нужно опытным путем получить кривые распределения и исследовать их, что позволит определить вероятность получения заданного зазора или натяга и одновременно установить количество деталей в каждой группе при сортировке.

Если распределение размеров собираемых деталей (например, валы и втулки) подчиняется закону нормального распределения, то количество деталей каждой группы одинаково и сборка протекает нормально. Если же одна из деталей (например, втулка) подчиняется другому закону распределения, то, очевидно, некоторую часть деталей нельзя пустить в сборку из-за несоответствия в количественных соотношениях по группам.

Тогда применяется статистический способ, заключающийся в том, что обследуется возможно большее количество операций, строятся для них кривые распределения и графоаналитическим методом для каждой группы в отдельности устанавливается количество неиспользуемых деталей.

Метод сборки с применением подбора деталей (неполная взаимозаменяемость). Этот метод основан на учете вероятностей отклонений размеров, составляющих размерную цепь, причем возможно получение некоторого количества узлов, выходящих за установленные пределы точности. Сборка с применением подбора деталей, благодаря расширению допусков на все звенья размерной цепи, позволяет экономичнее изготовлять детали.

Метод сборки с применением компенсаторов. При большом числе звеньев размерной цепи и малом допуске замыкающего звена (зазора или натяга) необходимая для полной взаимозаменяемости точность изготовления деталей может в значительной степени усложнить производство и далеко выйти за пределы экономически целесообразной точности. В таких случаях приходится либо отказаться от полной взаимозаменяемости, допуская пригонку деталей по месту, либо вводить в конструкцию механизма тот или другой вид компенсатора, позволяющего регулировать в определенных пределах один из размеров. Такую регулировку называют компенсацией, а деталь, подбираемую в размерной цепи или специально вводимую в цепь для уменьшения допуска замыкающего звена, - компенсатором.

Характерная особенность всех компенсаторов состоит в том, что сборка с их применением позволяет выдерживать установленные пределы точности в размерной цепи путем изменения величины одного из ранее намеченных звеньев. Обработка же всех остальных звеньев цепи

осуществляется по допускам, наиболее приемлемым для данных производственных условий. Величину компенсирующего звена можно регулировать двумя способами: введением в размерную цепь специальной детали - прокладки, шайбы, промежуточного кольца и т. п. (неподвижные компенсаторы) и изменением положения одной из деталей, например клина, втулки, эластичной или пружинной муфты, эксцентрика и т. п. (подвижные компенсаторы).

При наличии в размерной цепи звеньев, меняющихся по величине вследствие износа деталей, к величине компенсации необходимо прибавить величину ожидаемого износа, подлежащую компенсации после определенного срока работы машины путем периодического или не- прерывного регулирования. К периодически регулируемым компенсаторам относятся конусные, клиновые, эксцентриковые, пружинные, резьбовые, или шлицевые, зубчатые и др.

Метод сборки с индивидуальной пригонкой детали по месту. Сборка с пригонкой деталей по месту заключается в том, что установленный предел точности замыкающего звена в размерной цепи достигается изменением величины одного из заранее намеченных звеньев путем снятия дополнительного слоя материала. По существу, сборка с доделкой деталей по месту является методом неполной взаимозаменяемости с пригонкой деталей в тех случаях, когда размер замыкающего звена лежит за пределами допускаемых отклонений.

Чтобы производить пригонку за счет выбранного компенсирующего звена, необходимо: располагать поле допуска, подлежащей пригонке детали относительно номинала с таким расчетом, чтобы обеспечить на компенсирующем звене слой материала (припуск на пригонку), достаточный для компенсации величины превышения допускаемой погрешности замыкающего звена; выдерживать при обработке деталей, входящих в размерную цепь, установленные, экономически приемлемые величины допусков, не выбирать в качестве компенсирующего звено, которое является общим для нескольких размерных цепей, так как изменение его величины вносит погрешности во все связанные между собой размерные цепи.

Существенными недостатками метода сборки с пригонкой по месту являются: потребность в рабочих высокой квалификации; повышенная трудоемкость, иногда достигающая 40+50% общей трудоемкости сборки машины; трудности учета и нормирования пригоночных работ; а также необходимость в большинстве случаев снятия стружки, что вызывает загрязнение рабочих мест и требует дополнительной очистки и промывки собранных узлов и механизмов.