Вопрос 7 – Методы достижения точности замыкающего звена размерной цепи: взаимозаменяемости полной, неполной, групповой; пригонки, регулировки

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 её 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 квалификациевй9 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. Метод полной взаимозаменяемости целесообразен в массовом и крупносерийном производствах, где капитальные затраты на оснащение производства окупаются большим количеством изготовленных машин.

Сущность метода неполной (частичной) взаимозаменяемости заключается в том, что требуемую точность замыкающего звена размерной цепи достигают не во всех размерных цепях, а у подавляющего их большинства, когда в размерную цепь включают все звенья вновь или в ней заменяют часть звеньев без их выбора и подбора или изменения их величины. Этот 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 счёт 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.

Сущность метода пригонки заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена достигается в результате изменения величины одного из заранее намеренных составляющих звеньев компенсатора путем снятия с него необходимого слоя металла.

При этом на все составляющие звенья размерной цепи устанавливаются экономически достижимые в данных производственных условиях допуска, и что является основным преимуществом этого метода.

Существенным недостатком метода является необходимость дополнительных работ, связанных с пригонкой компенсаторов по «месту», причём в подавляющем большинстве случаев эти работы выполняются вручную и требуют высокой квалификации рабочего.

Данный метод применим при изготовлении единичных изделий, у которых при большом количестве звеньев в размерных цепях требуется обеспечить высокую точность замыкающего звена.

Сущность метода регулировки заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена достигается путём изменения величины заранее забранного компенсирующего звена 6eз снятия с него слоя материала.

Метод регулировки может осуществляться двумя путями:

-изменением положения одной из деталей (метод подвижных компенсаторов);

-введением в размерную цепь специальной детали требуемого размера (метод неподвижного компенсатора), в т.ч. и метод шайб.

Метод регулировки имеет следующие преимущества:

· возможность достижения любой степени требуемой точности замыкающего звена при экономических допусках на все составляющие звенья;

отсутствие пригоночных работ;

· возможность периодически, а в ряде случаев - непрерывно и автоматически сохранять требуемую точность замыкающего звена.

Данный метод эффективен при решении задач достижения высокой точности замыкающего звена в многозвенных размерных цепях, а также в таких размерных цепях, где имеются звенья, изменяющиеся по величине вследствие износа, колебаний температуры и т.д.

Недостатком метода регулировки является увеличение в некотоых случаях количества деталей в машине.

 

 

Вопрос 8 – Основные понятия и задачи, решаемые статистическим методом исследования точности обработки.

При изготовлении деталей могут иметь место следующие три вида погрешностей: постоянные, закономерно-изменяющиеся и случайные или погрешности рассеивания.

К постоянным относятся: погрешности теоретической схемы обработки; настройки станков; геометрические неточности станков, приспособлений мерного режущего (сверла, развертки и др.) и измерительного инструмента.

К закономерно изменяющимся относятся погрешности из-за износа режущего инструмента; переменной жесткости технологической системы СПИД и др. Значительно сложнее выявить и компенсировать действие случайных погрешностей, которые могут быть из-за колебания твердости материала заготовок, припусков на обработку, степени притупления инструмента и т.п.

Деление на три вида погрешностей носит условный характер из-за конкретного проявления того или другого фактора. Поэтому учет всех факторов во всей их совокупности (для получения возможности достоверно предсказать ожидаемую погрешность обработки) возможен на основании закона теории вероятностей и математической статистики, т.е. с использованием статистического метода исследования точности обработки. Сущность этого метода заключается в том, что для случайной выборки (n=50-100 элементов) определяются значения среднеарифметического размера Х_ср (математического ожидания, которое характеризует середину поля рассеивания размеров) и среднеквадратического отклонения от среднего значения Х_ср (эквивалентен дисперсии выборки и предопределяет ширину поля рассеивания размеров). Для закона нормального распределения (наиболее часто проявляемый в технологии машиностроения) значения Х_ср и однозначно определяют положение кривой нормального распределения на плоскости.

К основным задачам, решаемым стат. методом относятся:

1. На базе сравнительно небольшого количества замеренных деталей (50-100 штук) имеется возможность определить точность выполнения операции на стансе, составить обоснованные нормативы точности и величину поля рассеяния (т.е. погрешность), которую можно ожидать на станке или операции техпроцесса. Для этого, в общем: выполняются замеры; разбиваются все полученные размеры интервалы (для облегчения вычислений); определяется количество попаданий в каждый интервал; определяются значения Х_ср и ; проверяется какой закон распределения имеет изучаемая выборка – и если – закон нормального распределения, то = 6 .

2. Определить процент годных и бракованных деталей в данной партии, а также исправимый и неисправимый брак.

3. Учесть производственные погрешности, когда аналитический расчет из-за влияния трудно учитываемых факторов, особенно при изготовлении деталей высокой точности, не дает надежного решения. Для этого необходимо использование измерительного средства в 6, а лучше в 10 раз точнее допуска на получаемый (контролируемый) размер.

4. По характеру закона распределения дифференцировать случайные и систематические погрешности, чем облегчается изыскание путей повышения точности изготовления.

5. Появляется объективная возможность сравнивать точность работы на разных станках и найти оптимальное число проходов для заданной степени точности (шлифование, хонингование и т.п.).

6. Найти величину межоперационных допусков для заданного метода обработки (в основе это решение первой задачи), а также организовать методы статического контроля изготовления продукции, при котором выборка делается целенаправленно (а не случайно как в остальных задачах), например, при 10% контроле замеряется каждая десятая деталь и ее размер наносится на график.

 

Вопрос 9 – Основные понятия базирования по ГОСТ 21495-76 (теоретическое базирование) и основные схемы базирования корпусных деталей.

Базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

База – поверхность или выполняющие ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования (Н _дп - базирующая поверхность).

Проектная (действительная) база – база выбранная при проектировании изделия, ТП (фактически используемая при изготовлении, ремонте и т.д.)

Комплекс баз – совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия.

Опорная точка – точка символизирующая одну из связей заготовки или изделия. На виде спереди и сбоку опорная точка изображается???, а на виде сверху???. При наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на другую, изображается одна точка и около нее представляются номера совмещенных точек. Нумерация точек начинается с базы, имеющей максимальное количество точек (1,2,…). При этом число проекций заготовки или изделия должно быть достаточным для четкого представления размещения опорных точек. Лишение заготовки шести степеней свободы (контакт с шестью опорными точками) называют правилом шести точек.

Смена баз – преднамеренная или случайная замена одних баз другими с сохранением их принадлежности к соответствующему виду баз по назначению: измерительная база (Н_дп установочная база); конструкторская (Н_дп сборочная база): основная и вспомогательная конструкторские базы.

Закрепление – приложение сил и пар сил к заготовке или изделию для обеспечения постоянства их положения, достигнутого при базировании (используя терминологию Балакисина Б.С. можно сказать, что для определенности базирования необходимо обеспечить силовое замыкание).

Установка – процесс базирования и закрепления заготовки или изделия.

Погрешность базирования (установки) – отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании (установке) от требуемого.

При этом по характеру проявления базы могут быть: явная (в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок), скрытая (в виде воображаемой плоскости, оси или точки); а по лишаемым степеням свободы: установочная, лишающая заготовку или изделие трех степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других; направляющая (лишает двух степеней свободы – перемещения вдоль одной и поворота вокруг другой координатной оси); опорная (одна степень – перемещение или поворот); двойная направляющая (лишает четырех степеней свободы – перемещения и поворотов вокруг двух осей координат); двойная опорная (лишает двух степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей).

Рисунки

 

Вопрос 10 – Обозначение опор, зажимов и установочных устройств по ГОСТ 3.1107-81 (практическое базирование) и основные схемы базирования, применяемые при изготовлении валов.

Для обозначения опор, зажимов и установочных устройств применяется сплошная тонкая линия. На операционных эскизах обрабатываемые поверхности на данной операции обозначаются основной линией, которая должна быть в два три раза толще тонкой линии, а не обрабатываемые на данной операции поверхности обозначаются тонкой линией.

Опоры: неподвижная, подвижная, плавающая и регулируемая на видах спереди и сзади обозначаются соответственно следующими значениями:???. На видах сверху и снизу стандарт допускает обозначать все опоры соответственно знаками:???.

Одиночный и двойной зажимы изображаются (соответственно): на виде спереди и сзади???; на виде сверху???; на виде снизу???.

Установочные устройства обозначаются на видах кроме слева и справа: центр неподвижный???; центр вращающийся???; оправка цилиндрическая???; оправка шариковая (роликовая)???; патрон поводковый (поводок)???. На видах слева и справа центры не обозначаются, а остальные установочные устройства имеют те же обозначения, что и на остальных видах. При этом, обозначение обратных центров выполняется в зеркальном изображении, а для базовых установочных поверхностей допускается применение обозначения???. Установочно-зажимные устройства изображаются как их сочетание (токарный патрон???). Допускается обозначение опор и У.У., кроме центров, наносить на выносных линиях, соответствующих поверхностей.

В стандарте приведены также сведения по указанию: формы рабочих поверхностей опор, зажимов и У.У. (-, , , __, v, , ), которые наносятся слева; рельефа рабочих поверхностей (рифленая, резьбовая, шлицевая и т.д.???); вида устройства зажима (P, H, E, M, EM и прочие без обозначения), которые наносятся слева; количества точек приложения силы зажима к изделию, значение которого наносится справа). Например, двухкулачковый токарный патрон с пневматическим зажимом, рифленой поверхностью губок кулачков (призматические кулачки) будет изображен??? (зачастую знак формы поверхности??? не ставится).

Схемы базирования (наиболее часто встречающиеся):

1. Установка вала в трехкулачковом самоцентрирующем патроне при выдвижении заготовки из патрона по штангенциркулю:

???

2. Установка вала в центрах на токарной операции:

 

???

3. Установка вала на призме с упором в торец:

???

4. Установка заготовки по обрабатываемой поверхности при бесцентровом врезном шлифовании – аналогично как и в 3.

???

5. Установка заготовки по конической поверхности с небольшой конусностью:

???

 

Вопрос 11 - Определение погрешности установки заготовки в приспособлении и ее составляющих.

Погрешность положения заготовки Eпр вызываемая неточностью приспособлений определяется: ошибками изготовления и сборки его установочных эталонов Еус, их износом Еи, а также ошибками установки и фиксации приспособления на станке Ес.

Погрешность установки, как суммарное поле рассеяния выполняемого размера Е:

Ез – погрешность закрепления

Еб – погрешность базирования (в приспособлении)

Епр – погрешность положения заготовки из-за неточности приспособления

Еус – погрешность, вызванная ошибками сборки и изготовления установочных элементов приспособления

Еи – погрешность, вызванная прогрессирующим износом установочных элементов приспособления

Ес – погрешность, вызванная ошибкой установки и фиксацией приспособления на станке

 

Имеются случаи обработки заготовки без закрепления (безцентр. шлиф., притирка). Определённость базирования непрерывность контакта детали на поверхности контакта обеспечивается зажимными усилиями, создающими силовое замыкание. Закрепление детали преследует цель сохранения положения её во время обработки и предотвращения возможного смещения под действием усилий резания или других сил (сил веса, инерции, центробежных сил). При этом усилия зажима должны быть достаточными для крепления и в то же время не должны вызывать деформаций искажающих форму детали и нарушающих точность изготовления.