Селективная сборка

 

Содержание:

 

Введение

1. Общие сведения
2. Примеры на применение селективной сборки

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

 

 

Селективная сборка является одним из способов расчета размерных цепей.

Сущность селективной сборки заключается в изготовлении деталей со сравнительно широкими технологически выполнимыми допусками (изготовление деталей с меньшими допусками связано с увеличением вероятности появления брака и повышением себестоимости), сортировке деталей на равное число групп с более узкими групповыми допусками и их сборке после комплектования по одноименным группам.

Одним из наиболее эффективных методов повышения точности соединений деталей машин является селективная сборка, нашедшая широкое применение в автомобилестроении, подшипниковой промышленности, станкостроении, приборостроении.

Селективная сборка является одним из способов расчета размерных цепей.

Сущность селективной сборки заключается в изготовлении деталей со сравнительно широкими технологически выполнимыми допусками (изготовление деталей с меньшими допусками связано с увеличением вероятности появления брака и повышением себестоимости), сортировке деталей на равное число групп с более узкими групповыми допусками и их сборке после комплектования по одноименным группам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Селективная сборка. Общие сведения

Относительная себестоимость С изготовления деталей по мере уменьшения допуска T возрастает по гиперболе (рис.1).

Рис.1. График зависимости относительной себестоимости изготовления деталей

 от допуска 

Как видно из схемы сортировки деталей (рис.2 а, б, в), при селективной сборке (в посадках с зазором и натягом) наибольшие зазоры и натяги уменьшаются, а наименьшие увеличиваются, приближаясь с ростом числа групп сортировки к среднему значению зазора или натяга для данной посадки, что делает соединения более стабильными и долговечными. В переходных посадках наибольшие натяги и зазоры уменьшаются, приближаясь с ростом числа групп сортировки к тому натягу или зазору, который соответствует серединам полей допусков деталей.

 

 

Рис.2. Схема сортировки деталей на группы: а) посадка с зазором, TD=Td;

б) посадка с зазором, TD>Td; в) посадка с натягом, TD>Td

 

Для установления числа групп n сортировки деталей необходимо знать требуемые предельные значения групповых зазоров или натягов, которые находят из условия обеспечения наибольшей долговечности соединения, либо допустимую величину группового допуска Tdгр или TDгр, определяемую экономической точностью сборки и сортировки деталей, а также величиной возможной погрешности их формы. Погрешности формы не должны превышать группового допуска, иначе одна и та же деталь может попасть в одну или в другую ближайшую группу в зависимости от того, в каком сечении будет измеряться деталь при сортировке.

Рассмотрим случай определения числа n групп, когда в исходной посадке TD = Td. Для этого случая характерно, что групповой зазор или натяг остаются постоянными при переходе от одной группы к другой (рис.2, а). При сборке деталей для повышения долговечности подвижных соединений необходимо создавать наименьший допустимый зазор, а для повышения надежности соединений с натягом – наибольший допустимый натяг. Подсчитывать число n групп можно по уравнениям:

для подвижной посадки при заданном

(1)

для посадки с натягом при заданном

(2)

При заданной величине группового допуска TDгр или Tdгр:

;

;

;

Так как по условию задачи TD = Td, то

(3)

Групповой допуск зазора равен:

(4)

Групповой допуск натяга равен:

(5)

При TD > Td групповой зазор (или натяг) при переходе от одной группы к другой не остается постоянным (см. рис.2 б, в), следовательно, однородность соединений не обеспечивается. Поэтому селективную сборку целесообразно применять при TD = Td.

Следует также иметь в виду, что при большом числе групп сортировки групповой допуск будет незначительно отличаться от допуска при меньшем числе групп, а организация контроля и сложность сборки значительно возрастут. Практически nmax=4…5, и лишь в подшипниковой промышленности при сортировке тел качения n достигает 10 и более.

Селективную сборку применяют не только в сопряжениях гладких деталей цилиндрической формы, но и в более сложных по форме (например, резьбовых).

Селективная сборка позволяет в n раз повысить точность сборки (точность соединения) без уменьшения допусков на изготовление деталей и обеспечить заданную точность сборки (точность соединения) при расширении допусков до экономически целесообразных величин.

Вместе с тем селективная сборка имеет свои недостатки: усложняется контроль (требуется 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. А что же такое незавершенность производства? Положим, что изготовили 100 комплектов отверстий и валов (см. рис.2): отверстий и валов группы 1 – 40 и 38 штук, соответственно; отверстий и валов группы 2 – 28 и 30 штук, соответственно; отверстий и валов группы 3 – 15 и 18 штук, соответственно; отверстий и валов группы 4 – 17 и 14 штук, соответственно. В процессе сборки получили 38 пар группы 1, 28 пар группы 2, 15 пар группы 3 и 14 пар группы 4, что в сумме составило 95 сборок, а 5 сборок не состоялись и детали стали незавершенностью производства.

При некоторых видах производства указанные выше недостатки являются довольно существенными, при других все затраты окупаются и как таковых недостатков нет. Так 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 соединений. При производстве подшипников качения и сборке ответственных резьбовых соединений с натягом селективная сборка является единственным экономически целесообразным методом обеспечения требуемой точности.

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

Кривошипно-шатунный механизм, в состав которого входит шатунно-поршневая группа, является наиболее сложным и ответственным механизмом в двигателе внутреннего сгорания, так как он испытывает помимо огромных силовых еще и большие температурные нагрузки. В связи с этим к его сборке предъявляются особо жесткие требования с целью обеспечения необходимых зазоров и натягов в сопрягаемых деталях. Поэтому детали (шатуны, поршни и поршневые пальцы) после их изготовления, непосредственно перед сборкой, предварительно сортируют на классы и группы с соответствующей маркировкой (буквенной или цифровой). Маркировка наносится краской: в поршневом пальце – на внутренней поверхности, на поршне – в нижней части бобышек, на шатуне – на наружной цилиндрической поверхности малой головки. При сборке палец, поршень и шатун комплектуют из деталей только одноименной группы. В качестве примера в табл. 1 приведены размеры основных сопряженных деталей шатунно-поршневой группы двигателя ЗиЛ-131 [6] и их маркировка, а на рис. 3 показана схема расположения полей допусков до и после селективной сборки.

 

табл.1

Размеры основных сопряженных деталей шатунно-поршневой

группы двигателя ЗиЛ-131 и их маркировка

 

Группа	Диаметр поршневого пальца, мм		Диаметр отверстия в мм				Цвет маркировки
			в поршне		в малой головке шатуна
1		28,0000-27,9975		27,9950-27,9925		28,0070-28,0045		голубой
2		27,9975-27,9950		27,9925-27,9900		28,0045-28,0020		красный
3		27,9950-27,9925		27,9900-27,9875		28,0020-27,9995		белый
4		27,9925-27,9900		27,9875-27,9850		27,9995-27,9970		черный
Примечание: все замеры производят при температуре 20 °С

 

Таким подбором для данного двигателя обеспечивают натяг между пальцем и поршнем в пределах 0,0025-0,0075 мм и зазор между пальцем и шатуном в пределах 0,0045-0,0095 мм (рис.3).

Цвет маркировки устанавливается заводом-изготовителем. Например, на двигателях ЗиЛ для маркировки не используется желтый цвет по причине пометки данным цветом бракованных изделий.

 

Рис.3. Схема расположения полей допусков деталей шатунно-поршневой группы двигателя ЗиЛ-131

 

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 нормального распределения Гаусса, то количество деталей в одноименных группах будет одинаковым. Следовательно, только при идентичности кривых распределения сборка деталей одноименных групп (рис.4) устраняет образование незавершенного производства.

 

 

Рис.4. Схема сортировки деталей на группы с учетом кривых распределения

 

Иногда деление допуска, выраженного в единицах длины, на равные части заменяют делением на части, границы которых выражаются в долях дисперсии s.

По номограмме [5], показанной на рис.5 можно определять относительное количество деталей в каждой группе, когда их границы выражаются в долях s. На номограмме по оси абсцисс, имеющей равномерную шкалу, откладываются значения случайной величины x, а по оси ординат – значения интегральной функции вероятностей Pxi<x (от 0 до 100%). Ось ординат имеет трансформированную шкалу вероятностей, для которой график интегральной функции Pxi<x обращается в прямую линию.

 

Рис.5. Номограмма для определения относительного количества деталей

в группах при селективной сборке

Так, если первая группа имеет сортировочные границы от -2s до -3s, то относительное количество деталей этой группы равно 2,272-0,135=2,137%; относительное количество деталей второй группы при сортировочных границах от -s до -2s равно 15,864-2,272=13,592%; относительное количество деталей третьей группы при сортировочных границах ±s равно 84,136-15,864=68,272%. В четвертой и пятой группах относительное количество деталей, соответственно, равно 13,592 и 2,137%. Как видно, количество сборочных единиц, собранных из деталей третьей группы примерно в 4 раза больше, чем собранных из первой и второй или четвертой и пятой групп.

На рис.6 показано распределение деталей по зонам s  при законе нормального распределения.

Рис.6. Распределение деталей по зонам  s  при законе нормального распределения

2. Примеры на применение  селективной сборки

 

Пример 1

 

По конструктивным требованиям для номинального диаметра 65 мм подобрать посадку с наименьшим натягом Nmin=57 мкм и наибольшим Nmax=117 мкм, причем технологически легко выполнимыми для производства являются допуски по 8 квалитету и выше.

 

Решение

 

Указанным требованиям соответствует посадка (рис.7), но для данного производства она технологически трудно выполнима. Поэтому можно изготовить детали с посадкой  , которая даже при разбивке допуска на две группы и сборке деталей одноименных групп обеспечивает натяг в приемлемых пределах 64-110 мкм в каждой группе при расширении допусков на изготовление на 53,3%, что обеспечивает удешевление производства более чем на 53,3%.

 

Рис.7. Схема расположения полей допусков требуемой и

альтернативной при применении селективной сборки посадок

Пример 2

Дана подвижная посадка – соединение вала с отверстием .

Необходимо увеличить точность соединения: 1) в 2 раза; 2) в 4 раза, сохраняя при этом допуски на изготовление вала (Æ30 с8) и отверстия (Æ30 H8).