Технологи отраслевого машиностроения. 13_МУ_Технология отраслевого машиностроения_2018. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине Технология отраслевого машиностроения для студентов направления подготовки
 Скачать 0.86 Mb.
|
|
Практическое занятие 3. Исследование достижения точности замыкающего звена при сборке методом неполной взаимозаменяемости Цели: - освоение методики экспериментального исследования метода не- полной взаимозаменяемости при достижении точности замыкающего звена при сборке; - исследование достижения точности замыкающего звена при сборке методом неполной взаимозаменяемости. Знания и умения, приобретаемые студентом в результате освоения те- мы, формируемые компетенции или их части: Знать: - основы методик совершенствования и развития своего интеллектуаль- ного и общекультурного уровня. Уметь: - разрабатывать мероприятия по обобщению, анализу и постановке целей в сфере профессиональной деятельности. Формируемые компетенции ОПК – 5 способностью выбирать оптимальные решения при создании про- 14 дукции с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и эко- логической чистоты производства ПК – 1 способностью разрабатывать технические задания на проектирова- ние и изготовление машин, приводов, систем и нестандартного оборудования и средств технологического оснащения, выбирать оборудование и технологическую оснастку Актуальность темы При использовании метода неполной взаимозаменяемости требуемая точность замыкающего звена обеспечивается у заранее обусловленной части изделий путем включения в размерную цепь составляющих звеньев без их вы- бора, подбора или изменения их величин. Метод неполной взаимозаменяемо- сти, также как и полной, как правило, в явной форме конструктором не указы- вается. Этот метод может быть применен для достижения показателя точности в размерных цепях с числом составляющих звеньев, m>5, но не более 10-12, т.к. при большем числе звеньев метод становится, как правило, экономически неце- лесообразным. Теоретическая часть При методе неполной взаимозаменяемости сборка первоначально осу- ществляется как при методе полной взаимозаменяемости без выбора, подбора или изменения размеров деталей, и обладает всеми ее преимуществами. Затем производится 100% контроль собранных изделий и выбраковка тех, в которых заданная точность замыкающего звена не обеспечена. Годные изделия отправ- ляются далее в соответствии с технологическим процессом, а выбракованные изделия транспортируются на специальное рабочее место, где производится их разборка. Детали и сборочные единицы после разборки снова отправляют на сборку, где в другом сочетании они с большой вероятностью могут дать годные изделия. Метод неполной взаимозаменяемости оказывает значительное влияние на структуру технологического процесса сборки, в том числе и на структуру от- дельных операций и их последовательность. Сборка сборочных единиц, показа- тели точности которых обеспечиваются методом неполной взаимозаменяемо- сти, должна выделятся в отдельные операции (если это допускает конструкция изделия). В этом случае при выявлении брака после выполнения контрольных переходов объем работ по разборке бракованной сборочной единицы и сорти- ровке ее деталей будет минимально возможным. 15 Если конструкция изделия не позволяет выделять сборку таких сбороч- ных единиц в отдельные операции, то целесообразно в первую очередь, при от- сутствии конструктивных ограничений, собирать те части изделия, показатели точности которых достигаются методом неполной взаимозаменяемости. Сразу после этих сборочных переходов, должны выполнятся контрольные переходы и выбраковка негодных изделий. И уже затем должны собираться, те части изде- лия, точность которых достигается другими методами. Это обусловлено тем, что выбраковываемые изделия отправляются на разборку до осуществления полной сборки, что позволяет снизить затраты на разборку и повторную сбор- ку. Контроль может включаться в операцию сборки технологическим перехо- дом, однако при этом сборщик должен иметь соответствующую квалификацию. В этом случае возникают проблемы при организации поточного производства, т.к. при достаточно высоком проценте риска ухудшается ритмичность сборки. В остальном последовательность установки деталей и сборочных единиц, как и при методе полной взаимозаменяемости, будет определяться только конструк- цией изделия. При выявлении метода неполной взаимозаменяемости необходимо помнить, что он неприменим в условиях мелкосерийного и единичного произ- водства, где из-за небольших количеств изготавливаемых изделий и собирае- мых сборочных единиц адекватность вероятностного описания формирования точности замыкающего звена размерной цепи резко снижается. Также ограничением для применения метода неполной взаимозаменяемо- сти является допускаемый для заданных производственных условий процент риска получения на сборке негодных изделий. Процент риска является катего- рией экономической. Он определяет количество изделий, которое будет выбра- ковано, отправлено на разборку и затем снова на сборку, и, таким образом он опосредованно определяет дополнительные затраты на сборку по сравнению с методом полной взаимозаменяемости. При этом такие затраты должны покры- ваться экономией в технологических процессах изготовления деталей с более широкими допусками. Причем, чем больше звеньев в размерной цепи и меньше процент риска, тем больше экономический эффект от использования метода неполной взаимозаменяемости. При проценте риска менее 0,27% допускается не осуществлять 100-процентный контроль собираемых изделий. При осуществлении проверочного расчета возможности использования метода неполной взаимозаменяемости в зависимости от производственных условий задаются допустимым процентом риска [Р] и определяют соответ- ствующий ему допустимый коэффициент риска t 0 по таблице 2.1. Таблица 2.1 – Определение процента риска P 32 10 4,5 1,0 0,27 0,1 0,01 16 t 1,00 1,65 2,00 2,57 3,00 3,29 3,89 В подавляющем большинстве случаев применения метода неполной взаимозаменяемости принимают процент риска [Р]=0,27%, при котором в до- статочной для практики точностью получают ТА i = 6 i , т.е. в поле допуска по- падает 99,73% собранных изделий. При таком условии негодных изделий по- явится 3 на 1000 и достигается достаточно высокая степень расширения допус- ков составляющих звеньев и метод неполной взаимозаменяемости с достаточ- ной для практики точностью может быть приравнен по организации процесса к методу полной взаимозаменяемости. В этом случае в размерной цепи с числом составляющих звеньев m, равным 10, при нормальных законах распределения составляющих звеньев (что обычно и бывает в крупно-серийном и массовом производстве) и Р=0,27% (что соответствует коэффициенту риска t 0 =3) поля допусков составляющих звеньев можно расширить в 3,16 раза. В размерной це- пи с m=6 в 2,45 раза. В редких случаях допускают 0,27% P , и в этих случа- ях требуется дополнительное экономическое обоснование более высокого про- цента риска. Для выявления возможности применения метода неполной взаимозаме- няемости в первую очередь проверяют правильность назначения номиналов со- ставляющих звеньев. m i i i A A 1 0 , (2.1) где А 0 , А i – номинальные значения соответственно замыкающего и i-го состав- ляющего звеньев; i – передаточное отношение i-го составляющего звена. Затем определяют коэффициент риска t ф при заданных конструктором допусках замыкающего звена и составляющих звеньев (фактических полях рас- сеяния составляющих звеньев) и сравнивают его с допустимым t 0. При фактиче- ском выполнении сборки имеем дело не столько с полями допусков, сколько с фактическими полями рассеяния размеров. 0 2 2 1 ф m i i i i TA t TA ; (2.2) или 0 2 2 1 ф m i i i i TA t A ; (2.3) 17 -где ТА 0 – допуск замыкающего звена; ТА i – допуски составляющих звеньев размерной цепи; i A - поле рассеяния замыкающего звена; i – передаточное отношение i-го составляющего звена; i – коэффициент, характеризующий закон рассеяния размеров составля- ющих звеньев или их отклонений. Величина коэффициента i составляет: - для закона нормального распределения - 1/ 9 ; - для закона Симпсона - 1/ 6 ; - для закона равной вероятности - 1/ 3 При заданном [Р] метод неполной взаимозаменяемости может быть реа- лизован, если t ф t 0 (2.4), что означает, что Р [P]. Если условие (4) не выполняется, то метод неполной взаимозаменяемости в данных производственных условиях и при заданных допусках составляющих звеньев не может быть применен. Затем аналогично методу полной взаимозаменяемости проверяют выпол- нение условия 0 0 EcTA Ec A где 0 EcTA – координата середины поля допуска замыкающего звена; 0 Ec A – допуски и координаты середин полей допусков составляющих звеньев размерной цепи. Основными достоинствами метода неполной взаимозаменяемости явля- ется простота процесса сборки, снижение себестоимости изделия, благодаря расширению допусков на изготовление звеньев. Основной недостаток метода неполной взаимозаменяемости проявляется в основном при проценте риска бо- лее 0,27%. В этом случае возникает необходимость 100% контроля собранных изделий с последующей разборкой отбракованных изделий, количество кото- рых примерно равно рассчитанному проценту риска, транспортирования их на повторную сборку изделий, что может значительно увеличивать трудоемкость и себестоимость сборки изделия. Вопросы и задания. 1. Пояснить сущность прямой и обратной задачи, решаемых с помощью теории размерных цепей. 2. Перечислите условия применимости метода неполной взаимозаменяе- мости и поясните его сущность. 3. Перечислите и обоснуйте достоинства и недостатки метода неполной взаимозаменяемости. 4. Очертите область применения метода неполной взаимозаменяемости. 18 5. Приведите условия реализации метода неполной взаимозаменяемости при сборке. Список литературы, рекомендуемый к использованию по данной теме: 1. Безжон В.И. Технологичность конструкций машин: Учеб. посо- бие.Ростов-на-Дону: Изд. центр ДГТУ, 2000. 28 с. 2. Методические указания к дипломному проектированию по разделу «Расчет производственной программы и определение типа производства» / ДГТУ, Ростов-на-Дону, 1994, 17 с. 3. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аничкин, Н.Г. Бойм и др. Под общей ред. А.А. Панова – М.: Машиностро- ение, 1988, 736 с. 4. Беспалов Б.Л. и др. Технология машиностроения (специальная часть). – М.: Машиностроение, 1973, 448 с. Практическое занятие 4. Исследование достижения точности замыкающего звена при сборке методом групповой взаимозаменяемости Цели: - освоение методики экспериментального исследования формирования величины замыкающего звена при обеспечении его точности методом группо- вой взаимозаменяемости; - исследование достижения точности замыкающего звена при сборке ме- тодом групповой взаимозаменяемости. Знания и умения, приобретаемые студентом в результате освоения те- мы, формируемые компетенции или их части: Знать: - основы методик совершенствования и развития своего интеллектуаль- ного и общекультурного уровня. Уметь: - разрабатывать мероприятия по обобщению, анализу и постановке целей в сфере профессиональной деятельности. Формируемые компетенции ОПК – 5 способностью выбирать оптимальные решения при создании про- дукции с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и эко- логической чистоты производства 19 ПК – 1 способностью разрабатывать технические задания на проектирова- ние и изготовление машин, приводов, систем и нестандартного оборудования и средств технологического оснащения, выбирать оборудование и технологическую оснастку Актуальность темы При обеспечении показателя точности методом групповой взаимозаменя- емости требуемая точность замыкающего звена достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих одной из групп, на ко- торые они предварительно рассортированы. Внутри каждой группы действует метод полной взаимозаменяемости. Сортировка деталей на группы позволяет уменьшить в N раз (N-количество групп сортировки) величины полей рассея- ния составляющих звеньев и соответственно замыкающего звена без увеличе- ния точности изготовления размеров составляющих звеньев и, следовательно, без увеличения себестоимости механической обработки деталей. Теоретическая часть Областью применения метода групповой взаимозаменяемости является, как правило, крупносерийное и массовое производство, для особо точных пока- зателей качества, описываемых короткими размерными цепями (m 4). Напри- мер, метод групповой взаимозаменяемости широко применя-ется в подшипни- ковой промышленности, при обеспечении высокой точности соединения пары втулка-поршень в двигателях внутреннего сгорания. Сборка изделий с использованием метода групповой взаимозаменя- емости имеет существенные особенности. Перед сборкой осуществляется изме- рение на деталях сборочной единицы размеров всех составляющих звеньев размерной цепи и их сортировка на группы. В массовом и крупносерийном производстве для сортировки обычно используются специальные сортировоч- ные автоматы, которые осуществляют и измерение, и сортировку деталей. Сор- тировка деталей на группы, выделяется, как правило, в отдельную подготови- тельную операцию. Для осуществления сортировки необходима организация отдельного рабочего места, на котором кроме сортировочного устройства должна располагаться тара для рассортированных деталей. Количество тары за- висит от числа групп сортировки. Каждая тара должна идентифицироваться с определенной группой. Маркировка может осуществляться различными мето- дами (надпись мелом или краской, прикрепление бирки и т.д.) и быть постоян- ной или временной. 20 Рисунок 2 – Схема образования величины замыкающего звена при обеспечении его точности методом полной (а) и групповой взаимозаменяемости (б) Для осуществления сборки требуемого количества сборочных единиц необходимо, чтобы количество собираемых деталей, относящихся к одной группе сортировки, было одинаковым или пропорциональным количеству де- талей данного наименования, устанавливаемых в одном изделии. Это может быть достигнуто только при условии одинаковых законов распределения раз- меров комплектуемых деталей на поле допуска. В противном случае окажется, что значительное число деталей, не собирается в сборочные единицы (изделия). Это означает, что методы окончательной обработки сопрягаемых поверхностей должны обеспечивать идентичные законы распределения размеров на полях расширенных допусков. Невыполнение этого условия приводит к нарушению ритмичности сборочного производства, требует увеличения запасов деталей в сборочных цехах, что увеличивает объем незавершенного производства. При использовании метода групповой взаимозаменяемости конструк-тор, как правило, задает допуск замыкающего звена ТА 0 и расширенные допуски i ТА на составляющих звеньях и указывает в технических требованиях на сор- тировку деталей по размерам для обеспечения 0 ТА . Расчеты числа групп сор- тировки, границ размеров в каждой группе он не производит, оставляя это тех- нологу. Поэтому технолог начинает работу с проверки возможности групповой 21 взаимозаменяемости при заданных конструктором размерах i А , расширенных допусках i TA и координатах i c E Главным условием групповой взаимозаменяемости является сохранение средней величины замыкающего звена ср А 0 при сборке изделий из деталей каждой группы сортировки. Это условие выполняется в том случае, если сумма допусков увеличивающих звеньев, определенных из условий полной взаимоза- меняемости, равна сумме допусков уменьшающих звеньев. Для трехзвенных размерных цепей (с m=2), где одно составляющее звено увеличивающее, а вто- рое – уменьшающее, это условие записывается следующим образом: 2 0 2 1 ТА ТА ТА (1) где ТА 1 , ТА 2 , ТА i – допуски составляющих звеньев, определенные по услови- ям полной взаимозаменяемости. Для цепей с m>2 вид условия (3.1) сле- дующий 0 1 1 2 k m i iув i iум i i k TA TA TA (2) где iув TA iув TA – допуски увеличивающих и уменьшающих составляющих звеньев, определенные по условиям полной взаимозаменяемости; i - передаточное число составляющего звена; k – число увеличивающих звеньев. При этом координаты середин полей допусков i с Е также должны удо- влетворять условию для полной взаимозаменяемости: i m i i EcA EcA 1 0 , (3) где i – передаточное отношение i-го составляющего звена; ЕсА 0 –координата середины поля допуска замыкающего звена; Е с А i –координаты середин полей допусков составляющих звеньев раз- мерной цепи. Выполнение условий (1) или (2) и (3) технолог должен проверить в первую очередь и если они не выполняются, внести поправки в поля допусков составляющих звеньев ТА i и их координат i с Е . Изготовленные по расширенным допускам ' i ТА , назначенным конструк- тором, детали должны рассортировываться на одинаковое количество групп, 22 иначе детали некоторых групп не будут иметь партнеров для образования год- ного изделия. Это означает, что для трехзвенной размерной цепи (m=2): 2 ' 2 1 ' 1 TA TA TA TA n (4), где n - число групп сортировки, отсюда после обеспечения условия ТА 1 =ТА 2 следует необходимость выполнения условия: ' 2 ' 1 TA ТА (5) Если n не целое число, то оно округляется до большего целого, что дает дополнительную возможность расширения ' i ТА . Для размерных цепей с m>2 условие (3.5) преобразуется в ' 1 1 к m i iув i iум i i k TA TA (6) Если условие (5) или (6) не выполнены конструктором, технолог должен внести корректирующие поправки в допуски ' i ТА . При реализации технологического процесса сборки зависимости (4), (5) и (6) преобразовываются в (7), (8) и (9): 1 2 1 2 A A n TA TA (7) 1 2 А A (8) 1 1 к m i iув i iум i i k A A (9) где 1 A , 2 A - поля рассеяния размеров составляющих звеньев в партии из- готовленных деталей; iув A , iум A - поля рассеяния размеров соответственно увеличивающих и уменьшающих составляющих звеньев в партии изготовленных деталей Необходимо проверить и соответствие назначенных конструктором ко- ординат середин полей допусков составляющих звеньев ' i C Е условиям группо- вой взаимозаменяемости. Для этого рассчитываются координаты ' i C Е ,необходимые для правильного с точки зрения групповой взаимозаменяемости расположения полей допусков составляющих звеньев по известной формуле: 2 2 ' ' i i i i i С TA n EI TA EI Е (10) где i EI – нижнее отклонение i-го составляющего звена, назначенные для обеспечения полной взаимозаменяемости, при обеспечении условия (3). 23 Если рассчитанные по формуле (10) координаты середины полей допус- ков ' i С Е составляющих звеньев не совпадают с назначенными конструктором, то в конструкторский размер следует внести соответствующую поправку, т. е. принять рассчитанные величины. Далее производится определение граничных размеров в группах сорти- ровки составляющих звеньев. Поле допуска ' i ТА каждого звена разбивают на n частей, каждая из которых равна допуску по условиям полной взаимозаменяе- мости внутри группы, причем размер верхней границы группы обычно вклю- чают в следующую группу. Тогда I группа: i i i I i I i i I i TA A TA A A A A min min max min min II группа: i i i II i II i i i I i II i TA A TA A A TA A A A 2 min min max min max min (11) группа номер N (N=n): i i i N i N i i i N i N i TA N A TA A A TA n A A A min min max min 1 max min ) 1 ( Вопросы и задания. 1. Пояснить сущность прямой и обратной задачи, решаемых с помо- щью теории размерных цепей. 2. Перечислите условия применимости метода групповой взаимоза- меняемости и поясните его сущность. 3. Перечислите и обоснуйте достоинства и недостатки метода группо- вой взаимозаменяемости. 4. Очертите область применения метода групповой взаимозаменяемо- сти. 5. Приведите условия реализации метода групповой взаимозаменяе- мости при сборке. Список литературы, рекомендуемый к использованию по данной теме: 1. Безжон В.И. Технологичность конструкций машин: Учеб. посо- бие.Ростов-на-Дону: Изд. центр ДГТУ, 2000. 28 с. 2. Методические указания к дипломному проектированию по разделу «Расчет производственной программы и определение типа производства» / ДГТУ, Ростов-на-Дону, 1994, 17 с. 3. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А.А. Панов, |