Технічні науки / 3. галузеве машинобудування                                                                   

 Мокрицька М.Ю., Гордєєв А. І.,  Мігаль В.Г.

Хмельницький національний університет

АНАЛІЗ ТОЧНОСТІ  СПЕЦІАЛЬНОГО ТОКАРНОГО                                  ПАТРОНУ МЕТОДОМ РОЗМІРНИХ ЛАНЦЮГІВ

 

Одним з особливих шляхів рішення поставлених задач по підвищенню якості, зниженню трудомісткості та собівартості продук­ції машинобудування та металообробки являються розрахунки на точність із використанням теорії розмірних ланцюгів. Розрахунок і аналіз розмірних ланцюгів є одним з обов’язкових етапів конструю­вання машин, сприятливого до забезпечення технологічності конструк­ції. Якість та трудомісткість виготовлення машин у значній мірі залежить від правильного призначення допусків на розміри деталей, які входять у різні збірні з’єднання.

Призначення раціональних допусків на діаметральні розміри деталей не викликає окремих ускладнень, так як для цієї цілі є доклад­но розроблені стандарти допусків та посадок для циліндричних спря­жень, а також є керівні матеріали, які полегшують вибір посадок для різних з’єднань.

Однак крім діаметральних розмірів існують ще ліній­ні та куто­ві розміри. Лінійні розміри визначають відстань між осями та поверх­нями деталей, а кутові розміри – відносне положення поверхонь або осей деталей (паралельність, перпендикулярність, співвісність, симет­ричність).

Для призначення допусків на лінійні й кутові розміри керівних  матеріалів немає й утворювати їх дуже складно через велику кількість факторів виробничого й експлуатаційного  характеру, що впливає на величину цих допусків.

Теорія розмірних ланцюгів [1] відіграє важливу роль не тільки  при конструюванні машин, але також і при розробці технологічних процесів зборки машин та механічної обробки деталей. На основі виявлення та аналізу збірних розмірних ланцюгів технолог може точно встановити методи зборки механізмів та машин, оцінити вплив окре­мих розмірів деталей на точність того чи іншого збірного з’єднання і встановити причини браку  на зборці.

Проведемо аналіз точності виготовлення токарного пристрою методом розмірних ланцюгів. У спеціальному патроні (рис.1) заготовка-кронштейн 6 встановлюється на короткий циліндричний палець 5 до площини торця патрона з поворотом до упора у кутник і фіксується за допомогою двох прихватів (на схемі не зображені).

На шпиндель 1 токарного верстата патрон встановлюється за допомогою короткого конічного отвору (база А) і торця (база Б) фланця 2.

Рис. 1 – Схема лінійних та кутових розмірних ланцюгів для спеціального токарного патрона

 

    Припустимо, що у результаті розрахунку точності техно­логічної операції, отримані наступні вимоги до положення виконавчих поверхонь патрона відносно його конструкторських основних баз:

−      допуск співвісності циліндричної поверхні пальця, який ба­зує, відносно конічного посадочного отвору фланця (база А) – 0,04 мм;

−      допуск паралельності торця пальця 5, який базує, відносно торця фланця (база Б) – 0,03 мм.

    Перш за все, показуємо на схе­мі патрона замикаючи ланки лінійної АΔ та кутової αΔ розмірних ланцюгів, що визначають необхідні показники точності патрона. Потім, аналізуючи конструкцію кожної з деталей патрона, визначаємо ті їх, конструкторські бази, відносне розташування, котрих впливає на розміри замикаючих ланок та знаходимо складові ланки розмірних ланцюгів.  Далі з використанням прийнятих умовних позначень будуємо розмірні ланцюги – лінійний (А) та кутовий (α).

    Аналіз розмірних ланцюгів будемо вести за методом пробних розрахунків. Почнемо з лінійного розмірного ланцюга.  Ланками цього лан­цюга є відстані між осями відповідних конструкторських баз деталей патрона. Вважаємо, що при виготовлені деталей патрона допуски співвісності можуть бути забезпечені у межах 5-го ступеня точності.

    Далі, з урахуванням номінальних значень діаметрів норму­ючих поверхонь, знаходимо числові значення допусків ланок А1 – А3 та А5. Для випадку, що розглядається: Т(А1) = 0,020 мм; Т(А2) = 0,020 мм; Т(А3) = 0,016 мм; Т(А5) = 0,016 мм.

Допуск на ланку А4 визначаємо як макси­мальний зазор у спряженні між фланцем 4 та пальцем 5. Для даного спряження (Ø60). Т(А4) = 60,03 – 60,02 = 0,01 мм. Підставляючи значення Т(А1), Т(А2), Т(А3), Т(А4), Т(А5) у формулу , визначимо поле розсіювання замикаючої ланки, при використанні метода повної взаємозамінності.

    ω(AΔ) = 0,02 + 0,02 + 0,016 + 0,016 + 0,01 = 0,082 мм.

    Так як ω(AΔ) >> T(AΔ) = 0,04 мм, то звичайно, що для забез­печення умови , необхідне буде значне зменшення допусків дета­лей пристрою, що економічно недоцільно. Оцінимо можливість використання методу неповної взаємоза­мінності. Вважаємо, що Р = 0,27 % і, відповідно t = 3 [2]. Вважаємо також, що розподілення дійсних значень відхилень від співвісності у всіх деталей підпорядковується закону Релея. (λ1 = λ2 = λ3 = λ5 = 0,33), а розподілення дійсного значення зміщень через зазор в з’єднанні Ø60 закону нормального розподілення λ5 = 0,33.

    За формулоювизначаємо поле розсіювання замикаючої ланки:

    У даному випадку  незначно перевищує , тому для забезпечення умови  зменшимо допуск співвісності повер­хонь пальця до 4-ї ступені точності, тобто приймемо  = 0,01.   Тоді:

    Таким чином, умова виконана.

    З метою встановлення допусків паралельності конструкторсь­ких баз деталей патрона, виконаємо розрахунок кутового розмірного ланцюга.

    Вважаємо, що економічно доцільні допуски паралельності конст­рукторських баз деталей патрона відповідають 5-му степеню точності.

    За таблицею 55 [3] вибираємо допуски складових ланок з врахуванням розмірів поверхонь, що нормуються, (вказані у знаменнику):

 

 = 0,016/240 мм;  = 0,016/240 мм;

 = 0,016/240 мм;  = 0,01/160 мм.

    Визначаємо допуски складових ланок у кутовому вимірі.

; ;

               ;  .

Допуск замикаючої ланки в кутовому вимірі.

.

    Поле розсіювання замикаючої ланки при використанні метода повної взаємозамінності складе:

 = 3,82∙10 –3 + 3,82∙10 –3 + 3,82∙10 –3 + 3,52∙10 –3 = 14,98∙10 –3...º.

    Так як умова  не виконується, то спробуємо застосувати метод неповної взаємозамінності з ризиком Р = 0,27 % (t = 3).

    Вважаючи, що розподілення дійсних значень відхилення від паралельності підпорядковується закону Релея, приймаємо λі = 0,38.

    Таким чином, поле розсіювання замикаючої ланки:

    Умова  виконується.

    Так як, відхилення від співвісності та паралельності є суттєво додатними величинами, то вважається, що у даному випадку верхні граничні відхилення усіх ланок дорівнюють допускам, а нижні гра­ничні відхилення і номінальні розміри всіх ланок дорівнюють нулю. Розмірний аналіз показав доцільність вибраних граничних відхилень усіх ланок.

 

Джерела інформації:

1.Солонин И.С. Расчет сборочных размерных цепей / И.С. Со­лонин, С.И. Солонин. – М.: Машиностроение, 1980. – 110 с.

2. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч. / В.Д. Мягков и др. – М.: Машиностроение, 1983. – Ч.2. – 445 с.

3. Станочные приспособления. Справочник. Том 1,2. Под ред. В.Н. Вардашкина и А.А. Шатилова. М.: Машиностроение, 1984. – 592 с.