3.3.3. Методы обеспечения точности сборки.

Надёжность и долговечность работы изделия в значительной степени зависит от качества сборки. Трудоёмкость сборочных работ может составлять 40-60% от общей трудоёмкости изготовления изделия. Процесс сборки заключается в соединении деталей, узлов или сборочных единиц в определённой последовательности, с обеспечением точности их взаимного положения и в соответствии с рабочим чертежом. Соединение деталей друг с другом может быть: неподвижным ( разъёмным или неразъёмным) и подвижным ( разъёмным или неразъёмным).

К разъёмным соединениям относятся соединения которые могут быть разобраны без повреждения, как деталей , так и крепежа. В процессе сборки , за счет ошибок и неточности взаимного расположения деталей, не жесткости конструкции собираемого изделия, не соблюдения посадок возможны отклонения выходного параметра от заданных требований. На точность собираемого узла или изделия оказывает влияние не только точность изготовления деталей входящих в их конструкцию, но и применяемые методы сборки.

Достижение требуемой точности выходных параметров собираемого узла или изделия обеспечивается на этапе проектирования, когда конструктор определяет точность изготовления сопрягаемых размеров деталей. Проконтролировать точность выходного параметра собираемого узла или изделия, и правильность назначенных допусков на сопрягаемые размеры, влияющие на выходной параметр, можно построением размерной цепи.

3.3.3.1.Размерные цепи.

Соединение и относительное расположение собираемых деталей, с требуемой точностью, при сборке узла или изделия, производится в соответствии с требованиями чертежа. В каждом конкретном случае взаимное расположение деталей будет зависеть от точности их изготовления и методов сборки. Все детали в собираемом изделии взаимно связаны друг с другом и оказывают влияние на точность выходных параметров. Размеры, связывающие сопрягаемые поверхности деталей друг с другом, располагаются в определённой последовательности один за другим. Эту последовательность взаимно связанных размеров можно представить в виде схемы или размерной цепи.

Размерная цепь – замкнутый контур конструктивно связанных размеров, определяющих взаимное расположение поверхностей или осей деталей, или сборочных элементов изделия (машины, механизма, агрегата и т.д.). Все размеры, составляющие размерную цепь, принято называть звеньями. Зазоры и натяги, ход и перекрытие, и другие размеры, определяющие соединение деталей, также включаются в размерные цепи. В теории размерных цепей достаточно подробно рассматриваются закономерности, влияющие на точность изготовления и сборки, различных по сложности изделий. Познакомимся с основными положениями и определениями, принятыми в теории размерных цепей.

Звено размерной цепи – размер, определяющий относительное положение поверхностей деталей или их осей. Звенья одной размерной цепи обозначаются на схемах и в уравнениях одной и той же буквой алфавита, и различаются друг от друга цифровыми индексами А₁,А₂…А_n.

Всякая размерная цепь имеет одно и только одно звено, которое может рассматриваться как функция всех остальных звеньев цепи. Такое звено называется замыкающим или суммирующим. Технические условия на изготовление узла или изделия определяют качество и точность сборки – зазоры, натяги, ход, перекрытия, установочные размеры и т.п., обязательно указываемые в сборочном чертеже. Погрешность размера замыкающего звена размерной цепи равна сумме погрешностей составляющих звеньев данной цепи:

где - погрешность размера i-го звена цепи; m – число звеньев размерной цепи, включая замыкающее звено. Замыкающее звено – звено, которое является последним при построении размерной цепи, и соединяет поверхности или оси деталей, положение которых требуется обеспечить или определить. Замыкающее звено обозначается буквой с индексом .

Допуск на замыкающее звено определяется по формуле

=

где _I - допуск i – го звена размерной цепи.

Звенья размерной цепи обозначаются буквами с порядковым номером, смотри рис.3.19.

Рис.3.19

Размерная цепь может быть представлена графически Рис.3.20.

Рис.3.20

Точность замыкающего А звена не должна выходить за пределы допускаемых отклонений. В случае, если точность замыкающего звена выходит за пределы допускаемых, производят уточнение точности (допусков) остальных звеньев размерной цепи.

Составляющее звено размерной цепи – звено, которое оказывает влияние на величину замыкающего звена. Все звенья размерной цепи, за исключением замыкающего звена, являются составляющими. Известно, что любой размер детали выполняется не с абсолютной точностью, а с некоторыми отклонениями от номинального размера. Все отклонения определяются допуском на изготовление. Величина допуска может быть положительная и отрицательная, т.е. увеличивать или уменьшать размер.

Увеличивающее звено – звено, с увеличением которого возрастает замыкающее звено.

Уменьшающее звено – звено, с увеличением которого уменьшается замыкающее звено.

Компенсирующее звено – звено, изменение величины которого обеспечивает точность замыкающего звена в пределах допустимого значения.

По своей структуре размерные цепи бываю плоскими и пространственными.

Плоская размерная цепь – цепь, у которой все звенья находятся в одной или параллельных плоскостях и могут быть спроектированы на одну плоскость.

Пространственная размерная цепь – содержит хотя бы одно звено, не удовлетворяющее условиям плоской размерной цепи.

П роизводная размерная цепь – цепь, у которой замыкающее звено является одним из составных звеньев см.рис.3.21. При обработке и в результате измерений получаем размер А₂ =

Рис.3.21

3.3.3.2. Выявление и построение размерных цепей.

Размерную цепь следует выявлять, начиная с замыкающего звена. Замыкающее звено для каждого соединения определяется из анализа конструкции и технического условия на изделие. Например: для шпинделя станка Рис.6.8 необходимо обеспечить требуемую величину зазора между подвижным 2 и неподвижным 1 кольцами для создания предварительного натяга в опорных подшипниках заданной величины. Сам зазор и является замыкающим звеном размерной цепи. В первую очередь нужно выявить, какие детали собираемого узла участвуют в образовании замыкающего звена и какие размеры этих деталей влияют на размер замыкающего звена.

Из рассмотрения конструкции следует, что величина зазора будет зависеть от точности изготовления корпуса, подвижного кольца, неподвижных колец, вала и подшипников. Начиная от замыкающего звена, совершим обход по часовой стрелке и выявим размеры, влияющие на величину замыкающего звена. К ним относятся размеры

А₁, А₂ , А₃, А₄, А₅, А₆, А₇, А₈, А₉ . Размеры А₄, А₅, А₇, А₈ связывают торцы внутреннего и наружного колец подшипников с учётом осевого люфта, эти размеры можно найти в справочниках на подшипники и определяются ГОСТами.

На Рис.3.20 приведена схема размерной цепи для сборочной единицы, представленной на Рис.3.19.

Из схемы следует, что величина замыкающего звена размерной цепи с параллельно расположенными звеньями, получается в результате алгебраического сложения всех составляющих её звеньев.

= А₁ + А₃ + А₄ – А₅ – А₆ – А₇ + А₈ + А₉

Зная величину поля допуска, каждого звена размерной цепи, можно определить величину замыкающего размера и поле его допуска. Если величина замыкающего звена не соответствует требуемой необходимо изменить один из размеров детали входящей в размерную цепь. Это изменение достигается корректировкой рабочего чертежа выбранной детали или введением компенсирующего звена. В данном примере целесообразно, в качестве компенсатора использовать шайбу, устанавливаемую между подвижным и неподвижным кольцами. Размер компенсационной шайбы определится из уравнения

где m – обозначаются положительные звенья,

n - отрицательные звенья.

В начале уравнение решается в номиналах, т.е без учёта допусков на размеры, приняв Б_к = 0. На втором этапе определяется поле рассеивания размеров, т.е учитываются допуска на изготовление всех звеньев размерной цепи. Верхнее отклонение определится из уравнения

где ВО_i – верхнее отклонение размера положительного i – го звена;

HO_i – нижнее отклонение размера отрицательного i – го звена.

Нижнее отклонение определится из следующего уравнения

где HO_i - нижнее отклонение размера положительного i – го звена;

ВО_i - верхнее отклонение размера отрицательного i – го звена;

Таким образом, будет определено поле фактических размеров зазора, без компенсационной шайбы, которое можно записать в следующем виде

и

Если пренебречь погрешностью изготовления компенсационных шайб, то групповой допуск будет определён из поля допуска на величину зазора, т.е. мм.

Величина - допуск на замыкающий размер (зазор). Фактическое поле рассеивания определится из выражения . При определении толщины компенсационной шайбы руководствуются допуском на величину зазора. Минимальная толщина шайбы не должна превышать величины допуска или быть меньше его. Тогда количество групп , на которые членится поле рассеивания определится из формулы

Если для компенсации погрешности изготовления требуется постановка пакета из нескольких шайб, то достаточно изготовить шайбы разных размеров с шагом кратным или равным допуску на замыкающий размер.