Лекции ОТМС. Лекции, 6 часов самостоятельное изучение ) тема жизненный цикл изделий машиностроения и его технологическая со ставляющая. (2 Часа лекции) Введение
 Скачать 10.52 Mb.
|
|
Метод групповой взаимозаменяемости Сущность метода заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на которые они предварительно рассортированы. Для последующих интервалов полей допусков 1 А Т и 2 А Т координата середины поля допуска замыкающего звена А будет оставаться неизменной: A A A A n II I 0 0 0 0 Другими словами, при соединении деталей, взятых из соответствующих групп, отклонения замыкающего звена А будут находиться в пределах допуска, определяемого заданными значениями А Т и A 0 Этого не произойдет, если установить / / 2 1 A A T Т но при этом соблюсти равенство / / / 2 1 A A A T T T В этом случае отклонения замыкающего звена А , как и прежде, будут находиться в пределах А Т , так как A n A n A II A II A I A I A Т Т Т Т Т Т Т 2 1 2 1 2 1 Рассмотрим использование метода групповой взаимозаменяемости при решении задачи (см. рис. 4.32), заключавшейся в обеспечений зазора А между торцами зубчатого колеса и проставочного кольца в редукторе. Условия задачи: А Т = 0,2 мм; A 0 +0,1 мм; 3 2 1 А А А А Прежде всего, необходимо установить производственный допуск замыкающего звена и число групп, на которые должны быть рассортированы детали после изготовления. Допустим, что расширение допуска А Т в 3 раза в данном случае является экономически обоснованным, в связи с чем число групп n = 3. Таким образом, 6 , 0 2 , 0 3 3 / А A Т T мм. При расчете полей допусков должно быть соблюдено условие 1 1 / 1 / m k A A k i A A i i i i T T Согласно этому условию / / / / 5 , 0 3 1 2 A A A A T T T T . Отсюда 3 , 0 5 , 0 / / 2 A A T T мм и 3 , 0 5 , 0 / / / 3 1 A A A T T T мм. Сообразуясь со степенью сложности изготовления деталей, зададим 24 , 0 / 1 A T мм и 06 , 0 / 3 A T мм. Установим значения полей допусков и координат их середин для деталей каждой группы (табл. 4.2). При расчете координат середин полей допусков первой группы было использовано уравнение 3 2 1 0 0 0 0 A A A A Координаты середин полей допусков каждой следующей группы получены путем увеличения координат предшествующей группы на соответствующие поля допусков. Две последние колонки таблицы показывают, что при соединении деталей соответственных групп точность замыкающего звена будет отвечать условиям задачи. Предельные отклонения составляющих звеньев приведены в табл. 4.3. Таблица 4.2. Поля допусков и координаты их середин Группа 1 А Т 1 0 A 2 А Т 2 0 A 3 А Т 3 0 A А Т A 0 I 0,08 – 0,04 0,1 + 0,05 0,02 – 0,01 0,2 + 0,1 II 0,08 + 0,04 0,1 + 0,15 0,02 + 0,01 0,2 + 0,1 III 0,08 + 0,12 0,1 + 0,25 0,02 + 0,03 0,2 + 0,1 Экономично использовать метод групповой взаимозаменяемости для малозвенных размерных цепей, к точности замыкающих звеньев которых предъявляются высокие требования. Возможность значительного расширения полей допусков составлявших звеньев и доведение их до экономически достижимых значений делает этот метод в ряде случаев единственно приемлемым для производства высокоточных изделий (отдельных видов подшипников, соединений пальцев и поршней двигателей и т.п.). Таблица 4.3. Предельные отклонения составляющих звеньев Группа А 1 А 2 А 3 I 0 -0,08 +0,1 0 0 -0,02 II +0,08 0 +0,2 +0,1 +0,02 0 III +0,16 +0,08 +0,3 +0,2 +0,04 +0,02 При определении экономической эффективности данного метода необходимо учитывать дополнительные расходы, необходимые для точного измерения и сортировки деталей на группы, четкой организации хранения и доставки рассортированных деталей на сборку, исключения путаницы деталей при сборке. Организационные трудности и расходы возрастают с увеличением числа звеньев в размерных цепях и групп сортируемых деталей. Этим и объясняется ограничение области применения метода для малозвенных размерных цепей и стремление иметь число n возможно меньшим. При достижении точности замыкающего звена методом групповой взаимозаменяемости необходимо соблюдать еще некоторые условия. Первым из них являются требования к точности формы и относительного поворота поверхностей деталей, соответствующие не производственным (расширенным) допускам на размеры, а групповым допускам, т.е.. Объясняется это тем, что точность замыкающего звена при методе групповой взаимозаменяемости характеризуется полем допуска Т , а не nТ T / . Ему и должно соответствовать ограничение допусками отклонений формы и относительного поворота поверхностей деталей, образующих составляющие звенья размерной цепи. Вторым требованием, во многом определяющим экономичность метода групповой взаимозаменяемости, является идентичность формы и расположения кривых рассеяния отклонений относительно полей допусков. Только при соблюдении этого условия будет обеспечиваться комплектность изделий (рис. 4.34, а), не будет избытка одних и нехватки других деталей в группах, т.е. случая, показанного на рис. 4.34, б. рис. 4.34. Влияние формы и положения кривых рассеяния па собираемость изделий Это требование создает дополнительные трудности для изготовителей деталей, которые должны не только соблюдать допуски, но и управлять законами распределения отклонений выдерживаемых размеров. Метод пригонки. Сущность метода пригонки заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена путем удаления с него определенного стоя материала. При достижении точности замыкающего звена методом пригонки на все составляющие звенья размерной цепи устанавливают целесообразно достижимые (экономичные) в данных производственных условиях допуски: / 1 / 2 / 1 ..., , , m T T T ; / 0 / 0 / 0 1 2 1 ..., , , m Значения полей допусков, установленные вне связи с заданным значением T поля допуска замыкающего звена, могут привести к тому, что отклонения замыкающего звена будут выходить за его пределы, т.е. T T T m i i i / 1 1 / Избыток погрешности на замыкающем звене, наибольшее значение которого называют наибольшей расчетной компенсацией T T / к , должен быть удален из размерной цепи путем изменения значения заранее выбранного компенсирующего звена. При выборе в размерной цепи компенсатора руководствуются следующими соображениями: 1. В качестве компенсатора выбирают деталь, изменение размера (являющегося одним из составляющих звеньев) которой при дополнительной обработке требует наименьших затрат. 2. Недопустимо в качестве компенсатора выбирать деталь, размер которой является общим составляющим звеном параллельно связанных размерных цепей. Нарушение этого условия приводит к возникновению погрешности, "блуждающей" из одной размерной цепи в другую. Например, если избрать компенсирующим звеном А 2 = Б 2 в параллельно связанных размерных цепях (рис. 4.35), то, добившись требуемой точности А за счет изменения значения А 2 , уже нельзя изменять значение Б 2 , не нарушая точности А Рис. 4.35. Параллельно связанные размерные цепи Произвольное назначение координат середин полей допусков составляющих звеньев может привести к тому, что у компенсатора не окажется нужного запаса материала для пригонки. Для того чтобы обеспечить на компенсаторе минимально необходимый слой материала (припуск) для пригонки, и в то же время достаточный для устранения максимального отклонения замыкающего звена, в координату середины поля допуска компенсирующего звена необходимо ввести поправку к Пусть в трехзвенной размерной цепи А (рис. 4.36) требуемая точность замыкающего звена характеризуется величинами А Т и А 0 ; / 1 A Т и / 2 A Т поля допусков составляющих звеньев, экономически целесообразные для данных производственных условий; / 1 0 A и / 2 0 A координаты середин полей допусков. Рис. 4.36. Схема определения поправки При этих допусках отклонения замыкающего звена А возможны в пределах / A Т при координате середины поля допуска / 0 A . Наибольшее возможное отклонение А отстоит от верхней границы А Т на величину к , значение которой может быть определено следующим путем: к / A A B В к 0 / / 0 5 , 0 5 , 0 A A T T A A A A A A T T 0 / 0 / к 5 , 0 Отсюда A А 0 / 0 к к 5 , 0 Продолжим решение задачи, приведенной выше на рис. 3.51. применив для достижения требуемой точности замыкающего звена метод пригонки. Выберем в качестве компенсирующего составляющее звено А 3 – проставочное кольцо, толщину которого проще всего изменить. Установим на составляющие звенья экономически целесообразные поля допусков и зададим координаты, мм, середин полей допусков, приведенные ниже: Звено / i A Т / 0 i A А 1 0,3 – 0,15 А 2 0,4 + 0,20 А 3 0,1 + 0,25 При этих значениях / i A Т отклонения замыкающего звена 8 , 0 1 , 0 4 , 0 3 , 0 1 1 / / m i A A i i T Т мм. Наибольшая возможная компенсация 6 , 0 2 , 0 8 , 0 / к A A T T мм. Для того чтобы компенсатор имел необходимую для пригонки толщину, в координату середины поля допуска звена А 3 следует ввести поправку A i A i m i A 0 1 1 / 0 к к 5 , 0 = 0,5 – 0,6 + (0,15+0,2 – 0,25) – 0,1 =0,3 мм. Поскольку компенсирующим является уменьшающее составляющее звено, то поправка к должна быть введена в координату середины его поля допуска со своим знаком. Поэтому следует установить 55 , 0 3 , 0 25 , 0 / 0 3 A мм. Основным преимуществом метода пригонки является возможность изготовления деталей с экономичными для данных производственных условий допусками. При этом точность замыкающего звена оказывается независимой от точности деталей. Она определяется точностью выполнения пригоночных работ и используемых средств контроля. Методом пригонки может быть обеспечена высокая точность замыкающего звена. Однако пригоночные работы в основном выполняют вручную и требуют высококвалифицированного труда. Сложность пригоночных работ заключается в том, что в их ходе необходимо в комплексе обеспечить точность формы, относительного поворота дополнительно обрабатываемых поверхностей деталей и расстояния между ними. Упущение одного из показателей точности обычно приводит к потере качества изделия, часто невосполнимой. Существенным недостатком метода пригонки являются значительные колебания затрат времени при ее выполнении из-за разных припусков. Это затрудняет нормирование пригоночных работ и выполнение сборки с установленным тактом. По этой причине пригонку не рекомендуется применять при изготовлении изделий поточными методами. Экономичной областью использования метода пригонки считается мелкосерийное и единичное производство. Хотя не редки случаи, когда метод пригонки из-за своих высоких точностных возможностей оказывается единственно пригодным для обеспечения требуемой точности изделий, производимых в значительных количествах. Метод регулирования Сущность метода заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена без удаления материала с компенсатора. Принципиально в своей сущности метод регулирования аналогичен методу пригонки. Различие между ними заключается в способе изменения размера компенсирующего звена. При методе регулирования это изменение может осуществляться двумя путями: изменением положения одной из деталей изделия на величину излишнего отклонения замыкающего звена; введением в изделие специальной детали, имеющей требуемый линейный или угловой размер. В первом случае компенсатор называют подвижным, во втором – неподвижным. Примером подвижного компенсатора, может быть втулка в редукторе (рис. 4.37), перемещая которую в осевом направлении, можно регулировать зазор А между ее торцом и торцом шестерни, сидящей на валу. При достижении требуемой точности зазора положение втулки фиксируют стопорным винтом. Рис. 4.37. Достижение точности зазора А с применением подвижного компенсатора Роль подвижных компенсаторов в машинах могут исполнять специальные устройства, нередко действующие автоматически к их числу относятся всевозможные коррегирующие механизмы, устройства адаптивного управления и пр. В качестве неподвижных компенсаторов используют проставочные кольца, прокладки и другие детали несложной конструкции. Если для достижения требуемой точности замыкающего звена А (см. рис. 4.32) применить метод регулирования, роль неподвижного компенсатора могло бы выполнить проставочное кольцо (звено А 3 ). Группы компенсаторов разных размеров в определенном диапазоне должны быть изготовлены заранее. Обеспечение требуемой точности зазора А в этом случае свелось бы к измерению расстояния между торцами шестерни и бобышки корпуса в предварительно собранном редукторе, выбору компенсатора надлежащего размера и установке его в редуктор при окончательной сборке. Допуски при методе регулирования назначают так же, как при методе пригонки: устанавливают экономически приемлемые для данных производственных условий поля допусков / 1 / 2 / 1 ..., , , m T T T и координаты / 0 / 0 / 0 1 2 1 ..., , , m их середин. При применении подвижного компенсатора определяют к , которое учитывают при разработке конструкции подвижного компенсатора и определении его разрешающей способности. При применении неподвижного компенсатора приходится считаться с тем, что неподвижный компенсатор не в состоянии скомпенсировать собственное отклонение. Поэтому в проводимых расчетах допуск, ограничивающий отклонения компенсирующего звена, учитывать нельзя: 2 1 / // m i i i T T ; 2 1 / 0 // 0 m i i i где m 2 означает, что при суммировании значения / к T и / 0 к компенсатора не учтены. Следовательно, T T // к Далее необходимо определить число ступеней компенсаторов и их размеры. Число ступеней компенсаторов ) /( к // T T T N где / к T поле допуска, ограничивающее отклонения размера компенсатора. Для пояснения подхода к определению размеров компенсаторов каждой ступени воспользуемся задачей, рассмотренной на рис. 4.32. На рис. 4.38 представлена размерная цепь А, в которой А зазор между торцами проставочного кольца и бобышки корпуса редуктора, A 3 компенсирующее звено, A T A 0 соответственно поле допуска и координата середины поля допуска замыкающего звена, заданные условиями задачи. Рис. 4.38. Определение размеров неподвижных компенсаторов Произвольный выбор координат середин / 0 i A полей допусков m 2 составляющих звеньев может привести к расположению допуска // А T относительно допуска А T , не удобному для определения размеров компенсаторов, например к положению, показанному на рисунке штриховыми линиями. Значительно проще определять размеры компенсаторов, имея совмещенные верхние или нижние границы допусков // А T и А T Для совмещения одноименных границ полей допусков необходимо либо (при установленных значениях / 0 i A ) ввести в координату середины поля допуска одного из составляющих звеньев, но не компенсирующего звена, поправку / к , либо не устанавливать заранее значения / 0 i A , а рассчитать их, исходя, например, из условия А А Н Н // Следуя первым путем и желая совместить нижние границы полей допусков, в координату середины поля допуска одного из составляющих звеньев необходимо ввести поправку 2 1 0 / 0 к / к 5 , 0 m i i A i Избрав второй путь и соблюдая условие А А Н Н // будем иметь A А H A T // // 0 5 , 0 Отсюда величина A А H A T // // 0 5 , 0 оказывается известной, поскольку значение A H задано условиями задачи, а значение // A T было определено ранее. Далее обычным путем, составив уравнение координат полей допусков на основании зависимости 2 1 0 1 0 0 m k k i i i следует установить координаты середин полей допусков m 2 составляющих звеньев. Координату середины поля допуска компенсирующего звена устанавливают независимо от координат других составляющих звеньев. Для упрощения расчета размеров компенсаторов рекомендуется задавать координату середины поля допуска компенсирующего звена, равную половине его поля допуска со знаком минус, т.е. направлять допуск в "тело" компенсатора. Упорядочив или рассчитав значения координат середин полей допусков и придав // A T удобное положение, можно установить теперь размеры компенсаторов. Размер компенсаторов первой ступени равен номинальному размеру компенсатора. Размер компенсаторов каждой следующей ступени будет отличаться от размера компенсатора предшествующей ступени на величину С ступени компенсации: / к Т Т С А Допуск, ограничивающий отклонения компенсирующего звена, остается одним и тем же для компенсаторов всех ступеней. На схеме, показанной на рис. 3.46, видно, как осуществляется компенсация отклонении, находящихся в четырех зонах // A T компенсаторами четырех ступеней. Пример (см. рис. 3.43). Зададим поля допусков, считающиеся экономичными в данных условиях: / 1 A T = 0,2 мм, / 2 A T = 0,4 мм, / 3 A T = 0,05 мм. Поскольку в размерной цепи А компенсирующим является звено А 3 , то компенсации подлежат отклонения звеньев А 1 и А 2 . В соответствии с этим 6 , 0 4 , 0 2 , 0 1 1 / // m i A A A i i T T мм 4 , 0 2 , 0 6 , 0 // к A A T T мм Число ступеней компенсаторов 4 ) 05 , 0 2 , 0 /( 6 , 0 ) /( к // T T T N Рассчитаем координаты середин полей допусков, соблюдая условие А А Н Н // , // // 5 , 0 А Н Н Т А А Откуда 3 , 0 6 , 0 5 , 0 0 5 , 0 // // А H Н Т A А мм. Таким образом, 3 , 0 / 0 / 0 // 2 1 A A А Н мм. Установим / 0 1 A = 0,1 мм и / 0 2 A = 0,2 мм. Независимо от / 0 1 A и / 0 2 A координата середины поля допуска компенсирующего звена 025 , 0 05 , 0 5 , 0 5 , 0 / / 0 3 3 A T А мм При ступени компенсации 15 , 0 05 , 0 2 , 0 / 3 А А Т Т С мм поле // A T производственного допуска окажется разделенным на четыре зоны. Отклонения, возникающие в пределах той или иной зоны, должны компенсироваться путем установки проставочного кольца соответствующей ступени. Размер компенсаторов первой ступени равен номинальному размеру А 3 Размеры компенсаторов каждой следующей ступени будут отличаться от предшествующей на величину С. С учетом допуска на изготовление размеры компенсаторов будут следующие: ступень I А 3 -0,05 мм; ступень II (А 3 + 0,15) -0,05 мм; ступень III (А 3 + 0,30) -0,05 мм; ступень IV (А 3 + 0,45) -0,05 мм; Т " ' А л Разницу в номиналах целесообразно учесть в предельных отклонениях и установить такие размеры компенсаторов: ступень I 05 , 0 3 А ; ступень II 15 , 0 10 , 0 3 А ; ступень III 30 , 0 25 , 0 3 А ; ступень IV 45 , 0 40 , 0 3 А Для метода регулирования характерны следующие преимущества. Возможно достижение любой степени точности замыкающего звена при целесообразных допусках на все составляющие звенья. Не требуется больших затрат времени на выполнение регулировочных работ, которые могут быть выполнены рабочими невысокой квалификации. Не создается сложностей при нормировании и организации сборочных работ. Обеспечивает машинам и механизмам возможность периодически или непрерывно и автоматически сохранять требуемую точность замыкающего звена, теряемую вследствие изнашивания, теплового и упругого деформирования деталей и других причин. Преимущества метода регулирования особо ощутимы в многозвенных размерных цепях. Введение в конструкцию машин и механизмов компенсаторов облегчает обеспечение точности замыкающих звеньев не только в процессе изготовления, но и в процессе эксплуатации машин, что положительно отражается на их качестве и экономичности. Завершая рассмотрение методов достижения требуемой точности замыкающего звена, отметим, что теоретико-вероятностные расчеты, присущие методу неполной взаимозаменяемости, могут быть с успехом применены в методах групповой взаимозаменяемости, пригонки и регулирования. Например, суммирование значений производственных полей допусков по формуле (3.8) приведет к меньшему значению к , а в конечном счете к меньшему числу ступеней компенсаторов и повышению экономической эффективности метода регулирования, хотя это и будет связано с некоторым риском. |