Метод полной взаимозаменяемости

Взаимозаменяемость может быть полной и неполной (ограниченной). Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки или замены при ремонте любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы. Полная взаимозаменяемость возможно только, когда размеры, форма, механические, электрические и другие количественные и качественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах и собранные изделия удовлетворяют техническим требованиям. При полной взаимозаменяемости сборку выполняют без доработки деталей и сборочных единиц. Такое производство называют взаимозаменяемым.

При полной взаимозаменяемости упрощается процесс сборки – он сводится к простому соединению деталей рабочими преимущественно невысокой квалификации; появляется возможность точно нормировать процесс сборки во времени, устанавливать необходимый темп работы и применять поточный метод; создаются условия для автоматизации процессов изготовления и сборки изделий, а также широкой специализации и кооперирования заводов; упрощается ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная деталь или сборочная единица может быть заменена на запасную.

Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно применять для деталей, изготовленных со средней и грубой точностью (до 6 квалитета) и для сборочных единиц, состоящих из небольшого числа деталей, а также в случаях, когда несоблюдение заданных зазоров или натягов недопустимо даже у части изделий. Если для удовлетворения эксплуатационных требований надо изготовлять детали и сборочные единицы с малыми экономически неприемлемыми или технологически трудно выполнимыми допусками, для получения нужной точности сборки применяют групповой подбор деталей (селективную сборку), компенсаторы, регулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку и другие дополнительные технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству сборочных единиц и изделий. Такую взаимозаменяемость называют неполной. Ее можно осуществлять не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параметрам.

92. Методы достижения точности замыкающего звена: метод полной взаимозаменяемости, групповой взаимозаменяемости, компенсации, пригонки, регулировки. Как уже было сказано для достижения полной взаимозаменяемости при расчете размерных цепей используется метод максимума-минимума. Данный метод применяется в крупносерийном и массовом производствах.

При простановке на чертежах размеров частей отдельной детали, как правила, надо избегать образования размерных цепей, включающих больше двух размеров, иначе будет иметь место значительное накопление допусков у замыкающего звена, что снизит общую точность детали.

Групповую взаимозаменяемость (селективную сборку) обычно применяют в тех случаях, когда полная взаимозаменяемость элементов данного комплекса технически не достижима или экономически нецелесообразна. Групповая взаимозаменяемость заключается в том, что приемлемое для производства поле допуска размера каждой детали делится на несколько, обычно равных по величине, групповых полей допусков, в пределах которых осуществляют сортировку по размерам изготовленных деталей и выполняют сборку узлов по определенным группам. Причем детали разных сортировочных групп не взаимозаменяемы. Последнее условие относится к недостаткам групповой взаимозаменяемости. Однако точность соединения, характеризующаяся точностью зазора или аналогичного ему замыкающего звена цепочки размеров деталей, повышается во столько раз, на сколько размерных групп разбиты детали при сортировке. Еще одно требование, которое надо учитывать при разбиении на группы это то, что величина допуска на отклонение формы должна быть меньше части допуска детали, приходящегося на одну группу сортировки.

Групповая взаимозаменяемость применяется, например, при изготовлении подшипников качения (сортируются кольца по размерам дорожек качения и шарики или ролики), двигатели внутреннего сгорания, где сортируются поршни и поршневые пальцы, плунжерные пары. Групповая взаимозаменяемость, как правило, распространяется на короткие размерные цепи типа «отверстие – вал – зазор», в которых замыкающим звеном является зазор. При TD ≠ Td групповой зазор (или натяг) при переходе от одной группы к другой не остается постоянным, следовательно, однород­ность соединений не обеспечивается. Поэтому селективную сборку целе­сообразно применять при TD = Td.

Селективную сборку применяют не только в сопряжениях гладких деталей цилиндрической формы, но и более сложных по форме, напри­мер резьбовых. По содержанию она всюду одинакова.

Селективная сборка позволяет в n раз повысить точность сборки (точность соединения) без уменьшения допусков на изготовление дета­лей пли обеспечить заданную точность сборки (точность соединения) при расширении допусков до экономически целесообразных величин. Вместе с тем селективной сборке присущи недостатки: усложняется контроль (требуются больший штат контролеров, более точные измери­тельные средства, контрольно-сортировочные автоматы); растет трудоемкость процесса сборки (в результате создания сортировочных групп), возможно увеличение незавершенного производства вследствие разного числа деталей в парных группах.

Селективная сборка обеспечивает неполную, групповую взаимо­заменяемость, ввиду чего этот метод используют обычно в условиях завода-изготовителя при обеспечении внутренней взаимозаменяемости. Исключением, например, являются поршни, поршневые пальцы к дви­гателям внутреннего сгорания и некоторые другие запасные части-

Применение селективной сборки целесообразно в массовом и круп­носерийном производствах для соединений высокой точности, когда дополнительные затраты на сортировку, маркировку, сборку и хране­ние деталей по группам окупаются высоким качеством изделий. При производстве подшипников качения, сборке ответственных резьбовых соединений с натягом селективная сборка является единственным экономически целесообразным методом обеспечения требуемой точности.

Для сокращения объемов незавершенного производства, образу­ющегося при селективной сборке, строят эмпирические кривые распре­деления размеров соединяемых деталей. Если смещения центров груп­пирования и кривые распределения размеров соединяемых деталей одинаковы и соответствуют, например, закону Гаусса, то количество собираемых деталей в одноименных группах будет одинаковым. Сле­довательно, только при идентичности кривых распределения сборка деталей одноименных групп устраняет образование неза­вершенного производства.

Необходимой точности замыкающего звена размерной цепи комплекса элементов машины можно добиться ее пригонкой, т.е. путем снятия слоя металла с компенсирующей детали и регулированием, т.е. изменением размера компенсирующей детали без снятия слоя металла. При этом методе предписанная точность исходного размера достигается дополнительной обработкой при сборке детали по одному из заранее намеченных составляющих размеров цепи. Здесь детали по всем раз­мерам, входящим в цепь, изготовляют с допусками, экономически приемлемыми для данных условий производства. При подгонке рассчитывают предельные отклонения компенсирующего звена с учетом того, что на нем должен остаться достаточный слой металла, подлежащий удалению при сборке или монтаже. Предельные размеры компенсатора определяют методами функциональной взаимозаменяемости. Величину нужного для пригонки слоя металла находят по методу максимум-минимум как разность наибольшего расчетного и наибольшего эксплуатационно-допустимого значения замыкающего звена.

Для того чтобы пригонка всегда осуществлялась за счет предва­рительно выбранного размера, называемого технологическим компен­сатором, необходимо по этому размеру оставлять припуск на пригонку, достаточный для компенсации величины превышения исходного размера и вместе с тем наименьший для сокращения объема пригоночных работ.

Способ пригонки можно применять только в единичном и мелко­серийном производствах, когда нельзя использовать иные способы обеспечения требуемой точности. В единичном и мелкосерийном про­изводствах, когда это допускается конструкцией изделия, применяют также способ совместной обработки деталей в предварительно собранном виде или способ обработки деталей, установленных в одном при­способлении.

Регулирование можно осуществлять неподвижным компенсатором, выполняемым, например, в виде прокладок или проставных колец, имеющих разные толщины для лучшего подбора по толщине. Подвижный компенсатор обычно представляет собой узел из конической или клиновой пары в сочетании с винтовой парой. Так регулируется зазор в шариковых двухрядных подшипниках с закрепительными втулками шпинделя станка, у которого внутреннее кольцо устанавливается на коническую втулку, при втягивании которой в кольцо происходит уменьшение зазора в подшипнике.