6.6. Метод групповой взаимозаменяемости. Селективная сборка
Сущность метода групповой взаимозаменяемости заключается в изготовлении деталей со сравнительно широкими технологически выполнимыми допусками, выбираемыми из соответствующих стандартов, сортировке деталей на равное число групп с более узкими групповыми допусками и сборке их (после комплектования) по одноименным группам. Такую сборку называют селективной.
Метод групповой взаимозаменяемости применяют, когда средняя точность размеров цепи очень высокая и экономически неприемлемая.
При селективной сборке (в посадках с зазором и натягом) наибольшие зазоры и натяги уменьшаются, а наименьшие увеличиваются, приближаясь с увеличением числа групп сортировки к среднему значению зазора или натяга для данной посадки, что делает соединения более стабильными и долговечными (рис. 6.4). В переходных посадках наибольшие натяги и зазоры уменьшаются, приближаясь с увеличением числа групп сортировки к значению натяга или зазора, которое соответствует серединам полей допусков деталей.
Рис. 6.4. Схемы сортировки деталей на группы:
а -
при 
;
б - при TD>Td
(а, б - посадки с зазором);
в -
при TD>Td;
г — при
(в, г - посадки
с натягом);
д - с учетом кривых распределения
Для
установления количества групп сортировки
п
деталей необходимо знать
требуемые предельные значения групповых
зазоров или натягов,
которые находят из условия обеспечения
наибольшей долговечности
соединения, либо допускаемое значение
группового допуска 
или
,
определяемое
экономической точностью сборки и
сортировки
деталей, а также возможной погрешностью
их формы. Отклонения формы не должны
превышать группового допуска, иначе
одна
и та же деталь может попасть в разные
(ближайшие) группы в
зависимости от того, в каком сечении
она измерена при сортировке.
Рассмотрим случай определения числа п групп, когда в посадке TD = Td. Для этого случая характерно, что групповой зазор или натяг остаются постоянными при переходе от одной группы к другой (рис. 6.4, а). При сборке деталей для повышения долговечности подвижных соединений необходимо создавать наименьший допускаемый зазор, для повышения работоспособности соединений с натягом — наибольший допускаемый натяг. Число п групп подсчитывают по следующим формулам:
при
заданном 
(для подвижной посадки)
;
(6.20)
при
заданном 
(для посадки с натягом)
.
(6.21)
При
заданном групповом допуске 
или
;
;
;
.
При 
:
.
(6.22)
При TD > Td групповой зазор (или натяг) при переходе от одной группы к другой не остается постоянным (рис. 6.4, б, в), следовательно, однородность соединений не обеспечивается, поэтому селективную сборку целесообразно применять только при TD = Td.
При большом числе групп сортировки групповой допуск незначительно отличается от допуска при меньшем числе групп, а организация контроля и сложность сборки значительно возрастают. Практически пmax = 4 ... 5, лишь в подшипниковой промышленности при сортировке тел качения п ≥ 10.
Селективную сборку применяют не только в сопряжениях гладких деталей цилиндрической формы, но и более сложных по форме (например, резьбовых). Селективная сборка при равенстве допусков отверстия и вала позволяет в п раз повысить точность сборки (точность соединения) без уменьшения допусков на изготовление деталей или обеспечить заданную точность сборки (точность соединения) при расширении допусков до экономически целесообразных величин.
Вместе с тем селективная сборка имеет недостатки: усложняется контроль (требуются больший штат контролеров, более точные измерительные средства, контрольно-сортировочные автоматы); повышается трудоемкость процесса сборки (в результате создания сортировочных групп); возможно увеличение незавершенного производства вследствие разного числа деталей в парных группах.
Селективная сборка обеспечивает неполную групповую взаимозаменяемость, поэтому этот метод используют обычно в условиях завода-изготовителя при обеспечении внутренней взаимозаменяемости. Исключением являются, например, поршни, поршневые пальцы к двигателям внутреннего сгорания и некоторые другие запасные части.
Применение селективной сборки целесообразно в массовом и крупносерийном производстве для соединений высокой точности, когда дополнительные затраты на сортировку, маркировку, сборку и хранение деталей по группам окупаются высоким качеством изделий. При производстве подшипников качения и сборке ответственных резьбовых соединений с натягом селективная сборка является единственным экономически целесообразным методом обеспечения требуемой точности.
Для сокращения объемов незавершенного производства, образующегося при селективной сборке, строят эмпирические кривые распределения размеров соединяемых деталей. Если смещения центров группирования и кривые распределения размеров соединяемых деталей одинаковые и соответствуют, например, закону Гаусса, число собираемых деталей в одноименных группах одинаковое. Следовательно, только при идентичности кривых распределения сборка деталей из одноименных групп (рис. 6.4, д) устраняет образование незавершенного производства.
Иногда деление допуска, выраженного в единицах длины, на равные части заменяют делением на части, границы которых выражаются в долях . Если вторая группа имеет сортировочные границы ±, то относительное число деталей первой группы Ф (3) – Ф (1) = 0,5 - 0,341 = 0,1587 = 15,87 %. Относительное число деталей второй группы 2Ф (1) = 2·0,3413 = 68,26 %. Относительное число деталей третьей группы, как и первой, Ф (3) - Ф (1) = 15,87 %. Число соединений, собранных из деталей второй группы, примерно в 4 раза больше числа соединений, собранных из первой или третьей группы.