Размерные цепи в сварных конструкциях и их особенности. Зазоры как звенья компенсаторы.

Общие положения

Размерной цепью называется группа связанных между собой раз-

меров, образующих замкнутый контур и служащих решению постав-

ленной задачи согласования допусков на один, или часть этих размеров,

или даже на все размеры. Основной особенностью любой размерной це-

пи является двоякий характер связи между ее размерами: наряду

с внешне очевидной геометрической (конструкторской) связью есть

еще и причинно-следственная (технологическая) зависимость одного

из размеров цепи от каждого из остальных. Это звено цепи называется

замыкающим, а все остальные – составляющими звеньями. Выявле-

ние замыкающего звена и графическое построение контура размерной

цепи представляет важнейшую часть решения задачи согласования до-

пусков, поэтому оно будет рассмотрено на конкретных примерах.

Подетальные размерные цепи. На рис. 2 изображена листовая де-

таль в виде прямоугольника со скошенным углом.

Продольные размеры могут быть заданы различно – любой комбина-

цией из трех размеров (а, в и с) по два. Геометрически и формально-

аналитически выбор этой комбинации кажется безразличным, но техноло-

гически один из трех размеров всегда оказывается зависящим от двух дру-

гих. Характер этой зависимости определяется принятой последовательно-

стью изготовления детали. Различные варианты показаны на рис. 2.

Из исходного полосового проката сначала может быть вырезана

прямоугольная карточка длиной с, а может быть обрезан скос по разме-

ру в. Скос на карточке может быть обрезан с разметкой по стороне а,

тогда размер в самого скоса будет зависеть от возможных ошибок раз-

меров а и с. Если же скос на карточке размечается по размеру в, то раз-

мер а станет зависимым от размеров в и с. Размер с будет зависеть от

размеров а и в, если на полосе со скосом сделать разрез с разметкой его

положения от конца скоса по размеру а.

Рис. 2. Различные варианты последовательности вырезки детали

и формирование размерной цепи

В каждом из этих вариантов замыкающим звеном оказывается иной

размер, что и показано на схемах размерных цепей, изображенных

в нижней части рисунка. Схема размерной цепи изображается согласно

действующим правилам: все звенья одной цепи – заглавной буквой рус-

ского алфавита; замыкающее звено – двусторонней стрелкой (его бук-

венное обозначение имеет подстрочный индекс Δ); составляющие зве-

нья – односторонними стрелками по ходу цепи с индексами в виде по-

рядковых номеров. Для большей наглядности звенья на схеме несколько

разносятся по выносным линиям, связывающим схему с чертежом дета-

ли.

В рассматриваемом случае все звенья параллельны и смещением по

выносным линиям могут быть сведены в одну прямую линию. Такие раз-

мерные цепи называются линейными, они и будут в дальнейшем рас-

сматриваться в этом пособии как наиболее простые. Существуют еще

плоские размерные цепи, звенья которых хотя и не параллельны, но могут

быть сведены в одну плоскость, и пространственные размерные цепи,

звенья которых не могут совместиться в одной плоскости. Методики рас-

чета пространственных размерных цепей в машиностроении еще нет, рас-

чет плоских цепей очень сходен с расчетом линейных цепей.

По характеру своего влияния на величину замыкающего звена все

составляющие звенья разделяются на увеличивающие или умень-

шающие.

Увеличивающие звенья при случайном отклонении своего размера в

большую сторону соответственно увеличивают и замыкающее звено.

Уменьшающие звенья своим случайным увеличением, наоборот,

уменьшают величину замыкающего звена. При рационально выбранном

размещении схемы движение по цепи слева направо будет соответство-

вать увеличивающему звену и наоборот. В сложных цепях рекоменду-

ется дополнительно отличать звенья еще и направлением стрелок над

буквенными обозначениями. Размерные цепи (см. рис. 2 называются

подетальными, т. к. относятся они к размерам одной детали.

Сборочные размерные цепи. Сварная конструкция всегда состав-

лена из отдельных деталей-заготовок. Размерные цепи, связывающие

размеры нескольких деталей, называются сборочными. Такие цепи по-

казаны на рис. 3 для простейшего из сварных узлов – стыкового соеди-

нения двух листовых деталей. Размеры деталей а и с обеспечиваются

технологией заготовительных работ и при нормальном сборочном про-

цессе не должны изменяться. При сборке определяются как величина b

зазора между свариваемыми кромками, так и габаритный размер d.

сварного узла. Замыкающее звено и схема размерной цепи будут зави-

сеть от принятой технологии сборки.

Если при сборке стремиться обеспечить нужную величину зазора

(постановкой мерной прокладки с поджатием к ней кромок деталей, не-

посредственным измерением щупом или линейкой при регулируемом

перемещении деталей или просто визуальным контролем), то габарит-

ный размер получается при этом как следствие: он и будет замыкающим

звеном (см. рис.3, б), зависящим как от фактической величины полу-

ченного зазора, так и от размеров деталей. Такова размерная цепь б, все

составляющие звенья которой являются увеличивающими.

Рис. 3. Сборочные размерные цепи в сварном изделии

Но возможна и другая технология сборки, когда в первую очередь

обеспечивается величина габаритного размера (рис. 3, в): установкой

наружных кромок деталей по упорам приспособления, непосредствен-

ным измерением габарита при перемещении деталей или выравнивани-

ем положения наружных кромок деталей по отметкам на линейке. Зазор

при этом оказывается замыкающим звеном, величина которого зависит

как от фактически установленного габарита, так и от размеров деталей.

В размерной цепи в размеры деталей играют роль уменьшающих звень-

ев, а габаритный размер является увеличивающим звеном.

Зазоры в сварных соединениях. В механосборочных размерных

цепях зазоры между деталями часто делаются замыкающими звеньями,

собирающими на себя всю накапливающуюся погрешность, иногда они

используются в качестве звеньев-компенсаторов, позволяющих изме-

нить в нужном направлении погрешность замыкающего звена. В свар-

ных соединениях все требования к зазорам между деталями определя

ются условиями получения высококачественного сварного соединения.

Технологические требования к зазорам со стороны сварочного

процесса довольно жестки и принципиально не связаны с технологией

сборки. В очень многих случаях требования к зазорам определяются со

ответствующими государственными стандартами, поэтому в размерную

цепь собранного под сварку изделия должны обязательно включаться

зазоры между свариваемыми кромками, играющие роль замыкающего

звена или составляющих звеньев, в зависимости от принятой техноло-

гии сборки. Использование этих зазоров в качестве звеньев

компенсаторов возможно, но только с учетом ограничений, наклады

ваемых сваркой.