Методы достижения точности замыкающего звена размерной цепи: взаимозаменяемости полной, неполной, групповой.

Обеспечение точности создаваемой машины сводится к достижению требуемой точности замыкающих звеньев размерных цепей, заложенных в ее конструкцию, и размерных цепей, возникающих в процессе изготовления машины. Задача обеспечения требуемой точности замыкающего звена в зависимости от предъявляемых к нему требований, типа и условий производства может быть решена экономично одним из пяти методов: полной, неполной, групповой взаимозаменяемости, пригонки или регулирования.

Метод полной взаимозаменяемости предусматривает сборку машин без какой-либо дополнительной обработки деталей с установкой и заменой любой детали без пригонки. При сборке по этому методу требуется более высокая точность изготовления деталей, специальное оборудование и оснастка.

Простейшим примером использования данного метода является достижение требуемой точности зазора при соединении электроламп и патронов, в которые они ввертываются при эксплуатации.

Преимуществами метода полной взаимозаменяемости являются:

– наибольшая простота достижения требуемой точности замыкающего звена, так как построение размерной цепи сводится к простому соединению всех составляющих ее звеньев;

– простота нормирования процессов во времени;

– возможность широкого использования основных преимуществ кооперирования различных цехов и отдельных заводов для изготовления деталей или сборочных единиц машин;

– возможность выполнения технологических процессов сборки рабочими, не обладающими высокой квалификацией, поскольку процесс сводится к простому соединению деталей.

Решение о применении сборки с полной взаимозаменяемостью должно базироваться на анализе работы механизмов и на технико-экономических расчетах. При этом основными факторами, ограничивающими использование этого метода сборки, являются требования применения точных методов обработки большого количества деталей, сложных и точных приспособлений и контрольно-измерительных приборов, что нерентабельно при небольшом объеме производства. Использование метода полной взаимозаменяемости целесообразно в массовом и крупносерийном производствах, в этом случае капитальные затраты на оснащение производства окупаются большим количеством изготовляемых машин.

Границы применения метода полной взаимозаменяемости определяют экономикой производства. В этом легко убедится, если рассмотреть график (рис.2.5.), показывающий зависимость величины возможного брака в партии деталей в зависимости от установленной величины допуска на один из размеров детали.

Рис.2.5. График зависимости величины возможного брака в партии деталей от установленной величины допуска на один из размеров

 

Рассматривая кривую 1, можно видеть, что по мере уменьшения величины допуска количество выходящих за пределы поля допуска деталей увеличивается. Вначале этот процесс идет медленно (участок а-б), затем темп роста брака увеличивается (участок б-в), наконец при малых величинах допусков брак возрастает настолько резко (участок в-г), что обработка деталей становится неэкономичной и возможно появление сплошного брака.

В таких случаях для достижения высокой точности необходимо перейти на новый технологический процесс (кривая 2), а следовательно, большей частью и на новый вид оборудования. Однако изменение технологического процесса и особенно переход на новый вид оборудования, дающего более высокую точность, обычно связаны с увеличением затрат и, следовательно, себестоимости изготовления детали (изделия).

Относительная себестоимость возрастает с уменьшением допуска по гиперболической кривой, т.к. новое дополнительное оборудование обычно более дорогое и зачастую менее производительное.

Использование метода полной взаимозаменяемости является экономичным в условиях достижения высокой точности при помощи малозвенных размерных цепей. При этом решающее значение имеет также и количество изделий, подлежащих изготовлению. С увеличением количества изделий возрастают возможности экономичного использования более дорогого, но и более производительного и точного оборудования, инструмента и другой технологической оснастки. Если величина допуска в производственных условиях, соответствующих этапу развития техники, оказывается не экономичной, то от использования метода полной взаимозаменяемости приходится отказываться и переходить на другие методы.

Сущность метода неполной (частичной) взаимозаменяемости заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается с некоторым, заранее обусловленным риском путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений.

Преднамеренный риск выхода значений замыкающего звена за пределы допуска, определяемого условиями задачи, обычно незначителен. Однако этот риск позволяет расширить допуски составляющих звеньев в сравнении с их значениями, установленными при достижении точности замыкающего звена методом полной взаимозаменяемости. Эта возможность создается малой вероятностью возникновения крайних отклонений составляющих звеньев и попаданий таких отклонений в одно изделие. Таким образом, метод основан на учете вероятностей отклонений размеров, составляющих размерную цепь.

Отличие рассматриваемого метода от предыдущего заключается в установлении больших по величине допусков на составляющие звенья, что делает изготовление деталей более экономичным. При этом идут на риск получения небольшого процента случаев выхода погрешности замыкающего эвена размерной цепи за пределы установленного допуска. В основе рассматриваемого метода лежит одно из известных положений теории вероятностей, по которому возможные сочетания крайних значений погрешностей всех составляющих размерную цепь звеньев встречаются несравненно реже, чем средних значений, вследствие чего возможный процент изделий, имеющих выход погрешностей замыкающего звена за пределы требуемого допуска, обычно крайне мал.

Дополнительные затраты труда и средств на исправление небольшого количества изделий, вышедших за пределы допуска, в подавляющем большинстве случаев малы, по сравнению с экономией труда и средств, получаемой за счет изготовления составляющих звеньев с большими величинами допусков.

Преимущества данного метода по сравнению с предыдущим возрастают по мере повышения требований к точности замыкающего звена и увеличения количества звеньев в размерной цепи.

Сущность метода групповой взаимозаменяемости (селективной сборки), заключается в том, что требуемая точность исходного (замыкающего) звена достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на которые они предварительно разбиты.

Добавочные расходы, связанные с необходимостью измерения всех деталей точным измерительным инструментом вручную или автоматически с copтировкой, хранением и доставкой деталей отдельными группами на сборку, должны окупаться за счет экономии, получаемой от обработки деталей по широким, экономически достижимым допускам.

Обычно данный метод используется для достижения более высокой точности замыкающих звеньев малозвенных размерных цепей в шарикоподшипниковой промышленности, в соединениях поршней и пальцев авиационных и автомобильных двигателей и т.д.