2. Анализ конструкции и размерного описания детали

2.1. Выявление и описание служебного назначения детали

Под служебным назначением детали понимают максимально уточ­ненную и четко сформулированную задачу, для решения которой в сборочной единице предназначена деталь. Для выявления и описа­ния служебного назначения детали полезно, а иногда необходимо, иметь чертеж сборочной единицы, в которую рассматриваемая де­таль входит.

Рассматривая чертеж сборочной единицы и детали в формулировке служебного назначения, раскрывающей назначение детали, необходи­мо сделать заключение о принадлежности детали к группе кинемати­ческих звеньев или к группе опорных (базовых) деталей. К группе кинематических звеньев относятся детали, посредством которых в сборочной единице производится преобразование движения по ха­рактеру, величине или направлению: например, шестерни, червяки, звездочки, шкивы и т. д. В группу опорных (базовых) деталей входят детали с базовыми поверхностями, определяющими положение дру­гих деталей в сборочной единице, например, корпус.

После уточнения принадлежности детали к той или иной группе следует описать функцию (или функции), которые эта деталь выпол­няет при работе сборочной единицы. Если деталь представляет со­бой кинематическое звено, то нужно указать, какое движение она передает (трансформирует), от какой детали к какой, какова динами­ческая нагруженность детали, характер этой нагрузки (спокойная или меняющаяся, однонаправленная или переменная и т. д.), указать конструктивные элементы, воспринимающие и передающие движе­ние и нагрузку (силу, момент). Если деталь относится к группе опор­ных (базовых), нужно указать, положение каких деталей в сборочной единице она обеспечивает, выделить среди них те, взаимное положе­ние которых особенно важно для работы сборочной единицы (прибора, механизма), уточнить и описать причины, вызывающие особые требования к взаимному положению этих деталей.

В качестве примера описания служебного назначения детали рас­смотрим промежуточный вал редуктора, представленный на рис. 2.

Рис. 2. Промежуточный вал редуктора

Промежуточный вал входит в состав двухступенчатого цилиндри­ческого редуктора и относится к группе опорных деталей. Положение вала в редукторе определяется посредством подшипников качения, ус­танавливаемых в базовых отверстиях корпуса редуктора. В свою оче­редь, вал определяет положение в редукторе шестерни и зубчатого колеса. Относительный поворот шестерни, зубчатого колеса и вала предотвращается с помощью шпонок, устанавливаемых на валу. По­ложение зубчатого колеса и шестерни по оси вала устанавливается за счет ступенчатости цилиндрических поверхностей. Конструкция вала должна обеспечивать передачу крутящего момента, оговоренно­го техническими характеристиками редуктора.

Уяснение служебного назначения детали позволяет выявить фун­кциональное назначение поверхностей деталей и провести анализ их размерного описания.

2.2. Выявление функционального назначения

поверхностей детали и анализ их размерного описания

Методически эту работу технолога можно построить следующим образом:

1. Выявление исполнительных поверхностей детали и их размерного описания. Исполнительные поверхности (ИП) имеют детали – кине­матические звенья, такие как шестерни, червяки, звездочки, шкивы и т. д. Этими поверхностями деталь передает (получает) движение и нагрузку. Например, у шестерни – это эвольвентные поверхности зубьев, у шкива – конические поверхности ручья и т. д. Для ИП не­обходимо уяснить и описать условия их работы – характер взаимо­действия с поверхностями работающих с ними в паре деталей (ха­рактер нагрузки, наличие трения скольжения, качения и т.д.). Анализируя имеющиеся на чертеже детали размеры и технические требования, необходимо выделить и выписать те из них, которые оп­ределяют размеры ИП, особые требования к точности формы, к шеро­ховатости, к физико-механическим свойствам поверхностного слоя материала (цементация, закалка, другие виды поверхностного упроч­нения). Объяснить необходимость и целесообразность предъявленных требований к точности ИП исходя из характера их работы. При этом по каждому показателю точности следует указать, как повлияет на работу детали в СЕ или на ее долговечность невыполнение предъяв­ленных чертежом требований. При анализе требований к точности ИП и характера их работы может быть обнаружена целесообразность задания некоторых дополнительных требований, отсутствующих на чертеже, но необходимых с точки зрения условий работы детали. В этом случае следует выдвинуть и обосновать предложения по вне­сению в чертеж дополнений.

Реже, но встречаются случаи задания на чертеже излишних требо­ваний к ИП, выполнение которых существенно не изменяет харак­тер и качество работы детали, но потребует в производстве дополни­тельных затрат на их достижение. В этом случае следует выдвинуть и обосновать предложения по внесению изменений в чертеж детали.

2. Выявление основных баз детали и их размерного описания. Каж- дая деталь имеет один и только один полный или неполный комп- лект поверхностей (осей, точек), которые в совокупности решают за- дачу определения положения анализируемой детали в СЕ. Для выявления этих поверхностей необходимо построить теоретическую схему базирования детали, распределив опорные точки по элементам детали, участвующим в базировании. Каждую базу, входящую в ОБ, следует отнести к соответствующим классификационным группам по числу лишаемых степеней свободы (установочная, направляющая, опорная и т. д.) и по конструктивному оформлению (явная, неявная). Необхо- димо обратить внимание и отметить наличие или отсутствие в схеме базирования неопределенности, выявить координатное направление, в котором имеет место неопределенность базирования, и опреде- лить, что ограничивает перемещение детали в пределах неопределен- ности базирования (обычно это зазор в соединении этой детали с другой, которая ее базирует).

Анализируя размеры и технические требования чертежа детали, выделить и выписать по каждой поверхности, входящей в ОБ, ее раз­мер и допуск на него, требования к точности формы, качеству повер­хности. Затем необходимо выделить и выписать размеры и техничес­кие требования, определяющие взаимное положение поверхностей внутри комплекта ОБ (расстояния между поверхностями, их соос­ность, перпендикулярность, параллельность и т. п.).

В заключение следует объяснить необходимость и целесообраз­ность имеющихся на чертеже размеров и требований к точности по­верхностей ОБ и их взаимного расположения.

При анализе размерного описания ОБ детали могут возникнуть сомнения в достаточности размеров и технических требований для реализации теоретической схемы базирования и обеспечения точно­сти базирования детали в каком-либо координатном направлении или в целесообразности какого-либо размера из имеющихся на чер­теже. В этом случае следует обосновать и дать предложения по внесе­нию изменений в чертеж детали.

3. Выявление вспомогательных баз детали и их размерного описания. Деталь может иметь один или несколько комплектов ВБ в зависимости от количества деталей, присоединяемых к анализируемой. Поэтому вначале нужно выделить такие присоединяемые детали и пронумеровать их. Для определения положения каждой присоединя­емой детали анализируемая имеет полный или неполный комплект поверхностей, составляющих ВБ соответствующего номера (ВБ 1, ВБ 2,…, ВБ №).

Далее необходимо анализировать каждый комплект ВБ в отдель­ности. Методика этого анализа аналогична анализу ОБ, т.е. по каж­дому комплекту ВБ необходимо повторить действия, изложенные в шаге 2.

4. Выявление свободных поверхностей детали и их размерного опи- сания. Все оставшиеся вне рассмотрения после выполнения шагов 1...3 поверхности детали являются свободными, т.е. ограничиваю- щими материал, необходимый для связи в одно целое первых трех групп поверхностей. Их следует все перечислить или пронумеровать.

Анализируя размеры и технические требования, следует выписать по каждой СП те, которые определяют ее размеры, точность и каче­ство поверхности. Следует разделить СП на обрабатываемые и не­обрабатываемые (черные). Обычно требования к точности и качеству поверхности СП невысоки и одинаковы для всех или большинства из них. Поэтому их записывают одним пунктом в технических требова­ниях.

5. Выявление размерных связей между комплектами поверхностей деталей. На шагах 1...4 выявлены и выписаны все размеры на черте- же, определяющие размеры каждой поверхности в отдельности и размеры, определяющие взаимное расположение поверхностей внут- ри комплекта, выполняющего одно функциональное назначение. Для нормальной же работы детали очень важно обеспечить и взаим- ное положение комплектов между собой или по отношению к одно- му из них. Чаще всего положение всех поверхностей задается по от- ношению к основной базе детали, реже – по отношению к одному из комплектов ВБ.

Поэтому по каждому комплекту поверхностей следует выявить и выписать размеры и технические требования, определяющие его положение на детали относительно ОБ или какого-либо другого комплекта поверхностей. Здесь особое внимание следует обратить на достаточность поставленных на черте­же размеров и технических требований для однозначного определе­ния положения комплекта поверхностей на детали. В случае появле­ния сомнений в достаточности или правильности имеющихся на чертеже требований, следует высказать предложения по внесению изменений в чертеже детали.

6. Проверка. На этом шаге следует проверить, не осталось ли вне поля зрения какая-нибудь поверхность детали. Если таковая оказалась, то это означает, что какой-либо из шагов 1...4 выполнен не в полном объеме. Следует определить принадлежность оставшейся по­верхности к одной из групп (ИП, ОБ, ВБ, СП), вернуться на соответ­ствующий шаг и дополнить ее.

Необходимо также проверить, не остался ли непроанализирован­ным какой-нибудь размер или техническое требование чертежа. Если такое случилось, то это может означать, что какой-либо из эта­пов 1...5 выполнен не до конца или с ошибкой либо на чертеже дета­ли есть избыточные размеры. Такие избыточные размеры оговарива­ются в чертеже как «размеры для справок». Если же такой оговорки нет, то следует обосновать предложение по изменению чертежа (снять избыточные размеры).

Следует обратить внимание на размерные связи комплектов чер­ных и обработанных поверхностей детали. В каждом координатном направлении эти комплекты должны быть связаны между собой только одним размером.

Пример анализа конструктивной формы промежуточного вала редуктора и его размерного описания приведен ниже (см. рис. 2).

Вал не имеет исполнительных поверхностей, так как в соответ­ствии со служебным назначением относится к группе опорных (ба­зовых) деталей.

Вал имеет комплект основных баз, состоящих из двух цилиндри­ческих поверхностей шеек под подшипники (2 и 12), выполняющих в совокупности функцию двойной направляющей базы и плоскости торца (3), выполняющей функцию опорной базы. Комплект реализует схему неполного базирования, лишая вал пяти степеней свободы. Размеры и технические требования комплекта основных баз определены чертежными размерами (перечислить соответствующие размеры).

Вал имеет четыре комплекта вспомогательных баз:

1. для установки шестерни – комплект состоит из цилиндрической поверх­ности (4), выполняющей функцию двойной направляющей базы, и плоскости торца (6), выполняющего функцию опорной базы и лишает шестерню пяти степеней свободы;

2. для установки зубчатого колеса – комплект состоит из цилиндрической поверхности (9), выполняющей функцию двойной направляю­щей базы, и плоскости торца (8), выполняющей функцию опорной базы, и лишает коле­со пяти степеней свободы;

3. для установки шпонки шестерни – комплект состоит из плоскости дна шпоночной канавки (5), выполняющей функцию установочной базы, боковой плоскости канавки, выполняющей функцию направляющей базы, и цилиндрической поверхности закругления шпоночной канавки, выполняющей функцию опорной базы и лишает шпонку всех шести степеней свободы;

4. для установки шпонки зубчатого колеса – комплект состоит из плоско­сти дна шпоночной канавки (10), выполняющей функцию ус­тановочной базы; боковой плоскости, выполняющей функцию направляющей базы, и цилиндрической поверхности закругле­ния шпоночной канавки, выполняющей функцию опорной базы и лишает шпонку зубчато­го колеса всех шести степеней свободы.

Размеры и технические требования четырех комплектов вспомо­гательных баз определены чертежными размерами (перечислить соответствующие размеры).

Вал имеет четыре свободных поверхности: одну цилиндрическую (7) и три торцевых (1, 11, 13). Размеры свободных поверхностей определены чертежными размерами… .

Размеры … и технические требования … определяют положения комплектов вспомогательных баз и свободных поверхностей относи­тельно основных баз.

Размеры … и технические требования … определяют положения комплектов вспомогательных баз относи­тельно друг друга.

Размеры … увязывают положение свободных поверхностей.