Các chi tiết trong quá trình lắp ráp tự động phải đ−ợc đặt trên các vị trí sao cho chúng có thể lắp ráp dễ dàng với chi tiết khác khi kích th−ớc của nó nằm trong phạm vi dung sai cho phép. Đây là nhiệm vụ quan trọng nhất của việc tổ
chức các quá trình lắp ráp tự động. Tồn tại hai ph−ơng pháp tính toán và thực hiện định vị t−ơng đối chi tiết: định vị cứng và tự định vị (tự tìm kiếm và có điều khiển). Trên hình 5-3 là vị trí của trục và bạc tr−ớc khi thực hiện lắp ráp bằng ph−ơng pháp định vị cứng.
Trục đ−ợc kẹp vào một mặt tỳ còn bạc đ−ợc kẹp vào mặt tỳ khác. Khoảng cách giữa các mặt tỳ là h. Trong quá trình lắp ráp có thể xuất hiện hiện t−ợng, khi điểm ngoài cùng a của trục chờm qua mép của lỗ bạc (v−ợt ra ngoài điểm b, hình 5-3c). Khi di chuyển xuống, trục sẽ tỳ vào mặt đầu của lỗ làm cho quá trình lắp ráp không thực hiện đ−ợc. Cần nhấn mạnh rằng, hiện t−ợng này sẽ xảy ra cả khi trục và bạc đ−ợc chế tạo trong phạm vi dung sai, nghĩa là kích th−ớc db của trục nhỏ hơn kích th−ớc do của lỗ, và trục dễ dàng chui vào lỗ khi lắp ráp bằng ph−ơng pháp thủ công. Khi lắp ráp tự động do các nguyên nhân nh− độ không đồng tâm của mặt trong với mặt ngoài của bạc, sai số của kích th−ớc đ−ờng kính ngoài và nhiều yếu tố khác, mà quá trình lắp ráp không thực hiện đ−ợc. Do đó, các chi tiết dùng trong lắp ráp tự động phải có yêu cầu về độ chính xác rất chặt chẽ.
Xét điều kiện lắp ghép của trục và bạc khi định vị cứng. Bạc đ−ợc đ−a từ d−ới lên, trục đ−a từ trên xuống. Bạc có đ−ờng kính ngoài D, dung sai δH. Do đó, đ−ờng kính ngoài của bạc có thể thay đổi từ DM tới Dδ. Lỗ có đ−ờng kính do dung sai δb, nên đ−ờng kính lỗ có thể thay đổi từ dOM tới dOδ, e là độ lệch tâm của lỗ với đ−ờng kính ngoài của bạc. Các mặt tỳ cố định của bạc và trục có thể đ−ợc bố trí từ hai phía đối diện hình (5-3c) hoặc cùng một phía hình (5-3d). Cần l−u ý rằng, ph−ơng án trên hình (5-3d) kém thuận tiện hơn khi lắp đặt các cơ cấu dẫn đẩy của đầu lắp ráp. Vị trí giới hạn trái của điểm bên phải a của lỗ sẽ xuất hiện khi bạc có đ−ờng kính ngoài DM và đ−ờng kính lỗ dOM bé nhất, còn độ lệch tâm e đạt giá trị lớn nhất và nằm lệch về phía bên trái so với đ−ờng tâm bạc (hình 5-3a). Với các điều kiện này khoảng cách tính từ mặt tỳ cố định của bạc tới điểm cạnh bên phải a của lỗ (hình 5-3a) sẽ có giá trị:
e d D d D D h M OM M OM M − − = + − = 2 2 (5.2)
Khi các mặt tỳ bố trí theo ph−ơng án nh− trên hình 5-3c, để quá trình lắp ráp tự động có thể thực hiện đ−ợc, khoảng cách từ mặt tỳ cố định của trục tới mặt tỳ cố định của bạc phải có giá trị đúng bằng h. Nếu mặt tỳ của trục nằm bên phải điểm a (hình 5-3a), thì khi trục di chuyển xuống sẽ chạm vào mặt đầu của bạc.
Vị trí giới hạn phải của điểm cạnh bên trái b của lỗ sẽ là vị trí ứng với bạc có đ−ờng kính ngoài lớn nhất Dδ; lỗ bạc có đ−ờng kính nhỏ nhất dOM; còn độ lệch tâm e đạt giá trị lớn nhất và nằm lệch về phía bên phải so với đ−ờng tâm bạc
(hình 5-3b). Khoảng cách giữa mặt tỳ cố định của bạc tới điểm giới hạn phải của mép trái lỗ là: e d D h = + OM + 2 1 δ (5.3)
Khi các mặt tỳ phân bố cùng một phía (hình 5-3d), khoảng cách giữa chúng phải có giá trị bằng h1. Khoảng không gian giữa hai điểm a và b (hình 5- 3a, b) sẽ là khoảng tự do nếu kích th−ớc của bạc nằm trong phạm vi dung sai cho phép. Do đó, nếu trục có kích th−ớc đ−ờng kính ngoài dbδ không lớn hơn giá trị của ab, còn khoảng cách giữa các mặt tỳ có giá trị đúng bằng giá trị tính toán theo công thức (5.2) và (5.3), quá trình lắp ráp tự động giữa trục và bạc sẽ đ−ợc thực hiện.
Hình 5-3. Định vị cứng chi tiết khi lắp ráp
Xuất phát từ các phép tính hình học và đại số dễ dàng tìm đ−ợc công thức bảo đảm điều kiện lắp ghép:
e
H 2
2 min = +
ở đây: ∆min - khe hở bé nhất cho phép của mối lắp, ∆min =dOM −dOδ
Nếu dung sai của các chi tiết lắp ráp không đáp ứng đ−ợc công thức (5.4), để có thể thực hiện quá trình lắp ráp, các chi tiết bắt buộc phải đ−ợc vát mép. L−ợng vát mép đ−ợc xác định từ điều kiện lắp ráp tự do theo công thức sau đây:
e
c H 2
2 −∆min +
=δ (5.5)
Trong thực tế, bài toán định vị t−ơng đối chi tiết khi lắp ráp là các bài toán không gian nhiều chiều, vì ngoài dịch chuyển theo các trục toạ độ luôn tồn tại hiện t−ợng quay quanh một vài trục toạ độ hình (5-4a) do một trong các chi tiết đ−ợc chế tạo kém chính xác, hoặc do mặt chuẩn chế tạo bị sai lệch (hình 5-4b). Các sai lệch do độ nghiêng đ−ờng tâm có thể đ−ợc loại bỏ nhờ chuyển động tự do của một trong hai chi tiết lắp ráp, ví dụ, hình 5-4c.
Việc định vị tự động các chi tiết có ren cần đặc biệt quan tâm vì dễ xảy ra hiện t−ợng đứt, hỏng ren khi lắp ráp tự động. Sơ đồ lắp ráp tự động các mối lắp ren có thể mô tả trên hình 5-5.
Hình 5-4. Các khả năng xảy ra độ nghiêng đ−ờng trục chi tiết tr−ớc khi lắp ráp
Đai ốc đ−ợc định tâm trên vị trí lắp bằng cơ cấu đàn hồi, còn vít đ−ợc giữ trong cơ cấu định vị. Cơ cấu định tâm và cơ cấu định vị đ−ợc lắp đạt đồng tâm với sai số cho phép. Trên sơ đồ ta thấy độ dịch chuyển đ−ờng tâm của các chi tiết lắp ráp (hình 5 - 5a) chính là khâu khép kín của chuỗi sai số định vị.
L = l1 + l2 + l3 (5.6)
Trong đó:
l1 - độ không đồng tâm của cơ cấu định vị và định h−ớng;
l2 - l−ợng dịch chuyển lớn nhất của tâm vít so với tâm của cơ cấu định vị và đ−ợc tính theo công thức sau đây:
2 2 2 2 op b b l δ δ + ∆ + = (5.7) Trong đó: b
∆ - khe hở yêu cầu giữa cơ cấu định vị với vít;
b
δ - dung sai đ−ờng kính ngoài của vít;
op
δ - dung sai đ−ờng kính lỗ của cơ cấu định vị.
Hình 5-5. Định vị các chi tiết khi lắp các mối ghép ren
L−ợng dịch chuyển lớn nhất của tâm đai ốc so với tâm của cơ cấu định h−ớng l3 đ−ợc tính theo công thức sau đây:
2 2 2 2 φ δ δ + + ∆ = r r l (5.8) Trong đó: r
∆ - khe hở yêu cầu giữa lỗ của đai ốc và chốt định vị;
r
δ - dung sai đ−ờng kính lỗ đai ốc;
φ
δ - dung sai chế tạo chốt định vị.
L−ợng dịch chuyển lớn nhất cho phép của đ−ờng tâm các mặt lắp ghép của mối lắp ren (không tính tới độ nghiêng của các đ−ờng tâm) theo điều kiện không xuất hiện hiện lẹm răng (cắt chân ren) đ−ợc xác định theo công thức:
l1 + l2 + l3 = 0,325.P
Với P là b−ớc ren.
Hình 5-5b là hiện t−ợng cắt chân ren. Góc nghiêng giới hạn khi xuất hiện cắt chân ren βmax (hình 5-5c) đ−ợc xác định từ công thức thực nghiệm sau:
d P d d tg P tg o cp. 30 0,5. . 5 , 0 1 1 max = + + − − = δ δ β (5.9) Trong đó:
d - đ−ờng kính ngoài của ren; dcp - đ−ờng kính trung bình của ren; d1 - đ−ờng kính trong của ren;
cp
δ - dung sai đ−ờng kính trung bình của ren; 1
δ - dung sai đ−ờng kính trong của ren.