Пути повышения точности замыкающего звена размерной цепи и анализ размерных цепей

 

Поскольку повышение точности машины сводится к уменьшению поля рассеяния замыкающего звена соответствующей РЦ, то возможные пути повышения точности можно выявить анализируя уравнения (5.4, 5.5 и 5.7) таких возможных путей три:

1. Уменьшение поля рассеяния ω А_i составляющих звеньев. Другими словами - повысить точность машины, можно повысив точность размеров составляющих её деталей. Этот очевидный путь долгое время был единственным и стимулировал разработку новых финишных методов обработки, совершенствование оборудования, инструмента, оптимизацию рабочих режимов с целью удешевления процессов достижения высокой точности. Однако этот путь имеет свои пределы: достижимая точность имеющихся в арсенале технолога методов обработки либо экономическая целесообразность обеспечения той или иной точности.

2. Уменьшение числа составляющих звеньев в РЦ. С чем это связано: если допуск исходного звена ТА₀ распределить между составляющими звеньями, то получится что, чем больше составляющих звеньев в РЦ, тем более жёстче будет назначена величина допуска на каждое из них. Например, допуск исходного звена ТА₀ =0, 2мм. В первой размерной цепи число составляющих звеньев равно 3, во втором – 7, тогда:

в первом случае:

мм

во втором:

мм

Ясно, что во втором случае получение такой точности на каждом звене будет сложнее и дороже.

Первый путь уменьшения числа составляющих звеньев получил название «принцип наикратчайшего пути». Этот принцип нацеливает разработчика на создание конструкции или технологической операции, в которых требуемый размер формировался бы в наикратчайшей РЦ с минимальным количеством звеньев. Так, например, в конструкции редуктора, фрагмент которого представлен на рис. 5.7, а, количество звеньев можно сократить за счёт звеньев Б₃ и Б₁₁ (тем самым допуски на изготовление других звеньев сразу же увеличатся), а их номинальные значения распределить между звеньями Б₁, Б₅, Б₉ и тогда конструкция будет выглядеть так, как представлено на рис. 5.8. Как видно из рисунка, существенные изменения претерпела шестерня, и это изменение приведёт к усложнению и удорожанию её изготовления, в частности получения отливки. Но на практике чаще бывает, что расходы на дополнительное внесение изменений в готовую деталь не превышают экономию от изготовления всех звеньев, у которых допуски на изготовление будут жёстче по сравнению с предложенным вариантом, количества изготавливаемых деталей и усложнения сборки конструкции.

Другой пример, на рис. 5.9, а дана схема растачивания на токарном станке отверстия во втулке на глубину Д₀. Обработка ведётся с использованием жёсткого упора 5, установленного на направляющей станине, в который упирается в конце рабочего хода суппорт 4, несущий резец 3. Заготовка 2 устанавливается в патрон 1 с базированием в осевом направлении по левому торцу. При такой схеме построения операции РЦ «Д» включает в себя три составляющих звена, из которых Д₁ и Д₂ образуются в ТС при её наладке, а Д₃ – размер заготовки, с которым она приходит с предыдущей операции. В этом случае в соответствии с уравнением (5.5), ω Д₀=ω Д₁+ω Д₂+ω Д₃. Если принять поле рассеяния составляющих звеньев равным 0, 1 мм, то поле рассеяния замыкающего звена ω Д₀ будет равно 0, 3мм.

Рис. 5.8. Пример сокращения числа составляющих звеньев в конструкции редуктора.

 

Рис. 5.9. Использование принципа наикратчайшего пути для повышения точности размера Д₀ втулки.

На рис. 5.9, б приведена другая схема получения размера Д₀ на том же самом токарном станке. Взамен жёсткого упора 5 применяется специальный упор 6, устанавливаемый в резцедержатель рядом с резцом. Этим упором при контакте его с правым торцем втулки определяется конец рабочего хода. Как видно из рис. 5.9, б, РЦ «Д» превращается в один размер между режущей кромкой инструмента и наружной поверхностью ролика упора. Точность этого размера обеспечивается при наладке ТС.

Второй путь уменьшения числа составляющих звеньев связан с размерами переходов с ОБ одной детали на ВБ другой (на рис. 5.7 это звенья Б₂, Б₄ и т.д.). Если в схеме базирования между двумя деталями нет неопределённости, то размер перехода из РЦ не включают. Сравнение величин элементарных погрешностей, составляющих в сумме погрешность установки (см. формулу 4.1) показывает, что погрешность от неопределённости базирования ω _НБ, как правило, на порядок больше всех остальных и достигает порядка полей допусков внутридетальных размеров, включаемых в РЦ. Поэтому, если ω _НБ=0, то при незначительном и допустимом для большинства практических задач снижении точности удаётся значительно «укоротить» РЦ и упростить расчёты. Так, на рис. 5.7, а, схемы базирования всех деталей не содержат неопределённости, поэтому звенья Б₂, Б₄, Б₆, Б₈, Б₁₀ из РЦ исключаем и цепь «Б» заменяем РЦ «В» с исходным звеном В₀=Б₀, в которой исключены эти звенья (рис. 5.7, б). Если же в схемах базирования деталей есть неопределённость базирования, то приём применять нельзя.

3. Уменьшение величины передаточного отношения составляющих звеньев (см. формулу 5.4).