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 технологическую 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. Как уже отмечалось, 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 поверхностей; 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 назначить 10-й квалитет. При установлении посадок исходным критерием является характер сопряжения, удовлетворяющий основным требованиям к эксплуатационным характеристикам этих соединений - подвижность или плотность. Характеристика соединений может быть указана в технических условиях на изделие или устанавливается на основании анализа результатов опыта эксплуатации аналогичных соединений. Как отмечалось выше, посадки характеризуются предельными значениями возможных зазоров или натягов. При этом посадки с зазором регламентируются величинами наибольшего и наименьшего зазора, посадки с натягом- наибольшим 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.

Полная обеспеченность полученных таким образом значений зазоров и натягов гарантируется только возможным сочетанием экстремальных значений сопрягаемых размеров. В реальных условиях такое сочетание является редким. Точность 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. 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 Н 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.

Допуски на параметры с неуказанными предельными 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. Неуказанные допуски углов устанавливают в угловых единицах или в миллиметрах отклонения сторон угла на 100 мм длины.

Неуказанные 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 этими параметрами размера, допуск которого называется определяющим. При указании размеров используют три возможных метода: координатный, цепной и комбинированный. При координатном методе размеры проставляются от одной общей базы. При цепном методе размеры проставляют последовательно один за другим. В комбинированном - некоторые размеры проставляются цепным методом, а некоторые - координатным.

Используя соответствующий метод простановки размеров, представляется возможным 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 суммарную 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 линейную 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 изделия. 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.

При решении размерных цепей часто требуется установить необходимую точность обработки - квалитет для всех звеньев размерной цепи, чтобы параметр исходного звена был в установленных пределах. Достижение 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 неблагоприятное сочетание значений факторов. В таком случае расчет ведут по максимуму и минимуму.

Предельные отклонения также располагаются в виде дроби. Нулевые отклонения не указываются.