РАЗДЕЛ 2
СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СБОРКЕ
2.1. Исследование влияния погрешности позиционирования на собираемость шлицевых соединений.
Для выявления задач, которые необходимо решать перед сборкой ШС, рассмотрим положение шлицевой пары (шлицевого вала и шлицевой втулки) в пространстве. Положение деталей в пространстве определяется шестью степенями свободы - тремя перемещениями и тремя поворотами. Процесс автоматической сборки шлицевой пары представляет собой пространственную задачу, которая решается при помощи размерных цепей и цепей относительных поворотов поверхностей системы "собираемые детали - сборочная машина".
В общем виде для соединений по шлицевым поверхностям это положение определяется следующими размерными цепями (рис. 2.1):
Рис. 2.1. Размерные цепи, определяющие положение деталей в пространстве перед сборкой
где A?, Б?, В?, ??, ??, ?? - замыкающие звенья, характеризующие точность относительного положения собираемых деталей в пространстве; Ai, Бi, Вi, ?i, ?i, ?i - составляющие звенья размерных цепей; m, p, n, q - число звеньев составляющих размерных цепей.
При автоматической сборке ШС необходимо обеспечить точность совпадения осей симметрии двух деталей и относительный поворот вокруг оси симметрии одной из деталей. Точность совпадения осей решают размерными цепями А, Б, ?, ?, точность углового положения - цепью ?. В зависимости от точностных характеристик собираемых деталей и их габаритов указанные задачи можно решать различными схемами базирования.
В таблице 2.1 представлена интегрированная структура погрешностей для шлицевого вала и втулки, а также погрешностей, связанных с настройкой технологического оборудования.
Таблица 2.1.
Рис. 2.2. Интегрированная структура погрешности параметров технологического оснащения для сборки ШС
Причины возникновения отказов.
Исследование характера отказов в процессе выполнения соединения в зоне сборки ШС показало, что их причиной могут быть:
1. Суммарная погрешность позиционирования осей сопрягаемых поверхностей ШС ?? на величину большую, чем сумма радиальных фасок CА и CБ и половины зазора между поверхностями базирования 0,5?b, что вызывает упор торца присоединяемой детали в торец базовой (рис.2.2, а);
2. Заклинивание шлицевой втулки на шлицевом валу вследствие перекоса осей сопрягаемых поверхностей (рис.2.2, б).
Рис. 2.2. Схемы возможных отказов на сборочной позиции (1 - зуб шлицевого вала, 2 - паз шлицевой втулки): а - упор торцов зубьев; б - перекос и заклинивание
Точность относительных положений сопрягаемых поверхностей шлицевой пары.
Выполнение сборочного соединения зависит от взаимного положения собираемых деталей на сборочной позиции, на которой всегда имеется некоторое смещение и перекос осей сопрягаемых поверхностей собираемых деталей, которые при определённой величине могут привести к отказу позиции при выполнении ШС. Погрешность относительного смещения осей сопрягаемых поверхностей ?? на сборочной позиции в значительной степени обуславливает выполнение сборочного соединения. Величина ?? зависит от схемы базирования шлицевой пары и точности их изготовления.
Структура суммарной погрешности ?? в общем виде выражается следующей зависимостью:
?? = f(?, ?; ??),
где ? - погрешность положения оси симметрии сопрягаемых поверхностей шлицевого вала, ? - погрешность положения оси симметрии сопрягаемых поверхностей шлицевой втулки на сборочной позиции; ?? - погрешность настройки сборочной позиции.
Погрешность положения осей сопрягаемых поверхностей шлицевого вала:
? = f(?б; ?з; ?пр; ?ф),
где ?б- погрешность базирования в сборочном приспособлении; ?з- погрешность закрепления шлицевого вала в сборочном приспособлении; ?пр- погрешность, обусловленная неточностью изготовления сборочных приспособлений;
?ф- погрешность фиксации сборочных приспособлений спутников или индексирующих столов.
Погрешность положения оси симметрии сопрягаемых поверхностей шлицевой втулки
?=f(?б; ?з; ?и.м; ?/ф),
где ?б - погрешность базирования шлицевой втулки в ориентирующем устройстве сборочного исполнительного механизма; ?з - погрешность закрепления шлицевой втулки; ?и.м - погрешность, обусловленная неточностью изготовления сборочного исполнительного механизма, а также наличием зазоров в его подвижных соединениях; ?/ф - погрешность позиционирования исполнительного механизма, обусловленная неточностью работы фиксирующих устройств.
Погрешность настройки
??=f(?изм; ?рег; ?расч),
где ?изм- погрешность измерения, зависящая от точности применяемых измерительных средств; ?рег- погрешность регулирования относительного положения сборочных приспособлений и исполнительного механизма, зависящая от конструктивного исполнения сборочной позиции и квалификации наладчика;
?расч - погрешность определения настроечного размера.
Суммарную погрешность определяем как замыкающее звено размерной цепи по формуле
??=tv?1?21+?2?22+?3?23+....+?n ?2n ,
где t -коэффициент, определяющий в реальных условиях степень риска появления значения ??, превышающего расчётный; ?1; ?2; ?3;....?n - предельные значения составляющих; ?1; ?2; ?3 ....; ?n- коэффициенты, зависящие от формы кривых распределения погрешностей.
Надёжность выполнения ШС в значительной степени зависит от технологических возможностей исполнительного механизма, осуществляющего сборку. Условием выполнения соединения является
? ? ??,
где Е - допустимое смещение осей сопрягаемых поверхностей собираемых деталей, при котором выполнение соединения происходит с заданным уровнем безотказности.
Для автоматического выполнения шлицевых соединений с гарантированным зазором предел технологических возможностей исполнительных сборочных механизмов, применяемых на производстве для компенсации погрешности ??, определяется суммой 0,5?b + ?С, где ?С - сумма рад