Сборка

6. Сборка машин

Сборка является «зеркалом» работы всего предприятия. При сборке выявляются дефекты конструкции, недостатки в работе заготовительных и механических цехов, в организации производства и службы кооперации (снабжения). Трудоемкость сборки составляет в среднем примерно 30% от всей трудоемкости изготовления машин. В крупносерийном и массовом производстве эта доля меньше, а в единичном и мелкосерийном производстве, где выполняется большой объем пригоночных работ, трудоемкость сборки нередко достигает 40-50% от общей трудоемкости изготовления изделия. В связи с этим сборочные процессы имеют важное значение в работе машиностроительного предприятия, а их совершенствование является весьма актуальной задачей.

Одним из важнейших показателей качества, обеспечение которого в процессе изготовления машин доставляет наибольшие трудности, является точность. На соответствие этого показателя служебного назначения машины следует обращать внимание в первую очередь. Задачи обеспечения точности сборки наиболее грамотно могут быть решены на основе размерного анализа, т.е. выявления и решения размерных цепей.

С помощью размерного анализа можно установить, насколько рациональными являются методы достижения точности, предложенные конструктором для данного изделия.

6.1. Методы достижения точности замыкающего звена и расчета размерных цепей

Различают 2 метода достижения точности замыкающего звена:

метод взаимозаменяемости

метод компенсации

Метод взаимозаменяемости имеет 3 разновидности:

метод полной взаимозаменяемости

метод неполной взаимозаменяемости

метод групповой взаимозаменяемости

Метод компенсации включает:

пригонку

регулировку

обработку по месту

совместную обработку

Кроме того, различают 2 метода расчета размерных цепей:

Метод расчета на «максимум-минимум», учитывающий только предельные отклонения звеньев размерной цепи и самые неблагоприятные их сочетания.

Вероятностный метод расчета, учитывающий рассеяние размеров и вероятность различных сочетаний отклонений составляющих звеньев размерной цепи.

При выборе метода достижения точности следует иметь ввиду, что наименьшая трудоемкость сборочных работ обеспечивается при использовании методов взаимозаменяемости, т.к. в этом случае процесс сборки заключается в простом присоединении деталей друг у другу без регулировки или пригонки.

6.1.1. Метод полной взаимозаменяемости

При методе полной взаимозаменяемости требуемая точность замыкающего размера размерной цепи достигается путем включения в неё составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений. Метод упрощает и удешевляет сборку машин, облегчает организацию сборочного потока, позволяет решать проблему запасных деталей и узлов, облегчает специализацию и кооперацию предприятия.

(рис. 6.1.).

Рис. 6.1. – Схема размерной цепи.

По чертежу

(6.1.)

Преобразуя выражение (6.1.), получим:

или

, где

— поле рассеивания замыкающего звена;

m – число звеньев размерной цепи;

.

, то можно сказать, что для цепей с параллельными звеньями допуск замыкающего звена равен сумме допусков составляющих звеньев. В общем случае:

где

.

Знак «+» относится к увеличивающим, а знак «-» — к уменьшающим звеньям.

(6.2.).

цепей типа «вал-отверстие-зазор» (натяг).

При методе полной взаимозаменяемости расчет размерных цепей выполняется на «максимум-минимум», т.е. считается возможным случай, когда в пределах одной цепи окажутся звенья с размерами, имеющие предельные отклонения, направленные в наихудшую сторону. В действительности вероятность получения такого сочетания размеров очень мала. В связи с этим и был разработан метод неполной взаимозаменяемости.

6.1.2. Метод неполной взаимозаменяемости

Сущность этого метода заключается в том, что, используя некоторые положения теории вероятности, допуски на все составляющие звенья размерной цепи расширяют. При этом есть риск получить какой-либо небольшой процент размерных цепей, у которых размер замыкающего звена выйдет за пределы поля допуска.

В случае равенства поля допуска и поля рассеивания размера формула для расчета допуска замыкающего звена имеет следующий вид:

, где

— коэффициент риска, учитывающий вероятность выхода значения замыкающего звена за пределы установленного допуска;

отклонение, характеризующее закон рассеивания размеров или их отклонений;

.

раз по сравнению с методом полной взаимозаменяемости.

6.1.3. Метод групповой взаимозаменяемости

сортируют на определенное число групп, а точность замыкающего звена достигается путем включения в размерную цепь деталей, принадлежащих к соответствующим группам.

.

Разобьем детали на n групп. В пределах любой группы колебание в пределах:

Т.е. сортировка на n групп уменьшает колебание натяга на n раз.

Таким образом, увеличивая число групп, можно получить весьма точные соединения при относительно широких допусках на составляющие звенья. Однако, при этом усложняется контроль, транспортировка и хранение деталей, увеличиваются заделы, следовательно, необходимо стремиться к тому, чтобы число групп было минимальным.

Для эффективного применения метода групповой взаимозаменяемости требуется выполнение следующих условий:

, т.к. при неравных допусках характер сопряжения для разных групп будет различным

а), т.к. в противном случае увеличится число неукомплектованных деталей и объем незавершенного производства (рис. 6.3.,б).

Рис. 6.3. – Линия распределения размеров сопряженных деталей

3. Допуски на размеры деталей нужно устанавливать по возможности минимальными, это обуславливает сокращение числа сортировочных групп.

4. Необходима четкая организация контроля, клеймения, хранения и транспортировки деталей.

6.1.4. Методы компенсации

К методам компенсации приходится прибегать в случае, когда допуски, рассчитанные из условий взаимозаменяемости, оказываются слишком жесткими и их обеспечение становится экономически нецелесообразным или даже технически невозможным. При использовании методов компенсации на все звенья размерной цепи назначаются экономически приемлемые допуски, а накопившаяся в результате этого ошибка компенсируются за счет пригонки, изготовления по месту, регулировки или совместной обработки заготовок.

.

Рис. 6.4. – Схема редуктора с компенсирующим звеном

расширения допусков на изготовление деталей, недостатком – необходимость выполнения при сборке дополнительных работ, требующих обычно много времени и высокой квалификации исполнителей. Кроме того, пригонка затрудняет организацию сборочного потока. Поэтому пригонку применяют в единичном и мелкосерийном производстве при изготовлении изделий с многозвенными размерными цепями, имеющими высокую точность замыкающего звена.

Сущность обработки по месту заключается в том, что одну из сопряженных поверхностей, например, отверстие втулки, выполняют с расширенным допуском, а другую поверхность, например, шейку вала обрабатывают по результатам измерений первой поверхности.

Обработку по месту часто применяют в единичном производстве, например, при ремонте машин. Однако, при наличии систем, позволяющих автоматизировать процессы измерения и обработки сопряженных деталей, метод может применяться в условиях серийного и массового производства вместо метода групповой взаимозаменяемости.

При методе регулировки требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена без удаления материала с компенсатора. Для этого используют 2 метода:

1. Изменяют положение одной из деталей, которая в этом случае является подвижным компенсатором;

2. Вводят в размерную цепь специальные детали требуемого размера. Такие детали (прокладки, шайбы и т.д.) изготавливаются с определенной градацией размеров и носят название неподвижных компенсаторов.

(рис. 6.4.) с помощью неподвижного компенсатора необходимо:

2. Рассчитать требуемую величину компенсирующего звена

3. Взять готовую втулку 1 ближайшего размера и включить её в размерную цепь.

.

Рис. 6.5. – Схема устройства с подвижным компенсатором.

Преимуществами метода регулировки являются:

1. Возможность достижения высокой точности замыкающего звена при широких экономически выгодных допусках составляющих звеньев;

2. Ликвидация трудоемких пригоночных работ;

3. Возможность поддержания с помощью подвижных компенсаторов первоначальной точности, если она нарушается, например, вследствие износа.

требуемый для данного комплекта размер компенсатора.

При использовании подвижных компенсатором недостатком является усложнение конструкции и увеличение в некоторых случаях числа деталей. Поэтому подвижные компенсаторы целесообразно использовать для размерных цепей:

1. Отличающихся высокой точностью замыкающего звена;

2. Имеющих звенья, величина которых при эксплуатации измеряется вследствие износа или нагрева.

Совместная обработка деталей при сборке применяется обычно в тех случаях, когда размеры сопряженных деталей должны быть строго одинаковы. Например, обеспечив при сборке нужное положение корпуса 1 (рис. 6.6.), затягивают винты 2, закрепляющие корпус. Затем в корпусе и основании 3 обрабатывают совместно отверстия под штифты 4 и 5, гарантирующие неизменность положения корпуса. При этом обеспечиваются одинаковые межцентровые расстояния и диаметры отверстий в корпусе и основании.

Рис. 6.6. – Схема совместной обработки деталей при сборке.

94

 


About Author: