18. Виконайте порівняльний аналіз методів встановлення допусків.

Существует три метода выбора допусков и посадок. Метод прецедентов (метод аналогов) заключается в том, что конструктор отыскивает в однотипных или других машинах, ранее сконструированных и находящихся в эксплуатации, случаи применения конструкции (узла), подобной проектируемой, и определяет допуск и посадку.

Этот метод применим только в случае полной тождественности узла при условии, что оптимальность выбранных допусков и посадок проверена экспериментом и подтверждена производственными испытаниями.

Метод подобия – развитие метода прецедентов. Он возник в результате классификации деталей машин по конструктивным и эксплуатационным признакам и выпуска справочников с примерами применения посадок.

Устанавливается аналогия конструктивных признаков и условий эксплуатации узла с признаками, указанными в справочниках.

Недостаток – сложность определения признаков однотипности и подобия.

Расчетный метод – наиболее обоснованный метод выбора допусков и посадок. Меньшие допуски – высокая себестоимость, но более высокая точность сопряжения, постоянство его характера в большей партии и более высокие эксплуатационные показатели изделия в целом.

Условно методы расчета групповых допусков можно разделить на графические и численные. Суть графических методов заключается в том, что кривые распределения действительных размеров величин влияния разбивается на неравные части таким образом, чтобы соответствующие участки под кривыми распределения всех величин влияния имели одинаковую площадь. Численные методы расчета групповых допусков так же опираются на критерий минимизации числа не собираемых деталей и отысканию наилучшей комбинации процедур сборки при выбранных групповых допусках.

Одним из самых надежных и эффективных методов расчета допусков геометрических параметров составных частей изделий, а также решения других разнообразных и многочисленных точностных задач является метод размерных цепей. Метод позволяет еще до изготовления опытных образцов или применения других способов экспериментальных проверок устанавливать расчетом допуски геометрических параметров и проверить правильность их назначения для обеспечения собираемости и работоспособности изделий. Метод размерных цепей является одним из эффективных методов оптимальных решений задач расчета допусков размеров, составляющих размерные цепи.

Использование метода размерных цепей позволяет существенно сократить время и материальные затраты на этапе технической подготовки и непосредственно производства изделий, повысить качество и сократить сроки отработки изделий, их конструкторской и технологической документации.

Метод максимума-минимума: При использовании этого метода допуски составляющих размеров назначаются так, чтобы допуск замыкающего размера при любой комбинации составляющих размеров был выдержан в любом случае. Обеспечиваемая при этом полная (абсолютная) взаимозаменяемость дает ряд значительных преимуществ. В частности, сборка при этом не требует дополнительных мероприятий, таких как выбор и подгонка деталей; требования к квалификации рабочей силы могут быть невысоки. Кроме того, относительно просто определяется длительность сборки, расширяются возможности разделения труда, облегчается взаимозаменяемость деталей, так как их доработка не требуется. Поэтому всегда следует стремиться к полной взаимозаменяемости. Правда она требует обеспечения экономичности в случае цепей с малым числом звеньев или больших допусков замыкающих звеньев в случае цепей с большим числом размеров, чтобы допуски составляющих размеров были реально реализуемыми. Вероятностный метод: Этот метод позволяет рассчитывать положение и значения допусков с учетом распределения действительных размеров и вероятности появления различных комбинаций этих размеров при запланированном показателе выхода значения звена за пределы поля его допуска. Так как в многозвенных цепях самые неблагоприятные экстремальные значения встречаются практически очень редко, с учетом законов теории вероятностей можно расширить поля допусков. Благодаря этому можно снизить требования к точности изготовления деталей, сохраняя их взаимозаменяемость. Однако при этом необходимо считаться с относительно небольшой, заранее известней долей брака (выход действительных размеров за пределы заданного поля допуска замыкающего звена) и, соответственно, с дополнительными затратами на доработку. Правда, вначале отбракованные детали иногда могут оказаться функционально-способными при их других возможных комбинациях. Таким образом, вероятностный метод может быть использован тогда, когда по технологическим или экономическим соображениям допустима неполная взаимозаменяемость. Этот метод предполагает, что закон распределения действительных размеров размерной цепи известен или по меньшей мере может быть оценен, партия деталей достаточно велика (сборочная партия должна содержать не менее 50 деталей), а размерная цепь допусков должна состоять не менее чем из пяти составляющих звеньев. Для цепей с меньшим числом звеньев вероятностный метод может быть применен только тогда, когда действительные размеры распределены по определенному закону. Для распределения этих размеров в рамках технологической подготовки производства должны быть, как правило, предусмотрены соответствующие организационные и технические мероприятия.

Если действительные размеры за пределами соответствующего поля допуска распределены не нормально или в цепи появляются размеры, распределенные по нормальному или другому закону, то можно приближенно рассчитать вероятный допуск замыкающего размера. При этом цепь должна состоять не менее чем из четырех звеньев, действительные размеры которых имеют нормальное распределение, пяти звеньев с распределением этих размеров по закону Симпсона или семи звеньев с равномерным распределением действительных размеров. Допуск замыкающего звена, рассчитанный, например, вероятностным методом, в большинстве случаев составляет лишь примерно 50-60 % допуска, найденного методом максимума-минимума. Благодаря этому допуски размеров составляющих звеньев могут быть пропорционально увеличены. Необходимо следовать основному правилу, согласно которому самый большой допуск должен назначаться для той детали, которая является наиболее важной или изготовление которой связано с наибольшими затратами. Методы юстировки и компенсации: Юстировку и компенсацию применяют тогда, когда в результате расчетов методом максимума-минимума или вероятностным методом получают очень малые допуски на составляющие размеры размерной цепи, реализация которых технически невозможна или неэкономична. В таких случаях сознательно назначают более широкие допуски, которые затем компенсируют юстировкой при сборке узла или прибора или устраняют путем соответствующей доработки (шлифования, шабрения, выглаживания, гибки) специально предусмотренных для этого конструктивных элементов. Преимуществом этих методов является простота обеспечения требуемых допусков; недостаток заключается в повышенной сложности структуры изделия, а также в необходимости дополнительных рабочих операций и в более высоких затратах на сборку. Кроме того, для сборки необходимы специальные инструкции и оборудование.

Методы юстировки и компенсации нашли применение в основном в области создания прецизионных и измерительных приборов. Однако они используются, например, также при раздельной сборке различных узлов, которые затем должны быть объединены в одно изделие. Принцип компенсации реализуется в конструкциях, в которых влияние увеличенного допуска устраняется с помощью упругих элементов, например пружин. Метод групповой взаимозаменяемости: Этот метод позволяет изготовлять детали с относительно большими экономически оправданными допусками. Перед сборкой детали сортируются на группы, соответствующих друг другу по допускам, и для сборки выбирается пара деталей только из соответствующих групп. Но при этом полные допуски звеньев размерных цепей обеих деталей должны быть одинаковыми и разбиты на одинаковое число равных полей, чтобы характер посадки от одной группы деталей к другой не менялся. Применимость метода групповой взаимозаменяемости ограничена, правда, экономическими аспектами производства, особенно в случае размерных цепей с малым числом звеньев и при малых допусках замыкающего звена (например, у деталей подшипников качения). Предотвращение погрешностей при сборке требует соответствующих указаний на чертежах и маркировки пар деталей. Еще одним недостатком этого метода является необходимость отбора запасных деталей. Поэтому всегда следует предварительно проверить, не превысят ли необходимые дополнительные расходы экономию, полученную за счет снижения точности изготовления.