Контрольные вопросы

1. Как определяется точность изготовления деталей машин?

2. Что такое номинальный и действительный размер?

3. Что такое допуск?

4. Как определяется чистота поверхности детали?

5. Перечислите способы литья металлов. Назовите наиболее прогрессивные из них.

6. Расскажите о технологическом процессе получения отли­вок в оболочковой форме.

7. Какой из способов штамповки лучше — на штамповочных молотах или прессах?

8. Чем отличается прессование от волочения?

9. В каких случаях штамповку осуществляют на горизон­тально-ковочных машинах?

10. Какие способы сварки вам известны?

11. В чем состоит процесс газовой сварки?

12. Как осуществляется электродуговая сварка?

13. Как осуществляется электроконтактная сварка?

14. Какие существуют виды обработки металлов резанием?

Глава VI сборка механизмов и машин

Мы видели, что машины и их механизмы обычно состоят из нескольких соединенных друг с другом деталей. Технологи­ческий процесс сборки этих деталей состоит из определенных операций, от качества выполнения которых во многом зависит дальнейшая работоспособность и долговечность машины.

Рассмотрим правила и методы сборки машин и применяемые при этом инструменты и оборудование.

§ 1. Технологический процесс сборки деталей машин

Технологический процесс сборки заключает­ся в подборе и комплектовании, подготовке деталей к сборке, а также их соединении друг с другом.

Подбор и комплектование деталей к сборке заключается в определении их пригодности как по внешнему виду (отсутствие ржавчины, забоин, трещин и пр.), так и по размерам.

Каждая машина состоит из ряда самостоятельных частей, соединяемых в одно целое для совместной работы. Эти само­стоятельные части машин, состоящие из ряда, деталей, назы­ваются узлами или агрегатами. Например, автомобиль состоит из двигателя, коробки передач, заднего и переднего мостов, рулевого механизма; токарный станок — из коробки скоростей, коробки подач, суппорта.

Такое деление машин на части, агрегаты, узлы очень по­лезно с точки зрения технологического процесса сборки, так как позволяет на специализированных рабочих местах производить их высококачественную и производительную сборку;

Комплектование и состоит в том, что на основе чертежа узла рабочий подбирает детали (комплектует узел), которые нужно соединить между собой.

Сборка узла может производиться на основе полной взаимозаменяемости, которая состоит в том, что любая деталь из партии деталей, поступивших на сборку, устанавливается на место (сопрягается с другой деталью) без подборки и подгонки. При такой сборке задача комплектовщика состоит лишь в том, чтобы обеспечить рабочие места достаточным количеством деталей. Сборка с полной взаимозаменяемостью исключает какую бы то ни было дополнительную обработку де­талей в процессе сборки, а поэтому требует высокой точности их изготовления, что часто неэкономично. Такая сборка применяется лишь в массовом производстве (сборка подшипников, некоторых узлов автомобиля).

Широкое распространение получила так на­зываемая сборка с подбором деталей. Она за­ключается в том, что детали, изготовленные с допусками, соот­ветствующими невысокому классу точности, сортируются на не­сколько групп по более узким допускам, а затем собираются друг с другом только в соответствии с размерной группой. Сборка с подбором требует от комплектовщика так скомплектовать узел, чтобы сопрягаемые детали входили в одинаковые размерные, группы.

Сборка с подбором отличается такой же высокой точностью, как и сборка с полной взаимозаменяемостью, однако изготовле­ние деталей обходится дешевле.

Многие узлы машин так сконструированы, что определен­ность взаимного положения деталей в процессе сборки дости­гается путем регулировки. Такая сборка получила название сборки с регулировкой. Так, например, взаимное поло­жение ролика и червяка автомобильного рулевого управления зависит от затяжки регулировочной муфты, свобода перемеще­ния верхних салазок суппорта по направляющим — от затяжки гаек, положение конических шестерен в редукторе — от толщи­ны прокладок. Сборка с регулировкой, хотя и требует высокой квалификации сборщика, однако позволяет компенсировать не­избежные неточности в изготовлении и расположении деталей. Возможность регулировки очень удобна с точки зрения ремонта машин.

В индивидуальном производстве, т. е. при изготовлении одной или нескольких машин и узлов, находит применение сборка с пригонкой. При этой сборке одна деталь соединяется с другой путем дополнительной обработки их сопрягаемых по­верхностей, т. е. пригонки «по месту». Такая сборка очень трудоемка, малопроизводительна и требует высокой квалифи­кации слесаря-сборщика.

Рис. 186.Масляный насос:

а — чертёж; б — комплекс деталей;

1 — пробка; 2 — шайба; 3 — пружина; 5 — шарик; 6 — крышка и детали редукционного клапана;

7 — прокладка; 8 — шестерни; 9 — корпус; 10 — шестерня; 11 — штифт; 12 — прокладка; 13 — болт с шайбой;

14 — штифт; 15 — валик; 16 — болт с шайбой.

При любом из описанных методов сборки необходимо правильно выбрать последова­тельность соединения деталей друг с другом. Предположим, что предстоит собрать масляный насос автомо­бильного двигателя из комплекта деталей (рис. 186). После тщательного изучения чертежа насоса (рис. 186, а) становится понятным, что единственная трудность состоит в определении последовательности сборки валика 15 с шестернями 8 и 10. Дей­ствительно, если валик соединить сначала с шестерней 10 (при помощи штифта 11), то невозможно будет установить штифт 14, так как отверстия под штифт 14 в валике 15 и шестерне 8, встав­ленных в корпус 9, окажутся закрытыми стенками корпуса. По­этому сначала необходимо валик 15 соединить с ведущей шестерней 8 при помощи штифта 14, затем установить валик в корпус 9, на конце валика укрепить шестерню 10 штифтом 11.

Очевидно, что было бы грубой ошибкой закрепить на обоих концах валика 15 шестерни 8 и 10 до установки валика в корпус. Установка ос­тальных деталей не вызывает трудностей и производится в той последовательности, в какой они расположены на рисунке 186.

Приведенный пример очень прост, однако он показывает, как важно установить и соблюдать правильную последовательность операций при сборке. В машиностроении для сборки изделий разрабатываются технологические карты, схемы и планы сборки объектов, кото­рые помогают рабочим и инженерам правиль­но вести этот технологический процесс.

Посмотрим, как собираются некоторые соединения деталей машин.

Для сборки резьбовых соединений применяют двусторонние, торцовые, накидные, разводные, трубные, гаеч­ные ключи, отвертки и другие инструменты. Ключи имеют длину, зависящую от ширины зева и размеров гайки и болта, а поэтому при средних физических данных работающего допускают произ­водить лишь определенную затяжку болтов и, гаек, не опасную для резьбы. При сборке резьбовых соединений затяжка гаек не­обходима, так как создает некоторое напряжение в теле болта, препятствующее его дальнейшему растягиванию, а также разбалтыванию соединения. Вот почему резьбовые соединения при эксплуатации машин необходимо время от времени подтяги­вать, создавая в них некоторое предварительное напряжение.

Целый ряд резьбовых соединений, как известно, необходимо затягивать со строго нормированным крутящим моментом. Для достижения такой затяжки применяют специальную динамо­метрическую рукоятку к торцовым ключам. Рукоятка эта пред­ставляет собой упругий стержень определенной длины с укреп­ленной на ней шкалой. В зависимости от усилия, развиваемого работающим, стержень изгибается больше или меньше и стрелка указывает на шкале величину прикладываемого к гайке или болту крутящего момента (рис. 7).

Рис.187. Гайковёрт:

а — устройство; б — внешний вид;

1 — торцовая головка; 2 — муфта предохранительная; 3 — редуктор; 4 — электродвигатель.

При сборке резьбовых соединений в крупносерийном и мас­совом производстве для увеличения производительности труда применяют механизированные инструменты (ключи и отвертки), приводимые в движение электрическими или пневматическими двигателями. К таким инструментам относится, например, меха­низированный гаечный ключ, называемый гайковертом (рис. 187). Существуют многошпиндельные гайковерты, позволяющие завертывать одновременно несколько гаек; они применяются, например, при сборке автомобилей.

Обычно большую часть сборки машин со­ставляет соединение деталей, входящих одна в другую. При сборке таких деталей различают охватывающую и охватываемую поверхности, причем для круглых цилиндрических и конических тел первая называется отверстие, вторая – валом.

Разность охватывающего и охватываемого размеров определяет характер соединения, или посадку, т. е. большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей или прочность их неподвижного соединения.

Если вал может свободно перемещаться относительно отверстия, то будет посадка с зазором (подвижная посадка). При такой посадке диаметр вала должен быть меньше, чем диаметр отверстия (рис. 188).

Рис.188.Схема образования посадки с зазором. Рис.189.Схема образования посадки с натягом.

> 0,

где d₀ — действительный диаметр отверстия;

d_B — действительный диаметр вала.

К ак видно из рисунка, при посадке с зазором поле допуска вала лежит ниже поля допуска отверстия.

В том случае, когда вал не может перемещаться относи­тельно отверстия, будет посадка с натягом (неподвижная посадка). Для получения посадки с натягом необходимо, чтобы действительный диаметр вала был больше диаметра отверстия (рис. 189).

d_B – d_o > 0.

Очевидно, что в сопряжении, где поле допуска вала лежит выше поля допуска отверстия, всегда будет надежный (гарантированный натяг).

Возможен в практике изготовления и сборки машин и такой случай, когда поля допусков вала и отверстия частично совпадают (рис. 190). В этом случае воз­можно, что часть деталей будет собрана с натягом, а часть — с зазором. Посадки, такого типа называются переходными.

Посадки бывают следую­щих видов: горячая (Гр), прессовая (Пр), легкопрессовая (Пл), глухая (Г), тугая (Т), напряженная (Н), плот­ная (П), скольжения (С), движения (Д), ходовая (X), легкоходовая (Л), широко­ходовая (Ш).

На рисунке 191 приведена схема рас­положения полей допусков отверстия (А) и валов, которые образуют с данным отверстием указанные выше посадки. Как видно из рисунка, посадки Гр, Пр, Пл дают га­рантированный натяг и являются неподвижными; Г, Т, Н, П — переходными и посадки С, Д, X, Л, Щ – подвижными.

Рис. 191. Схема образования различных посадок в системе отверстия.

При осуществлении гладких цилиндрических сопряжений используют систему отверстия или систему вала. В системе отверстия (рис. 191) каждого класса точности и данного интер­вала размеров определен допуск отверстия. Все посадки обра­зуются только изменением отклонений вала. На чертеже размеры в системе отверстия для сопряжения могут обозначаться не в виде цифровых значений величин отклонения для каждой детали, а в виде условного значка, обозначающего вид посадки (рис. 192).

Д ля того чтобы изготовить детали ци­линдрического сопряжения, необходимо узнать верхнее и нижнее отклонения для их номинального размера. Это делается при помощи специального справочника, выдержка из которого приведена в таб­лице 3 (см. стр. 124). Очевидно, что эта таблица используется вместе с таблицей 5 для определения отклонений размеров деталей чтобы получить посадку в систе­ме отверстия. При этом отклонение основ­ного отверстия берут из таблицы 3, а со­пряженного вала из таблицы 5.

В системе вала (рис. 193) предельные отклонения вала для данного диаметра и класса точности постоянны для всех посадок. Посадки образуются только за счет изменения предельных размеров отверстий. На чертежах посад­ки в системе вала обозначаются, как показано на рисунке 194.

Вопрос о виде сопряжения (по системе отверстия или по системе вала) является сложной технической задачей, которая решается конструктором в зависимости от многих условий.

Таблица 5

Отклонение валов переходных свободных посадок для диаметров

от 1 до 500 мм, мк

Класс точности	Посадка	Отклонение	Номинальный диаметр, мм
			от 1 до 3	от 3 до 6	от 6 до 10	от 10 до 18	св. 18 до 30	св. 30 до 50	св. 50 до 80	св. 80 до 120	св. 120 до 180	св. 180 до 260	св. 260 до 360	св. 360 до 500
2-й	Г	в+	13	16	20	24	30	35	40	45	52	60	70	80
		н+	6	8	10	12	15	18	20	23	25	30	35	40
	Т	в+	10	13	16	19	23	27	30	35	40	45	50	60
		н+	4	5	6	7	8	9	10	12	13	15	15	20
	Н	в+	7	9	12	14	17	20	23	26	30	35	40	45
		н+	1	1	2	2	2	3	3	4	4	4	4	5
	П	в+	3	4	5	6	7	8	10	12	14	16	18	20
		н-	3	4	5	6	7	8	10	12	14	16	18	20
	С-В	в	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
		н-	6	8	10	12	14	17	20	23	27	30	35	40

Вообще система отверстия предпочтительнее, так как она тре­бует меньшего количества режущего и измерительного инстру­мента для обработки отверстий, более дорогого, чем инстру­мент для обработки валов.

Посадка с натягом зубчатых колес и всех других деталей типа диска со ступицей на вал производится при помощи пресса или вручную ударами молотка. И в том и в другом случае между пуансоном пресса или бойком молотка и деталью обяза­тельно устанавливается оправка (рис. 195).

Ц ель применения оправки состоит в том, чтобы не допустить деформации тех сопрягаемых поверхностей, к ко­торым прилагается нагрузка.

Часто сборку с натягом выполняют путем нагрева детали с отверстием или охлаждения вала. После уравновеши­вания температур в сопряженных де­талях получается надежное соедине­ние. При необходимости получения больших натягов применяют комбини­рование нагрева с охлаждением или нагрева (охлаждения) с прессованием.

Посадки с зазором получают путем шабрения отверстия или шлифования вала. И в том и в другом случае по мере достижения относительной сво­боды перемещения одной детали в другой проверяют величину получен­ного зазора с помощью щупа — тонкой и узкой пластинки, имеющей толщину, равную необходимому зазору на диа­метр сопряжения.

Таким образом, соединение деталей в процессе сборки заключается в обеспечении определенного взаимного по­ложения деталей механизма и соблю­дении заданных посадок.

Организация процесса сборки машин и механиз­мов за висит от количества выпускаемой продукции и особенностей. Так, при сборке весь технологический процесс сборки осуществляется на одном-двух местах и с участием одного или нескольких рабочих. При серийном и массовом производстве организуют поточную сборку, осуществляемую по операциям значительным количеством рабо­чих на конвейере.