Методы достижения заданной точности сборочных параметров.

Точность сборки есть степень соответствия действительных значений параметров, получаемых при сборке, значениям, заданным сборочным чертежом и техническими требованиями.

Каждый сборочный параметр (подлежащий соблюдению при сборке), будь то параметр геометрический (зазор, биение), кинематический (закон движения ведомого звена), физико-механический (деформация, упругость) или любой другой задаётся двумя допустимыми значениями, разность которых представляет собой допустимую погрешность (допуск) сборки по этому параметру. Понятно, что действительный параметр, полученный при сборке, не должен выходить за пределы допуска.

Чтобы обеспечить это требование, проводятся предварительные расчеты на точность, т.е. определяется ожидаемая точность сборочного параметра, и по результатам их выбирается метод сборки, наиболее приемлемый в данных производственных условиях.

В расчетах предполагается, что на сборку поступают только годные детали и материалы, т.е. параметры которых лежат в пределах установленных допусков, и нет грубых ошибок в ходе сборочных процессов.

Отклонения сборочных параметров в изделиях получаются в результате совместного влияния накопленных допустимых погрешностей деталей, а также погрешностей процесса сборки и технологических испытаний.

По мере накопления статистических данных в ходе производства устанавливаются закономерности и источники погрешностей, создаются предпосылки направленного влияния на технологический процесс с целью повышения его стабильности.

Наибольшее число расчётов при сборке ДЛА связано с геометрическими параметрами. Эти расчёты основаны на теории размерных цепей.

Размерной цепью называют совокупность размеров (координирующих взаимное положение поверхностей и осей деталей), образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи.

Размерные цепи могут быть линейными (звенья – линейные размеры, в частном случае – параллельные), угловые (звенья – угловые размеры), плоские звенья, расположенные в одной или нескольких параллельных плоскостях, пространственные (звенья расположены в не параллельных плоскостях).

В зависимости от этапа, на котором решается задача обеспечения точности изделия, (проектирование, изготовление, контроль) различают размерные цепи конструкторские, технологические и измерительные.

Линейная сборочная размерная цепь.

Рис.

Чаще всего расчеты на точность ведутся по предельным отклонениям, т.к. законы рассеивания действительных размеров чаще всего не известны.

Задача заключается в определении возможности получения заданного размера замыкающего звена А_зз.

В результате сборки может получиться, что суммарная погрешность замыкающего звена окажется больше или меньше или равна допустимому значению. Уменьшить погрешность замыкающего звена можно тремя путями: уменьшением полей допусков составляющих звеньев цепи, уменьшением числа составляющих звеньев или уменьшением числа передаточных отношений.

Уменьшение полей допусков наиболее очевидный, но не наилучший, так как он ведёт к повышению точности обработки, а, следовательно, и к резкому возрастанию себестоимости изготовления изделия.

В зависимости от конкретных производственных условий заданная точность в процессе сборки обеспечивается одним из следующих методов:

1. методом полной взаимозаменяемости;

2. методом неполной взаимозаменяемости;

3. методом подбора (групповой взаимозаменяемости);

4. методом компенсации;

5. методом пригонки.

Метод полной взаимозаменяемости.

Если расчёты допусков на изготовление отдельных звеньев производились применительно к этому методу сборки, то обеспечить допуск сборочных параметров (заменяющего звена) можно тремя путями: уменьшением полей допусков составляющих цепь, уменьшением числа звеньев, уменьшением передаточных отношений.

Первый путь наиболее очевиден, но не является наилучшим, так как уменьшение допусков, то есть повышение точности изготовления деталей, часто ограничивается возможностями оборудования и может оказаться технически невозможным. Кроме того, с повышением точности стоимость обработки деталей резко возрастает по гиперболической зависимости.

Второй путь формируется как «принцип наикратчайшего пути» и заключается в том, что достижение точности сборки необходимо осуществлять при помощи размерных цепей, содержащих наименьшее количество звеньев.

Третий путь предусматривает, прежде всего, уменьшение коэффициентов влияния, которые имеют большое абсолютное значение.

При методе полной взаимозаменяемости сборка может осуществляться из любых деталей данного типоразмера и все они, включаясь в качестве звеньев в размерную цепь, обеспечат заданную точность замыкающего звена без каких-либо дополнительных операций (подбора, доработки, изменения размеров).

Метод характеризуется следующими особенностями:

- относительно простой и малой трудоёмкости сборочных операций, благодаря чему требуются сборщики менее высокой квалификации;

- упрощением нормирования операций, планирования и организации всего производства;

- возможностью механизации и автоматизации процесса сборки, возможностями перевода сборки на поток;

- удешевлением ремонта изделий;

- повышенной точностью изготовления деталей, входящих в качестве звеньев в размерные цепи.

Этот метод экономически более эффективен при короткозвенных цепях.

Метод неполной взаимозаменяемости.

Данный метод применяется в тех случаях, когда отсутствуют условия для обеспечения полной взаимозаменяемости, то есть когда при расчетах для определённого числа собираемых объектов может оказаться превышение заданного допуска на замыкающее звено. Это является следствием расширения допусков на детали до экономически приемлемых значений для данного производства.

Вследствие этого некоторый процент изделий, собранных, как и при полной взаимозаменяемости, без выбора или изменения размеров детали, может иметь значение замыкающего звена не соответствующие заданному. Тем не менее, этот метод сборки может оказаться практически целесообразным, если процент таких некондиционных изделий (процент риска) сравнительно невелик, а экономический эффект от снижения себестоимости изготовления деталей окупает издержки из-за возможной переборки и исправления некондиционных изделий. Экономическая эффективность обосновывается вероятным методом расчета, в котором задаются приемлемым процентом риска.

Имея в виду случай, когда рассеяние размеров деталей, поступивших на сборку, подчиняется закону Гаусса, сущность метода можно иллюстрировать на следующем примере.

В многозвенном механизме требуется выдержать допуск замыкающего звена δ_Δ= ±0,03 мм. ( рис. кривая 1). Предположим, что в данных производственных условиях невозможно обработать детали с точностью, необходимой для обеспечения столь малого допуска при сборке без выбора или изменения размера. После увеличения допусков на размеры деталей до экономически приемлемых предельных отклонений замыкающего звена ( при сборке без выбора или изменения размеров) увеличились до ±0,05 мм.(кривая 2).

Рис.

Так как они не соответствуют техническим требованиям, то был принят метод неполной взаимозаменяемости.

Заштрихованные площади кривой Гаусса, выходящие за пределы допуска δ_Δ, характеризуют процент риска (процент некондиционных сборочных единиц), определяемый по формулам теории вероятностей.

Для упрощения расчетов можно пользоваться заранее составленными таблицами. Ниже приведён возможный процент риска в зависимости ŋ :

ŋ = δ_Δ/ δ_Δ1, где δ_Δ – заданный допуск замыкающего звена; δ_Δ1- допуск замыкающего звена , получающийся после увеличения допусков на размеры составляющих звеньев до экономически приемлемых.

Коэффициент ŋ	1	0,9	0,86	0,78	0,68	0,63	0,58	0,53	0,33
Процент риска	0,27	0,6	1,0	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0	33,0

Для нашего примера , где ŋ = 0,6, процент риска составит около 7 %.

Таким образом, обусловленное экономическими и техническими соображениями увеличение допусков на детали привело к увеличению допуска (поля рассеивания) замыкающего звена на 40% против заданного техническими условиями, но в результате сборки окажется не более 7% изделий, у которых действительные значения замыкающего звена выйдут за пределы δ_Δ – допуска на замыкающее звено. Причем, если изделия можно разобрать, не нарушая целостности деталей, то последние могут использоваться при сборке новых изделий.

Если бы была поставлена обратная задача – повысить точность сборки, не прибегая к уменьшению допусков на составляющие звенья, то её можно решить, задавшись предварительно процентом риска. Выбранный по экономическим соображениям процент риска служит для проверки правильности назначения и корректировки допусков составляющих звеньев.

Метод подбора.

При этом методе риск получения некондиционных изделий исключается благодаря проведению сборки не из любых деталей, а из специально подобранных. При попарном методе сборщик непосредственно на рабочем месте подбирает сопрягаемые детали друг к другу, добиваясь получения значений замыкающего звена.

Более широкое применение, в особенности при значительных объёмах производства, находим метод групповой взаимозаменяемости, который заключается в том, что сопрягаемые детали предварительно сортируются на группы в более узких пределах допуска, затем сборочные единицы собираются из деталей соответствующих групп.

Сборка осложняется, если деталь подбирается одновременно по нескольким размерам. Метод подбора весьма трудоёмкий, поэтому обычно требует применения средств механизации и автоматизации.

В случае применения подбора по одному геометрическому (линейному или диаметральному) или физическому параметру (массе) проблема решается в основном применением сортировочных автоматов.

Однако имеется не мало узлов, в которых необходим подбор одновременно по нескольким размерам или параметрам.

Например, подбор тел качения одновременно по наружному и внутренним кольцам, подбор лопаток по зазорам в замке и одновременно по длине, по массе, и статическому моменту.

С увеличением числа параметров детали, по которым нужно выдержать заданный закон изменения, свыше двух, число возможных сочетаний возрастает настолько, что выбор оптимальных комплектующих деталей требует применения ЭВМ.

Метод компенсации или регулирования.

Метод состоит в том, что заданные значения допуска замыкающего звена при изготовлении остальных деталей с экономически приемлемой точностью достигается регулированием размера одной из деталей, как правило, только для этой цели изготавливаемой и называемой в этом случае компенсатором.

В ДЛА компенсаторы применяются для регулирования важнейших осевых зазоров в турбинах, компрессорах, подшипниках, боковых зазоров в конических зубчатых передачах и т.п. Чаще всего применяют неподвижные компенсаторы, выполненные в виде калиброванных колец, шайб и прокладок.

Подвижные компенсаторы, выполненные со ступенчатым (типа корончатых гаек) или с непрерывным (типа регулировочных винтов) перемещением, применяются реже.

Метод компенсаторов имеет ряд преимуществ, он позволяет получить высокую точность замыкающего звена независимо от числа звеньев и поддерживать её при эксплуатации. Благодаря таким преимуществам этот метод находит широкое применение в машиностроении. Некоторое неудобство связано с изготовлением «лишних» деталей.

Метод пригонки

Метод пригонки состоит в том, что требуемая точность замыкающего звена при изготовлении деталей изделия с экономической точностью достигается изменением размера одной из деталей путём слесарной или механической обработки. Величина снимаемого слоя можно назвать величиной компенсации.

Положительной особенностью метода пригонки является высокая точность при сборке многозвенных сборочных единиц. Однако метод пригонки имеет следующие существенные недостатки: пригоночные операции трудоёмки, трудно поддаются нормированию, нарушают ритмичность производства; требуются сборщики высокой квалификации; собираемые изделия загрязняются стружкой или абразивом.

Из-за отмеченных недостатков пригонки применяются в основном в опытном производстве, когда применение других методов ограничено.

При крупных масштабах производства, как правило, никакие пригоночные работы типа шабрения, растачивания, шлифования и др. в двигателестроении не допускаются. В отдельных случаях производится притирка, развертывание отверстий.