Технологичность конструкций. Технологичность конструкций
 Скачать 1.88 Mb.
|
|
Технологичность сборочных операций В машиностроительном производстве трудоемкость сбороч- ных работ может превышать 50 % от общей трудоемкости изготов- ления. Технологические предпосылки конструирования примени- тельно к сборке исходя из взаимозаменяемости, компенсирования и регулирования, размерного анализа, уменьшение многозвенно- сти, расчленения конструкции на самостоятельные сборочные еди- ницы, изменения способов соединений, сопряжений и креплений, рационального центрирования и базирования сопряженных деталей и узлов, сокращения крепежных элементов, уменьшение числа де- талей в сборке и в изделии, создания удобства закаливания и уста- новки тяжелых деталей, обеспечения геометрической определен- ности установки деталей за счет формы и расположения базовых и центрирующих поверхностей, устранение пригонки, упрощения сборочных операций (последовательная установка деталей в сбо- рочную единицу, введение разъемов для электрических кабелей и гидравлических шлангов и т. п.). 51 Модульный принцип конструирования станков, агрегатиро- вание и стандартизация отдельных частей позволяют разбить об- щую сборку на отдельные операции и в конечном счете снижают затраты. В табл. 7 и 8 приведены распространенные в машино- строении методы повышения технологичности сборочных опера- ций. Компенсирование (табл. 7, рис. 1) используется для снижения точности изготовления деталей, а также для уменьшения влияния эксплуатации на работоспособность (рис. 1, а), а компенсатор 1 позволяет снизить точность изготовления линейных размеров де- талей. Причем схема II предпочтительнее, так как в ней легче за- мерить толщину компенсатора. Если компенсаторы используют для уменьшения влияние износа, важно, чтобы обеспечивалось уменьшение толщины компенсатора, а его наращивание на рис. 1, б, в компенсируют погрешности осевой (б) и радиальной (в) установки (е – эксцентриситет) валов. Для упрощения сборки и повышения технологичности экс- плуатации часто используют регулирования. На рис. 2, а при осевом перемещении втулки 1 регулируется зазор в подшипнике скольже- ния. На рис. 2, б привода подачи с шариковой винтовой передачей для повышения жесткости на концах винта предусмотрены осевые опоры 1 и 2 (схема I), между которыми винту дается предвари- тельное натягивание. Для этого служит компенсатор 1 (схема II) и гайка 2. Часто размерный анализ конструкции позволяет исключить необоснованно высокие требования к детали. Например, в схеме I, рис. 3 размер А образуется из трех размеров, а в схеме II – только из одного. Определенность установки уменьшает опасность влияния не- достаточного качества сборки, квалификации рабочего на экс- плуатацию. В схеме I рис. 4 при затягивании гайки 2 возможен за- жим (по торцам) поворотного рычага 1 (из-за деформаций щек 3 и 4 кронштейна). В схеме II этот недостаток устранен. Способы сопряжений, закреплений, соединений оказывают большое влияние на трудоемкость сборочных операций. В схеме I сопряжений на рис. 5, а не обеспечивается правильное положение рабочего торца 2 кольца 1, так как отсутствует его базирование, как в схеме II по торцу 3. В схеме I, рис. 5, б вал имеет один диаметр d и монтаж деталей на нем затруднен. В схеме II подшипники и зуб- чатые колеса устанавливаются на разных поверхностях. 52 Таблица 7 Технологичность сборки 53 Продолжение табл. 7 54 Таблица 8 Технологичность сборки 55 Продолжение табл. 8 56 При закреплении планки 1 винтами с потайными головками по схеме I, рис. 6, а очень трудно обеспечить совпадение кониче- ских отверстий планки 1 и головок винтов, что упрощено в схеме II. Функционирование колес по схеме I, рис. 6, б с помощью винта 1 не гарантирует нормальной разборки – сборки, так как на валу образуется вспучивание металла. Закрепление детали гайкой 1 (схема I, рис. 6, в) на валу, имеющем диаметр, равный диаметру резьбы, также ухудшает условия монтажа, поскольку при затягива- нии гайки не исключается вспучивание резьбы и затруднено снятие детали 2, что исключается в схеме II. Условия монтажа сильно зависят от вида соединений деталей. Например, в схеме I, рис. 7, 1 передача момента осуществляется шпонкой, в схеме II как центрирование колеса, так и передача мо- мента осуществляются с помощью гофрированной втулки 1, обес- печивающей беззазорное соединение. В схеме III соединение коле- са с валом осуществляется клеем 1, а в схеме IV – за счет адгезии полимербетона, из которого выполнен вал 1 с колесом. В тяжелых и точных станках при больших трудностях обес- печения относительного положения деталей использование само- твердеющих пластмасс упрощает сборку. На рис. 8, а положение направляющей стойки 1 (параллельность направляющих оси вра- щения планшайбы 2) обеспечивается при предварительной выстав- ке стойки и заливке зазора между станиной и стойкой самотвер- деющей пластмассой 3. Аналогично обеспечивают соосность пе- редней 1 и задней 2 бабок (рис. 8, б). Установка каленых планок направляющих качения существенно упрощается (схема II), если их положение определяется выставкой, а зазор между шпонкой 2 и планкой 1 заполняется эпоксидным компаундом. Упрощение сборочных операций осуществляется за счет удоб- ства монтажа, устранения пригонки, создания подсборок, расчле- нения конструкции (табл. 8). Разборка вала по схеме I, рис. 1, а требует демонтажа шпонки, которая выступает на величину ∆; в схеме II этот недостаток устранен. Удобство монтажа двигателя (рис. 1, б) зависит от возможности его закаливания (схема II). Устранение пригонки зубчатого колеса 1 на валу (схема II, рис. 2, а) или вала 1 в корпусе (схема II, при 2, б, где не требуется подгонять две шпонки) существенно упрощает сборку. Монтаж в виде подсборок (схема II, рис. 3) дает возможность проводить параллельную сборку и упрощает сборочные операции. 57 Расчленение конструкции (схема II, рис. 4), при котором сборка сложных узлов (например, коробок скоростей, шпинделей) производится автономно в своих корпусах, а не в громоздких дета- лях, снижает трудоемкость и повышает качество сборочных работ. Очень важным является центрирование деталей, работа которых зависит от правильного положения относительно других деталей. Это относится, например, к лабиринтному уплотнению во фланце 1 (схема II, рис. 5, а), которое хорошо работает только при равномер- ном кольцеобразном зазоре. В схеме II, рис. 5, б гидростатической опоры крышка 1, образующая осевую опору, центрируется на втулке 2, обеспечивая качественный монтаж. Правильное базирова- ние деталей также является условием качественной сборки. Напри- мер, избыточные связи при базировании по двум диаметрам d l и d 2 (схема I, рис. 6, а) затрудняют сборку, что исправлено в схеме II. Часто не предусматривают базы для кольца упорного подшипника (схема I, рис. 6, б), что приводит к неправильной работе подшип- ника, так как при монтаже не исключено смещение колец 1 от тре- буемого для нормальной работы положения. Базирование колец (схема II) устраняет недостаток. Для упрощения сборки должна обеспечиваться последовательность установки поверхностей. В схеме I, рис. 7 вал 1 входит в отверстие корпуса одновременно двумя диаметрами, что создает трудности сборки (правильный монтаж по схеме II). Аналогичный недостаток имеет схема монта- жа вала 1 с подшипниками на рис. 7, б. Больше удобства для сборщиков создает установка собранных валов в корпусе коробки (схема I и II, рис. 8). В этом случае валы полностью собираются отдельно на верстаках, что обеспечивает соответствующее качество. Большое влияние на технологичность как механической обра- ботки, так и сборки оказывают допуски на детали. При жестких до- пусках имеют место большие расходы, что, не всегда положитель- но сказывается на работоспособности машин. Известны случаи, что принудительный отбор деталей, например, в сторону более тугих сопряжений, более точных форм и т. п. нередко снижает динамиче- ские характеристики станка из-за ухудшения демпфирования. Не- которые возможности снижения требований к допускам приведены в табл. 9. Другой рабочий принцип функционирования узла дает воз- можность существенно пересмотреть допуски. Например, в схеме I, 58 рис. 1 гидростатического шпиндельного узла нужно выдержать за- зор в осевых подшипниках в весьма узких пределах (¾5 мкм). Из- меняя принцип работы и заменяя замкнутую осевую опору разомк- нутой (схема II) с предварительной нагрузкой гидроцилиндром, ис- ключается необходимость обеспечения осевого зазора, который в данном случае устанавливается автоматически. Юстировка узлов и деталей является наиболее распростра- ненным способом снижения требований к допустимым отклонени- ям. Например, выставка суппорта 1 (рис. 2) для обеспечения мини- мального перекоса L шпинделя производится за счет клиньев 2 на- правляющих. Аналогичный эффект дает настройка требуемого па- раметра (например, зазора в направляющих 1, рис. 3). Использование упругости является широко применяемым ме- тодом уменьшения требований к точности элементов направляю- щих тяжелых станков (рис. 4), обеспечения заданного натяга в шпиндельных подшипниках и т. п. При необходимости создавать точные поверхности, приле- гающие к разным деталям (например, планок 1 направляющих, на рис. 5), реализуется компенсация допусков пазами 2 элементов, ко- торые дают возможность изменять качество обработки каждой по- верхности и осуществлять подгонку каждой из них отдельно. Устранение двойной пригонки исключает статическую неоп- ределимость и существенно упрощает сборку. На рис. 6, а для этой цели одна из опор 1 вала выполнена плавающей, а на рис. 6, б V- образная направляющая 1 сочетается с плоской (а не со второй V- образной), что также снижает требования к точности обработки. Обработка выточки 1 по схеме I на рис. 30, а нетехнологична, так как остается тонкая перемычка В и в этом месте может возник- нуть скол. Схемы II и III лучше, причем схема II более рациональна, ко- гда обрабатывается плоскость 1 для нескольких отверстий. В отверстии детали на рис. 30, б для улучшения условий ра- боты предусмотрена фаска. Однако в схеме I при сборке можно перепутать сопряжения, так как фаска предусмотрена с одной сто- роны. Этого недостатка лишена схема II. То есть лучше предусмот- реть либо полную симметрию, либо явную асимметрию детали. В схеме I на рис. 30, в для обработки поверхности диаметром D фр . потребуется дополнительный инструмент. 59 Таблица 9 Снижение требований к допускам 60 Рис. 30. Схемы конструкций, в которых необходимо оценить тех- нологичность 61 В схеме I на рис. 30, г контур литой бобышки совпадает с контуром фланца 1, и отклонения размеров литья вызовут не только ухудшение внешнего вида, но и трудности размещения резьбовых отверстий. В схеме II на рис. 30, д втулка 1 более проста в изготовлении, однако, если требуется точное положение торца, то схема I более технологична. Обработка детали по схеме II на рис. 30, е более технологич- на, так как в ней предусмотрено отверстие 1, благодаря которому исключается скорость резания, близкая к … (на оси детали). При установке литых крышек 1 и 2 по схеме на рис. 30, а раз- мер между ними должен быть не менее 10-12 мм, в противном слу- чае сильнее заметна погрешность литья (ухудшается внешний вид), кроме того могут быть трудности с размещением крышек. Обработка шпоночного отверстия по схеме I на рис. 30, з за- труднена, так как не предусмотрена возможность для выхода инст- румента, что исправлено в схемах II и III. Растачивание отверстий в закрытой полости по схеме I на рис. 30, и менее технологично, чем в открытой (схема II). Высота бо- бышки 3-4 мм по схеме I на рис. 30, к не гарантирует качество об- работки и возможно полное удаление бобышки при подрезании торца. Фиксация зубчатого колеса в осевом направлении по схеме II на рис. 30, и предпочтительнее, особенно, если устанавливается на вал покупного изделия (двигателя и т. п.). Не технологична конструкция сборки по схеме на рис. 30, м, если размер b = 2-4 мм. В этом случае погрешности литья и линей- ных размеров могут приводить к касанию торца зубчатого колеса бобышки. Установка двух зубчатых колес на одной шпонке по схеме II на рис. 30, н более технологична, чем по схеме I. Более точное центрирование достигается на меньшем диаметре по схеме II на рис 30, о. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Баумен У. Графическое представление информации. – М., 1971. –152 с. 2. ГОСТ 14.201-83 ЕСТПП. Общие правила обеспечения тех- 62 нологичности конструкции изделия. 3. ГОСТ 14.202-73 ЕСТПП. Правила выбора показателей технологичности конструкции изделия. 4. ГОСТ 14.203-73 ЕСТПП. Правила обеспечения техноло- гичности конструкции сборочных единиц. 5. ГОСТ 14.204-73 ЕСТПП. Правила обеспечения техноло- гичности конструкций деталей. 6. ГОСТ 14.205-83 (СТ. СЭВ 2063-79) ЕСТПП. Технологич- ность конструкций. Термины и определения. 7. Горбацевич А. Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / А. Ф. Горбацевич, В. А. Шкред. – Минск, 1983. – 256 с. 8. Графические средства научно-технической информации: Методические разработки по курсовому и дипломному проектиро- ванию / В. В. Григорьев и д.; НЭТИ. – Новосибирск, 1976. – 54 с. 9. Достижение точности замыкающего звена сборочной раз- мерной цепи методом групповой взаимозаменяемости (прямая и обратная задачи): Метод, указания к практическому заданию / В. И. Марусина, Л. М. Сидорова; НЭТИ. – Новосибирск, 1988. – 22 с. 10. Дунаев. П. Ф. Конструирование узлов деталей машин: Учебное пособие / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. – М., 1985. – 416 с. 11. Кононеко В. Г. Оценка технологичности и унификации машин. / В. Г. Кононеко, С. Г. Кушнаренко, М. А. Прялин. – М., 1986. – 160 с. 12. Маталин А. А. Технология машиностроения: Учеб. для машиностроительных вузов. – Л., 1985. – 496 с. 13. Методические указания к дипломному проектированию на технологические темы для студентов машиностроительного фа- культета (спец. 0501) всех форм обучения. Технические вопросы / И. И. Муханов; НЭТИ. – Новосибирск, 1985 – 35 с. 14. Новиков М. П. Основы технологии сборки машин и меха- низмов. – М., 1980. – 592 с. 15. Орлов П. И. Основы конструирования: Справочно- методическое пособие / Под ред. П. Н. Учаева. – М., 1988. – 2 т. 16. Реймерс А. Н. Основы конструирования машин: Справоч- ное пособие. – М., 1965. – 228 с. 17. Сборка и монтаж изделий машиностроения: Справочник. Т. 1 / Под ред. B. C. Корсакова и др. – М., 1983. – 480 с. 18. Сборник задач и упражнений по технологии машино- 63 строения: Учеб. пособие для машиностроительных вузов / В. И. Аверченков и др. – М., 1988. – 192 с. 19. Справочник технолога-машиностроителя Т. 2 / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. – М., 1985. – 496 с. 20. Технологичность конструкций: Справочное пособие / Под ред. С. Л. Ананьева, В. П. Купровича. – М., 1959. – 452 с. 21. Технологичность конструкций изделий: Справочник / Под ред. Ю. Д. Амирова. – М., 1985. – 368 с. 22. Технология машиностроения: Инструкция по выполне- нию курсового проекта для студентов 4-5 курса МСФ (спец. 0501) всех форм обучения / Э. З. Мартынов; НЭТИ. – Новосибирск, 1984. – 18 с. 23. Методические рекомендации по выполнению технологи- ческой части дипломных проектов конструкторского направления для студентов ФАМ (спец. 1202) всех форм обучения. Технологич- ность конструкций. / Ю. С. Чесов, С. В. Птицын; НЭТИ. – Новоси- бирск, 1990. – 14 с. 24. В. В. Бушуев. Основы конструирования станков. – М., 1992. – 520 с. |