Нормирование точности размеров в размерных цепях
Основные понятия о размерных цепях
Точности размера каждого из элементов детали (вала или отверстия) не зависят друг от друга, если их рассматривать отдельно. Но стоит соединить две детали для образования сопряжения, как возникает зависимость значений параметров сопряжения (зазоров и натягов) от размеров элементов соединяемых деталей (вала и отверстия) и их точности.
Например, если взять ступенчатый вал, то его общая длина будет зависеть от длины каждой ступени, т.е. общая длина вала связана с длинами отдельных ступеней. Ну, а если взять сложный механизм, например, редуктор, то в нем на одном валу могут быть установлены разные по длине детали (зубчатые колеса, муфты, втулки, кольца, прокладки и т.д.), и общая длина собранных на валу деталей будет зависеть от длины каждой из них. Следовательно, необходимо назначать такие требования к точности размеров этих деталей, чтобы они могли быть собраны на валу, и их суммарная длина была бы не больше, чем расстояние между стенками редуктора, в котором должен быть установлен вал. И не просто установлен, но и обеспечен требуемый осевой зазор.
Взаимосвязь размеров элементов детали или отдельных деталей, входящих в конструкцию узла или всего механизма, составляет размерную цепь. Размерная цепь – это совокупность размеров, образующих замкнутый контур, предназначенный для решения поставленной задачи.
Рис. 2.10. Размерная цепь
Посадки с зазором и натягом также могут служить примерами размерных цепей.
Рис. 2.11. Размерная цепь при образовании посадки с зазором, где зазор является звеном размерной цепи
Рис. 2.12. Посадка с натягом, где значение натяга является звеном размерной цепи
Следует обратить внимание на то, что зазор и натяг получаются последними в этих простейших размерных цепях.
Рис. 2.13. Простейшие размерные цепи
Размеры, входящие в размерную цепь, называют звеньями размерной цепи.
Размерная цепь обязательно должна быть замкнутой. Во всякой размерной цепи имеется звено, которое при обработке или сборке получается последним. Это звено называется замыкающим звеном, а при решении некоторых задач и исходным звеном. Исходя из предельных значений этого размера, рассчитывают допуски и отклонения всех остальных размеров цепи. Величина и точность замыкающего звена определяются величиной и точностью всех остальных размеров цепи, называемых составляющими.
Пример: из заготовки А4 (подрезали с двух сторон), проточили А3, повернули – проточили А1, А2 – последнее (рис. 2.13)
Детальная размерная цепь относится к детали.
Сборочная размерная цепь – цепь, относящаяся к сборочной единице.
По степени влияния составляющих звеньев на замыкающее звено, составляющие звенья разделяются на увеличивающие и уменьшающие.
Принцип подхода следующий: мысленно изменяем звено в сторону увеличения. При этом остальные звенья остаются фиксированы. Определяем, в какую сторону меняется замыкающее звено. Если с увеличением составляющего звена замыкающее звено тоже увеличивается, то звено называется увеличивающим звеном.
Уменьшающим звеном размерной цепи называется звено, с увеличением которого замыкающее звено уменьшается.
Размерная цепь может быть выполнена в виде отдельной схемы.
Виды размерных цепей
В зависимости от разных классификационных признаков можно указать несколько видов размерных цепей:
1. По назначению — конструкторские, технологические и измерительные.
2. По взаимному расположению звеньев размерные цепи делятся на линейные, плоские и пространственные.
Размерную цепь называют линейной, если все ее звенья номинально параллельны одно другому и лежат в одной плоскости.
Рис. 2.14. Линейная размерная цепь
Размерную цепь называют плоской, если ее звенья лежат в одной плоскости, но не параллельны друг другу.
Плоскую РЦ можно свести к линейной РЦ путем проектирования на линии одного направления. При проектировании размеры изменяются, т.е. их величины умножаются на косинусы и синусы углов, которые условно можно считать постоянными коэффициентами. Принципиально метод расчета цепей от величины этих коэффициентов не изменяется.
Рис. 2.15. Плоская размерная цепь
Размерную цепь называют пространственной, если ее звенья находятся в разных плоскостях и не параллельны друг другу.
Замкнутость размерного контура – необходимое условие для составления и анализа размерной цепи.
Однако на рабочем чертеже размеры следует проставлять в виде незамкнутой цепи; не проставляют размер замыкающего звена, т.к. для обработки он не требуется.
Деталь по замыкающему размеру не обрабатывают. Этот размер получают в результате обработки детали по другим, связанным с ним размерам.
Задача обеспечения точности при конструировании изделий решается с помощью конструкторских размерных цепей, а при изготовлении деталей – с помощью технологических размерных цепей, выражающих связь размеров системы СПИД. Когда решается задача измерения величин, характеризующих точность изделия, используют измерительные цепи, звеньями которых являются размеры системы «измерительное средство – измеряемая деталь».