Конструкторское обеспечение взаимозаменяемости

При конструировании изделия расчетами определяются но­минальные значения всех параметров составных частей и уста­навливается необходимая точность их исполнения. Исходя из применяемых материалов, условий производства, назначения изделия и предъявляемых к нему требований, устанавливают допуски и посадки по ГОСТ 6449—82. Установленные допуски и посадки должны обеспечить функциональную и технологиче-

 

 

 

Рис. 45. Типы соединений крепежными деталями

 

скую взаимозаменяемость и гарантировать надежность и ка­чество изделия при эксплуатации с учетом возможных измене­ний влажности древесины в установленных пределах. Допуски на параметры составных частей изделия определяются в зави­симости от назначения, эксплуатационных требований и тех­нологических возможностей. Завышение требований точности изготовления деталей приводит к резкому повышению себестои­мости их изготовления. При назначении допусков необходимо обеспечить взаимозаменяемость при минимальных затратах на ее достижение. Функциональная и технологическая взаимоза­меняемость составных частей изделия из древесины обеспечи­вается установлением допусков на следующие основные харак­теристики: сопрягаемые линейные размеры; угловые параметры; параметры формы и расположения поверхности; линейные раз­меры, координирующие положение отверстий; свободные ли­нейные размеры с неуказанными допусками; линейные раз­меры, образующие размерные цепи.

Допуск на сопрягаемые линейные размеры определяется в зависимости от принятого квалитета и номинального значе­ния. Исходя из практического опыта системы допусков для ли­нейных размеров до 500 мм в зависимости от назначения изде­лия применяют следующие квалитеты:

11—12 для составных частей высокоточных соединений, к которым предъявляют высокие эксплуатационные требования (музыкальные инструменты, чертежные инструменты, шиповые соединения мебельных изделий и т. п.);

12—13 для соединений деталей мебельных изделий (фут­ляры радиоаппаратуры, шиповые соединения в строительных изделиях и т. п.);

14—15 для менее ответственных соединений строительных деталей и свободные размеры мебельных изделий высокого качества;

16—18 назначают на несопрягаемые линейные размеры.

Для размеров свыше 500 мм обычно назначают более точ­ные квалитеты, предшествующие указанным выше. Если для размера до 500 мм указан 11-й квалитет, то в этом же изделии для размера свыше 500 мм следует назначитьЮ-й квалитет. При установлении посадок исходным критерием является ха­рактер сопряжения, удовлетворяющий основным требованиям к эксплуатационным характеристикам этих соединений — по­движности или плотности. Характеристика соединений может быть указана в технических условиях на изделие или устанав­ливается на основании анализа результатов опыта эксплуата ции аналогичных соединений. Посадки характеризуются пре­дельными значениями возможных зазоров или натягов. При этом посадки с зазором регламентируются величинами наи­большего и наименьшего зазора, посадки с натягом — наиболь-

 

 

шим и наименьшим натягом, переходные посадки с зазором и натягом — наибольшим зазором и наибольшим возможным на­тягом. Предельные значения возможных зазоров и натягов, устанавливаемые из условий эксплуатации изделий, дают воз­можность определить величину допуска посадки, который ра­вен разности между этими предельными значениями. При оп­ределении допуска переходной посадки нужно помнить, что на­тяг является противоположностью зазора. При вычитании его значения из максимального зазора необходимо суммировать их абсолютные значения. Например: З_тах — максимальный зазор; Ятах — максимальный натяг. Допуск посадки

IT_АБ = 3_max – (– H_max) = ‌‌‌│3_max│+ │3_max │.

Полная обеспеченность полученных таким образом значе­ний зазоров и натягов гарантируется только возможным соче­танием экстремальных значений сопрягаемых размеров. В ре­альных условиях такое сочетание является редким. Практически более вероятны сочетания промежуточных значений, которые уменьшат допуск посадки в л/2 раз. Исходя из этого более вероятного сопряжения, можно при неизменном допуске по­садки увеличить допуски сопрягаемых размеров в д/2=1,41 раза. Точность их изготовления при этом может быть снижена примерно на один квалитет. Возможный выход фактических зазоров и натягов за принятые расчетные пределы максимума и минимума при этом составит всего 0,27 % случаев. Это при­мерно три сопряжения из тысячи, что не имеет практического значения в обеспечении стабильности качества изделий и усло­вий взаимозаменяемости. В то же время возможность сниже­ния необходимой точности обработки сопрягаемых деталей на один квалитет даст значительный эффект по затратам на обра­ботку. По установленному таким образом допуску посадки назначение квалитета и посадки можно осуществить двумя пу­тями: по предельным значениям (максимуму и минимуму) или вероятностным методом. Конкретную посадку для сопряжения следует подбирать из возможных вариантов положения полей допуска вала и основного отверстия Я с предварительным оп­ределением их квалитетов.

Посадки могут быть образованы при сочетании полей до­пусков отверстия и вала различных квалитетов. Вал практиче­ски легче получить более высокой точности, чем отверстие, при­мерно на один-два квалитета.

При определении посадки методом максимума-минимума допуск квалитета при одинаковой точности изготовления от­верстий и вала вычисляют по формуле

 

ΙT_A =ΙT_AB / 2 = ΙT_B

 

где ΙТ_АЪ — допуск посадки; Ι Т_А и ΙT_в — допуски отверстия и вала.

Если положить, что точность отверстия была на один ква­литет ниже, то имеем соотношение 1Т_А=1,6 1Т_В,, а допуск по­садки определится как 1T_AB = Т_А+1Т-в = 2,Ъ1Тъ. Допуск по ква-литету вала тогда определится из соотношения

 

ITв = IT_АВ /2,6 = 0,38IT_АВ,

 

а допуск квалитета отверстия как

 

IT_А = 1,6IT_В = 0,62IT_АВ.

Поскольку допуск посадки ΙT_AB известен как разность уста­новленных по условиям эксплуатации предельных значений за­зоров и натягов, номинальный размер также известен, то по ГОСТ 6449.1—82, табл. 1, определяют ближайшие по этим до­пускам квалитеты соответственно для отверстия и вала, далее по табл. 4—5 этого ГОСТа по номинальному размеру и уста­новленному квалитету вала подбирают наиболее близкое поле допуска основного отклонения и предельные отклонения номи­нального размера вала.

При расчете вероятным методом допуск посадки определя­ется по формуле

IТ_АВ = З_max -3_min =√ IТ² +IT² (48)

Если предположить, что точность изготовления вала и от­верстия одинакова, то 1Т_А = 1Тв', тогда получим

IТ_АБ = √2 IТ_А = √2 IГ_в или ΙТ _А = ΙТ_АВ/√2.

По значениям 1Т_А и 1Т_В и номинальному размеру опреде­ляем квалитет и посадку, как указывалось выше.

Если допустить, что точность отверстия на один квалитет ниже точности вала, то ΙT _а =1,6 ΙT_A,тогда получим

IT_АВ = √ΙT²_в +2,56IT_в= 1,9IТ_в,

допуск квалитета вала

IT_в = IТ_АВ/1,9 = 0,5ЗIT_АВ, а IТ_А = (IТ_АВ/1,9) 1,6 = 0,84IT_АВ.

Если допустить, что точность отверстия на два квалитета ниже точности вала, получим 1Т_А = 2,561Т_В.

IТ_АВ = √IТ-в + 6,55IТ²_в = 2,74IТ_в

или IТ_В = 0,37IТ_АВ, аIТ_А = 0,95IT_АВ.

Определив допуски отверстия и вала, устанавливаем квали­теты и подбираем ближайшее поле допуска вала, как и в пер­вом случае, по таблицам ГОСТ 6449.1 — 82.

 

 

 

Допуски на угловые параметры устанавливают в зависимости от степени точности ГОСТ 6449.2-82 (табл. 8).

 

8. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ СТЕПЕНИ ТОЧНОСТИ УГЛОВ

 

 

Степень точности

Пример применения

14-15     16-17

Сопрягаемые углы в деталях повышенной точности (чертежные инструменты, мебель, музыкальные инструменты) Сопрягаемые углы в деталях мебельных изделий, корпусов музыкальных инструментов Сопрягамые углы в деталях оконных и дверных блоков. Несопрягаемые углы в деталях и сборочных единицах оконных и дверных блоков. Сопрягаемые углы в частях деревянных домов Несопрягаемые углы в деталях и сборочных единицах пониженной точности

 

Допуски на параметры формы и расположения поверхностей устанавливаются по ГОСТ 6449.3-82 (табл. 9). Рекомендуемые степени точности допусков на параметры формы и расположения поверхностей:

Бруски прямоугольного сечения – сопрягаемые поверхности 10-12, несопрягаемые поверхности 13-15;

Щиты – пласть-плоскостность и прямолинейность 13-14; параллельность и перпендикулярность 11-12;

рамки из брусков сопрягаемые – пласти – плоскостность 13-14; прямолинейность и параллельность 11-12; перпендикулярность кромки – прямолинейность 10-12.

допуски на линейные размеры, координирующие положение отверстий, устанавливаются по ГОСТ 6449.4-82. Для соединения типа С предельные натяги устанавливаются в зависимости от породы древесины, мм; для твердых пород 0,2-0,25; для хвойных пород 0,25-0,3.

Допуски на параметры с не указанными прдельными отклонениями устанавливаются по квалитетам ГОСТ 6449.1-82 или по классам точности ГОСТ 6449.5-82. Для линейных размеров наиболее часто применяют 14-й квалитет или средний класс точности. Не указанные допуски углов устанавливают в углах единицах или в миллиметрах отклонения сторон угла на 100 мм длины.

Не указанные допуски формы ограничиваются отклонениями формы в пределах поля допуска нормируемых параметров. Допуски перпендикулярности, пересечений осей и симметричности устанавливают в зависимости от квалитета или класса точности связанного с этим параметрами размера, до-

 

9. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ВИДОВ ДОПУСКОВ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

 

Конструктивный признак детали

Вид допуска нормирования формы и расположения поверхности

Брусковые детали с плоскими поверхностями (прямоугольного сечения) Брусковые детали с двумя номинально параллельно-плоскими поверхностями и двумя номинально криволинейными поверхностями (задние ножки стульев)   Плоские щиты, имеющие форму пластей в виде трапеции     Плоские щиты, имеющие криволинейные кромки     Рамки или коробки из прямолинейных брусков или щитов   Листовые детали, легкодеформируемые, с прямоугольной формой пласти (дно ящика, задняя стенка шкафа)

Допуск плоскостности поверхности. Допуск перпендикулярности смежных поверхностей Допуск плоскостности плоских поверхностей. Допуск формы криволинейных поверхностей   Допуск плоскостности пластей и кромок (или допуск прямолинейности в плоскости). Допуск перпендикулярности смежных кромок и пластей Допуск плоскостности пластей и кромок (или допуск прямолинейности в плоскости). Допуск наклона поверхностей смежных кромок Допуск плоскостности. Допуск прямолинейности в плоскости (по внутреннему или наружному контуру). Допуск перпендикулярности смежных кромок и пластей. Допуск плоскостности пластей. Допуск перпендикулярности смежных кромок.

 

 

пуск которого называется определяющим. При указании раз­меров используют три возможных метода: координатный, цеп­ной и комбинированный. При координатном методе размеры проставляют от одной общей базы, при цепном — последова­тельно один за другим. В комбинированном — некоторые разме­ры проставляют цепным методом, а некоторые — координатным. Используя соответствующий метод простановки размеров, можно обеспечить повышенную точность исполнения тех разме­ров, которые являются наиболее важными в формировании качества изделий. Метод простановки размеров обязывает при­держиваться определенной последовательности при настройке оборудования и при контроле размеров. При цепном методе обеспечивается более высокая точность каждого размера, но с нарастающей погрешностью каждого последующего размера относительно начала отсчета — измерительной базы. При коор­динатном методе обеспечивается одинаковая точность всех раз­меров от начальной базы, но промежуточные размеры будут менее точными. Их погрешность будет представлять собой сум-

 

 

марную погрешность двух смежных размеров. В комбинирован­ном методе эти условия сочетаются для конкретных размеров различно.

Основы теории размерных цепей. При конструировании сложных изделий необходимо обеспечить определенную точ­ность взаимного расположения деталей, поверхностей, осей от­верстий и т. д. относительно друг друга. Относительное положе­ние элементов и составных частей изделия определяется взаи­мосвязью их размеров. Совокупность связанных между собой размеров, образующих замкнутый контур, называется размер­ной цепью. Размерные цепи могут быть линейными, плоскост­ными и пространственными. Если размеры, образующие размер­ную цепь, параллельны, они образуют линейную размерную цепь. Плоскостная цепь образуется размерами в одной пло­скости, пространственная — в пространстве. Размеры, образую­щие размерную цепь, называют звеньями размерной цепи.

Размерные цепи, которые связывают размеры определенной детали, называют подетальными. В зависимости от назначения размерные цепи могут быть конструкторскими, технологиче­скими и измерительными. Конструкторские размерные цепи используют при конструировании, технологические — при наст­ройке оборудования и изготовлении детали, измерительные — при контроле размеров. Часто одна и та же размерная цепь используется при конструировании, изготовлении и контроле. Размерные цепи позволяют связать взаимозаменяемость от­дельных размеров деталей с условиями обеспечения взаимоза­меняемости сборочной единицы, и даже всего изделия, харак­теризуемого целым комплексом размеров. Обеспечение этих условий достигается решением задачи размерных цепей. При постановке задачи в размерной цепи различают исходное звено, которое требуется определить в зависимости от возможных со­отношений составляющих звеньев.

Звено размерной цепи, которое получается последним в ре­зультате решения задачи, называют замыкающим. Обычно ис­ходное.'Звено является и замыкающим. Составляющие звенья размерной цепи в зависимости от влияния их на величину за­мыкающего звена могут быть увеличивающими или уменьшаю­щими. Увеличивающим звеном является такое звено размерной цепи, с увеличением которого исходное звено увеличивается. При увеличении уменьшающего звена исходное звено уменьша­ется. Звенья размерной цепи обозначают одной буквой с индек­сом порядкового номера. Исходное и замыкающее звенья обо­значают такой же буквой с индексом Д.

Для наглядности в схемах звенья размерной цепи представ­ляют стрелками, образующими замкнутый контур. Исходным звеном размерной цепи обычно является звено, определяющее условие функционирования изделий. Исходными звеньями могут

 

быть зазоры или натяги, компенсирующие и регулируемые элементы и др. Расчет размерных цепей ведется в соответствии с ГОСТ 16320-80. при расчете размерных цепей могут решаться прямая и обратная задачи. При решении прямой задачи определяют характеристики составляющих звеньев, исходя из установленных требований к замыкающему звену.

Решая обратную задачу, находят характеристики замыкающего звена по параметрам составляющих звеньев. Решением обратной задачи проверяется правильность решения прямой задачи, и наоборот. Основные определения размерных цепей по ГОСТ 16319-80. Заданную точностьзамыкающего звена можнообеспечить различными методами:

полной взаимозаменяемости;

неполной взаимозаменяемости, когда точность замыкающего звена достигается с учетом вероятности очетания отклонений у определенной части звеньев без изменения их параметров;

групповой взаимозаменяемости, когда требуемая точность замыкающего звена достигается включением в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из предварителью рассортированных групп;

регулирования, при котором требуемая точность замыкающего звена достигается изменением размера компенсирующего звена регулированием.

При выборе метода достижения точности замыкающего звена необходимо учитывать конструктивные и технологические особенности изделия, условия производства и затраты на осуществление метода.

Номинальные размеры всех звеньев размерной цепи рассчитывабт, исходя из условия

 

m-1

AΔ = √ ∑ ε _iA_iK_i

i=I (49)

 

где А_∆ - номинальный размер исходного звена; Аi – номинальные размеры составляющих звеньев; ε_i – коэффициент передаточного отношения; для линейных цепей величина ε_i принимается для увеличивающих звеньев в цепи; i – текущий номер звена.

При решении размерных цепей часто требуется установить необходимую точность обработки – квалитет для всех звеньев размерной цепи, чтобы параметр исходного звена может обеспечиваться с полной вероятностью или с некоторым риском. Полная вероятность требуемой точности исходного звена может обеспечиваться полной вероятностью или с некоторым риском. Полная вероятность требуемой точности исходного звена гарантируется условием полной взаимозаменяемости. При этом предполагается самое неблогоприятное соче-

 

тание значений факторов. В таком случае расчет ведут по максимуму. При этом допуск замыкающего звена будет максимальным. Более правильно расчет вести вероятностным методом. Принципы этих методов рассмотрены выше, при расчете допусков посадок. Допуск замыкающего звена при расете вероятностным методом орпределится по формуле

m-1

IT_A∆ = √∑IT _Ai² K ²_i , (50)

i=1

 

где А_д—допуск замыкающего звена; Аi—допуск состав­ляющих звеньев; т — количество звеньев; K_i— коэффициент относительного рассеяния в зависимости от закона распределе­ния. Как известно, обычно в производстве изделий из древе­сины действует закон нормального распределения; для риска 0,27% К=1для закона распределения равной вероятности К=1,73.

Последовательность при решении задач размерных цепей следующая:

а) Формулируется задача и устанавливается исходное звено.

б) Строится схема размерной цепи.

в) Рассчитывают номинальные значения всех звеньев.

г) Определяют допуск замыкающего звена, исходя из тех­
нических условий на изделие.

д) Определяют среднее число единиц допуска, приходя­
щееся на каждое звено цепи по приведенным ниже формулам.

При расчете по максимуму и минимуму среднее число еди­

ниц допуска а_ср определится из соотношения

при расчете вероятностным методом соответственно

n m-1

а_ср = IT_∆/ [∑_iа +∑i_δ] (51)

l n+l

при расчете вероятностным методом соответственно

 

n m-1

а_ср = ΙT_Δ^/ √ ∑(i_a) + ∑ (i_δ)² (52)

I n+1

 

где IT_∆— допуск замыкающего звена; а_ср и а'_ср — среднее число единиц допуска в допуске всех составляющих звеньев;1а—i_δ единицы допуска соответственно звеньев до 500 мм и свыше 500 мм определяются по приведенным выше формулам системы допусков и посадок.

е) По значению а_ср или а'_ср определяют общий усреднен­ный квалитет изготовления всех звеньев, обеспечивающий полу­чение предельных параметров исходного звена из соотношений коэффициента а и квалитета.

 

ж) По номинальным значениям и квалитету определяют
ближайшие стандартные допуски для всех звеньев размерной
цепи.

з) Правильность установления стандартных допусков на
звенья размерной цепи проверяют наличием соотношений в за­
висимости от принятого метода расчета по следующим фор­
мулам:

при расчете по максимуму и минимуму

 

m-1

IT_∆ = ∑ IT_Fi,

I (53)

при вероятностном методе

^m-1

IT^/_∆ =√∑ (IT_Аi)². (54)

I

Так устанавливают поля допусков и предельные отклонения для номинальных размеров всех звеньев.

и) Определяют координаты средины поля допуска каждого звена по формуле

(55)

где es_i и ei_i – верхние и нижние отклонения j-го звена.

к) Проверяют правильность установленных полей допусков по равенству

(56)

m-1

∆_∆ = ∑ ε_i ∆ аi

I

л) Определяют предельные отклонения замыкающего звена по соотношениям:

es = ∆_∆ + IT_∆/2; ei_∆ = ∆_∆ - IT_∆ / 2/ (57)

 

Алгоритм расчета размерных цепей по максимуму и мини­муму приведен на рис. 47.

Обозначение допусков и посадок на чертежах. Посадки на сопрягаемые размеры на чертежах могут указываться в усло­вном, буквенном обозначении или предельными отклонениями. При буквенном обозначении посадки указывается обозначение поля допуска отверстия Я и его квалитет цифрами и соответ­ствующее буквенное обозначение поля допуска вала с его ква-литетом. Буквы располагаются после номинального размера в виде дроби, в числителе которой указываются обозначения отверстия, а в знаменателе — вала. Посадки могут быть ука­заны предельными отклонениями сопрягаемых размеров.

 

 

 

 

рис. 47. Алгоритм расчета размер-ных цепей по максимуму и минимуму

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Допуск формы	Плоскостности
Прямолинейности	___
Круглости	○
Цилиндричности	○
Просриля продольного сечения	______ ____
Допуск расположе­ния	Параллельности	//
Перпендикулярности	┴
Наклона	<
Соосности	©
Симметричности	__
—
Позиционный	○
Пересечения осей	X
Суммарные допуски формы и располо­жения	Биения: торцового радиального	↨
Полного диения: радиального торцодозо	↨↨
формы заданного профиля	∩
Формы заданной поверхности	∩

 

 

Рис. 48. Условные обозначения допусков формы и расположения поверхно-

Предельные отклонения также располагают в виде дроби. Нулевые отклонения не указываются. Например:

 

10 Н13 = 10 +0,22

А13 - 0,28

- 0,50

 

 

Предпочтительными посадками для сопрягаемых размеров от 3 до 30 мм в производстве изделий являются: Н13/a13, Н13/h13 — с зазором (подвижные); Н13/js13, Н13/К13; Н13//Za13 — переходные с возрастанием натяга от is к Z a.

 

 

Допуски углов обозначают в зависимости от точности с указанием степени точности от АТ11 до АТ17. Допуски формы и расположения поверхностей и осей отверствий указываются на чертеже по ГОСТ 2.308-79, как показано на рисунке 48.

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: