Введение.

Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкций машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. В настоящее время важно качественно, при минимальных затратах и в заданные сроки изготовить машину, применив современное высокопроизводительное оборудование, инструмент, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производственных процессов. От принятой технологии производства во многом зависит долговечность и надежность изготавливаемых машин, а так же затраты на из эксплуатацию. Развитие новых технологических процессов и методов на базе использования оборудования с ЧПУ, роботов, гибких производственных систем и вычислительной техники способствует выпуску более современных машин, снижению их себестоимости и уменьшению затрат труда на изготовление.

Разработка технологических процессов представляет собой один из ответственных этапов технологической подготовки производства. Технологический процесс должен обеспечивать высокое качество изделий в соответствии с техническими условиями при минимальных затратах. При этом повышение качества машин в значительной мере связано с повышением точности изготовления деталей и сборки изделий.

В процессе разработки техпроцесса (ТП) необходимо также спроектировать, изготовить или приобрести необходимые станочные, сборочные и контрольные приспособления, вспомогательный и режущий инструмент. В данном разделе курса «Технологии машиностроения» рассматриваются вопросы разработки техпроцессов сборки машин и типовых узлов, а так же типовых деталей машин на основе общего подхода к разработке технологии изготовления любых машин и деталей с учетом служебного назначения и технических требований.

Проектирование технологического процесса сборки машин.

Трудоемкость сборки в среднем составляет 25-30% общей трудоемкости изготовления машин. При большом объеме пригоночных работ трудоемкость сборки может составлять 40-50%. Качество готовой машины в значительной мере зависит от технологии сборки.

Проектирование ТП сборки имеет своей целью дать подробное описание процессов сборки, выявить необходимое техническое оснащение, потребные площади, рабочую силу, материальные и трудовые затраты.

Разработка ТП сборки включает в себя следующие основные этапы:

1. Анализ исходных данных для проектирования ТП сборки.

2. Технический контроль конструкторской документации и техусловий.

3. Размерный анализ конструкции изделия и выявление методов точности сборки.

4. Составление технологических схем общей и узловой сборки.

5. Разработка маршрута общей и узловой сборки.

6. Проектирование технологических операций сборки.

7. Нормирование ТП сборки.

8. Выбор или разработка мероприятий по технике безопасности.

9. Оценка технико-экономической эффективности разработанного ТП сборки.

10. Оформление технической документации.

Исходными данными для разработки ТП являются сборочный чертеж изделия, техусловия на сборку и приемку изделия, описание служебного назначения изделия, рабочие чертежи деталей, входящих в изделие, объем выпуска, условия выполнения ТП сборки, предполагаемый срок выпуска изделия.

К исходным данным относятся также различные справочные, нормативные материалы по сборке, каталоги, паспорта, альбомы сборочного и подъемно-транспортного оборудования, рекомендации по улучшению технологичности конструкции изделия, примеры сборки аналогичных изделий и др.

На этапе анализа исходных данных и технического контроля конструкторской документации рассматриваются все данные, необходимые для выполнения процесса сборки, выявляется количество разрезов и сечений на чертежах, размеры, выдерживаемые при сборке, допуски в сопряжениях и другие сведения.

В техусловиях рассматриваются требования к методам достижения точности, жесткости стыков, их герметичности, наличие сведений о способах эксплуатации оснастки, моменты затяжки резьбовых соединений, допускаемая величина дисбаланса вращающихся частей и другие сведения. Выдвигаются предложения по совершенствованию технологичности конструкции в сборке, что может упрощать сборочные операции. Выявляется степень механизации и автоматизации сборочных операций.

На этапе размерного анализа конструкции выявляются методы достижения точности замыкающих звеньев размерных цепей и полнота их отражения в рабочих чертежах.

На основе анализа исходной информации изучения конструкции изделия приступают к разбивке изделия на составные части. Прежде всего, выявляется номенклатура составных частей (узел, комплект, узел I, II порядка и др.). В каждой сборочной единице выявляется основная базирующая деталь или сборочная единица.

При разбивке изделия на составные части руководствуются следующими положениями:

1. Изделие не должно состоять из большого количества составных частей, быть большим по габаритам и массе. Однако излишнее дробление усложняет процесс сборки и комплектации.

2. Если в процессе сборки необходимо проведение испытания, обкатки, регулировки или пригонки, то узел выделяется в самостоятельную сборочную единицу.

3. При последующем монтаже сборочной единицы в машине она не должна подвергаться какой-либо разборке, а в случае необходимости в технологии должны предусматриваться сборочно-разборочные работы.

4. Большинство деталей машины должны входить в те или иные сборочные единицы с тем, чтобы сократить до минимума количество отдельных деталей, подаваемых на общую сборку.

5. Трудоемкость сборочных операций для всех сборочных единиц должна быть по возможности примерно одинаковой.

После разбивки изделия на составные части приступают к составлению технологических схем общей и узловой сборки.

Т ехнологическая схема является первым этапом проектирования маршрута сборки. Технологические схемы изображают различными способами. Каждая составная часть, поступающая на сборку, изображается в виде прямоугольника или имеет другое обозначение, где указывается наименование, обозначение и количество. Схема сборки представляет собой горизонтальную линию в направлении от базового элемента к готовому изделию, сверху линии размещают детали, поступающие на сборку, в технологической последовательности. Снизу линии указывают сборочные единицы в порядке их поступления на сборку.

Схемы сборки могут поясняться различными надписями, характеризующими процесс сборки или выполняемую механическую обработку в процессе сборки (например: сверлить три отверстия при сборке, клепать, паять).

При выборе последовательности сборки исходят из следующих положений:

1. Сборку начинают с установки основной базирующей детали, определяющей положение других деталей и сборочных единиц.

2. В первую очередь монтируют сборочные единицы и детали, размеры и относительные повороты поверхностей которых являются общими звеньями, принадлежащими к наибольшему количеству размерных цепей.

3. Устанавливаемые в первую очередь сборочные единицы и детали должны выполнять наиболее ответственные функции в машине.

4. Установленные в первую очередь сборочные единицы и детали не должны мешать последующей сборке деталей и сборочных единиц.

Сборка может быть поточной, групповой, стационарной. Она может быть с непрерывным перемещением собираемого объекта и с периодическим перемещением.

При разработке маршрута сборки устанавливается последовательность и содержание технологических и вспомогательных операций сборки, определяется оборудование, инструменты, оснастка.

Содержание операции в массовом производстве должно быть таким, чтобы её продолжительность соответствовала или была кратна такту сборки. Выполняемая работа должна быть однородной и характеризоваться определенной законченностью. Средняя загрузка рабочих мест на сборочной линии должна быть достаточно высокой (порядка 0,9-0,95).

Содержание операций в серийном производстве должно быть таковым, чтобы обеспечить на рабочих местах общей и узловой сборки достаточно высокую загрузку.

При выборе технологических баз исходят из соблюдения принципа совмещения и постоянства баз, при этом также учитывают удобство установки и снятия собираемого изделия, надежность его закрепления, возможность подвода собираемых деталей и сборочных инструментов.

При разработке сборочных операций уточняется их первоначально намеченное содержание, выявляется возможность совмещения переходов во времени, определяется схема установки и закрепления базового элемента, окончательно уточняется технологическое оснащение, выбираются режимы работы, оборудование. При проектировании сборочных операций исходят из принципов концентрации и дифференциации переходов.

Принцип концентрации переходов в сборке характерен для опытного, единичного, иногда мелкосерийного производства. В этом случае сборка производится, как правило, на одном рабочем месте одним или несколькими работающими.

При дифференциации переходов сборки за рабочими местами закрепляются определенные операции, обеспечивается возможность применения средств автоматизации и механизации. При необходимости выдается задание на проектирование специального оборудования и оснастки.

Следующим этапом разработки техпроцесса сборки является нормирование технических операций на основе нормативов на слесарно-сборочные работы.

Штучное время определяется:

где k – поправочный коэффициент к оперативному времени, определяемый в зависимости от числа приемов, выполняемых рабочим.

Следующим этапом является разработка или выбор мероприятий по технике безопасности.

Технологическая документация на сборку включает маршрутно-операционные карты, карты эскизов, технологические инструкции, комплектовочные карты, включающие сведения о деталях, сборочных единицах и материалах, входящих в комплект собираемого изделия, ведомость технологической оснастки и др. документы.

Технико-экономическая оценка техпроцесса сборки.

Оценка проектируемого техпроцесса сборки производится по абсолютным и относительным показателям.

К абсолютным показателям относят следующие:

1. Трудоемкость сборки, определяемая как сумма штучных времен по всем операциям сборки

где n – количество сборочных операций.

Данный показатель определяется отдельно для общей и узловой сборки. Обычно из трудоемкости общей сборки вычисляется трудоемкость пригоночных работ.

2. Технологическая себестоимость общей и узловой сборки.

3. Продолжительность цикла общей или узловой сборки партии изделий в серийном производстве.

4. Количество единиц сборочного оборудования.

5. Количество сборщиков.

6. Средний разряд сборщиков.

Относительные показатели:

1. К оэффициент трудоемкости сборки.

где – трудоемкость сборки; – трудоемкость изготовления детали.

В зависимости от условий производства принимают

2. Коэффициент себестоимости сборки.

где – себестоимость сборки, – себестоимость изделия.

Данный коэффициент может применяться вместо коэффициента трудоемкости при кооперированном производстве, когда должна быть выделена более четко доля сборки в общем процессе изготовления изделия.

3. Коэффициент загрузки рабочих мест и поточной линии.

где – расчетное и принятое число рабочих мест

n – принятое число рабочих мест на линии

4. Коэффициент разбиения процесса сборки.

где – суммарная трудоемкость сборки узлов, – общая трудоемкость сборки.

5. Коэффициент совершенствования процесса сборки.

где – трудоемкость пригоночных работ, повторной разборки и сборки.

Данный коэффициент принимается равным:

для массового производства – 0,95 – 1;

для серийного производства – 0,8 – 0,9;

для единичного производства – 0,6 – 0,8.

6. Коэффициент, характеризующий степень автоматизации сборочных процессов.

где – продолжительность операций автоматической сборки;

– продолжительность всех операций сборки.

7. Коэффициент оснащенности сборочного процесса.

где – количество приспособлений, используемых при сборке;

n – количество операций при сборке.

Технология изготовления машин, деталей и типовых узлов.

Технология сборки токарно-винторезных станков.

Сборка металлорежущих станков производится в соответствии с ГОСТом и техусловиями. Различают 5 классов точности станков: Н, П, В, А, С.

Сборка металлорежущих станков, и в частности токарных станков, является типичным примером поузловой сборки в серийном производстве.

Сборка станков в серийном и крупносерийном производстве производится на конвейерах (станки класса Н и П); в единичном и мелкосерийном производстве собираются на панельных стендах. Станки класса В, А, С собираются на специальных сборочных стендах фундамента.

Детали, поступающие на узловую сборку, и узлы, поступающие на общую сборку, должны быть чистыми, не иметь следов различных загрязнений. На обработанных поверхностях должны отсутствовать механические повреждения (трещины, вмятины, забоины и др.), которые ухудшают эксплуатационные свойства или внешний вид станка.

Поверхности после шабрения не должны иметь следов предшествующей механической обработки. Шабрение направляющих должно быть равномерным по всей длине и при контроле на краску должно содержать в квадрате 25 х 25 не менее 12 пятен для станков класса Н, 16 пятен для станков класса П, 20 пятен для всех остальных станков (класса В, А, С).

После изучения конструкции станка, выявление взаимосвязи всех сборочных единиц и деталей, проведение размерного анализа приступают к общей сборке станка. При этом учитывают конструктивные особенности станка, удобство сборки, возможность механизации сборочных работ, сокращение до минимума пригоночных работ.

Общая сборка станка типа 16К20 после сборки его узлов производится в следующей последовательности (один из возможных вариантов):

1. Монтаж главного электропривода, бака для смазки и СОЖ, подключение жгутов электропроводки к электродвигателям, конечным выключателям, электромагнитным муфтам. Все эти составные части размещаются на тумбах или в тумбах станка.

2. Установка станин на тумбы, монтаж поддона. При установке обеспечивается плотность прилегания деталей для исключения деформации станины при ее закреплении. При необходимости производится пришабривание сопрягаемых поверхностей. Следует также обеспечить равномерность затяжки болтов для исключения деформации станины.

3. Установка салазок продольного суппорта или каретки. При установке обеспечивается плотность прилегания сопрягаемых поверхностей, контроль осуществляется на краску или щупом. При необходимости производится шабрение или шлифование направляющих каретки. Контролируется плавность перемещения каретки по направляющим.

4. У становка передней бабки с коробкой скоростей. При установке обеспечивается правильность прилегания опорных поверхностей и при необходимости производится шабрение поверхности станины по установочной поверхности корпуса бабки. Контроль производится на краску или щупом. Контролируется параллельность оси шпинделя направляющим станины или продольному перемещению каретки.

Контроль осуществляется с помощью оправки, устанавливаемой в шпиндель станка и индикатора, находящегося на каретке и перемещаемого на длину хода. Контроль осуществляется в двух взаимно перпендикулярных плоскостях при повороте шпинделя на 180. Отклонение от параллельности в вертикальной плоскости 0,0016 на длине 200 мм для станков класса Н и 0,01 на длине 200 мм для станков класса П. В горизонтальной плоскости 0,008 на длине 200 мм для станков класса Н и 0,05 для станков класса П.

После установки передней бабки также контролируется влияние установки передней бабки не положение станин по уровню. Плотность прилегания опорных поверхностей на краску и щупом, радиальное и осевое биение оси шпинделя, торцевое биение опорного буртика шпинделя, радиальное биение оси конической поверхности шпинделя у торца и др.

5. Установка коробки подач. При установке обеспечивается правильность прилегания опорных поверхностей и их взаимное положение; требуемое положение коробки подач достигается или ее перемещением по станине или шабрением опорных поверхностей. Контроль осуществляется на краску или щупом.

6. У становка верхнего или поперечного суппорта. При установке обеспечивается перпендикулярность направляющих суппорта к направляющим станины или оси вращения шпинделя. Контроль осуществляется с помощью спецоправки, устанавливаемой в шпинделе станка и индикатора на суппорте. Контроль осуществляется в двух взаимно перпендикулярных плоскостях при повороте шпинделя на 180 отклонения от перпендикулярности составляет 0,0012 на длине 200 мм для станков Н и 0,0008 на длине 200 мм для станков П. При необходимости производится шабрение ласточкиного хвоста направляющих суппорта.

7. Установка фартука, ходового винта, ходового валика и заднего кронштейна под ходовой винт и валик. Монтаж фартука производится с помощью болтов на каретке, производится установка и выверка положения ходового винта параллельно направляющим. Производится установка и выверка ходового валика параллельно направляющим. Контроль параллельности ходового винта и ходового валика производится с помощью спецмостика с индикаторами или индикатора, закрепленного на спецплите, перемещаемой по направляющим станины. Выставляется задний кронштейн под ходовой винт и ходовой валик, привертывается зубчатая рейка к станине, выверяется положение зубчатого колеса относительно рейки, производится окончательное крепление фартука. После установки ходового винта и ходового валика контролируется их положение и осевое биение, которое для станков Н составляет 0,0008 на длине 400 мм и 0,0005 на длине 400 мм для станков П. Рассмотрим схему контроля параллельности ходового винта и х одового валика напрвляющим станины с помощью мостика (индикатора) (

   а)

   рис. а).

И

б)

с помощью индикатора, закрепленного на спецплите, перемещаемой по направляющим станины (рис. б).

8. У

   a)

   становка задней бабки. При установке обеспечивается плотность прилегания корпуса задней бабки к направляющим и соосность осей шпинделя и пиноли. Правильность прилегания обеспечивается шабрением или шлифованием опорной поверхности корпуса задней бабки. Соосность осей шпинделя и пиноли горизонтальной плоскости достигается смещением корпуса задней бабки методом регулирования, а в вертикальной плоскости путем шабрения опорной поверхности задней бабки методом пригонки. После установки задней бабки производится контроль параллельности оси пиноли перемещением суппорта с помощью индикатора на длине 400мм. Отклонение от соосности в вертикальной плоскости составляет для станков Н - 0,003 на длине 400 мм и для станков П - 0,002 на длине 400 мм. Одновысотность осей шпинделя и пиноли в вертикальной плоскости составляет для станков Н - 0,003 , а для станков П - 0,002. Соосность определяется при установке контрольной оправки в центрах станка с помощью индикатора, устанавливаемого на суппорте станка.

9. У становка корпуса гитары. Производится сцепление зубчатыми колесами гитары коробки скоростей и коробки подач.

10. И

    б)

    спытание станка. Производится в статическом состоянии (плавность перемещения), испытание на холостом ходу, под нагрузкой и спец испытания (испытания на точность, жёсткость и виброустойчивость).

11. Окончательная отделка, окраска, консервация и упаковка. Общие требования к точности станков по ГОСТ 8-82.