Под точностью понимают стандартизованные значения допусков на размеры, правильность геометрических форм и чистоту рабочих поверхностей сопрягаемых деталей. Требуемая точность изготовления объектов производства обеспечивается освоенными технологическими методами обработки деталей, узлов, изделий в целом. Выбор допусков, т. е. уровень точности, определяется условиями работы звеньев размерной цепи, технологическими возможностями производства и экономической целесообразностью принятой точности. Окончательным же апробированием требуемой точности изготовления является анализ результатов лабораторных и эксплуатационных испытаний образцов, изготовленных строго по технологическому процессу.
Погрешности в пределах установленных допусков, возникающие на различных этапах технологического процесса производства, взаимосвязаны. Точность сборки узлов, механизмов, изделий в целом зависит от точности изготовления деталей, а точность изготовления последних — от точности изготовления заготовок. Поэтому вопросы точности не могут решаться разобщенно; они решаются комплексно для всего технологического процесса производства. Ошибки, непосредственно связанные с механической обработкой заготовок, делят на ошибки размера, положения, формы, микрогеометрии.
Под ошибкой размера понимают величину поля рассеяния во взаимном положении двух поверхностей одной детали. К ошибкам положения относят все ошибки, связанные с неточностью координации деталей относительно их конструкторских баз и относительно друг друга. К ошибкам формы относят ошибки формы поперечного сечения (овальность, огранка и т. п. вместо круглого сечения) и ошибки формы по длине (в телах вращения вместо цилиндрической ровной поверхности — наличие конусности, седловидности, бочкообразности, волнистости и т. п.). Ошибки микрогеометрии связаны с наличием шероховатости на обработанной поверхности в виде чередующихся микровпадин и микровыступов. Величина и упорядоченность микронеровностей зависят от способа обработки. Так, например, следы шлифованной поверхности не имеют закономерно чередующихся впадин и выступов, тогда как поверхности, полученные обработкой на токарных, строгальных станках, отличаются закономерным чередованием тех и других.
Величина микронеровностей определяется видом режущего инструмента, его геометрией и режимом обработки.
Шероховатость поверхности по ГОСТ 2789—73 оценивается двумя показателями: средним арифметическим отклонением
профиля
и высотой неровностей
Указанный ГОСТ устанавливает 14 классов чистоты поверхности с подразделением классов от 6 до 14 дополнительно на разряды «а», «б» и «в»; данные приводятся в табл. 2-4.
Для классов с 6 по 12 основой является шкала Rа, а для классов с 1 по 5, 13 и 14 — шкала Rz.
Обозначение чистоты поверхности V классов от 1 до 14 разрядов «а», «б» и «в» пишутся вместе, например 4 или 86 и т. д. Шероховатость поверхности вне класса чистоты обозначается, здесь 600 — значение шероховатости в микрометрах.
Таблица 2-4
Из теории машин и механизмов известно, что все задачи по достижению требуемой точности изделий определяются с помощью размерных цепей и кинематических схем.
В зависимости от того, какими средствами достигается предписанная точность замыкающего звена и кинематическая связь входящих в цепь звеньев, различают следующие способы конструирования, обработки и сборки деталей.
Полная взаимозаменяемость является основой массового производства. Различают внешнюю и внутреннюю взаимозаменяемости.
Понятие «внешняя взаимозаменяемость» относится к готовым изделиям. Например, автоматические выключатели должны быть взаимозаменяемы по номинальным напряжению и току, защитным характеристикам, габаритам; подшипники качения — по наружному и внутреннему диаметрам колец. Внутренняя взаимозаменяемость относится к деталям, подузлам, узлам, механизмам, входящим в изделие.
С целью обеспечения высоких качественных показателей вводят понятие функциональной взаимозаменяемости для деталей, узлов, механизмов, включающей в себя соблюдение требований по допускам, геометрическим (форма, шероховатость), механическим (твердость, усталостная прочность и др.), тепловым, электрическим и другим параметрам, обеспечивающим их эксплуатационную надежность и требуемую долговечность.
Среднее значение допуска δср для каждого из входящих в размерную цепь т звеньев при необходимом допуске замыкающего звена δΔ, определяется из зависимости:
Если окажется, что величина δср технологически трудно достижима и экономически неприемлема, то применяют другие принципы достижения требуемой точности замыкающего звена.
Неполная (частичная) взаимозаменяемость позволяет расширить допуски на сопрягаемые звенья (детали) по сравнению с допусками, обеспечивающими полную взаимозаменяемость. При этом используются выводы теории вероятностей, позволяющие определить количественную сторону погрешностей: замыкающего звена, выходящих за пределы установленного допуска. И если дополнительные затраты на исправление .бракованных изделий малы по сравнению с производственными затратами при осуществлении полной взаимозаменяемости, то не исключается вероятность применения частичной взаимозаменяемости.
Групповая взаимозаменяемость позволяет получить при этом способе производства требуемую точность замыкающего звена за счет сопряжения деталей, изготовленных по расширенным допускам с последующей их сортировкой на группы, позволяющей внутри этих групп производить сборку по принципу полной взаимозаменяемости. Этот способ позволяет увеличить в п раз среднее значение допуска δср, соответствующую полной взаимозаменяемости, получая так называемый производственный допуск. Исходя из этого выражения устанавливают допуски на входящие в размерную цепь отдельные звенья.
При массовом производстве сортировку и маркировку деталей по группам производят с помощью специальной оснастки и сортировочных автоматов. Так как детали по допускам количественно распределены не равномерно, а в соответствии с законом рассеяния размеров, то часть деталей может оказаться некомплектной: эти детали не могут использоваться при сборке, увеличивая тем самым незавершенное производство.
Сортировка деталей по группам связана с дополнительными затратами, усложняется и складское хозяйство, вследствие этого снижается экономичность рассматриваемого способа производства.
В случае невозможности или нецелесообразности построения технологического процесса по принципу взаимозаменяемости требуемая точность замыкающего звена достигается методами регулировки и пригонки.
Метод регулировки заключается в том, что на размеры деталей, входящих в размерную цепь узла или механизма, устанавливают технологические допуски, а требуемая точность замыкающего звена достигается за счет введения дополнительного компенсирующего звена. В качестве компенсаторов применяют прокладки, шайбы, стопорные винты, втулки с резьбой и др.
При методе пригонки возможность расширенных допусков на детали, входящие в размерную цепь, осуществляется за счет наличия в цепи специального звена, подлежащего дополнительной доводке путем снятия необходимого слоя материала, обеспечивающего требуемую точность замыкающего звена.
К недостаткам этого метода относят:
- необходимость привлечения для выполнения пригоночных работ рабочих высокой квалификации;
- значительные колебания во времени, затрачиваемом на выполнение пригоночных работ, что может сбить ритм работы конвейера;
- трудно разрешимость задачи достижения требуемой точности всех звеньев цепи за счет изменения размеров одного звена.
Как указывается в [8], «при обеспечении требуемой точности расстояний между исполнительными поверхностями нередко увеличивают погрешности их относительных поворотов; добиваясь требуемой точности относительных поворотов, теряют точность расстояний и т. д.».
