Технология сборки изделий.

Технология сборки изделий. Введение Сборка изделия – один из заключительных этапов изготовления машины, результат работы конструкторов и технологов. Выполнение сборочных работ требует больших временных затрат. В зависимости от типа производства временные затраты сборочных работ составляют для массового и крупносерийного производств 20—30 %, а для единичного и мелкосерийного — 35—45 % от общего времени выпуска изделия. Следует отметить, что от 50 до 85 % слесарно-сборочных опера­ций выполняется вручную. Это требует значительных физических усилий и экономических вложений, а также высокой квалифи­кации рабочих. Качество машины и трудоемкость сборки во многом зависят от того, как понято конструктором и воплощено в конструкции назначение машины, как установлены квалитеты (степени) точ­ности, насколько удачно выбраны методы достижения требуемой точности машин и как они отражены в технологии изготовления. Технолог, разрабаты­вающий процесс сборки машины, должен отчетливо представлять, для каких задач создается машина, понимать связи, посредством которых она должна выполнять предписанный процесс; и соот­ветствующим построением технологического процесса изготовле­ния обеспечить с необходимой точностью эти связи, установить требования к технологии изготовления деталей и контролю их точности. В процессе сборки изделий возможны погрешности взаимного расположения деталей, существенно снижающие точность и слу­жебные качества собираемого объекта. Причинами их возникнове­ния могут быть ошибки, допускаемые рабочими при ориентации и фиксации установленного положения собираемых деталей; погрешности установки калибров и измерительных средств, используемых при сборке; погрешности регулирования, пригон­ки и контроля точности положения детали в узле, достигнутого при сборке, а также собственные погрешности измерительных средств; относительные сдвиги деталей в промежутке времени между их установкой в требуемое положение и фиксацией в этом положении; образование задиров на сопрягаемых поверхностях деталей; упругие деформации сопрягаемых деталей при их уста­новке и фиксации; пластические деформации поверхностей со­пряжения, нарушающие их точность и плотность соединений. Основные термины и определения Сборка — это образование разъемных или неразъемных соеди­нений составных частей заготовки или изделия. Сборка может осуществляться простым соединением деталей, их запрессовкой, свинчиванием, сваркой, пайкой, клейкой и т.д. По объему раз­деляют общую сборку, результатом которой является изделие в целом, и узловую сборку, результатом которой является со­ставная часть изделия, т.е. сборочная единица или узел. В условиях единичного и мелкосерийного типов производств основная часть сборочных работ выполняется на общей сборке и лишь малая их доля осуществляется над отдельными сбороч­ными единицами. С увеличением серийности производства сбо­рочные работы все больше разделяются на отдельные сборочные единицы, а в условиях массового и крупносерийного типов про­изводств объем узловой сборки становится равным или даже превосходит объем общей сборки. Это в значительной мере спо­собствует механизации и автоматизации сборочных работ и по­вышению их производительности. По стадиям процесса сборка подразделяется на предварительную, промежуточную, сборку под сварку, окончательную и др. Предварительная сборка, т.е. сборка заготовок, составных час­тей или изделий, которые в последующем подлежат разборке. Например, предварительная сборка узла с целью определения размера неподвижного компенсатора. Промежуточная сборка, т.е. сборка заготовок, выполняемая для дальнейшей их совместной обработки. Например, предвари­тельная сборка корпуса редуктора с крышкой для последующей совместной обработки отверстий под подшипники, предвари­тельная сборка шатуна с крышкой шатуна для обработки отвер­стия под шатунные шейки коленчатого вала и т.п. Сборка под сварку, т.е. сборка заготовок для их последующей сварки. Процесс соединения деталей при помощи сварки в боль­шинстве случаев является сборочным и может быть введен непо­средственно в поток узловой или общей сборки. Большой объем сборочных работ с использованием сварки выполняется при из­готовлении, например, кузовов и кабин различных транспорт­ных машин. В процессе сварки основание, кабина и другие элементы кузова удерживаются в специальных приспособлениях фиксаторами или конвекторами, что обеспечивает правильное положение элементов относительно друг друга. Окончательная сборка, т.е. сборка изделия или его составной части, после которой не предусмотрена его последующая раз­борка при изготовлении. Следует отметить, что после окончательной сборки некото­рых изделий может следовать их демонтаж, который включает работы по частичной разборке собранного изделия для его под­готовки к транспортированию потребителю. Любая машина состоит из определенных деталей, сборочных единиц различной сложности. В соответствие с ГОСТ 2.101-68 вводятся определения: Деталь — это изделие, изготовленное из однородного по на­именованию и марке материала без применения сборочных опе­раций (например, вал, винт, литой корпус). В технологии сборки есть понятие «базовая деталь» — это деталь с базовыми поверх­ностями, выполняющая в сборочном соединении (узде) роль со­единительного (основного) звена, которое обеспечивает при сборке соответ­ствующее относительное положение других деталей. Сборочная единица — это изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовите­ле путем сборочных операций (свинчиванием, опрессовкой, клепкой, сваркой, пайкой, развальцовкой и т.п.). Например, станок, автомобиль, редуктор, сварной корпус. В литературе вместо термина «сборочная единица» чаще ис­пользуют термин «узел». Кроме того, для удобства разработки и нормирования технологического процесса сборки узлы услов­но разделяют на подузлы, узлы первого, второго и более высоких порядков. Обычно узел более высокого порядка включает в себя один или несколько узлов более низкого порядка, комплекты и отдельные детали. Комплекс — два и более специфицированных изделия, не соеди­ненные на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенные для взаимосвязанных эксплуатационных функций. В комплекс, кроме изделий, выполняющих основные функции, могут входить детали, сборочные единицы и комплек­ты, предназначенные для выполнения вспомогательных функ­ций, например детали и сборочные единицы для расширения технологических возможностей станка, монтажа изделия на месте эксплуатации. Комплект — два и более изделия, соединенные на предпри­ятии сборочными операциями, или набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характе­ра (например, комплект запасных частей, комплект инструмен­та, комплект измерительных инструментов). Составные части (сборочные единицы) могут быть спроектированы с учетом конструкторских и технологических требова­ний (ГОСТ 3.1108—82), в соответствии с которыми различают конструктивные сборочные единицы, технологические сбороч­ные единицы и узлы. Конструктивная сборочная единица — это единица, спроекти­рованная лишь по функциональному принципу без учета особо­го значения условий независимой и самостоятельной сборки. Примером конструктивных сборочных единиц являются меха­низмы газораспределения, системы топливо- и маслопроводов двигателей. Технологическая сборочная единица, или узел — это сборочная единица, которая может собираться отдельно от других составных частей изделия (или изделия в целом) и выполнять определен­ную функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями (ГОСТ 23887-79). Например, го­ловки блоков цилиндров. Наилучшим вариантом конструкции является сборочная еди­ница, которая отвечает условию ее функционального назначе­ния в изделии и условию самостоятельной независимой сборки. Это так называемая конструктивно-технологическая единица. К таким единицам относят насосы, клапаны, вентили, коробки скоростей, коробки передач и т.п. Из конструктивно-технологических сборочных единиц фор­мируют агрегаты. Агрегат — это сборочная единица, обладающая полной взаи­мозаменяемостью, возможностью сборки отдельно от других со­ставных частей изделия (или изделия в целом) и способностью выполнять определенную функцию в изделии или самостоятель­но. Сборка изделия или его составной части из агрегатов назы­вается агрегатной. Изделие, спроектированное по агрегатному (модульному) принципу, имеет лучшие технико-экономические показатели, как в изготовлении, так и в эксплуатации и ремонте: цикл сбор­ки при этом значительно сокращается. Повышается и качество сборки, потому что каждая сборочная единица после ее сборки может быть испытана независимо от других сборочных единиц. Значительно улучшаются условия эксплуатации такого изделия, особенно при замене отдельных составных частей. Агрегатная конструкция позволяет производить ремонт каждой составной части отдельно, исходя из ее состояния. При этом уменьшается количество изделий, находящихся в резерве. Примером агрегатно­го изделия может служить автомобиль (особенно иномарка), металлорежущий станок. Установленная последовательность ввода деталей и групп в технологический процесс сборки изделия характеризует систе­му его комплектования. Последовательность комплектования может быть одновариантной в случае простых сборочных единиц и многовариантной для комплексных групп и изделий. Примером одновариантной последовательности комплектования могут быть сборочные еди­ницы, приведенные на рис. 1. В первом случае (рис. 1.а) в гнездо крышки 1 устанавливается подшипник 2, а затем сто­порное кольцо 3; во втором (рис. 1.9, б) — шарикоподшипник 2 устанавливается на вал-шестерню 1 и стопорится кольцом 3; в третьем (рис. 1.9, в) — после напрессовки шарикоподшипни­ка 2 на шлицы вала-шестерни 1 устанавливают вторую шестер­ню 3. Другие последовательности комплектования здесь невоз­можны. Рис. 1. Сборочные единицы одновариантного комплектования: а — сборка подшипника с крышкой; б—сборка подшипника с валом-шестерней; в—сборка подшипника с валом-шес­терней и шестерней Однако в сложных сборочных единицах и изделиях, когда комплектуют десятки и сотни деталей, возможен ряд вариантов в последовательности сборки. При большом числе деталей в из­делии таких вариантов может быть очень много. Конструкции машин все более усложняются, и количество деталей и их соединений неуклонно растет. В этом случае ставится задача исполь­зования оптимального варианта, обеспечивающего наилучшее выполнение установленных технических требований к объекту сборки при минимальных затратах труда и средств. Технологический процесс сборки Технологический процесс сборки это часть производственного процесса, непосредственно связанную с после­довательным соединением, взаимной ориентацией и фиксацией деталей и узлов для получения готового изделия, удовлетворяю­щего установленным требованиям. Технологический процесс сборки в качестве технологических операций и переходов включает различные сборочные работы, например соединение сопрягаемых деталей посредством приве­дения в соприкосновение их сборочных баз; проверка точности взаимного расположения собираемых деталей и узлов и внесе­ние, если это необходимо, соответствующих исправлений путем регулировки, пригонки или подбора; фиксация положения дета­лей и узлов, обеспечивающего правильность выполнения ими целевого назначения при работе машины. К технологическому процессу сборки относят также операции, связанные с провер­кой правильности действия отдельных механизмов и узлов и ма­шины в целом (точность, плавность движений, бесшумность, надежность функционирования смазочной системы и т.п.), и все операции по очистке, промывке, окраске и отделке изделия или составляющих его сборочных соединений и деталей. В табл. 1 приводятся данные о соотношении трудоемкости различных ви­дов сборочных работ. Таблица 1. Структура трудоемкости различных видов работ при сборке Виды работ Краткая характеристика Удельный вес в общей трудоемкости сборки, % МС М Подготовительные Работы по приведению деталей, а также покупных изделий в состояние, требуемое условиями сборки: деконсервирование, мойка, сортирование на размерные группы, укладка в тару и др. 5-7 8-10 Пригоночные Работы, связанные с обеспечением собираемости соединений и технических требований к ним: опиливание и зачистка, при­тирка, полирование, шабрение, сверление, развертывание, правка 20-25 - Собственно сборочные Работы до соединению двух или большего числа деталей для получения сборочных единиц и изделий основного производства: свинчивание, запрессовывание, клепка и др. 44-47 70-75 Регулировочные Работы, проводимые в процессе сборки или после ее с целью достижения требуемой точности во взаиморасположении деталей в сборочных единицах и изделии 7-9 6-7 Контрольные Работы, выполняемые в процессе сборки и после ее с целью проверки соответствия сборочных единиц и изделий парамет­рам, установленным чертежом и техническими условиями на сборку 10-12 8-10 Демонтажные Работы по частичной разборке собранного изделия для подго­товки его к упаковке и транспортированию потребителю 6-8 3-4 Технологическая операция сборки представляет собой закон­ченную часть технологического процесса, выполняемую непрерывно над од­ной сборочной единицей или над совокупностью одновременно собираемых единиц (узлов, деталей) одним или группой (брига­дой) рабочих на одном рабочем месте. Сборочная операция — это технологическая операция уста­новки и образования соединений составных частей заготовки или изделия. Сборочная операция, так же как и при механической обра­ботке, является важной единицей производственного планирова­ния, однако следует иметь в виду, что при некоторых организаци­онных формах проведения сборки (в частности, при стационарной однобригадной сборке) сборочный процесс может в явной форме на операции не расчленяться. Переход сборочного процесса — это законченная часть операции сборки, выполняемая над определенным участком сборочного соединения (узла) неизменным методом выполнения работы при использовании одних и тех же инструментов и приспособлений. Исходные данные для разработки технологического процесса сборки Исходными данными для разработки технологического про­цесса сборки являются: - сборочные чертежи изделия и узлов, спецификации деталей; - технические условия сборки и испытания изделия; - годовой объем выпуска изделий и условия осуществления технологического процесса; - рабочие чертежи деталей, входящих в изделие; - объем кооперирования; - каталоги и справочники по сборочному оборудованию и тех­нологической оснастке; - образец собираемого изделия (в серийном и массовом производстве); - данные о сборочном производстве, где предполагается со­бирать изделие. Последовательность составления ТПС Разработка технологического процесса сборки производится на основе исходных данных и с учетом основных правил, изло­женных в ГОСТ 14.307—73, и включает комплекс взаимосвязан­ных работ, обычно осуществляемых в следующем порядке: 1. В зависимости от годового объема выпуска устанавливается целесообразная организационная форма сборки. При этом общую трудоемкость сборки изделия ориентировочно определяют мето­дом сравнения с трудоемкостью сборки аналогичных машин. 2. Производят технологический анализ сборочных и рабочих чертежей деталей с позиции отработки технологичности конструк­ций. Сборочные чертежи при этом должны содержать все необхо­димые виды и разрезы, спецификации, размеры, выдерживаемые при сборке, зазоры в соединениях, которые должны быть обес­печены при сборке, технические условия. 3. Производят размерный анализ конструкций собираемых изделий с выполнением соответствующих расчетов, устанавли­вают рациональные методы достижения точности замыкающих звеньев. 4. Выполняют разбивку изделия на сборочные единицы с уче­том следующих обстоятельств: выделение того или иного соеди­нения в сборочную единицу должно быть целесообразным как в конструктивном, так и в технологическом отношении; должна быть обеспечена правильная технологическая связь и последова­тельность сборочных операций; на общую сборку должно пода­ваться возможно большее число предварительно скомплектованных сборочных единиц и возможно меньшее — отдельных деталей; общая сборка должна быть максимально освобождена от выпол­нения мелких сборочных соединений и различных вспомога­тельных работ. 5. Устанавливают последовательность соединения всех сбо­рочных единиц и деталей изделия, составляют схемы общей сборки и узловых сборок изделия. 6. Определяют целесообразную в данных производственных условиях степень концентрации (дифференциации) проектируе­мого процесса сборки. 7. Определяют наиболее производительные, экономичные и технически целесообразные способы соединения, проверки положений и фиксации всех составляющих изделие сборочных единиц и деталей. Формируют структуру и содержание технологических операций сборки и задают методы контроля и оконча­тельных испытаний изделия. 8. Разрабатывают необходимую для выполнения технологиче­ского процесса нестандартную технологическую оснастку. 9. Производят техническое нормирование сборочных работ и рассчитывают экономические показатели процесса сборки. 10. Оформляют техническую документацию процесса сборки. Типы сборочного производства и организационные формы сборки. Организационная форма сборки машин определяется типом и условиями производства. При этом решающими факторами являются объем выпуска изделий в календарном периоде време­ни, трудоемкость сборочных работ и экономическая эффектив­ность. Организационные формы сборки указаны на рис. 1.35, а их связь с типом производства дана на рис. 1.36. Трудоемкость сборки предварительно может быть определена сравнением с трудоемкостью сборки аналогичных машин или расчетом по укрупненным нормативам. Непоточная сборка характеризуется тем, что операции вы­полняются за разные промежутки времени, поэтому возможно «пролеживание» деталей или сборочных единиц между опера­циями. Непоточная стационарная сборка без расчленения сборочных работ характеризуется тем, что весь процесс сборки выполняется на одной сборочной позиции: стенде, станке, рабочем месте. Сборочные работы выполняются, как правило, бригадой рабо­чих последовательно, т.е. от начала до конца. Достоинства этого метода сборки: - неизменное положение базовой детали, что способствует достижению высокой точности собираемого изделия; - использование универсальных транспортных средств, при­способлений и инструментов, что сокращает продолжительность и стоимость технологической подготовки производства. К недостаткам метода следует отнести: - увеличение длительности общего цикла сборки, выполняе­мой последовательно; - требование высокой квалификации рабочих. Областью применения такой организационной формы сбор­ки является единичное и мелкосерийное производство крупно­габаритных изделий. Непоточная стационарная сборка с расчленением сборочных работ предполагает дифференциацию процесса на узловую и общую сборку. Сборка каждой единицы и общая сборка выполняются в одно и то же время разными бригадами (сборщиками). Собирае­мая машина остается неподвижной на одном стенде. В результате такой организации длительность процесса сборки сокращается. Непоточная подвижная сборка характеризуется последователь­ным перемещением собираемого изделия от одной позиции к другой, которое может быть свободным или принудительным. Технологический процесс при этом разбивается на отдельные операции, выполняемые одним или несколькими рабочими. При сборке со свободным перемещением рабочий, закончив свою операцию, с помощью средств механизации или вручную перемещает собираемую сборочную единицу на следующую ра­бочую позицию. При сборке с принудительным перемещением объект сборки передвигается при помощи конвейера или тележек, имеющих общий привод. Поточная сборка характеризуется тем, что операции выполня­ются за одинаковый промежуток времени — такт или за проме­жуток времени, кратный такту. Одной из форм поточной сборки является поточная стационарная сборка. При такой организации сборки все собираемые объекты остаются на рабочих позициях в течение всего процесса сборки. Рабочие или бригады последо­вательно переходят от одних собираемых объектов к следующим через промежутки времени, равные такту. Каждый рабочий или бригада выполняет закрепленную за ними одну и ту же опера­цию. Поточная стационарная сборка применяется при сборке круп­ных и громоздких изделий, неудобных для транспортирования. Основные преимущества такого вида сборки — равномерный выпуск продукции, короткий цикл сборки, высокая производи­тельность. Область использования — серийное производство. Поточная подвижная сборка может быть со свободным или с принудительным ритмом. В первом случае рабочий передает собираемое изделие на следующую операцию по мере выполнения своей, во втором случае (работе с принудительно регулируемым ритмом) момент передачи йа следующую операцию определяет­ся сигналом (световым или звуковым) или скоростью непрерыв­но или периодически движущегося конвейера. Поточная сборка сокращает длительность производственного цикла, уменьшает межоперационные заделы деталей, повышает специализацию сборщиков и возможности механизации и авто­матизации сборочных операций, что в конечном счете приводит к снижению трудоемкости сборки на 35—50 %. Главным условием организации поточной сборки является обеспечение взаимозаменяемости собираемых узлов и отдель­ных деталей. В случае необходимости пригоночных работ они должны производиться за пределами потока при предваритель­ной сборке. Конструкция собираемого на потоке изделия долж­на быть хорошо отработана на технологичность. Организация поточной сборки экономически целесообразна при выпуске большого объема изделий. Расчетное число рабочих позиций, которые должен пройти собираемый объект, Особый интерес представляет поточный принцип сборки в условиях производств, выпускающих одновременно несколько изделий. Обеспечение технологичности сборочной единицы ГОСТ 14.202-73, ГОСТ 14.203-73 Обеспечение технологичности можно рассматривать: 1. По составу сборочных единиц 1. Принципы комплектования сборочных единиц При делении изделия на сборочные единицы и детали целе­сообразно руководствоваться следующими рекомендациями: - сборочная единица не должна быть слишком большой по габаритным размерам и массе или состоять из большего числа деталей и сопряжений. В то же время излишнее «дробление» ма­шины на сборочные единицы нерационально, так как это усложня­ет процесс комплектования при сборке, создает дополнительные трудности при организации сборочных работ (снабжение сборки узлами и деталями); - если в процессе сборки требуется проведение испытаний, обкатки или специальной слесарной пригонки сборочной еди­ницы, то она должна быть выделена в особую сборочную единицу (например, зубчатая пара заднего моста легкового автомобиля); - сборочная единица при последующем монтаже её в машине не должна подвергаться какой-либо разборке, но если это неиз­бежно, то соответствующие разборочные работы необходимо предусмотреть в технологии (крышка с корпусом шестеренчато­го насоса); - большинство деталей машин, исключая ее главные базовые детали (станина, рама и др.), а также детали крепления и резьбо­вые соединения, должны быть включены в те или иные сбороч­ные единицы, с тем, чтобы сократить количество отдельных деталей, непосредственно подаваемых на общую сборку; - трудоемкость сборки должна быть примерно одинакова для большинства сборочных единиц; - сборочная единица не должна разбираться как в процессе сборки, так и в процессе дальнейшей транспортировки и монтажа; - габаритные размеры сборочных единиц должны устанавли­ваться исходя из необходимости обеспечения возможности их сборки и с учетом наличия технических средств для их транс­портирования; - сборочным операциям должны предшествовать подготови­тельные и пригоночные работы, связанные с резанием металла, которые сводятся в отдельные операции и должны производиться на специальном рабочем месте или в механическом цехе на станках; - изделие следует разбивать таким образом, чтобы конструк­тивные условия позволили осуществлять сборку наибольшего числа сборочных единиц независимо одна от другой и без ущер­ба для эксплуатационных характеристик машин, что обеспечи­вает лучшую ремонтопригодность. Деление на сборочные единицы сложных машин с большой номенклатурой деталей требует особого внимания и навыка. В этих случаях часто используют систему карточек, составляе­мых на каждую деталь. Карточки группируют в порядке последо­вательности сборки для каждой конструктивно-технологической сборочной единицы. 2. По точности 2. Точность расположения составных частей должна быть обоснована и взаимоувязана с точностью их изготовления. Метод сборки для данного объема выпуска и типа производства выбирают на основании расчета и анализа размерных цепей. 3. По обеспечению автоматической сборки 3. Для обеспечения автоматической сборки, в общем случае необходимо, чтобы сборочная единица и детали соответствовали сле­дующим требованиям: 1) деталям необходимо придавать простые и симметричные формы, что позволяет упростить ориентацию деталей; 2) если деталь имеет слабовыраженные признаки асиммет­рии, то их в ряде случаев следует усиливать, предусматривая ус­тупы, срезы или дополнительные отверстия; 3) конструкция деталей должна быть такой, чтобы при выдаче их из бункерно-ориентирующих устройств они не сцеплялись в двух- или многозвеньевые цепочки, образование которых при­водит к прекращению выдачи деталей из бункеров (спиральные пружины, разрезные кольца, пружинные шайбы с большим за­зором в замке и др.); 4) детали, сопрягающиеся с зазором или натягом, следует вы­полнять с заходными фасками или направляющими заточками для лучшего направления сопрягаемых деталей на сборочной позиции; 5) базовые детали изделий должны просто и надежно устанав­ливаться и закрепляться в сборочном приспособлении манипу­лятора (робота); 6) детали изделия должны иметь точно выполненные базы для надежного захвата их рабочим органом манипулятора (робота); 7) конструкция изделия в целом должна быть такой, чтобы при сборке детали подавались по простым прямолинейным тра­екториям; 8) конструкция изделия должна быть удобной для подвода и отвода сборочных инструментов, а также для выполнения сборки с одной стороны без применения поворотного приспо­собления; 9) в конструкции изделия следует избегать таких соединений, которые трудно осуществить автоматически (заклепочных, шпо­ночных, шплинтуемых, штифтуемых, замыкаемых разжимными и пружинными кольцами* использующих пружины кручения и растяжения, закрепляемых проволокой), относительную не­подвижность деталей целесообразно обеспечивать методами пла­стической деформации, точечной и холодной сваркой, склеива­нием, пайкой; 10) наиболее технологичными для автоматической сборки яв­ляются изделия (сборочные единицы), содержащие не менее 4 и не более 15 деталей (однотипное число деталей в сборочной единице 4–7). В случае, когда исходная конструкция изделия недостаточно технологична для условий автоматической сборки, существуют различные способы ее совершенствования. Так, для облегчения соединения цилиндрических деталей на их сопрягаемых поверхно­стях предусматривают возможно большие по размерам заходные фаски с малыми углами. Фаски необходимы и на базовой детали, так как ее используют для установки многих деталей изделия. Оптимальный угол заходной фаски при соединении металличе­ских деталей составляет 10—15°. На подшипниках, тонкостенных втулках, кольцах или на сопрягаемых с ними деталях заходные фаски выполняют ступенчатыми вначале с углом 30—45° для облег­чения установки детали в отверстие корпуса или на вал, а затем с углом 10—15° для уменьшения силы запрессовки и деформаций кольца или втулки. Расчет показателей технологичности При проектировании технологического процесса сборки вместе с качественной производится количественная оценка технологич­ности, которая включает расчет и сопоставление численных зна­чений показателей технологичности с их базовыми значениями. Базовые показатели определяют для изделия-аналога, они от­ражают уровень технологичности, достигнутый при изготовле­нии аналогичных изделий на момент проектирования. С этой целью в соответствии с ГОСТ 14.203—73 рассчитывают следующие показатели технологичности: 1) коэффициент сборности где Е — число сборочных единиц в изделии; Д — число деталей в изделии, не вошедших в сборочные единицы; 2) коэффициент применяемости унифицированных сбороч­ных единиц в изделии где Еу — число унифицированных сборочных единиц в изделии (подшипники, муфты, двигатели, переключатели и т.п.); 3) коэффициент применяемости унифицированных деталей в изделии (кроме крепежных) где Ду — число унифицированных деталей (оси, пробки, рукоятки, скобы, петли, опоры и т.п.); Д — общее число деталей; 4) коэффициент повторяемости составных частей изделия где Q — число различных наименований составных частей в спе­цификации (сборочных единиц и деталей); Е + Д — общее число составных частей в изделии (сборочных единиц и деталей); 5) коэффициент применяемости стандартных изделий где Дст — число стандартных деталей; 6) коэффициент повторяемости материалов в изделии где Qм — число различных марок материалов, применяемых при изготовлении изделия. В заключение на основе анализа технологичности излагаются предложения по усовершенствованию конструкции изделия. Составление схемы сборки Последовательность сборки, в основном, определяется кон­струкцией изделия, компоновкой деталей, методами достиже­ния требуемой точности и может быть представлена в виде технологической схемы сборки — наглядного изображения по­рядка сборки машины и входящих в нее деталей сборочных еди­ниц или комплектов. На таких схемах каждый элемент изделия обозначают прямоугольником, в котором указывают наименова­ние составной части, позицию на сборочном чертеже изделия, количество. Деталь или собранная ранее сборочная единица, с которой, присоединяя к ней другие детали и сборочные едини­цы, начинают сборку изделия, называется базовой деталью или базовой сборочной единицей. Процесс сборки изображается на схеме горизонтальной (вертикальной) линией, направленной от прямоугольника с изображением базовой детали к прямоуголь­нику, изображающему готовое изделие. Сверху и снизу от гори­зонтальной (справа и слева от вертикальной) линии показывают прямоугольники, условно обозначающие детали и сборочные единицы в соответствии с последовательностью их присоедине­ния к базовой детали. На схеме сборки также условными значка­ми (кружками, треугольниками с буквами) показывают места регулировки, пригонки и другие операции. Использование технологических схем сборки целесообразно в любом производстве. В массовом и серийном производствах они позволяют быстрее освоить сборку сложных машин, когда еще не налажено ритмичное поступление деталей. При единич­ном производстве тяжелых машин наличия схемы обычно доста­точно для осуществления сборочного процесса. В дополнение к схемам сборки составляют типовые технологи­ческие инструкции с указаниями по выполнению специальных операций, например, при посадке шарико- и роликоподшипни­ков, по гидравлическому испытанию узлов и деталей, запрессов­ке и распрессовке деталей с применением масла под высоким давлением, посадке деталей нагревом или охлаждением хладаген­том, сборке узлов с использованием пластмассовой прослойки, балансировке, испытанию машины. При наличии сложных и от­ветственных сборочных операций схема сборки должна сопро­вождаться указаниями по их выполнению. К схеме прилагают нормировочную ведомость. Технологическая схема сборки разрабатывается технологом. Он должен определить сборочные единицы изделия, выделив ба­зовые элементы и количество разъемов, проверить возможность обеспечения требуемой точности сборки, установить шифр или индекс каждой сборочной единицы для разработки технологиче­ской документации. Одним из основных условий выделения сборочной единицы является возможность ее сборки независимо от других сбороч­ных единиц. Кроме сборочных единиц определяют детали и со­ставные части изделия, которые поступают в готовом виде. В результате должна быть составлена схема сборочной связи от­дельных деталей и составных частей данного изделия, которая определяет сборочный состав изделия. Подготовка схем сборки значительно облегчается, если име­ется образец, пробная разборка которого упрощает определение этапов сборки. Технологическая схема сборки является основой для проек­тирования технологического процесса сборки. Для сложного из­делия иногда целесообразно вначале разработать общую схему его сборки, а затем — схему узловых сборок, т.е. сборок узлов 1-го, 2-го и более высоких порядков. Циклограмма сборки Четкую организацию сборочного процесса во времени позво­ляет осуществить циклограмма сборки. Циклограмма — это графическое представление последова­тельности выполнения операций, переходов или приемов сбо­рочного Процесса и затрат времени на их выполнение. При построении циклограммы в вертикальной колонке построчно записывают все операции, переходы и приемы. Степень их диф­ференциации зависит от уровня циклограммы. Например, в слу­чае циклограммы общей сборки достаточно представить только операции. При построении циклограммы отдельных операций возникает необходимость представления в ней отдельных перехо­дов, приемов и т.д. На горизонтальной оси циклограммы откла­дывается текущее время и его затраты на выполнение каждого элемента сборочного процесса (рис. 1.34). Анализ циклограммы позволяет не только определить общее время цикла сборки, но и наметить пути его сокращения, среди которых можно выделить два основных, наиболее часто исполь­зуемых на практике: - сокращение затрат времени на выполнение отдельных опе­раций (переходов, приемов) за счет изменения режимов работы сборочного оборудования; - совмещение во времени отдельных операций (переходов, приемов). Нормирование сборочных операций Важной частью организации и планирования сборочных работ является определение норм времени на сборочные операции. На основе технического нормирования определяется трудоемкость сборочных работ, производительность рабочих мест, устанавли­вают расценки, осуществляют календарное планирование производства, реконструируют действующие и проектируют новые сборочные цехи. Норма времени по ГОСТ 3.1109-82 – это регламентирован­ное время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполни­телями соответствующей квалификации. Техническое нормирование — это установление обоснованных норм расхода производственных ресурсов (ГОСТ 3.1109—82). Под производственными ресурсами понимаются энергия, сы­рье, материалы, инструмент, рабочее время и т.д. Задачи технического нормирования — выявление резервов рабочего времени, улучшение организации труда на предпри­ятии и, в конечном счете, повышение производительности труда и увеличение объема производства. Технически обоснованной нормой времени называют регла­ментированное время выполнения технологической операции в определенных организационных технических условиях, наибо­лее благоприятных для данного производства. В машиностроении и, в частности при сборке, норма времени устанавливается на технологическую операцию. При сборке машин, как и при механической обработке заго­товок деталей, различают три метода нормирования времени: - технический расчет норм по нормативам; - расчет норм на основе установления затрат рабочего време­ни наблюдением (хронометраж и фотографирование); - определение норм по укрупненным нормативам (опыт­но-статистический метод). Норма штучного времени на сборочные операции складыва­ется: - из основного (технологического) времени То; - вспомогательного времени Тв; - времени на обслуживание рабочего места Тобсл; - времени на отдых Тотд, т.е.: Тшт = Т0 + Тв + Тобсл + Тотд. Время на обслуживание рабочего места и отдых нормируется в процентах от оперативного времени, определяемого по формуле: Топ=Т0 + Тв, тогда: где Аотд — процент оперативного времени для отдыха; Аобсл — процент оперативного времени для обслуживания рабочего места; К — поправочный коэффициент на оперативное время, учиты­вающий число приемов, выполняемых рабочим. Нормирование сборочных работ ведется по нормативам вре­мени на слесарно-сборочные работы. При сборке изделий партиями определяется штучно-кальку­ляционное время: где Тп-з — подготовительно-заключительное время на партию изделий; n — размер партии изделий. При поточной сборке в штучное время включается время на перемещение собираемого изделия (при периодически движущем­ся конвейере) или на возвращение рабочего в исходную пози­цию (при непрерывно движущемся конвейере). Если это время перекрывается другими элементами штучного времени, то оно не учитывается. Обеспечение синхронизации операций в условиях поточного производства часто требует корректировки: изменения содержа­ния операций путем их совмещения или разбивки, применения более производительных средств оснащения и т.п. Сокращению времени выполнения сборочных операций в зна­чительной степени способствует высокая технологичность кон­струкций изделий. Расчет механизмов на точность Дунаев П.Ф. "Расчет допусков размеров", 1992 г. Дунаев П.Ф. "Размерные цепи" 1963 г. Соломин И.С., Соломин С.Н. "Расчет сборочных и технологических размерных цепей", 1980 г. Тимофеев В.Н. "Методика расчета размерных цепей" Вопрос о выборе метода достижения точности машины реша­ется на основе технико-экономических расчетов и должен соот­ветствовать типу производства. Выбор метода начинается с тща­тельного изучения сборочных чертежей и установления связей и взаимодействия всех сборочных единиц и деталей машины. При этом необходимо четко сформулировать задачи, которые требуется решать в процессе достижения ее точности. Исходя из поставленных задач находят исходные (замыкающие) звенья и выявляют соответствующие им размерные цепи. Размерная цепь — это совокупность функционально связан­ных размеров, образующих замкнутый контур и участвующих в решении поставленной задачи. Каждый из размеров, образующих размерную цепь, называют звеном размерной цепи. Звенья размерной цепи обозначают про­писными буквами русского алфавита. Любая размерная цепь имеет одно исходное (замыкающее) звено и два или больше со­ставляющих звена. Исходным звеном называется звено, к которому предъявляет­ся основное требование точности, определяющее качество изде­лия в соответствии с техническими требованиями. Понятие исходного звена используется при решении прямой задачи, т.е. при проектном расчете. Если исходное звено в процессе сборки изделия получается по­следним, замыкая размерную цепь, оно называется замыкающим звеном. Все остальные звенья размерной цепи называются составляю­щими. Среди них различают увеличивающие и уменьшающие звенья. Увеличивающим звеном называется звено, при увеличе­нии которого замыкающее звено увеличивается. Уменьшающим звеном называется звено, при увеличении которого замыкающее звено уменьшается. Обычно исходными звеньями являются расстояния между поверхностями или осями, их относительные повороты, которые требуется обеспечить при конструировании машины и достичь в процессе ее изготовления. В качестве составляющих звеньев размерной цепи могут быть приняты: - расстояния (относительные повороты) между поверхностя­ми (их осями) деталей, образующих исходное звено; - расстояния (относительные повороты) между поверхностя­ми вспомогательных и основных баз деталей. Соблюдая эти положения, для выявления цепи необходимо идти от поверхностей или осей деталей, образующих исходное звено, к поверхностям (осям) деталей, размеры которых оказы­вают влияние на исходное звено, до образования замкнутого контура. Замкнутость контура размерной цепи является одним из условий правильности ее построения. Следует иметь в виду, что правильность выявленной размерной цепи зависит от чет­кости формулировки задачи, а поставленная задача может быть решена с помощью единственной правильно построенной раз­мерной цепи. Все задачи вытекают из требований к точности машины. При размерном анализе встречаются два типа задач: прямая и обратная. Прямая задача. По определенному из служебного назначения машины номинальному размеру и допуску (предельным откло­нениям) исходного звена определяют номинальные размеры, допуски и предельные отклонения всех составляющих звеньев размерной цепи. Задача решается на стадии проектных расчетов. Обратная задача. По установленным номинальным размерам, допускам и предельным отклонениям составляющих звеньев оп­ределяют номинальный размер, допуск и предельные отклонения замыкающего звена. Задача решается на стадии проверочных расчетов. Решением обратной задачи проверяется правильность решения прямой задачи. При разработке конструкции машины конструктор преду­сматривает методы достижения точности ее параметров. Задача технолога — выяснить эти методы и с позиции реальных усло­вий производства оценить их. Известны следующие методы дос­тижения точности замыкающего звена: 1) метод полной взаимозаменяемости; 2) метод неполной взаимозаменяемости; 3) метод групповой взаимозаменяемости; 4) метод регулирования (метод подвижного компенсатора); 5) метод пригонки или изготовления по месту. Метод полной взаимозаменяемости Сущность метода полной взаимозаменяемости заключается в том, что точность замыкающего звена обеспечивается у всех без исключения изделий без какого-либо подбора звеньев или их пригонки. При этом прямая и обратная задачи решаются методом мак­симума и минимума, основанным на том, что при расчетах учи­тываются максимальные и минимальные размеры составляющих звеньев и их самые неблагоприятные сочетания в одной сборочной единице. Преимущества метода полной взаимозаменяемости: - простота и экономичность сборки; - возможность автоматизации сборочных процессов; - возможность кооперирования предприятий; - упрощение системы изготовления запасных частей и снаб­жения ими потребителей; К недостаткам метода следует отнести относительно неболь­шие по сравнению с другими методами допуски составляющих звеньев. Поэтому метод применяют в случаях небольшого числа составляющих звеньев. Основные уравнения: 1) уравнение размерной цепи в номиналах где: n - число звеньев размерной цепи;  - передаточное отношение j-го звена размерной цепи. А - номинальный размер j-го звена размерной цепи; В цепях с параллельными звеньями =+1 для увеличивающих и =-l для уменьшающих звеньев: m – число увеличивающих звеньев; k – число уменьшающих звеньев. m+k=n-1 2) Уравнение допусков: или для линейных размерных цепей: . 3) Уравнение, определяющее расчетное значение координаты середины поля допуска: где Oi – координаты середин полей допусков увеличивающих и уменьшающих звеньев. 4) Верхнее и нижнее отклонения замыкающего звена: Отклонения / Для звеньев: замыкающего составляющего верхнее нижнее Порядок расчета размерных цепей: Порядок решения прямой задачи: 1) Составляется схема размерной цепи; 2) Записываем уравнение номиналов и определяем номинальный размер А: 3) Определим средний квалитет размерной цепи по среднему числу единиц допуска приходящемуся на одно составляющее звено по формуле [3, стр. 32]: где: - допуск замыкающего звена, за вычетом суммы допусков стандартизованных размеров, мм; к – количество стандартизованных размеров; i - значение единицы допуска для каждого звена, кроме стандартизированных. После определения среднего числа единиц поля допуска определяется квалитет и назначаются стандартные отклонения. Для размеров охватывающих поверхностей отклонения назначаем как для основного отверстия (Н), т.е. в плюс; для размеров охватываемых поверхностей отклонения назначаем как для основного вала (h), т.е. в минус; для остальных назначаем симметричные отклонения, т.е.±IT/2 (Js). 4) Производится проверка правильности назначения допусков по величине. Для этого находится расчетная величина поля рассеяния и сравнивается с заданной. При этом должно выполняться условие: Т 5) Проверяется правильность назначения допусков по расположению отклонений. Для этого рассчитываются верхние и нижние отклонения замыкающего звена и сравниваются с заданными: Для отличия расчетных величин от заданных пометим первые индексом в виде штриха ('). Если ES ES' и (или) EIEI', то корректируются отклонения на одно из звеньев (назначаются другие поля допуска). Для этого используется последняя пара формул, где вместо расчетных ставятся заданные значения отклонений замыкающего звена, а отклонения одного из звеньев принимаются как неизвестные. Пример. Метод неполной взаимозаменяемости (вероятностный метод). Сущность метода неполной взаимозаменяемости заключается в том, что точность замыкающего звена обеспечивается не для всех изделий, а только у заранее установленной их части, т.е. ус­танавливается процент риска - процент изделий, у которых точ­ность замыкающего звена может не обеспечиваться. Следует заметить, что процент риска — это вероятность получения бра­кованных изделий. Причем в случае получения негодного механизма, это изделие не выбрасывается, а разбирается на составляющие, детали перемешиваются с другими годными и механизм собирается вновь. Метод исходит из предположения о том, что вероятность попадания деталей в предельных сочетаниях в одну сборочную единицу мала, поэтому расчет на максимум-минимум нерационален. Метод используется в типах производства с большим объемом выпуска (начиная с серийного) и установившимся технологическим процессом. Расчет параметров составляющих звеньев выполняют теоретико-вероятностным методом, основанным на: 1) уравнении размерной цепи в номиналах m – число увеличивающих звеньев; k – число уменьшающих звеньев. 2) определении допуска замыкающего звена: где t - коэффициент, зависящий от процента риска (табл. ); i - коэффициент, характеризующий закон распределения размеров. Процент риска Р 32 10 4,5 1 0,27 0,1 0,01 t 1 1,65 2 2,57 3 3,29 3,89 При нормальном законе распределения размеров 2i=1/9; при неизвестном законе распределения принимают 2i=1/3; при законе треугольника - 2i=1/6. Решение прямой задачи в методе неполной взаимозаменяе­мости выполняют в следующей последовательности: 1) по сборочному чертежу изделия выявляют составляющие звенья Ai, строят размерную цепь, определяют по ней увеличи­вающие и уменьшающие звенья; 2) записывают параметры исходного (замыкающего) звена: номинальный размер А, предельные отклонения ЕSA и ЕIA, допуск Т, координату середины поля допуска Ес; 3) задают процент риска, определяют значение коэффициен­та t (см. табл. ), устанавливают законы распределения состав­ляющих звеньев и коэффициенты i; 4) определяют допуска составляющих звеньев: 4.1) согласно способу назначения допусков одного квалитета точности определяют среднее значение допусков составляющих звеньев: 4.2) допуски составляющих звеньев назначаются по одному квалитету точности п среднему значению количества единиц допуска: где i – единица допуска номинального размера составляющих звеньев. 5) по номинальным размерам составляющих звеньев и с уче­том полученного среднего значения на все составляющие звенья, кроме одного (на одно звено может быть установлен нестандартный допуск), назначают стандартные допуски по ГОСТ 25347—82; 6) проверяют правильность определения допусков составляю­щих звеньев по формуле 7) задают расположение допусков всех составляющих звеньев (в +, - или ), кроме одного, отклонение на которое будет нестандартным. В качестве него выбирают простое в изготовлении и измерении звено; 8) определяют предельные отклонения оставшегося неиз­вестным звена. Координату середины поля допуска звена, оставшегося неизвестным получают из формулы: где Ес, Есув и Есум – координаты середин полей допусков замыкающего, увеличивающих и уменьшающих звеньев соответственно, т.е.: После определяют сами предельные отклонения оставшегося неизвестным звена из уравнения: ESAi=Eci+0,5Ti EIAi=Eci-0,5Ti 11) выполняют проверку правильности расчетов: Пример. Метод групповой взаимозаменяемости Метод групповой взаимозаменяемости — это метод, при ко­тором требуемая точность замыкающего звена достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадле­жащих к одной из групп, на которые они предварительно рас­сортированы. Сущность метода заключается в том, что детали собираемого изделия обрабатывают по расширенным экономи­чески достижимым допускам и сортируют по их действительным размерам на группы таким образом, чтобы при соединении дета­лей, входящих в одноименные группы, была обеспечена точность замыкающего звена, установленная требованиями сборочного чертежа. Метод групповой взаимозаменяемости применяется, в основном, для размерных цепей, состоящих из небольшого числа звеньев (обычно трех, иногда четырех). Он используется при сборке соединений особо высокой точности, практически недостижимой методами полной и неполной взаимозаменяемо­сти (шариковые подшипники, плунжерные пары, резьбовые со­единения с натягом, соединения пальца с шатуном и поршнем и др.). Сборка соединений по методу групповой взаимозаменяе­мости называется селективной сборкой. 1. При этом методе расчеты сводятся к определению групповых допусков деталей и групп, на которые должны быть рассортиро­ваны сопрягаемые детали, а также предельных групповых разме­ров. Расчетная схема показана на рис. 1.11, где ТА1 и ТА2 — расширенные (производственные) допуски вала и отверстия; ТАгр1 и ТАгр2 — групповые допуски вала и отверстия; Smin и Smax — минимальный и максимальный производственные зазоры; Sгрmin и Sгрmax — минимальный и максимальный групповые зазоры. Из расчетной схемы видно, что: Для обеспечения постоянства предельных зазоров во всех группах необходимо, чтобы ТА1=ТА2, и тогда, соответственно ТА1гр=ТА2гр. Метод групповой взаимозаменяемости позволяет значитель­но повысить точность сборки без существенного повышения требований к точности механической обработки деталей или расширить допуски на механическую обработку без снижения точности сборки. Этот метод целесообразно использовать в мас­совом и крупносерийном производствах, где дополнительные затраты на сортировку, маркировку, сборку и хранение деталей по группам окупаются высоким качеством изделий. К недостат­кам метода следует отнести: - усложнение контроля деталей; - увеличение незавершенного производства за счет разного числа деталей в одноименных группах; - невозможность поставки отдельных деталей в качестве за­пасных частей (запасные части поставляются только в виде пол­ных комплектов). Пример 3. В соединении «плунжер — отверстие» в корпусе гидропанели обеспечить зазор S=3—13 мкм. Номинальный диа­метр соединения 15 мм. Согласно заданию Smin = 3 мкм, Smax =13 мкм. Допуск посад­ки (допуск зазора) TS= Smax- Smin=13- 3=10 (мкм). С другой стороны допуск посадки ТS = ТD + Тd где ТD — допуск на диаметр отверстия; Тd — допуск на диаметр плунжера (вала). Принимаем, что ТD=Тd (одно из условий селективной сбор­ки). Тогда ТD=Td=TS/2=10/2=5 мкм. Из полученного результата следует, что для обеспечения зазора в установленных пределах обе детали должны быть изготовлены с допуском Т=5 мкм. Такой допуск для D=d=15 мм соответствует 4-му квалитету точности. Изготовление плунжера и отверстия с такой высокой точностью представляет достаточно сложную задачу, и в современных производственных условиях ее решение может быть даже невозможно. Поэтому увеличиваем допуски на плунжер и отверстие в 4 раза, т.е. устанавливаем производствен­ные допуски на изготовление деталей. Тогда ТDгр = Тdгр = 20 мкм. Такой допуск для d=15 мм соответствует примерно 7-му ква­литету точности (IТ7 =18 мкм). Изготовление деталей с такой точностью возможно обычными методами. После изготовления детали должны быть рассортированы на четыре группы. Для рас­чета размеров деталей в группах вычерчиваем схему полей до­пусков соединения (рис. 1.12) и составляем карту сортировки деталей (табл. 1.12). Методы регулирования и пригонки Метод регулирования — это метод, при котором точность за­мыкающего звена достигается изменением размера или положе­ния компенсирующего звена без снятия слоя металла. При использовании этого метода в конструкцию изделия вводится специальная деталь — компенсатор. Компенсаторы могут быть неподвижными, подвижными и упругими. Неподвижные компенсаторы обычно выполняют в виде прокладок, колец, втулок, плит и т.п. Соби­раемые детали в этом случае изготавливаются по расширенным, экономически целесообразным производственным допускам. Тогда производственный допуск замыкающего звена: где ТА'i — производственные (увеличенные) допуски составляю­щих звеньев; n — число звеньев в размерной цепи. Величина компенсации определяется по формуле Тк =ТА'-ТА+ТMK где ТА— допуск замыкающего звена, установленный сбороч­ным чертежом; Тмк — допуск на изготовление компенсатора. Достоинствами метода являются возможность изготовления деталей по расширенным допускам и возможность восстановле­ния точности замыкающего звена при обслуживании или ремон­те изделия путем замены компенсатора. К недостаткам следует отнести увеличение объема сборочных работ, так как необходимая величина компенсации может быть определена путем измерения действительной величины замы­кающего звена в собранном изделии. После этого следует полная или частичная разборка изделия и установка (замена) необходи­мого компенсатора. Компенсаторы должны быть надежными. Их положение в соб­ранном изделии фиксируется гайками, стопорными винтами, клиньями и т.п. В таких случаях точность замыкающего звена обеспечивается перемещением компенсатора. Дополнительные сборочные работы, необходимые при использовании неподвиж­ных компенсаторов, в этом случае практически исключаются. Метод пригонки. Сущность метода такая же, как и метода ре­гулирования. Отличие состоит в том, что на компенсирующем звене оставляют дополнительный слой металла ТА. После сбор­ки и установления действительной величины замыкающего зве­на с компенсатора снимают требуемый слой металла. Разновидности размерных цепей По характеру звеньев размерные цепи можно разделить на цепи со скалярными звеньями, с векторными звеньями и звеньями-зазорами. Скалярными называются звенья, отклонение которых определяется лишь их величиной. К этим звеньям относятся отклонения линейных размеров, отклонение от параллельности, отклонение от заданного угла и им подобные. Векторными называются звенья, отклонение которых определяется не только их величиной, но и направлением. К ним относят радиальное, торцовое биения. По расположению размерные цепи подразделяются на цепи с параллельными звеньями, непараллельными звеньями и угловыми звеньями [Расчет цепей с параллельными звеньями был рассмотрен ранее (см. расчет max-min, вероятностным методом)]. Пример размерной цепи с угловыми звеньями: неперпендикулярность оси шпинделя вертикально-фрезерного станка плоскости его стола: Пример размерной цепи с непараллельными звеньями: В размерных цепях с непараллельными звеньями изменение непараллельного звена на некоторую величину dy ведет к изменению замыкающего звена на d. Отношение d/dy называется передаточным отношением: или =cos где  - угол между направлением замыкающего и составляющего звеньев. Тогда: d=dycos Выявление и анализ размерных цепей Анализ размерных цепей начинается с изучения технических условий на сборочный узел. Обычно в ТУ задаются нормы точности на взаимное расположение отдельных элементов. Эти нормы точности относят к замыкающим звеньям. Например несовпадение осей центров бабок токарного станка 0,02 мм. Размерные цепи называются по имени замыкающего звена. Стандартные размерные цепи. Ι. В цилиндрических зубчатых зацеплениях можно выделить отдельно 4 размерные цепи (рис.)3: 1. точность межцентрового расстояния – 1; 2. 2 – тепловой зазор на валу; 3. 3 – несовпадение торцов зубчатых колес (5% от ширины венца по ГОСТ); 4. 4 – непараллельность осей зубчатых колес. Рис. ΙΙ. Коническое зацепление (рис.): 1. 1 – несовпадение вершин конусов конических зубчатых колес в горизонтальной плоскости; 2. 2 – несовпадение вершин конусов конических зубчатых колес в вертикальной плоскости; 3. 3 – неперпендикулярность конических зубчатых колес. ΙΙΙ. Червячные передачи (рис.): 1. точность межцентрового расстояния 2. несовпадение оси симметрии колеса и оси червяка; 3. натяг (зазор) на валу Рис. Расчет размерных цепей на максимум-минимум Основные уравнения размерной цепи и пример расчета были изложены ранее. Расчет размерных цепей с применением теории вероятности Необходимые условия применения метода: 1. размеры рассеиваются о полю допуска по определенному закону; 2. при сборке размеры сочетаются случайным образом. Рис. М(х) – координата центра рассеивания кривой; 0 – координата центра поля допуска; Т=6 Правила сложения различных величин: 1. Величины, характеризующие систематические погрешности, складываются алгебраически. К таким величинам относятся координаты центров рассеивания - М(х); 2. Величины, характеризующие случайны погрешности, складываются квадратически. Т.о.: А учитывая, что для нормального закона распределения 0=М(х), то: , а или , а учитывая, что Т=6, имеем . Однако практические кривые рассеивания размеров могут отличаться от нормального распределения. Характеристиками отличия законов распределения от нормального являются  и к (рис.):  - коэффициент асимметрии; к – коэффициент относительного рассеивания. Рис.  характеризует степень асимметричности кривой и определяется как отношение абсолютной величины асимметрии к половине поля допуска: Т.о. координата поля рассеивания определяется как: , а учитывая , получаем: или Коэффициент относительного рассеивания: ; . Тогда и . Или , т.е.: . При нормальном законе распределения к=1 и к1=к2=…=кn-1, т.е. одинаковы, то: Приведенные формулы верны для размерных цепей с параллельными звеньями, т.е. =1. При непараллельных звеньях размерных цепей: Верхнее и нижнее отклонения звенев: Отклонения / Для звеньев: замыкающего составляющего верхнее нижнее Определение величин I и . Ι. При рении прямой задачи рекомендуется применять следующие значения коэффициента: - i: 1. для охватываемых поверхностей (вал) +0,1; 2. для охватывающих поверхностей (отверстие) -0,1; 3. для размеров, связывающих уступы, оси отверстий и плоскости, а также торцовые поверхности деталей типа тел вращения принимаются равными 0. - коэффициент асимметрии замыкающего звена : принимается равным 0 (всегда); - коэффициент относительного рассеивания замыкающего звена к=1 – принимается всегда. - коэффициент относительного рассеивания составляющих звеньев кi: 1. для многозвенных цепей принимается равным 1,2 (с числом звеньев 5 и более); 2. для малозвенных цепей принимается равным 1,3 (с числом звеньев менее 5). ΙΙ. При решении обратной задачи, когда число составляющих звеньев: - 5 и более принимаем: =0, к=1; - менее 5,  и к определяются по формулам: Порядок расчета размерной цепи с применением теории вероятности рассмотрен выше (такой же, что и при расчете на max-min), т.е.: Т Перед началом расчетов рекомендуется составить таблицу по форме: Размеры и допуски 0i i i кi Если поле рассеивания при решении задачи получается больше, чем заданное поле допуска замыкающего звена, а ужесточение допусков затруднено, то можно подсчитать процент сборок, у которых точность будет нарушена: Т/Т' 1 0,97 0,93 0,9 0,87 0,83 0,8 0,77 0,73 0,7 0,67 0,63 0,6 0,57 % брака 0,27 0,38 0,52 0,7 0,94 1,24 1,64 2,14 2,78 3,58 4,56 5,74 7,18 8,92 ПРИМЕР. Размерные цепи с векторными звеньями Векторные звенья характеризуются не только величиной, но и направлением: Рис. Рассмотрим пример зацепления двух конических зубчатых колес: Рис. Скалярные звенья: В1, В2, В3, В4. Векторные звенья: В5, В6, В7, В8, В9, В10, В11. Звенья: В5 и В7 – несовпадение осей дорожки качения и отверстия внутреннего кольца подшипника нижней и верхней опоры; В6 и В8 – несовпадение осей дорожки качения и наружной поверхности внешнего кольца подшипника нижней и верхней опоры; В9 и В10 – несовпадение оси шейки вала под шестерню относительно осей шеек под подшипники; В11 – несовпадение оси отверстия и делительного конуса зубчатого колеса. Звенья, принадлежащие неподвижным деталям будем называть неподвижными векторными звеньями (В6 и В8). Звенья, принадлежащие вращающимся деталям будем относить к вращающимся звеньям (В5, В7, В9, В10, В11) Неподвижные звенья приводят к изменению замыкающего звена на постоянную величину. Вращающиеся звенья приводят к периодическому изменению замыкающего звена (т.е., к определенному значению биения). Расчетные формулы: Координата середины поля допуска замыкающего звена равна 0, т.к. направление модуля любого звена в сборках равновероятно в любом направлении от 0 до 2. Оv=0 Поле допуска замыкающего звена: где TVi – несовпадение осей – эксцентриситет. КV=0,85 – когда размерная цепь состоит из одних векторных звеньев; КV=0,75 – когда в размерной цепи кроме векторных звеньев имеются и скалярные звенья. Суммирование погрешностей различных видов Суммарное поле допуска 0=0+0V=0 Определение передаточных отношений для векторных звеньев: 1,2,3,4,11=1. Для остальных: Для верхней опоры: , т.е. . Т.о.: 7, 8, 10= , т.е. . Т.о.: 5= Расчет плоских размерных цепей с непараллельными звеньями. Все положения и расчетные формулы для цепей с параллельными звеньями справедливы и для плоских цепей с непараллельными звеньями. Разница лишь в том, что в последних (т.е. в цепях с непараллельными звеньями) передаточное отношение не равно 1, а равно косинусу угла между направлением составляющего звена и замыкающего звена. ПРИМЕР. Имеется чертеж механизма, предполагающегося выпускать серийно, со значениями всех звеньев. Требуется проверить правильность назначения допусков размеров (составляющих звеньев). Т.к производство – серийное, расчет будем вести с применением теории вероятности. Рис. 1. Зарисуем размерную цепь. Рис 2. Определим увеличивающие и уменьшающие звенья. В1, В4 – уменьшающие; В2, В3 – увеличивающие 3. Найдем передаточные отношения. 1=-cos; 2=cos(90-)=sin; 1=cos; 1=-cos(90-)=-sin; 4. Определим номинальное значение замыкающего звена через уравнение размерной цепи в номиналах: Т.о.: В=-В1cos+B2sin+ В3cos-B4sin Примем =450. 5. Для удобства дальнейших вычислений расчеты сведем в таблицу: Звенья Вi i 0i i кi В=740.07 к=? В1=600.04 -0,714 1,3 В2=73,80.04 0,714 1,3 В3=111,860.04 0,714 1,3 В4=210.04 -0,714 1,3 В'=74 мм. Определим расчетное поле допуска замыкающего звена по формуле: . Т.к. число составляющих звеньев размерной цепи меньше 5, то: . Подставив соответствующие значения получим к=1,05 и Т'=0,128 мм. Т.е. условие 0,128<0,14 выполняется. И окончательно: =0; ;. Или 740,064 мм.