Технологический процесс сборки

Технологический процесс сборки проектируют на основе:

• сборочных чертежей, чертежей общих видов сборочных единиц и изделий;
• технических условий на их приемку и испытание; производственной программы выпуска изделий;
• по чертежам на детали;
• спецификаций поступающих на сборку сборочных единиц и деталей;
• условий, в которых будет выполняться сборочный процесс.

Количество изделий, подлежащих сборке, а также точность, которую следует обеспечить при этом, оказывают существенное влияние на разработку технологического процесса и принятых методов сборки сборочных единиц и изделия в целом.

1. Методы сборки

Сборку можно осуществлять следующими основными методами: полной взаимозаменяемости; неполной взаимозаменяемости; групповой взаимозаменяемости; пригонки; регулирования (подвижной компенсации).

Сущность этих методов сборки раскрывается в теории размерных цепей.

Размерная цепь – это замкнутый контур взаимосвязанных размеров (звеньев) детали или сборочной единицы. Изменение одного из размеров вызывает изменение других размеров цепи.

Размерная цепь (пример всем известных металлорежущих станков) состоит из составляющих звеньев A1, A2, А3, В1, B2, B3 (рис. 1), исходного или замыкающего звена АΔ и ВΔ.

Рис. 10. Схемы размерных связей поверхностей

Исходное или замыкающее звено размерной цепи характеризует точность, которую необходимо обеспечить при сборке для нормальной эксплуатации рассматриваемой сборочной единицы.

При этом следует иметь в виду, что составляющие звенья подразделяют на увеличивающие, с возрастанием величины которых увеличиваются замыкающее или исходное звено (обозначают A1 , B1 ), и уменьшающие, с ростом величины которых исходное или замыкающее звено уменьшается (обозначают A1 , B1 ). Например, уравнение размерной цепи сборочной единицы, схема которой изображена на рис. 10; а, в, имеет вид А1+A2–А3–АΔ=0.

Как правило, размеры и отклонения исходного или замыкающего звена на чертеже не проставляются, а его размер и отклонения получаются в результате соблюдения при изготовлении размеров и отклонений составляющих звеньев размерной цепи.

В качестве примеров могут быть названы следующие исходные или замыкающие размеры:

• допустимые несовпадения осей передней и задней бабок токарного станка, а также шпинделя и отверстия подвески фрезерного станка;
• отклонения от параллельности осей шпинделя передней и задней бабок, а также ходового винта и валика направляющей станины токарного станка, шпинделя к плоскости стола фрезерного станка;
• отклонения от перпендикулярности направляющих поперечного суппорта к оси шпинделя токарного станка, плоскости стола к оси шпинделя сверлильного станка и др.

Размерные цепи составляют для решения двух задач:

1. По величине и допуску (отклонениям) исходного звена определяют допуски (отклонения) составляющих звеньев. Например, известно, что допускаемое несовпадение осей задней и передней бабок (допуск исходного АΔ звена) токарного станка 0,02 мм, определить допуски и отклонения составляющих А1, A2 (рис. 1, а).
2. По размерам и допускам (отклонениям) составляющих звеньев определяют величину (размер) и допуск (отклонения) замыкающего звена. Например, известны размеры и отклонения составляющих В1 и В2 шпоночного соединения (рис. 1, б). Определить размер и отклонения замыкающего звена (зазора) ВΔ.

При решении размерной цепи, т. е. при определении допусков (отклонений) составляющих или исходного (замыкающего) звеньев, устанавливают, какой из вышеперечисленных методов сборки является наиболее приемлемым.

Из теории размерных цепей известно, что допуск исходного или замыкающего звена равен сумме допусков размеров составляющих звеньев цепи.

Следовательно, если допуск замыкающего звена имеет такое значение, при котором составляющие допуска получаются экономически выгодными и достижимы при использовании типовых методов обработки, то сборку этих составляющих звеньев можно вести методом полной взаимозаменяемости.

Метод полной взаимозаменяемости заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается при включении в нее или замене в ней любого звена (детали) без выбора, подбора или изменения его величины.

Если допуск замыкающего звена мал или число составляющих звеньев цепи большое, то допуски составляющих звеньев получаются небольшими и их достижение при обработке экономически невыгодно, а иногда и технически недостижимо. В этом случае допуски составляющих звеньев расширяют до величин средней экономической точности.

Так как сумма допусков составляющих в данном случае превышает заданный допуск замыкающего звена, то при сборке методом полной взаимозаменяемости часть сборочных единиц может не собираться или собираться с превышением заданного допуска замыкающего звена, т. е. получится брак. В этом случае следует определить возможные убытки от полученного брака. Они должны быть меньше, чем расходы, связанные с применением других методов сборки.

Если убытки от брака недопустимы, то прибегают к другим методам сборки:

• метод групповой взаимозаменяемости;
• метод пригонки или регулировки.

С помощью этих методов добиваются обеспечения заданного допуска замыкающего звена при расширении допусков составляющих. Например, допускаемое несовпадение осей двигателя 1 (рис. 1, в) и редуктора 2 (допуск замыкающего) не должно превышать 0,024 мм. Следовательно, допуски составляющих A 1, A2 и А3 не должны превышать 0,024:3=0,008 мм, где 3 – число составляющих звеньев. Очевидно, что обеспечить изготовление размеров A2 станин строганием или шлифованием и размера A1 расточкой отверстия в корпусе редуктора с точностью 0,008 мм экономически не выгодно, так как на этих станках экономическая точность размеров A1, A2 и А3 составляет 0,2-0,5 мм. Поэтому назначают допуски на A1 и А3 – 0,5 мм, а на А2 – 0,2 мм, а затем методом пригонки (шабрением или шлифованием) добиваются совпадения осей АΔ в пределах 0,024 мм.

В чем заключается сущность методов групповой взаимозаменяемости и пригонки.

Метод групповой взаимозаменяемости заключается в том, что точность замыкающего звена достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, т. е. собирают детали одной из групп, на которые они предварительно рассортированы по величине фактического отклонения размера. При использовании этого метода величину допуска Тср увеличивают в n раз и получают производственный допуск Т’ср=nТср. Исходя из величины Т’ср, устанавливают экономичные допуски Т’1, Т’2, Т’3…, Т’m-1 на каждое составляющее звено размерной цепи. На каждое из увеличивающих или уменьшающих звеньев можно устанавливать разные по величине допуски, но при этом необходимо, чтобы сумма допусков всех увеличивающих звеньев была равна сумме допусков всех уменьшающих звеньев. При обработке деталей выдерживают отклонения размеров в пределах установленных допусков. После обработки размеры деталей проверяют. Годные детали внутри каждого типоразмера сортируют на n групп. Изделия собирают из деталей, принадлежащих к одной из групп, и тем самым обеспечивают заданную точность замыкающего звена у всех изделий. Этот метод используют для достижения высокой точности замыкающих звеньев малозвенных размерных цепей в серийном и массовом производствах.

Метод пригонки заключается в том, что заданную точность замыкающего звена размерной цепи достигают за счет изменения величины одного заранее выбранного составляющего звена путем снятия необходимого слоя материала. Это звено называют компенсирующим. При использовании этого метода на все составляющие звенья устанавливают экономичные допуски, в результате чего допуск замыкающего звена оказывается увеличенным на величину допусков составляющих звеньев.

В качестве компенсирующего звена не следует выбирать звено, общее для нескольких параллельно связанных размерных цепей. Снятие припуска на пригонку осуществляют подрезкой, шабрением, шлифованием и т.д. Этот метод малоэкономичен, требует значительных затрат ручного труда рабочих высокой квалификации. Метод пригонки применяют при ремонте, в единичном и мелкосерийном производствах для обеспечения точности замыкающих звеньев многозвенных размерных цепей изделий, а также при сборке экспериментальных образцов опытной техники.

Метод регулировки заключается в том, что заданная точность замыкающего звена достигается изменением величины заранее выбранного компенсирующего звена без снятия слоя материала. В принципе этот метод аналогичен методу пригонки. Различие состоит в способе изменения величины компенсирующего звена. При методе регулировки это изменение осуществляют путем изменения положения одной из деталей и путем введения в размерную цепь специальной детали 1 требуемого размера. В первом случае (рис. 2, а) такая деталь называется подвижным компенсатором, во втором – неподвижным компенсатором (рис. 2, б). В качестве неподвижных компенсаторов применяют прокладки, проставочные кольца, втулки и т.д.

Рис. 2. Схемы размерных цепей: а – малозвенная размерная цепь с неподвижным компенсатором; б – многозвенная размерная цепь; А1-А6 – составляющие звенья размерной цепи; АΔ – исходное или составляющее звено размерной цепи; 1 – компенсатор

Подвижные компенсаторы позволяют поддерживать точность замыкающего звена в процессе эксплуатации и компенсировать износ составляющих звеньев. При использовании неподвижных компенсаторов сначала производят измерение величины замыкающего звена, затем подбирают компенсатор или набор компенсаторов нужной величины. Число ступеней неподвижных компенсаторов и количество неподвижных компенсаторов в каждой ступени размеров определяют опытным путем. Метод регулировки позволяет достичь высокой точности замыкающих звеньев без применения пригоночных работ или работ, связанных с подбором деталей. Этот метод является весьма экономичным.

В подвижных соединениях, когда детали должны осуществлять тот или иной вид взаимного перемещения, необходимо обеспечить между сопрягаемыми поверхностями зазоры оптимальной величины. Наличие зазоров между поверхностями сопрягаемых деталей дает возможность подвижной детали, кроме требуемого движения, дополнительно изменять свое положение относительно сопрягаемой детали и других деталей под влиянием действующих сил, особенно знакопеременных.

2. Испытания

Заключительной контрольной операцией технологического процесса изготовления машины является испытание, т. е. проверка работы машины или сборочной единицы, которая является конечным изделием, со снятием необходимых характеристик. При испытаниях не только проверяется доброкачественность сборки, но и проводится общая проверка качества изделия, достигнутого на протяжении всего производственного процесса.

В общем случае производственные испытания машин разделяются на приемочные, контрольные и специальные.

Приемочные испытания производятся с целью определения фактических эксплуатационных характеристик машин (производительности, развиваемой мощности и числа оборотов, удельной затраты горючего, геометрической точности и пр.), а также с целью проверки правильности работы механизмов и узлов (зубчатых, цепных и других передач, подшипников, уплотнений, регуляторов и т. д.).

Машина, поступающая на испытательный стенд, должна иметь сопроводительную карту, в которой контролерами сборки заносятся данные о результатах производственной проверки узлов и деталей в процессе сборки. Правила и режимы испытаний определяются программой испытаний на конкретную машину.

При испытании машины создают условия, близкие к условиям эксплуатации. Например, приемочные испытания металлорежущих станков производят на холостом ходу для проверки работы механизмов и под нагрузкой – для определения производительности, точности и чистоты обработки. При испытании проверяются включение и переключение органов управления для определения правильности их действия, взаимная блокировка, надежность фиксации и отсутствие самопроизвольных смещений, заедания, провертывания и пр. Кроме того, проверяют безотказность действия и точность работы автоматических устройств (делительных механизмов, зажима и т. п.). При испытании станков в работе производят обработку образцов при загрузке до номинальной мощности привода и кратковременных перегрузках на 25% номинальной мощности.

Контрольным испытаниям подвергают не все машины, а лишь те, у которых при приемочных испытаниях были обнаружены недостатки. Контрольные испытания производят после устранения этих недостатков.

Специальные испытания проводят по программам, разработанным в зависимости от целей испытаний (например, для изучения износа частей, при проверке новой конструкции узла или детали, для установления пригодности новой марки материала на ответственных деталях и пр.).

Испытаниям могут быть подвергнуты также собранные узлы (например, масляные и водяные насосы, коробки перемены передач, пары зубчатых колес ответственных передач, вспомогательные агрегаты и т. п.). Важно при испытаниях создать условия работы, близкие к эксплуатационным, в некоторых же случаях ограничиваются получением при испытаниях лишь сравнительных характеристик работы собранных объектов.

Для получения более полных данных о качестве продукции в ряде случаев заводы-изготовители организуют наблюдение за группой машин, работающих в обычных эксплуатационных условиях, а также систематически анализируются выявляющиеся погрешности по рекламациям, поступающим от потребителей.