4.3.2. Исходные данные для разработки сборочного процесса
Для разработки процесса сборки изделия необходимы:
– сборочные чертежи изделия и чертежи составных частей;
– спецификация деталей по сборочным единицам;
– технические требования на приемку собранного изделия;
– сведения об объемах выпуска изделий;
– характеристика имеющегося технологического оборудования.
При анализе собираемого изделия обращают внимание на значения замыкающих размеров, других параметров точности и технические требо- вания на приемку изделий. Эти требования выражают точностью положе- ния, вращения, линейного перемещения и другими параметрами, выра- женными количественно.
При выделении сборочных единиц учитывают возможность и целе- сообразность их сборки отдельно от самого изделия и возможность после- дующей их установки на базовое изделие.
Сборочные единицы должны обладать оптимальным составом дета- лей. Если в процессе сборки изделия требуются испытания, обкатка, сле-
203
сарная пригонка, то они выделяются в отдельную операцию. Сборочная единица при ее установке не должна разбираться. В сборочные единицы должно быть включено наибольшее количество деталей. Трудоемкость сборки должна быть примерно одинакова для большинства сборочных единиц.
При серийном производстве определяют размер партии, обеспечи- вающей наилучшее использование оборудования цеха. По размеру партии также судят о целесообразности дифференциации операций и применении специального сборочного оборудования.
4.3.3. Технологическая схема сборкиТехнологическая схема сборки – графическое изображение очередно- сти образования из деталей сборочных единиц (узлов), а из последних –
изделий.
Схема сборки позволяет наглядно представить весь технологический процесс сборки. На схеме каждый элемент изделия обозначают прямо- угольником, в котором приводят наименование составной части, ее индекс
(каталожный номер) и количество.
Процесс сборки изображают горизонтальной линией в направлении от прямоугольника с обозначением базовой детали (сборочной единицы) до прямоугольника, определяющего собранное изделие. Выше горизон- тальной линии показывают в последовательности сборки прямоугольники,
условно обозначающие детали, а ниже – прямоугольники, условно изо- бражающие сборочные единицы первого порядка. Аналогично строят про- цессы образования сборочных единиц 2-го, 3-го и более высоких порядков.
На рисунке 4.6, например, показана технологическая схема сборки регулятора, а сам регулятор в сборе – на рисунке 4.7.
На основании схем сборки определяют содержание операций и пере- ходов и выбирают необходимое оборудование.
В условиях единичного производства ограничиваются разработкой маршрутных технологических карт, руководствуясь технологическими схемами сборки.
Чем меньше значение коэффициента закрепления операций, тем на большее число операций, переходов и приемов разделяют процесс сборки.
Далее составляют технологический процесс сборки (см. ГОСТ 3.1407,
3.1105 и 3.1104) с разработкой карт технологического процесса, комплек- товочных карт и ведомости оборудования и оснастки.
204
Р
ис
. 4
.6
. Т
ех но ло ги че ск ая с
хе м
а пр оц ес са с
бо рк и ре гу ля то ра
205
Рис. 4.7. Регулятор в сборе
4.4. Сборка типовых соединений и передач
В машиностроении наиболее распространена сборка резьбовых и прес- совых, шпоночных и шлицевых соединений, подшипников качения и сколь- жения и различных зубчатых передач. Сборка соединений относится к узло-
вой, потому что ее объектом является составная часть агрегата или машины.
4.4.1. Сборка соединений
Резьбовые крепежные соединения обеспечивают неподвижность, прочность и герметичность стыков, а также необходимое взаимное распо-
206
ложение неподвижных друг относительно друга элементов. Число резьбо- вых соединений в машинах составляет 15…25 % от общего количества со- единений, а трудоемкость их сборки – 25…35 % от общей трудоемкости сборочных работ.
Сборочная операция резьбового соединения включает следующие переходы: подачу, ориентирование, отсекание, предварительное ввертыва- ние (наживление), завинчивание, затяжка. При сборке резьбового соедине- ния 12…17 % времени приходится на предварительное ввертывание,
18…20 % – на завинчивание и 5…8 % – на затяжку. В единичном и мелко- серийном производстве «наживление» детали на 2…3
нитки резьбы чаще всего выполняют вручную, что исключает срыв резьбы и порчу дорого- стоящих корпусных деталей. В крупносерийном и массовом производстве эти переходы механизированы или автоматизированы. В последнем случае добиваются совпадения осей соединяемых деталей, затем прикладывают осевое усилие для контакта детали с кромкой отверстия и только после этого сообщают детали вращательное движение со скоростью, обратно пропорциональной диаметру резьбы.
Точность затяжки обеспечивают:
– ограничением крутящего момента, прикладываемого к детали;
– растяжением болта (шпильки) установленным усилием и навинчи- ванием гайки до упора;
– поворотом гайки на установленный угол после касания торцов.
Первый вариант затяжки нормированным моментом вручную или механически применяют наиболее часто. Примерно 80 % энергии, затрачи- ваемой на сборку резьбового соединения, приходится на преодоление сил трения и около 20 % – на затяжку. Резьбовые соединения в группе (напри- мер, гайки головки цилиндров) затягивают в установленной последова- тельности, начиная с центрального соединения и продолжая затяжку сле- дующих соединений, расположенных дальше от центра.
Особенности сборки
шпилечного соединения. Неподвижность шпильки, ввинченной в корпус, достигается натягом, создаваемым одним из трех способов: коническим сбегом резьбы, упорным буртом или тугой резьбой (с натягом по среднему диаметру).
Наибольшее применение получил третий способ сборки. Для сталь- ных шпилей с диаметром резьбы 10...30 мм при установке их в стальной корпус натяг составляет 0,02...0,06 мм, в чугунный или алюминиевый кор- пус – 0,04...0,12 мм. Лучше, если резьба в этом случае выполняется накат- кой. Резьбы, полученные другими способами, склонны к заеданию и схва-
207
тыванию и плохо разбираются. Установлены шесть групп посадок с натя- гом, из которых четыре – осуществляются с сортировкой наружной и внут- ренней резьб по среднему диаметру.
Сборка
прессовых соединений бывает продольно- или поперечно- прессовой. В первом случае сборочное усилие прилагают вдоль оси обра- зуемого соединения. Направление усилия совпадает с направлением сбо- рочного перемещения. Во втором случае нагревают охватывающую или охлаждают охватываемую деталь, осевое относительное перемещение де- талей происходит практически без усилия, а сборочное усилие возникает при выравнивании температур деталей. Прочность посадки при этом в
2,0...2,5 раза выше прочности соединений, полученных без теплового воз- действия. Объясняется это тем, что при теплопрессовой сборке микроне- ровности при
формировании соединений не разрушаются, а выступы по- верхностей упруго взаимодействуют друг с другом.
Сборка с нагревом рекомендуется для соединений, у которых преду- смотрены значительные натяги, а также в случае, когда охватывающая де- таль выполнена из материала с высоким коэффициентом термического расширения, а узел в агрегате нагревается. Если такие соединения собрать без нагрева, то в процессе эксплуатации прочность их значительно снижа- ется. В процессе сборки нагревают, например, венец маховика при уста- новке его на маховик и поршень – перед установкой поршневого пальца, а седло клапана охлаждают в жидком азоте перед установкой его в блок или головку цилиндра.
Температуру подогрева (охлаждения) Δ
t одной из деталей определя- ют по формуле
(
)
овRaRatK d
, (4.10)
где Δ – натяг посадки, мм;
Raо и
Rав– шероховатости поверхностей отвер- стия и вала, мм;
Кα– коэффициент термического расширения материала, равный для стали 11·10
–6
, град
–1
;
d – диаметр посадки, мм.
Седла клапанов и подобные им детали можно охлаждать при сборке в твердой углекислоте (– 78,5 о
С) или жидком азоте (– 195,8 о
С) в сосуде
Дьюара.
Для уменьшения усилия при сборке соединения больших размеров с натягом в зону соприкосновения поверхностей подают масло под давлени- ем 150...400 МПа (гидропрессовый способ). В этом случае необходима
208
предварительная подготовка соединения в части изготовления канавок и каналов для подвода масла.
При сборке шпоночных соединений следят за полной посадкой шпонки в пазу и параллельностью осей шпонки в пазу и в базовой детали.
4.4.2. Сборка узлов с подшипниками качения и скольжения
Подшипник качения перед сборкой промывают в 6 %-ном растворе масла в бензине или в горячих (75...85 о
С) противокоррозионных водных растворах (табл. 4.5).
Таблица 4.5
Растворы для промывки подшипников качения
Процентное содержание
Составляющие раствора
Раствор № 1
Раствор № 2
Триэтаноламин
0,5...1,0 0,5...1,0
Нитрит натрия
0,15...0,20 0,15...0,20
Смачиватель ОП
0,02...0,10 0,08...0,20
Вода остальное остальное
Наружное кольцо промытого подшипника легко и равномерно вра- щается. Подшипник удерживают за внутреннее кольцо в горизонтальном положении. Затем подшипник нагревают в масляной ванне в течение
10...20 мин и после этого напрессовывают на вал. Если в холодном состоя- нии разность между внутренним диаметром кольца и диаметром вала, со- ответствующая натягу посадки, была Δ, то после нагрева подшипника этот натяг уменьшается на величину К
α
Δt d, (см. формулу 4.10).
Обычно температуру подогрева подшипников при сборке назначают в пределах 60...100 о
С. Подшипники целесообразно нагревать в электро- ванне с маслом и точным контролем температуры последнего. Нагретый подшипник устанавливают на вал и перемещают вдоль оси небольшим усилием. При этом сторона подшипника, на которой нанесено заводское клеймо, должна быть наружу.
Подшипник напрессовывают с применением оправок. Наносить уда- ры непосредственно по подшипнику нельзя. Осевые силы при установке подшипника прикладывают к тому кольцу, которое при данной операции сопрягается с базовой деталью. Если подшипник одновременно устанавли- вают на вал и в корпус, то усилие прикладывают к торцам обоих колец.
Во избежание перекоса подшипника при его напрессовывании при- меняют подставки, обеспечивающие хорошее центрирование деталей сбо- рочной единицы. Упорный буртик детали и торец кольца в результате сборки должны соприкасаться. После установки подшипника убеждаются
209
в том, что тела качения не защемлены, для этого проворачивают наружную обойму.
При сборке узлов с коническими подшипниками добиваются норма- тивного радиального зазора между телами качения и обоймами с помощью подбора толщины регулировочных прокладок (см. раздел 4.1.2). Ввиду то- го, что этот зазор измерить затруднительно, нормируют момент вращения вала в подшипниках. Для достижения нормативного зазора в радиально- осевых подшипниках или осевого зазора в зубчатом зацеплении в размер- ную цепь включают нужное число прокладок. Число прокладок определя- ют после пробной сборки соединения и измерения момента вращения вала.
Бронзовые втулки запрессовывают в головки шатунов или рычагов и в таком состоянии их растачивают. Тонкостенные разъемные подшипники скольжения (вкладыши) двигателей перед сборкой контролируют на пред- мет выступания стыка из эталонной постели, при этом длина полуокруж- ности вкладыша должна быть на 0,02...0,03 мм больше соответствующей длины постели. Это выступание необходимо для обеспечения нормативно- го натяга пары вкладышей в опоре двигателя.
4.4.3. Сборка зубчатых передачСборка
цилиндрических зубчатых передач включает их установку на валы и установку сборочных единиц в корпус. При сборке
конических зуб- чатых передач, кроме того,
добиваются совпадения вершин делительных конусов, а при сборке
червячных передач необходимо, чтобы средняя плоскость колеса совпадала с осью червяка. Это совпадение контролируют по пятну контакта зубьев. Правильного относительного положения деталей достигают с помощью регулировочных прокладок под крышками подшип- ников и корпусом.
Вопросы для самоконтроля1. Какими параметрами характеризуется качество сборки резьбовых соедине- ний? 2. Каким образом можно уменьшить сборочное усилие при образовании прессово- го соединения? 3. Приведите особенности сборки узлов с коническими подшипниками.
4. Как обеспечивают нормативное расположение деталей червячного редуктора?
4.5. Сборочное оборудование4.5.1. Классификация сборочного оборудованияТехнологический процесс сборки определяет состав оборудования.
Он включает (рис. 4.8) загрузку комплектующих и крепежных деталей и перемещение их на сборочные позиции, отсекание подаваемых деталей по одной и их ориентирование относительно корпусной детали, силовое смы-
210
кание (образование соединений), внутри- и межпозиционное перемещение собираемых изделий. Соответственно сборочному процессу различают оборудование:
– подающее;
– ориентирующее;
– резьбосборочное;
– прессосборочное;
– для технологического и транспортного перемещения.
–
загрузка
– подача
– ориентирование
– отсекание
– наживление
– навертывание
– затяжка
– контроль момента затяжки
Перемещение
собираемого
– подача
–загрузка
изделия
– базирование
– подача
– закрепление
– базирование
Рис. 4.8. Схема сборочной операции
4.5.2. Оборудование для подачи и ориентирования деталей
Ручные переходы подачи и ориентирования деталей при сборке обла- дают большой трудоемкостью. Если автоматизировать, например, подачу и установку шайб и гаек и наживление последних при сборке коленчатого вала с маховиком и сцеплением, то производительность сборки повышается в
2,0…2,2 раза. Оборудование для штучной подачи и ориентирования деталей взаимодействует с оборудованием для силового соединения деталей.
Подача деталей на технологические позиции эффективна при помо- щи вибрационных бункеров (рис. 4.9) с отсекателями и транспортными
Сборочная
позиция
Сборочная
позиция
Крепежная деталь
Комплек- тующая де- таль
Базовая де- таль
211
лотками. В вибрационном бункере имеется чаша, установленная на трех наклонных стержнях. Чаша за счет импульсов энергии со- вершает крутильные (вокруг вертикальной оси) и возвратно-поступательные (в верти- кальном направлении) колебания, которые приводят к перемещению деталей вверх по спиральному лотку внутри чаши. Скорость подачи деталей зависит от зазора между сер- дечником магнита и якорем и напряжения, приложенного к обмотке. Разработан типо- размерный ряд бункеров с диаметром чаши от
60 до 630 мм для
подачи деталей с размерами, соответственно, от 4 до 70 мм. Со спирального лотка вибробункера детали под собственным весом по гравитационному или принудительно по вибрационному лотку подают на сбороч- ную позицию.
Для автоматического соединения деталей их необходимо подавать в строго определенном положении. Применяют пассивное и активное ориен- тирование. В первом случае с подающего лотка сбрасываются неправильно ориентированные детали и на нем остаются детали, ориентированные пра- вильно. Для этого используют конструктивные особенности лотков (нали- чие прорезей, упоров, планок и др.), которые обеспечивают подачу дета- лей в ориентированном положении, например, стержнем винта вниз. Во втором случае детали переводят в требуемое положение принудительно.
Применяют электромагнитный, пневматический и другие способы актив- ного ориентирования деталей.
Для штучной подачи деталей на сборочные позиции служат отсека- тели. Рабочие части отсекателей совершают поступательное или враща- тельное движение.
4.5.3. Оборудование для узловой сборкиВ этом оборудовании имеются опоры, на которые устанавливают ба- зовые детали. Опорные элементы с собираемыми изделиями при сборке вращаются и (или) перемещаются поступательно. Вращательное переме- щение на сборочной позиции необходимо для придания удобного положе- ния базовой детали для базирования и закрепления комплектующих дета- лей при узловой и общей (поточной и непоточной) сборке. При поточной
vз3 2
1
vлРис. 4.9. Схема вибраци- онного бункера: 1 – наклон- ный стержень; 2 – чаша; 3 –
спиральный лоток;
α – угол наклона стержня к горизонту
45
о
;
vл– скорость переме- щения лотка;
vз– скорость перемещения заготовок
212
сборке собираемые объекты перемещаются между сборочными позициями поступательно.
На рис. 4.10 приведен стенд для узловой сборки коленчатого вала с маховиком и сцеплением. На нем также измеряют торцовое биение рабо- чей поверхности установленного маховика. Стенд включает основные час- ти: корпус 1, шарнирно соединенную с ним поворотную раму 6 и пневмо- цилиндр 2. На поворотной раме установлены призмы 8 для базирования детали, пневмоцилиндры 7 с рычагами 10 для закрепления детали, захват 9 и индикаторная головка 3 на стойке 4. Рабочие поверхности призм, рыча- гов и захвата наплавлены латунью.
Рис. 4.10. Стенд для узловой сборки коленчатого вала с маховиком и сцеплени- ем: 1 – корпус; 2 и 7 – пневмоцилиндры; 3 – индикаторная головка; 4 – стойка; 5 – ру- коятка; 6 – поворотная рама; 8 – призма; 9 – захват; 10 – рычаг
Стенд работает следующим образом. В начале цикла индикаторное устройство занимает вспомогательное положение, а поворотная рама – го- ризонтальное. Штоки пневмоцилиндров втянуты, а захват откинут. На призмах базируют коленчатый вал своими коренными шейками. Захват сцепляют с шатунной шейкой. Деталь закрепляют за счет подачи сжатого воздуха под поршни пневмоцилиндров 7. На фланец коленчатого вала ус- танавливают маховик и закрепляют его болтами с гайками. Захват препят- ствует вращению сборочной единицы при затяжке гаек. Затем раму с по-
213
мощью пневмоцилиндра 2 поворачивают на 90 о
в вертикальное положе- ние, а индикаторное приспособление – в основное, при котором щуп инди- каторной головки касается рабочей поверхности маховика. Усилия пнев- моцилиндров 7 подобраны таким образом, что они не препятствуют вра- щению сборочной единицы на призмах от руки за маховик в сторону, об- ратную вращению гаек. При этом торец первой коренной шейки и опорная поверхность призмы касаются друг друга. Биение торца маховика измеря- ют с
помощью индикаторной головки, шатунная шейка при этом освобож- дается от захвата. Далее индикаторное устройство переводят во вспомога- тельное положение. На маховик устанавливают ведомый диск сцепления и с помощью центрирующей оправки его ориентируют относительно оси ко- ленчатого вала. Устанавливают остальные части сцепления, а кожух сцеп- ления крепят болтами к маховику. Поворотную раму переводят в горизон- тальное положение, освобождают рычаги 10 и снимают собранный узел.
Скачать 3.56 Mb.