Решение сборочных размерных цепей методом регулирования

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Курский государственный технический университет»

Кафедра «Управление качеством, стандартизация и сертификация»

Решение сборочных размерных цепей методом регулирования

Методические указания к выполнению

лабораторной работы №3

Курск 2008

Составители: А.Е. Паточкин, А.Н. Шитиков

УДК 621.(076.1)

Рецензент

Доктор технических наук, профессор С.Г. Емельянов

Решение сборочных размерных цепей методом регулирования [Текст]: методические указания к выполнению лабораторной работы №3 по курсу «Технологические методы управления качеством» для студентов специальностей: 072000 (200503) «Стандартизация и сертификация», 340100 (220501) «Управление качеством». / сост.: А.Е. Паточкин, А.Н. Шитиков; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2008. 12с.: ил. 2, табл. 4. Библиогр.: с.10.

Излагается методика выполнения лабораторной работы, основные теоретические сведения по расчёту размерных цепей методом регулирования, порядок выполнения работы.

Методические указания соответствуют требованиям программ, утверждённых учебно-методическим объединением по специальностям «Стандартизация и сертификация», «Управление качеством» (УМО).

Предназначены для студентов специальностей: 072000 (200503) «Стандартизация и сертификация», 340100 (220501) «Управление качеством» очной формы обучения.

Текст печатается в авторской редакции

Подписано в печать . Формат 6084 1/16. Печать офсетная.

Усл. печ. л. .Уч.-изд. л Тираж 100 экз. Заказ . Бесплатно.

Курский государственный технический университет

Издательско-полиграфический центр Курского государственного технического университета. 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

1 Цель работы: освоить методику расчета размерных цепей методом регулирования и изучить особенности данного метода.

2 Задание: получить у преподавателя номер варианта и произвести расчеты с целью выявления числа неподвижных компенсаторов, а также номинального и предельного размеров компенсаторов. Произвести трёхкратную сборку и сравнить фактические данные с расчётными.

3 Оборудование, измерительные приборы, принадлежности и материалы:

3.1 Набор деталей сборочного узла: втулки - 20 штук; ролики - 20 штук; ось, скоба, шайба и гайка - по 1штуке;

3.2 Штангенциркуль 0-125;

3.3 Щуп 0,1…1,0 мм.

4 Теоретические сведения

Метод регулирования заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена без удаления материала компенсатора.

Для достижения необходимой точности исходного звена размерной цепи в пределах заданных отклонений, размер одного из звеньев (звена-компенсатора), преднамеренно изменяется. Детали, размеры которых являются составляющими звеньями размерной цепи, изготавливаются с экономически приемлемыми в данных производственных условиях допусками.

При методе регулирования для достижения требуемой точности замыкающего звена используют подвижные или неподвижные компенсаторы. В первом случае изменение размера компенсирующего звена достигается путём изменения положения одной из деталей изделия на величину излишнего отклонения замыкающего звена, а во втором - введением в изделие специальной детали, имеющей требуемый линейный или угловой размер.

Метод регулирования с помощью неподвижных компенсаторов применяется в случаях, когда фактическое колебание размеров замыкающего звена больше регламентированного техническими требованиями - условие (1).

В качестве неподвижных компенсаторов обычно применяют комплекты (наборы) деталей, подбираемых при сборке. Это прокладки, кольца, втулки и т.д. равной или разной толщины. Наборы таких деталей состоят из нескольких экземпляров, количество которых определяется требуемой величиной компенсации и соотношением компенсации и допуска исходного звена. Размеры компенсаторов образуют ступенчатый ряд, в котором размеры соседних ступеней должны отличаться не более чем на величину допуска исходного звена.

С помощью компенсаторов регулируют размер исходного звена, добиваясь, чтобы его значение находилось в заданных пределах. Если размер исходного звена не достигнут, компенсатор заменяют другим, с которым действительное значение исходного размера будет в допуске.



Рисунок 1 - Сборочная единица, точность исходного звена которой Б_? необходимо обеспечить (1 - втулка; 2 - ролик; 3- скоба)

На рисунке 1 показана простая сборочная единица, состоящая из трёх деталей и имеющая четыре линейных звена. Будем считать, что решение этой размерной цепи методами полной и неполной взаимозаменяемости нецелесообразно, так как среднее значение допуска составляющих звеньев мало и не отвечает экономически приемлемым методам обработки. В таких случаях прибегают к использованию метода регулирования. Будем считать, что точность исходного звена будет обеспечена путём подбора размера одного из звеньев, например, звена Б₂, принимаемого в качестве компенсатора. Точность составляющих звеньев будет назначена нами такой, чтобы допуски на изготовление этих деталей отвечали экономической точности обработки в обычных условиях. Сумма допусков этих звеньев при этом значительно превысит допуск исходного звена. Образовавшийся при этом зазор потребуется компенсировать с помощью детали - компенсатора и этим изменить его до заданного значения.

Требуется рассчитать ряд значений размеров компенсаторов, при помощи которых можно будет отрегулировать зазор Б_?. Набор компенсаторов будет состоять из ряда деталей (Б_к1…Б_кп), и позволит отрегулировать любой зазор, при условии, что размеры составляющих звеньев будут выдержаны в соответствии с назначенными допусками.

Расчёт набора деталей компенсаторов

Расчёт компенсаторов выполним по величине колебания промежутка, в котором будет помещаться компенсатор. Решение задачи будем вести путём анализа двух размерных цепей со связанными звеньями, производными от размерной цепи, показанной на рисунке 1.

На рисунке 2а показана первая размерная цепь, составляющими звеньями которой являются Б₁ и Б₃, а замыкающим звеном Б_п.

Рисунок 2 - Разделение размерной цепи на две

с общим звеном Б_п

а - цепь для определения Б_п;

б - цепь для нахождения Б_к1… Б_кi.

По рисунку 2а найдём номинальный размер промежутка Б_п:

(1)

Координата середины поля рассеивания размера промежутка :

, (2)

где и - координаты середины полей допусков размеров Б₁ и Б₃ соответственно.

Предельные размеры промежутка:

; (3)

. (условие 1) (4)

Откуда колебание размера промежутка:

(5)

или

, (6)

(7)

Верхнее и нижнее предельные отклонения промежутка можно определить по формулам:

; (8)

(9)

где и - верхнее и нижнее отклонение размера промежутка соответственно.

, (10)

, (11)

. (12)

Определение размера компенсатора выполним, как уменьшающего звена в цепи по рисунку 2б.

Для компенсаторов назначим допуск на изготовление, который был бы на порядок меньше допусков составляющих звеньев и, что также немаловажно, - симметричным. Например: Т_комп =0,04мм или 0,02мм.

Максимальный размер компенсатора равен:

. (13)

Как видно из рисунка, будет наибольшим размером в наборе компенсаторов. Зная, что предельное значение колебания размера промежутка связано с допусками размеров Б₁ и Б₃, запишем:

(14)

или

(15)

Найдём значение колебания замыкающего звена для цепи с расширенными допусками звеньев Б₁ и Б₃.

Принимаем щБ_п = ТБ_п, откуда

, (16)

где Т_комп - допуск на изготовление компенсатора (например, 0,02мм).

(17)

Зная, что разница размеров соседних ступеней компенсатора не должна быть больше ТБ_?, определим число ступеней компенсаторов N:

(18)

Полученное N округляем до ближайшего большего целого числа и находим величину шага ступеней Т_ст:

(19)

Расчёт размеров ступеней компенсаторов начинается с первой ступени, имеющей наибольший размер Б_к1:

(20)

5 Пример выполнения расчёта

Дано: Б_? = ; Б₁ = 30мм; Б₂ = 10мм; Б₃ = 20мм.

Найти размеры компенсаторов Б_к1 - Б_кп.

Начнём расчёт с того, что изобразим схему, подобную показанной на рисунке 1.

Назначим допуски на размеры Б₁ и Б₃: ТБ₁ = 0,3мм; ТБ₃ = 0,2мм, которые соответствуют экономически целесообразным условиям обработки.

Номинальный размер промежутка , определяем по схеме на рисунке 2а. Здесь - замыкающее звено.

Предельные размеры промежутка и :

,

.

Поле рассеяния колебаний промежутка :

.

Координата середины поля рассеивания промежутка:

.

Теперь рассмотрим размерную цепь на рисунке 2б.

Составляющие звенья здесь и Б_к, замыкающее .

.

Определяем координату середины поля рассеивания отклонений замыкающего звена :

.

Рассчитаем величину компенсации :

.

Рассчитаем N - число ступеней компенсатора.

.

Принимаем N, равное 3.

Исходное звено цепи Б_? = 0^+0,2. По условию задачи, его номинал и наименьшее предельное значения равны нулю. Поэтому номинал первой ступени компенсатора будет равен максимальному размеру промежутка .

.

В связи с округлением N до трёх ступеней, откорректируем величину числа ступени :

.

Размеры ступеней следующие:

;

;

.

6 Порядок выполнения работы

Вращение ролика в механизме, изображенном на рисунке 1 (см. лабораторную работу №2) должно происходить без заеданий, что обеспечивает наличие гарантированного зазора Б_?.

Возможны следующие значения Б_?:

Таблица 1

Варианты	1	2	3	4	5	6	7	8
Значения Б?, мкм	0+0,8				0+0,1	0+0,5	0+0,3

6.1 Собрать несколько сборочных единиц и при помощи набора щупов проверить их соответствие техническим требованиям. Для этого в корпус установить ролик и кольцо-компенсатор.

6.2 Определить по порядковым номерам, которые выбиты на ролике и кольце, действительные размеры этих деталей.

6.3 Суммировать размеры (размеры Б_к и Б₃) и вычесть их из размера корпуса Б₁.

6.4 Проверить зазор Б_? при помощи щупа, который должен входить в зазор с небольшим усилием с учётом условия, что полученная разность должна находиться в заданном промежутке Б_? (0 - 0,2мм).

6.5 Сопоставить результат измерений и полученную разность. Сборочная единица бракуется, если щуп 0,2мм проходит свободно. В этом случае устанавливается причина, и компенсатор заменяется компенсатором следующей по размеру ступени.

7 Контрольные вопросы

1 Дайте определение понятию «размерная цепь».

2 Дайте определение понятию «звенья размерной цепи».

3 Какие звенья размерной цепи называются составляющими, а какие - замыкающими?

4 Какие методы достижения точности замыкающего звена Вы знаете?

5 В каких случаях применяется метод регулирования?

6 В чём заключается сущность метода регулирования?

6 Какие компенсаторы называют подвижными, а какие неподвижными? Приведите примеры.

7 Назовите преимущества и недостатки метода регулирования перед методами полной и неполной взаимозаменяемости?

Библиографический список

1 Колесов, И.М. Основы технологии машиностроения [Текст]: учеб. для машиностроит. спец. вузов / И.М. Колесов; Изд. 2-е, испр. М.: Высш. шк., 1999. 591 с. ил.

2 Допуски и посадки [Текст]: справочник. В 2-х ч. / В.Д. Мягков [и др.]; изд. 6-е, испр. и доп. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. Ч.2. 448 с. ил.

3 Дунаев, П.Ф. Расчёт допусков размеров [Текст] / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов; 3-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001. 304 с. ил.

Приложение А

Таблица 2 - Измеренные значения ширины втулок

№ образца				Среднее арифметическое трёх значений
1	9,74	9,71	9,77	9,74
2	9,74	9,73	9,73	9,733333
3	9,75	9,76	9,67	9,726667
4	9,76	9,77	9,77	9,766667
5	9,69	9,67	9,68	9,68
6	9,45	9,45	9,45	9,45
7	9,73	9,72	9,75	9,733333
8	9,76	9,69	9,78	9,743333
9	9,77	9,82	9,73	9,773333
10	9,65	9,66	9,66	9,656667
11	9,67	9,75	9,75	9,723333
12	9,74	9,74	9,75	9,743333
13	9,65	9,73	9,81	9,73
14	9,75	9,77	9,77	9,763333
15	9,72	9,73	9,73	9,726667
16	9,74	9,64	9,73	9,703333
17	9,72	9,64	9,75	9,703333
18	9,75	9,72	9,73	9,733
19	9,73	9,74	9,74	9,736667
20	9,74	9,75	9,81	9,766667

Приложение Б

Таблица 3 - Измеренные значения ширины роликов

№ образца				Среднее арифметическое трёх значений
1	19,56	19,56	19,56	19,56
2	19,67	19,67	19,68	19,67333
3	19,6	19,58	19,6	19,59333
4	19,67	19,65	19,67	19,66333
5	19,62	19,64	19,59	19,61667
6	19,64	19,66	19,59	19,63
7	19,64	19,61	19,64	19,63
8	19,62	19,64	19,59	19,61667
9	19,73	19,73	19,69	19,71667
10	19,67	19,65	19,69	19,67
11	19,73	19,77	19,75	19,75
12	19,6	19,6	19,59	19,59667
13	19,65	19,65	19,64	19,64667
14	19,7	19,7	19,71	19,70333
15	19,66	19,66	19,65	19,65667
16	19,7	19,7	19,71	19,70333
17	19,55	19,52	19,56	19,54333
18	19,61	19,58	19,6	19,597
19	19,66	19,64	19,67	19,65667
20	19,73	19,71	19,71	19,71667

Таблица 4 - Измеренные значения скоб

№ образца	Б3
1	29,8
2	31,2