Раздел 3. Технология изготовления типовых деталей..173

19. Разработка технологий изготовления валов ……...173

20. Разработка технологий изготовления шпинделей...179

21. Разработка технологий изготовления

ходовых винтов ………………………………………………..185

22. Разработка технологий изготовления

деталей типа фланцев ……………………………………….. 188

22. Разработка технологических процессов

изготовления зубчатых колес ……………………………….. 190

22. Разработка технологических процессов

изготовления корпусных деталей ……………………………194

22. Разработка технологических процессов

изготовления станин ………………………………………….199

22. Разработка технологий изготовления

кронштейнов, рычагов, вилок, шатунов …………………….202

Библиографический список …………………………...205

Раздел. 1. Разработка технологических

процессов сборки машин

1. Виды, этапы и структура сборки

Надежность и долговечность машины в значительной степени зависят от качества сборки, которая в общей трудоемкости изготовления машины достигает 20–50 %. Сборку подразделяют на узловую и общую. Объектом узловой сборки являются сборочные элементы машины; объектом общей сборки – сама машина. Детали поступают на сборку после их техни­ческого контроля. Процесс сборки состоит из двух основных частей: подготовки деталей к сборке и сборочных операций. К подготови­тельным работам относятся: слесарно-пригоночные работы, выполняемые при необхо­димости; окраска отдельных деталей; очистка и промывка дета­лей; смазывание сопрягаемых деталей, если это необходимо по техническим условиям. Перед сборкой некоторые детали комплектуют по размерным группам и по массе (например, поршни двигателей внутреннего сгорания). К сборочным работам относится процесс соедине­ния и (или) сопряжения деталей и узлов (подузлов), обеспечения взаимного расположения. Различают следующие виды соединений: неподвижные разъ­емные; неподвижные неразъемные; подвижные разъемные; под­вижные неразъемные.

К неподвижным разъемным соединениям относят те, которые можно разобрать без повреждения соединяемых и скрепляющих их деталей (резьбовые, шпоночные, некоторые шлицевые, кониче­ские; к неподвиж­ным неразъемным — такие, разъединение которых связано с по­вреждением или полным разрушением деталей. Такие соединения получают посадкой с гарантированным натягом, развальцовкой и отбортовкой, сваркой, пайкой, клепкой, склеиванием. К под­вижным разъемным соединениям относят соединения с подвиж­ной посадкой, к подвижным неразъемным — подшипники ка­чения, запорные краны. К сборочным процессам относится также балансировка собран­ных узлов, например, шпинделей.

2. Проектирование технологических

процессов сборки

При проектировании технологических процессов сборки исходными данными служат сборочные чертежи изделия, специфи­кация входящих в узлы деталей, технические требования на приемку изделия и узлов, размер производственного задания и срок его выполнения, условия выполнения сборочных работ.

В результате изучения сборочных и рабочих чертежей, служебного назначе­ния изделия, размерного анализа сборочных единиц намечают маршрут сборки с учетом программы выпуска изделия.

Последовательность проектиро­вания представлена структурной схемой на рис. 1. Формируются исходные данные. Для разработки технологического процесса сборки изделия или сборочной единицы технологу необходимо иметь: сборочные черте­жи, характеризующие изделие с необходимой полнотой для представления конструкции; чертежи деталей; спецификацию деталей по узлам; технические требования на приемку; годовой план выпуска изделий; данные о сборочном производстве [1, 19].

Чертежи, представляемые для разработки технологического про­цесса сборки должны содержать необходимое и достаточное количе­ство проекций и разрезов, позволяющих разобраться в конст­рукции изделий; спецификацию деталей; размеры, которые должны быть соблюдены в процессе сборки; зазо­ры и натяги в сочленениях; массы деталей, изготовляемых с допусками по массе и массу изделия; особые технические требования. Чертеж является основным исходным документом для проектирования технологий, так как геометрический образ детали, является наиболее объективной характеристикой объекта проектирования технологии. Много вариантность проектирования технологического процесса сборки требует выбора оптимальных решений на всех этапах проектирования, при минимальных трудоемкости и себестоимости сборки.

Рис. 1.1. Структурная схема последовательности проектирования технологического процесса сборки [1, 7]

Для этого технологу необходимо анализировать и сопостав­лять отдельные варианты на промежуточных стадиях проектирова­ния, используя типовые решения, рекомендации нормативных и ру­ководящих материалов.

Анализ служебного назначения изделия. Технические условия и нормы точности являются следствием служебного назначения изделия. Поэтому работа по проектированию технологического процесса сборки должна начи­наться с ознакомления со служебным назначением изделия. Под служебным назначением изделия понимается максимально уточненная и четко сформулированная задача, для решения которой предназначается изделие. Формулировка служебного назначения из­делия должна отражать не только общую задачу, но и дополнительные условия и требова­ния. Характеристика служебного назначения со­стоит из

нескольких частей.

Первая часть — предусматривает краткое и емкое определение служебного назначения, рассматриваемого изделия и раскрывает на­значение изделия и описание его работы.

Вторая часть — включает технические характеристики, рассматриваемого изделия: мощность; крутящий момент; скоростные характеристики; электрическое напряжение, давлениев системе и др. Допустимые пределы изменений характеристик.

Третья часть — раскрывает пере­чень условий, в которых предстоит работать рассматриваемому изде­лию и производить продукцию требуемого качества в необходимых количествах. В характеристике условий работы изделия должны быть от­ражены стационарный или подвижный режим работы; климатические условия; состояние окружающей среды; сило­вые внешние воздействия; подверженность вибрациям и ударам.

Так как технические условия и нормы точности являются отраже­нием служебного назначения изделия, то, приступая к разработке технологического процесса сборки технологу необходимо глубоко понять смысл этих требований, которые предъявляются к качеству изготовляемого изделия, и иметь уверенность в том, что они разра­ботаны правильно.

Разработка технических условий и норм точности на создаваемое изделие является делом достаточно сложным. Они задаются в неявной форме, не выражаются цифрами. Следует иметь в виду, что вопрос о методе обеспечения задан­ной точности замыкающих звеньев сборочных единиц решает кон­структор при разработке сборочных чертежей.

Степень углубленности проектирования технологического про­цесса зависит от масштаба выпуска изделий: в единичном и мелко­серийном производствах разрабатывают упрощенный вариант без детализации содержания операций. При массовом производ­стве изделий технологический процесс разрабатывают детально с проектированием операционной технологии.

В общем случае проектирование технологического процесса сборки включает: расчет такта сборки и выбор организационных форм сборочного процесса; составление технологических схем сборки узлов и изделия в целом; проектирование технологиче­ских операций: определение состава контрольных операций и ис­пытаний; обоснование эффективности сборочного процесса; оформление технологической документации; проектирование спе­циальной технологической оснастки, в том числе подъемно-транспортных средств; разработку технологической планировки участков сборочного цеха [19].

Такт сборки определяется как частное от деления расчетного фонда времени (за смену, месяц или другой период времени) на программу выпуска изделий за тот же период. В зависимости от такта сборки определяют ее организационную форму.

Выбор организационной формы сборки определяется заданной программой выпуска из­делий: при единичном производстве обычно применяют непоточ­ную (стационарную) сборку, при серийном и массовом — поточную.

Непоточная сборка характеризуется выполне­нием сборочных операций на постоянном рабочем месте, к кото­рому подаются детали и узлы (подузлы) собираемой машины. При такой форме организации требуется высокая квалификация сбор­щиков, а цикл сборки отличается большой продолжитель­ностью.

Поточная сборка бывает двух видов: подвижная (на подвижных стендах) и неподвижная (на неподвижных стендах). Поточная подвижная сборка осуществляется путем переме­щения собираемого объекта на непрерывно движущемся конвейере; на конвейере с периодическим перемещением; путем последова­тельной передачи собираемых объектов по операциям с помощью механических устройств; с передачей объектов сборки вручную — по роликовому конвейеру на тележках, по лотку. Подвижная по­точная сборка применяется в серийном, крупносерийном и мас­совом производствах. Поточная неподвижная сборка характерна для серийного и мелкосерийного производств при значительной длительности от­дельных операций, особенно в процессе сборки изделий большой массы. В этом случае каждый рабочий (или бригада рабочих) выполняет определенную операцию, переходя от одного сбороч­ного стенда к другому.

При поточной сборке процесс должен быть расчленен на

опе­рации таким образом, чтобы операционное время каждой опера­ции было близко или кратно такту сборки. Это необходимо для достижения синхронизации операций, т. е. для приведения опе­рационного времени в соответствие с тактом сборки. Поточная сборка с применением транспортирующего устрой­ства – конвейера может осуществляться при его непрерывном или периодическом движении. Число сборочных мест определяется числом сбороч­ных и контрольных операций, а также числом резервных мест, предусмотренных проектом.

При поточной сборке в результате дифференциации процесса достигается лучшая специализация рабочих, повышается произ­водительность труда вследствие механизации сборочных опера­ций, сокращается длительность процесса, снижается себестои­мость сборочных работ.

При организации поточной подвижной сборки требуется чет­кая и слаженная работа всех смежных и обслуживающих поточ­ную линию участков (снабжение заготовками, инструментом, тех­ническое обслуживание оборудования и т. д.).

Составление технологических схем сборки. Для определения последовательности сборки изделия и его узлов разрабатывают технологические схемы сборки. Сборочные единицы изделия в за­висимости от их конструкции могут состоять либо из отдельных деталей, либо из узлов и подузлов и деталей. Различают подузлы первой, второй и более высоких ступеней. Подузел первой ступени входит непосредственно в состав узла; подузел второй ступени входит в состав первой и т. д. Подузел последней сту­пени состоит только из отдельных деталей.

Технологические схемы составляют отдельно для общей сборки изделия и для сборки каждого из его узлов (подузлов) [4]. Технологические схемы строят по следующему правилу. В ле­вой части схемы указывают базовый элемент (базовую деталь или базовый узел, подузел), а в правой части схемы — изделие (узел, подузел) в сборе. Эти две части соединяют горизонтальной линией. Выше этой линии прямоугольниками обозначены все детали в порядке последовательности сборки. В нижней части прямоугольника указаны узлы, входящие непосредственно в из­делие; на схемах узловой сборки обозначают подузлы первого порядка; на схеме сборки подузла первого порядка — подузлы второго порядка и т. д. Технологиче­ские схемы сборки узла сопровождают подписями, если таковые не очевидны из самой схемы, например «Запрессовать», «Сварить» и т. д. Составление технологических схем сборки значительно упрощается при наличии образца изделия. Технологические схемы сборки одного и того же изделия могут быть разработаны в нескольких вариантах с различной последо­вательностью. Оптимальный вариант выбирают из условия обес­печения заданного качества сборки, экономичности и производи­тельности процесса при заданном масштабе выпуска изделий.

Составление технологических схем целесообразно при проекти­ровании сборочных процессов для любого типа производства. Технологические схемы значительно упрощают разработку сбороч­ных процессов и облегчают оценку конструкции изделия с точки зрения ее технологичности.

Технологические схемы разработки сборки машин строят по тому же принципу. Различие заключается лишь в том, что построе­ние схемы начинают с изделия, узла или подузла.

Проектирование сборочных операций. Сборочные операции проектируют на основе технологических схем сборки. При разра­ботке содержания сборочных операций следует учитывать, что каждая операция должна иметь определенную технологическую закономерность, причем при поточном методе трудоемкость опе­рации должна быть равна или несколько меньше такта сборки, либо кратна ему.

При проектировании сборочной операции уточняют содержание тех­нологических переходов и определяют схему базирования и за­крепления базового элемента (детали, узла), выбирают техно­логическое оборудование, приспособления, рабочий и измеритель­ный инструмент, устанавливают режимы работы, норму времени и разряд работы. Выполняют необхо­димые технологические расчеты, позволяющие обосновать выбор оборудования, технологической оснастки и режимов работы. В технологические расчеты входят: определение силы запрессовки для соединений с натягом, установление режима нагрева или охлаж­дения при сборке деталей с тепловым воздействием, расчет необ­ходимой силы при клепке и др.

Оценку эффективности разработанных вариантов технологических процессов производят, используя абсолютные и относительные показатели. Абсолютные показатели — себестоимость отдельных операций и процесса сборки в целом и трудоемкость сборки узлов и изделия. Относительные показатели — коэффициент загрузки каждого сбо­рочного места, коэффициент загрузки сборочной линии, коэф­фициент трудоемкости сборочного процесса (отношение трудоем­кости сборки к трудоемкости изготовления деталей, входящих в сборочный элемент), Технологическими мероприятиями, повышающими технико-экономические показатели процесса сборки, являются механиза­ция и автоматизация операций и достижение синхронизации опе­раций путем увязки операционного времени с тактом сборки.

Параллельно с разработкой технологического процесса сборки проектируют необходимое технологическое оборудование и ос­настку: стенды, приспособления, специальный рабочий инстру­мент и специальные измерительные средства, подъемно-транспорт­ное оборудование и др. Заканчивается проектирование сборочного процесса разработкой плана расположения на участке сборки тех­нологического оборудования.

Технологическая документация сборочных процессов вклю­чает сборочные чертежи и технологические схемы узловой и об­щей сборки. В сборочной маршрутной карте приводится перечень сборочных операций с указанием данных об оборудовании и ос­настке, норм времени, разряда работы и расчетных норм времени по технологическим переходам.

Не поточная стационарная сборка с расчленением сборочных работ предполагает дифференциацию процесса на узловую и общую сбор­ку. Сборка каждой сборочной единицы и общая сборка выполняются в одно и то же время разными бригадами сборщиков. Собираемая машина остается неподвижной на одном стенде.

Областью экономичного использования данного вида сборки яв­ляется производство изделий, изготовляемых единицами или в не­больших количествах. В качестве преимуществ сборки с расчленением на узловую и об­щую сборку можно выделить следующие. Значительное сокращение длительности общего цикла сборки. Сокращение трудоемкости выполнения отдельных сборочных операций за счет специализации рабочих мест; специализации рабочих-сборщиков определенных узлов; лучшей организации труда; снижении потребности в сборщиках высокой квалификации; более рационального использования помещения и оборудова­ния сборочных цехов.

Применение узловой сборки возможно лишь при соответствую­щем оформлении конструкции изделия, предусматривающем расчле­нение его на технологические сборочные единицы, которые могут быть собраны независимо друг от друга. В связи с этим расчленение изделия на отдельные конструктивно-технологические сборочные единицы является одним из основных условий технологичности конструкции.