Размерный анализ изделия

Размерной цепью называется замкнутая цепь размеров, опре­деляющих точность относительного расположения осей и поверхнос­тей одной детали или нескольких деталей в сборочном соединении [1]. Размерная цепь, определяющая точность относительного распо­ложения осей и поверхностей одной детали, называется подеталь­ной размерной цепью. Размерная цепь, определяющая точ­ность относительного положения осей и поверхностей нескольких деталей в сборочном соединении, называется сборочной размерной цепью. Подетальные и сборочные размерные цепи называются конструк­торскими размерными цепями, так как они образуются в результате конструирования деталей и сборочных соединений. Каждая размерная цепь содержит одно звено, которое носит название исходного или замыкающего. Все остальные звенья цепи в этом случае носят название составляющих. В сборочных размерных цепях замыкающим звеном может быть зазор, линейный или угловой размер, точность которого оговаривается в технических требованиях к изделию.

При конструировании изделий требуемая точность замыкающего звена обычно устанавливается из условий эксплуатации изделия и его служебного назначении. Для достижения требуемой точности замыкающего звена размерной цепи существует пять методов [1]:

а) полной взаимозаменяемости. Сущность метода заключается в том, что требуемая точность за­мыкающего звена достигается на сборке без какого-либо выбора, подбора или дополнительной обработки деталей, размеры которых включаются в сборочную размерную цепь. Точность замыкающего звена рассчитывают по методу максимума и минимума. Основными преимуществами этого метода являются простота процесса сборки, сводящегося к выполнению различных соедине­ний без пригоночных и регулировочных работ, обеспечение предпо­сылок для организации поточной сборки и ее автоматизации и про­стое решение вопроса об обеспечении изделия запасными частями. Этот метод достижения точности замыкающего звена используется тогда, когда допуск на его размер установлен достаточно широким, что позволяет назначать на составляющие звенья размерной цепи выполнимые в производственных условиях допуски;

б) неполной взаимозаменяемости. Сущность метода заключается в том, что требуемую точность за­мыкающего звена размерной цепи достигают на сборке не для всех собираемых объектов: некоторый процент объектов, величина ко­торого устанавливается заранее, не будет собираться по методу полной взаимозаменяемости и потребуется либо замена некоторых деталей, либо их дополнительная обработка. Метод неполной взаимозаменяемости обеспечивается расчетом размерных цепей по методу, основанному на теории вероятностен. Достоинством этого метода является то, что использование его позволяет значительно расширить допуски на составляющие звенья размерной цепи по сравнению с методом полной взаимозаменя­емости. Недостатком метода следует считать, что некоторый процент изделий не будет собираться по методу полной взаимозаменяемости и потребуется замена части деталей или их дополнительная обработка. Однако этот процент бывает настолько мал, обычно не более 0,27%, что затраты на дополнительную обработку деталей часто с избытком окупаются экономией, получаемой от сокращения трудоемкости механической обработки деталей за счет расширения допусков на их размеры;

в) групповой взаимозаменяемости. Метод заключается в том, что при конструировании изделия тре­буемая точность замыкающего звена обеспечивается по методу пол­ной взаимозаменяемости, но вследствие трудности выполнения по­лученных расчетом допусков на размеры составляющих звеньев, которые могут выходить за пределы первого класса точности, они заменяются производственными или технологическими допусками, превышающими расчетные конструкторские допуски в несколько раз. Для обеспечения требуемой точности замыкающего звена не­посредственно на сборке изделия производят сортировку сопрягае­мых деталей на группы по их действительным размерам, а затем берут сопрягаемые детали из тех групп, в результате сборки кото­рых получается допуск замыкающего звена, равный допуску, уста­новленному конструктором, т. е. обеспечивается требуемая точ­ность сборочного соединения. Сортировка деталей по размерам на группы оказывается воз­можной потому, что действительные размеры деталей являются случайными величинами и имеют рассеяние своих значений в пре­делах допуска. Сборка по методу групповой взаимозаменяемости носит название селективной сборки. Метод групповой взаимозаменяемости имеет ограниченное при­менение и используется главным образом для размерных цепей, состоящих из трех составляющих звеньев: для сборочных соеди­нений, которые в процессе эксплуатации изделия не подвергаются разборке и сборке, а заменяются комплектно, например, плунжер­ные пары, подшипники качения и т. д.

г) пригонки. Метод заключается в том, что в размерную цепь включается так называемое компенсирующее звено за счет введения в конструкцию специальной детали – неподвижного компенсатора. При расчете такой размерной цепи на все ее составляющие звенья назначаются легкодостижимые допуски. Требуемая точность замыкающего звена достигается за счет дополнительной обработки (пригонки) не­подвижного компенсатора на сборке. В качестве неподвижного компенсатора обычно используется прокладка, простановочное кольцо или одна из деталей сборочного соединения. Достоинством этого метода является то, что он позволяет при высоких требованиях к точности замыкающего звена назначать расширенные допуски па составляющие звенья размерной цепи, благодаря чему упрощается механическая обработка деталей и сокращается трудоемкость их обработки. Недостатком метода является то, что в процессе сборки иногда приходится производить предва­рительную сборку, затем разборку и повторную сборку для под­гонки компенсатора, что приводит к увеличению трудоемкости сборки.

д) регулирования. Метод заключается в том, что в конструкцию изделия вводится специальная деталь, называемая подвижным компенсатором. В ка­честве подвижного компенсатора используют: винтовую пару, клин, набор прокладок, зазор в сопряжении типа вал – отверстие и т. п. На все звенья размерной цепи назначаются легко выполнимые до­пуски, а требуемая точность замыкающего звена достигается на сборке за счет перемещения подвижного компенсатора на необхо­димую величину. Этот метод по сравнению с методом пригонки име­ет ряд преимуществ: 1) отпадает необходимость в повторной сбор­ке и разборке; 2) в процессе эксплуатации изделия можно восстановить требуемую точность замыкающего звена, например, в связи с износом некоторых деталей сборочного соединения; 3) создаются предпосылки для организации поточной сборки. Расчет размерной цепи при использовании метода регулирования сводится по сущест­ву к расчету подвижного компенсатора.

В соответствии с принятыми методами достижения точности за­мыкающего звена различают и пять методов сборки, которые носят аналогичные названия.

При расчетах размерных цепей рекомендуется пользоваться специальной литературой [1], [2].