Точность в проектировании деталей

Точность в проектировании деталей – это способность изготовления и сборки деталей в соответствии с заданными требованиями по размерам, форме, расположению и ориентации. В инженерном контексте точность означает соответствие изделия заданным характеристикам без избыточных допусков.

Факторы, влияющие на точность деталей, включают в себя качество материалов, технологии производства, условия эксплуатации, температурные и воздействующие нагрузки, а также требования к конечному изделию.

Технические требования к точности при проектировании могут включать определение допусков на размеры и форму деталей, требования к шероховатости поверхности, необходимые технологические операции для достижения заданной точности, а также методы контроля и измерения для обеспечения соответствия требованиям. С учетом этих требований инженеры разрабатывают детали с учетом технических спецификаций и подбирают подходящие технологии производства для обеспечения необходимой точности изготавливаемых деталей.

Первичными элементами изделия (И) и простейшими объектами

проектирования норм точности являются детали (Д) (см. рис. 2.4).

Деталь как объект конструирования представляет собой неделимое

однородное тело, материал, форма и размеры которого обусловлены

назначением.

С точки зрения нормирования точности в каждой детали можно вы­

делить три структурных взаимосвязанных элемента (рис. 2.5):

♦ рабочий (РЭ) — точка, линия, плоскость или ось, определяющая

положение поверхности (поверхностей), которая выполняет основное

функциональное назначение детали (например, ось шейки вала под

зубчатое колесо, нажимная плоскость рычага, ось основной окружности зубчатого колеса и т. п.);

♦ базовый (БЭ), представляющий собой точку, плоскость или ось,

определяющую положение базирующей поверхности (поверхностей)

детали (например, общая ось двух подшипниковых шеек, ось посадочного отверстия поворотного рычага, зубчатого колеса и т. п.);

♦ свободный (СЭ) — элемент конструкции детали, соединяющий

рабочий и базовый элементы, т. е. «тело» самой детали.

Под функциональной точностью детали будем понимать неопределенность положения ее РЭ относительно БЭ. Очевидно, источниками этой комплексной неопределенности являются базовый, свободный и рабочий элементы детали. В общем случае неопределенность положения РЭД (по заданной координате) условно может быть представлена в виде нения (СД) или даже конструктивной цепи (КЦ), расширяя соответственно их область определения.

Соединения деталей

Соединение (СД) двух деталей через непосредственный механический контакт их рабочих и базовых поверхностей представляет собой элементарную сборочную единицу. По функциональному назначению соединения подразделяются на рабочие и базирующие. Рабочие соединения обеспечивают непосредственный контакт рабочих элементов схемных деталей преобразующих функциональных устройств. Проектирование норм точности рабочих соединений является неотъемлемой частью проектирования норм точности функциональных устройств.

Базирующие соединения (далее — соединения) наиболее многочисленные, служат для достижения определенного взаимного ориентирования соединенных деталей. Исходя из своего назначения, базирующее соединение в отличие от рабочего предполагает контакт рабочего элемента первой детали РЭД1 и базового элемента второй детали БЭД2 (рис. 2.7). Различают соединения неподвижные, служащие для образования несущих систем изделия, и подвижные, представляющие собой конструктивную реализацию кинематических пар подвижных систем изделий. Подвижные соединения в большинстве случаев обеспечивают простейшие виды движения: вращательное и поступательное, поэтому сопрягаемые элементы этих пар выполняются в виде наиболее технологичных поверхностей — цилиндра и плоскости; сфера и специальные поверхности используются реже из-за их не технологичности.

В каждом соединении можно выделить следующие структурные эле­

менты (рис. 2.7):

♦ рабочий элемент соединения РЭСД — конструктивный элемент

(точка, линия, плоскость или ось), принадлежащий одной из деталей

и выполняющий функциональное назначение соединения (РЭСЛ= РЭЛ2)

(рис. 2.7, а).

♦ базовый элемент соединения БЭСД— конструктивный элемент

(точка, линия, плоскость или ось), принадлежащий другой детали

и выполняющий функцию ориентирования соединения в изделии

(БЭсд = БЭд,) (рис. 2.7, а).

Пример. В соединении «вал —зубчатое колесо» (см. рис. 2.7) рабочим элементом соединения РЭСД выступает ось венца зубчатого колеса,

А базовым элементом соединения БЭСД— общая ось двух подшипниковых шеек вала.

Соединяемые детали образуют контактную пару. Под функциональной точностью соединения деталей будем понимать неопределенность

положения РЭСДотносительно БЭСД. Как следует из структурной схемы соединения, источниками комплексной неопределенности положения рабочего элемента соединения относительно базового являются

(рис. 2.8):

♦ деталь 1 (схемная);

♦ деталь 2 (базирующая);

♦ место контакта деталей.

В общем случае неопределенность положения РЭСД (по заданной

координате) условно может быть представлена в виде:

uСД =uД1 + uД2 +uS (2.11)

где uД1 и uД2 — функциональные точности 1-й и 2-й детали соответственно, представленные как неопределенность положения рабочего элемента каждой детали относительно базового элемента; uS(кондД1-Д2) неопределенность взаимного расположения (по заданной координате) 1-й и 2-й деталей, возникающая непосредственно в месте контакта деталей.

Примечание. Следует обратить внимание, что формула (2.11) не является

расчетной в чистом виде; она демонстрирует тот факт, что неопределенность положения РЭСД является комплексной величиной и представляет собой некоторую совокупность неопределенностей влияющих параметров.

Таким образом, процесс проектирования норм точности соединений

сводится к распределению заданной функциональной точности (допустимой неопределенности положения рабочего элемента соединения

относительно базового) между тремя основными источниками и представляющими их неопределенностями параметров с последующим преобразованием последних в нормы точности.

Источником исходных данных для проектирования норм точности

соединения (СД) (допустимая неопределенность положения РЭСД относительно БЭСД) является результат проектирования норм точности

соответствующей конструктивной цепи (КЦ).

Как следует из структурной схемы соединения СД (см. рис. 2.8) и фор­

мулы (2.11), процесс проектирования норм точности соединения включает процесс проектирования норм точности детали. Качественно новым здесь является лишь наличие такого источника неопределенности, как место контакта.