Лекции ОТМС. Лекции, 6 часов самостоятельное изучение ) тема жизненный цикл изделий машиностроения и его технологическая со ставляющая. (2 Часа лекции) Введение
 Скачать 10.52 Mb.
|
|
ТЕМА 13. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ (4 ЧАСА ЛЕКЦИИ) Основы разработки технологического процесса изготовления машины Разработка технологического процесса изготовления машины представляет собой решение сложной комплексной задачи, охватывающей процессы сборки машины и изготовления деталей, входящих в ее состав. Последовательность разработки технологического процесса изготовления машины, как решение прямой (проектной) задачи, направлена от конечного результата, т.е. машины в сборе, к изготовлению деталей и получению заготовок. Необходимость придерживаться такой последовательности объясняется тем, что построение технологических процессов изготовления деталей подчинено процессу сборки машины, а выбор способов получения заготовок и простановка размеров в их чертежах находятся в зависимости от технологии изготовления деталей. Только придерживаясь такой последовательности можно обеспечить технологией формирование размерных связей в машине, диктуемых ее служебным назначением. Для разработки технологического процесса изготовления машины необходимы следующие исходные материалы: описание служебного назначения машины; технические требования и нормы точности, вытекающие из служебного назначения машины; рабочие чертежи машины; число машин, намечаемых к выпуску в единицу времени и по неизменяемым чертежам; условия, в которых предполагается организовать и осуществлять изготовление машин: на действующем или создаваемом заводе, возможности кооперирования с другими заводами, условия снабжения, наличие и перспективы получения кадров и т.д.; плановые сроки подготовки производства и выпуска машины. Последовательность разработки технологического процесса изготовления машины Задачей каждого технологического процесса является экономичное изготовление машин, отвечающих их служебному назначению. Для успешного решения этой задачи разработку технологического процесса изготовления машины нужно вести в следующей последовательности: 1) изучение служебного назначения машины, технических требований, норм точности и критический анализ их соответствия служебному назначению; 2) ознакомление с намечаемым количественным выпуском машин в единицу времени и по неизменяемым чертежам; 3) изучение рабочих чертежей машины и их критический анализ с точки зрения возможности выполнения машиной ее служебного назначения, методов достижения геометрической точности, заложенных в конструкцию, технологичности конструкции машины; 4) разработка технологии общей сборки машины и сборки ее сборочных единиц; 5) изучение служебного назначения деталей, технических требований, норм точности и критический анализ их соответствия своему служебному назначению, а также анализ технологичности конструкции деталей; 6) выбор наиболее экономичных способов получения заготовок, обеспечивающих требуемое качество деталей; 7) разработка технологических процессов изготовления деталей; 8) планировка оборудования и рабочих мест; 9) оформление заказов на проектирование и изготовление оборудования, приспособлений и инструментов; 10) внесение в технологический процесс коррективов и устранение допущенных ошибок и недочетов. Изучение служебного назначения машины и анализ технических требований и норм точности. Каждая машина предназначена для выполнения определенного процесса, результатом которого является продукция того или иного вида. Поэтому изучение служебного назначения машины надо начинать с ознакомления с результатами ее действия. Например, изучение служебного назначения станка необходимо начинать с ознакомления с формами, размерами и требованиями к точности деталей, для изготовления которых предназначен станок. Далее следуют требования к производительности, мощности, надежности станка и т.д. Формулировка служебного назначения машины должна включать перечень условий, в которых машине предстоит работать и производить продукцию требуемого качества в необходимых количествах. Любая машина выполняет технологический процесс с помощью различного рода связей (размерных, кинематических, динамических, электрических, гидравлических, пневматических и др.), действующих между ее исполнительными поверхностями. Возможность осуществления связей, необходимых для работы машины, заложена в ее конструкцию в виде связей свойств материалов и размерных связей. Поэтому, изучая служебное назначение машины и выявляя соответствие ему технических требований и норм точности, технолог должен понять связь последних со служебным назначением машины и требованиями к ее качеству. Намечаемый выпуск машины. Ознакомление с намечаемым выпуском машин в единицу времени и по неизменяемым чертежам необходимо для выбора наиболее экономичных видов и форм организации производственных процессов сборки машины и изготовления деталей. Организация производственного процесса предопределяет построение технологических процессов, выбор оборудования и технологической оснастки, степень его механизации и автоматизации. Изучение рабочих чертежей машины. Рабочие чертежи машины изучают с целью ознакомления с ее устройством, функциями узлов, механизмов и деталей и размерных связей, обеспечивающих исполнение машиной своего служебного назначения. Изучение следует начинать со сборочных чертежей машины. При этом в самом начале надо выявить исполнительные поверхности машины и связи между ними, обеспечивающие выполнение машиной предписанного процесса. Далее следует выявить механизмы и детали, с помощью которых эти связи осуществляются. Обычно к чертежам машины прилагают кинематическую, гидравлическую, электрическую и другие схемы, облегчающие выполнение этой работы. Однако схемы размерных связей, за редким исключением, в чертежах машины не дают, поэтому технологу самому приходится выявлять конструкторские размерные цепи для того, чтобы разобраться в размерных связях, обеспечивающих относительное положение исполнительных поверхностей машины и необходимые формы движения в машине, выявить сборочные единицы и детали, с помощью которых в машине реализуются вышеуказанные связи, выявить размерные связи между сборочными единицами и деталями, составляющими машину, установить характер связей между размерными цепями. На рис. 11.1 показаны схемы некоторых размерных цепей токарного станка. С помощью каждой из них решается своя конструкторская задача. Например, размерная цепь А определяет в вертикальной плоскости соосность переднего и заднего центров станка. Соосность центров обеспечивается размерами передней и задней бабок, а также мостика, на котором размещена задняя бабка. Размерная цепь В устанавливает размерную связь между поверхностью резцедержателя, на которую ставится резец, с осью переднего центра. Ее образуют размеры передней бабки, каретки, поперечного суппорта и резцедержателя. Размерные цепи А и Б обеспечивают относительное положение исполнительных поверхностей токарного станка и параллельно связаны друг с другом. Рис. 11.1. Размерные цепи токарного станка Размерные цепи В и Г представляют размерные связи соответственно между зубчатым колесом в фартуке и зубчатой рейкой, между ходовым винтом и маточной гайкой. С помощью размерных цепей Д и Е обеспечивается параллельность оси ходового винта направляющим станины. Условием параллельности является равенство Е = Д . С помощью размерной цепи Ж достигается соосность ходового винта с отверстием в заднем кронштейне. Эти размерные цепи устанавливают размерные связи между сборочными единицами и деталями, составляющими станок. На рис. 11.1 можно видеть наличие параллельных связей между этими размерными цепями. Разработка технологического процесса сборки машины Технологический процесс сборки складывается из ряда переходов, заключающихся в соединении сопрягаемых сборочных, единиц и деталей путем приведения в соприкосновение основных баз присоединяемой сборочной единицы или детали со вспомогательными базами сборочной единицы, к которой они присоединяются. К технологическому процессу сборки также относят переходы, связанные с проверкой точности относительного положения и движения сборочных единиц и деталей, пригонкой, подбором, регулированием, фиксацией относительного положения сборочных единиц и деталей, а также с проверкой правильности действия различных механизмов и устройств и их регулированием. В сборочные процессы включают переходы, связанные с очисткой, мойкой, окраской, отделкой деталей, сборочных единиц и машины в целом, разборкой машины, если ее отправляют потребителю в разобранном виде, и упаковкой машины. Исходные данные для проектирования Исходными данными для проектирования технологического процесса сборки являются: 1 сборочные чертежи собираемого изделия (узла или машины); 2 технические условия на сборку изделия; 3 рабочие чертежи деталей, входящих в изделие; 4 годовая программа выпуска изделия и предполагаемая продолжительность его производства. При проектировании необходимо использовать: каталоги паспорта, характеристики сборочного оборудования и механизированного инструмента [4, 5, 7, 10, 23, 24]; стандарты и нормали на механизированный сборочный инструмент; технологические процессы сборки типовых узлов машин [1, 2, 3]; альбомы типовых и нормальных сборочных приспособлений [6]; нормативы времени на сборочные работы [13]; бланки технологических карт сборки [30, 31, 32]. Приступая к разработке технологического процесса необходимо изучить: 1. Конспекты лекций по «Основам технологии машиностроения» и разделы, посвященные проектированию технологических процессов сборки, учебников [1, 2, 3, 4, 8, 26]. 2. Ознакомиться с указанными выше технологическими процессами сборки типовых узлов, каталогами сборочного инструмента, нормативами времени на выполнение сборочных работ, ГОСТами, относящимися к сборке, и рекомендуемой литературой по проектированию технологических процессов сборки. Выбор вида и формы организации производственного процесса сборки машины Как было указано выше, решающим фактором в выборе вида и формы огранизации процесса сборки машины является число машин, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемым чертежам. Целесообразность выбора тех или иных вида и формы организации процесса сборки должна быть обоснована технико-экономическим расчетом. При большом количестве выпускаемых машин или сборочных единиц наиболее экономичной является поточная сборка. Если конструкция машины достаточно жесткая и масса машины сравнительно невелика, целесообразно выбрать подвижную сборку с непрерывным перемещением" собираемой машины. В противном случае следует избрать подвижную сборку с периодическим перемещением собираемой машины. Машины больших габаритных размеров и массы экономичнее собирать, оставляя их неподвижными и периодически перемещая бригады рабочих от одной машины к другой. С уменьшением количества машин, подлежащих изготовлению, когда поточная сборка становится неэкономичной, следует применить непоточный вид сборки с перемещающимися объектами. При изготовлении машин в малых количествах приходится использовать стационарную сборку. Изучение и анализ чертежей изделия 1. При ознакомлении с собираемым изделием необходимо выяснить: - служебное назначение узла или машины; - конструкцию и назначение каждой сборочной единицы (комплекта, подузла) и деталей, входящих в собираемое изделие; - характер соединений и закреплений узлов и деталей (подвижные, неподвижные, разборные, неразборные, прессовые, клепаные сварные и т.д.); - сущность и порядок работы изделия, т.е. характер и последовательность движений узлов и деталей. 2. Одновременно с изучением чертежа изделия осуществляется его контроль. При этом проверяется наличие: - технических условий на сборку; - проекций и разрезов, дающих полное представление о конструкции собираемого изделия; - посадок выполняемых соединений и других размеров, выдерживаемых при сборке; - спецификаций сборочных единиц и деталей, входящих в изделие. При отсутствии каких-либо из этих данных необходимо пополнить недостающие в сборочном цехе или КБ завода в период практики, а также на основании литературных источников. 3. При ознакомлении изделием выясняются все замыкающие звенья, которые необходимо выдержать при сборке, и методы достижения их точности, предусмотренные конструкцией и отраженные в чертежах. При выявлении замыкающих звеньев их целесообразно разделить на две группы. В первую входят звенья, метод достижения которых не вызывает сомнения: а) зазоры и натяги цилиндрических и резьбовых соединений. Посадки этих соединений либо указаны на сборочном чертеже, либо определяются по рабочим чертежам сопрягаемых деталей. Точности этих звеньев можно добиться методами полной, неполной и групповой взаимозаменяемости. В последнем случае на чертеже должно быть указано количество групп, на которые необходимо рассортировать детали и допуск на группу; б) боковые зазоры, возникающие при сборке цилиндрических шестерен, замыкающие звенья, определяющие относительное положение осей цилиндрических, конических и червячных передач, обеспечиваемые методами полной и неполной взаимозаменяемости; в) совпадение вершин делительных конусов конических шестерен, средней плоскости червячного колеса и оси червяка, обеспечиваемые методом регулирования. Во вторую группу входят замыкающие звенья, метод достижения заданной точности которых может быть установлен только на основе размерного анализа: а) замыкающие звенья многозвенных размерных цепей, состоящих из линейных, осевых размеров; б) замыкающие звенья, получающиеся в результате соединения двух собранных узлов. 4. Изучив работу изделия, выявив замыкающие звенья и методы достижения их точности, необходимо критически оценить заданные технические условия на сборку с точки зрения их содержания, соответствия служебному назначению изделия и полноты. При этом решаются следующие вопросы: а) для чего дано то или техническое условие; б) какие технические условия должны быть заданы дополнительно, чтобы изделие выполняло свое служебное назначение; в) чем обосновывается численная величина технического условия; г) когда в процессе сборки эти условия выдерживаются; д) какие проверки (контроль) необходимы в процессе сборки изделия. Эти вопросы, а так же предложения по дополнению и изменению технических условий должны быть выяснены и согласованы в сборочном цехе или КБ завода в период практики. Обоснование численных величин основных технических условий делают на основе расчета размерных цепей. В качестве примера рассмотрим служебное назначение плунжерного насоса. Общая формулировка задачи, для решения которой создается насос – перекачивание жидкости. Размерный анализ изделия и выбор метода достижения точности замыкающего звена Важной задачей, решаемой в процессе конструкторско-технологической подготовки производства изделия (машины) является установление связей между ее служебным назначением и техническими условиями на сборочные единицы и отдельные детали. Качество и экономичность машины в значительной степени определяются правильной простановкой размеров и назначением допусков. В основе размерной отработки конструкции лежит анализ двух уровней размерных связей: вначале между деталями механизмов и узлов, а затем между поверхностями каждой детали. Размерный анализ конструкций является одним из обязательных этапов конструкторско - технологической подготовки производства, позволяющим: - выявить взаимосвязи деталей и сборочных единиц, требования к точности относительного расположения сборочных единиц; - определить методы достижения требуемой точности замыкающих звеньев при сборке машины; - оптимизировать схему компоновки машины; - обосновать простановку размеров, назначить технические условия и допуски; - повысить технологичность конструкции; - установить последовательность сборки машины. Размерный анализ машины рекомендуется выполнять в следующем порядке: 1. На начальной стадии разработки технического проекта машины составить возможные схемы ее общей компоновки. 2. Выявить замыкающие звенья, определяющие требования к точности относительного расположения сборочных единиц и деталей машины. 3. Исходя из служебного назначения машины, обосновать номинальные значения, допуски и предельные отклонения замыкающих звеньев на основе: - стандартов на типовые изделия, соединения, передачи; - теоретических расчетов; - опыта проектирования и эксплуатации аналогичных конструкций; - испытаний опытных образцов. 4. Выявить размеры деталей, влияющих на точность замыкающих звеньев, и составить расчетные схемы (размерные цепи), фиксирующие размерные взаимосвязи узлов и деталей, компонуемых в машине. 5. Определить среднюю точность Т ср составляющих звеньев размерных цепей при заданной точности их замыкающих звеньев. 6. Оценить возможность обеспечения Т ср в производстве и обосновать метод достижения точности для данного замыкающего звена. Если значения Т ср находятся в пределах средне экономических норм точности используемых методов обработки деталей, требуемую точность замыкающего звена можно обеспечить методами полной или неполной взаимозаменяемости. При очень жестких значениях средних допусков Т ср , точность может быть достигнута методами пригонки или регулирования. Возможен и другой подход к выбору метода достижения точности: можно назначить приемлемые значения допусков Тi для каждого составляющего звена и вычислить возможную погрешность замыкающего звена: m 1 2 Р i i i 1 Т t T , (1) Сопоставляя расчетный допуск Т ∆р с заданным допуском Т ∆ , выбирают метод достижения требуемой точности замыкающего звена. Если допуск Т ∆р меньше допуска Т ∆ или мало отличается от него, то требуемая точность может быть обеспечена методами взаимозаменяемости. Если Т ∆р › Т ∆ , то требуемую точность нужно обеспечивать методами пригонки или регулирования. Если по каким-либо причинам применение методов пригонки или регулирования невозможно, следует уменьшить допуск Т ∆р , добиваясь выполнения условия Т ∆р ≈ Т ∆ Уменьшить допуск Т ∆р можно двумя путями: сокращением числа составляющих звеньев и уменьшением их допусков. Первый способ требует изменения схемы компоновки или конструкции сборочных единиц, ворой связан с усложнением технологии изготовления деталей. На рис. 11.2, 11.3 приведены возможные варианты схем компоновки машины [13]: При сборке расточных головок 1 и 2 со станиной 3 необходимо обеспечить соосность осей вращения шпинделей в вертикальной (В ∆ ,β ∆ ) и горизонтальной (В ′ ∆ ,β′ ∆ ) плоскостях. На рис. 11.2 приведена схема компоновки, согласно которой головки 1 и 2 устанавливают на плоскости и поджимают к направляющим буртикам плиты станины 3. При этой схеме компоновки требования точности к относительному положению сборочных единиц 1 и 2 можно обеспечить различными методами: 1. Метод полной взаимозаменяемости – путем установки головок на станине и поджима к направляющим буртикам. Для этого необходимо, чтобы линейные размеры В 1 - В 3 , В ′ 1 - В ′ 3 и угловые размеры β 1 - β 3 , β ′ 1 - β ′ 3 выполнялись с такой точностью, чтобы сумма их погрешностей не превышала допускаемые величины В ∆ , В ′ ∆ , β ∆ , β ′ ∆ . Сборка по этой схеме наиболее проста, но механическая обработка деталей усложняется предъявляемыми к ним требованиями точности. Рис.11.2. Схемы компоновки сборочной единицы Рис.11.3. Схемы компоновки сборочной единицы 2. Пригонкой плиты станины 3 или основных баз головок 1 и 2. 3. Методом регулирования – путем применения компенсаторов-прокладок, клиньев. При компоновке по схеме, приведенной на рис. 11.3.а, направляющие буртики отсутствуют. Благодаря этому сборочные единицы имеют степени свободы перемещения по осям X и Y и поворота вокруг вертикальной оси, что позволяет обеспечить требуемую точность совпадения и параллельность осей в горизонтальной плоскости методом регулирования. Для этого перемещают и поворачивают узлы в этой плоскости до тех пор, пока оси валов не совпадут и не будут параллельными. Точность совпадения осей будет зависеть от применяемых сборочных приспособлений, точности контрольных средств и квалификации сборщиков. Совпадение и параллельность осей шпинделей в вертикальной плоскости, как в предыдущей схеме, можно обеспечить методами взаимозаменяемости, т.е. точным изготовлением деталей по размерам В 1 - В 3 , β 1 - β 3 , пригонкой или применением компенсаторов. В схеме компоновки, приведенной на рис. 11.3.б, головку 2 крепят к вертикальной торцевой плоскости плиты. Базовые плоскости станины для головок 1 и 2 расположены взаимно перпендикулярно. Каждая головка имеет при установке по три степени свободы. Это дает возможность обеспечить совпадение осей шпинделей в вертикальной и горизонтальной плоскостях и их параллельность в горизонтальной плоскости выверкой положения расточных головок. И лишь параллельность осей шпинделей в вертикальной плоскости обеспечивается точным изготовлением деталей по угловым размерам β 1 –β 3 В схеме компоновки, показанной на рис. 2.в, головка 2 установлена на боковой вертикальной плоскости плиты. Каждая из головок имеет три степени свободы во взаимно перпендикулярных плоскостях, что дает возможность обеспечить все требования точности к относительному положению сборочных единиц выверкой их положения. Если компоновочные схемы равноценны с точки зрения удобства эксплуатации и габаритных размеров, тогда выбор наилучшей схемы компоновки будет зависеть от результатов экономических расчетов: принимается вариант схемы, обеспечивающей минимальную стоимость изготовления машины. Наиболее простую и дешевую сборку обеспечивает схема, приведенная на рис. 1, т.к. она требует выверки, пригонки или регулирования. Наиболее трудоемкой будет сборка по схеме, приведенной на рис. 2.в. Зато схема, приведенная на рис. 1, потребует больших затрат на механическую обработку деталей для обеспечения необходимой точности размеров В 1 - В 3 , В ′ 1 - В ′ 3 и β 1 - β 3 , β ′ 1 - β ′ 3 |