книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

представляют собой в основном минеральные масла, загущенные церезином, петролатумом или парафином.

Жидкие смазки наносят на поверхность инструментов тампоном, кистью или окунанием. Густые смазки наносят погружением инструментов на 1—3 мин в разогретую до температуры 70—80° С консистентную смазку. После смазки инструменты завертывают в негигроскопическую (конденсаторную) бумагу.

Консервация инструментов с применением растворов нитрита натрия. При смачивании инструментов в тече­ ние 15—20 с в 20—30%-ном растворе нитрита натрия на поверхностях стальных деталей образуются кристаллы, непрерывно подновляющие защитную окисную пленку. Для сохранения образованной защитной пленки и кри­ сталлов нитрита натрия в течение длительного времени (6— 12 мес. в зависимости от условий хранения) изделие при упаковке завертывают в бумагу, также смоченную 8—10%-ным раствором нитрита натрия. Для удобства завертывания бумагу предварительно нарезают на опре­ деленные форматы, смачивают раствором и затем высу­ шивают. На длительное хранение шлифованные заго­ товки, полированную ленту, инструмент и т. д. погру­ жают в ванны с раствором нитрита натрия, при этом срок хранения не ограничен.

Антикоррозионную обработку деревянных футляров перед укладкой в них инструментов и приборов произво­ дят либо путем проваривания основных деталей футля­ ров в масле при температуре 100—120° С в течение 1— 2 ч, либо смачиванием внутренних полостей футляров 15%-ным раствором нитрита натрия.

При использовании растворов нитрита натрия, в осо­ бенности 20—30%-ной концентрации, необходимо пом­ нить, что длительное воздействие его вызывает раздраже­ ние кожи, поэтому необходимо выполнять правила тех­ ники безопасности, т. е. применять сетку и приспособле­ ния для погружения деталей, резиновые перчатки, сма­ зывание рук глицерином и т. д.6

6. ТЕХНОЛОГИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ

Технологический процесс сборки приборов и кон­ трольно-измерительных устройств представляет собой со­ вокупность последовательных операций по соединению деталей или сборочных единиц в готовое изделие.

380

В соответствии с ГОСТ 2.101—68 на единую систему конструкторской документации (ЕСКД) под деталью по­ нимают изделие, изготовленное из однородного материала без применения сборочных операций. Несколько деталей, соединенных между собой различными способами, назы­ вают сборочной единицей. Таким образом, изделиями являются:

а) детали, выпускаемые предприятием; б) сборочные единицы, состоящие из нескольких де­

талей и в) несколько сборочных единиц или сборочных еди­

ниц и деталей, собранных на предприятии. Технологический процесс сборки изделия, кроме соб­

ственно сборки деталей в сборочные единицы, включает в себя пригонку отдельных деталей и сборочных единиц друг к другу; юстировку, т. е. отладку приборов для обеспечения требуемой точности и работоспособности; контроль и испытание готового изделия.

Одной из основных особенностей сборки приборов является большой объем пригоночных и отладочных ра­ бот, вызванных высокими требованиями к их точности. Суммарную накопленную погрешность А Пт собранного изделия обычно исчисляют в микрометрах или для грубых работ — в сотых долях миллиметра. Очевидно, экономи­ чески нецелесообразно, а иногда и невозможно выполнить механическую обработку деталей с такими отклонениями, которые при их суммировании в собранном изделии обес­ печивали бы Alim в указанных пределах. Погрешности отдельных деталей, собранных в изделие, можно компен­ сировать в процессе сборки и отладки.

Установление определенной последовательности сборки, включая пригоночные и отладочные операции, следует начинать прежде всего с тщательного изучения чертежей, технических требований, условий приемки и выявления базовой детали, т. е. основной детали данной сборочной единицы, с которой начинается сборка. Для установления последовательного порядка сборки других деталей весь технологический процесс расчленяют на операции, переходы и приемы.

Операцией называют часть процесса сборки, выпол­ няемую над сборочной единицей на одном рабочем месте и включающую все действия рабочего или группы рабо­ чих до перехода к сборке такой же или иной сборочной единицы.

381

Операцию делят на переходы. Переходом называют часть операции сборки, выполняемую на одном рабочем месте над деталью одного наименования без смены при­ способлений и инструмента.

Каждый переход подразделяют на приемы, т. е. на ряд простейших движений, например, установка детали, подвод инструмента и т. д.

Исходными материалами для разработки технологи­ ческого процесса сборки являются: а) чертежи деталей, сборочных единиц и изделия; б) технические требования на изделие; в) методика испытания и контроля; г) специфи­ кации на отдельные детали и сборочные единицы и д) про­ изводственная программа (объем выпуска), определяющая вид производства.

Вид производства существенно влияет на характер технологии и организации сборочных работ. В единичном и мелкосерийном производстве разработка подробного технологического процесса сборки экономически неце­ лесообразна, поэтому устанавливают только последова­ тельность сборки основных деталей и сборочных единиц. При большой номенклатуре и разнообразии собираемых измерительных устройств все работы в условиях штуч­ ного производства выполняют высококвалифицированные рабочие при помощи универсальной оснастки и инстру­ ментов. Специальную оснастку применяют только в исклю­ чительных случаях, когда выполнить сборку без нее невозможно.

В серийном производстве разрабатывают более диффе­ ренцированный технологический процесс, т. е. сложные и трудоемкие операции расчленяют на простые. Кроме того, сложные сборочные единицы также по возможности расчленяют на более простые, из которых в дальнейшем собирают изделие. Такое построение технологического процесса позволяет проводить специализацию сбороч­ ных работ, закрепляя за сборщиками схожие сборочные единицы (измерительные узлы; командоаппараты, дат­ чики и т. п.).

Более глубокая проработка технологического про­ цесса сборки и упрощение операций при одновременной высокой оснащенности различной оснасткой, в том числе и специальной, обеспечивают уменьшение величины при­ гоночных работ, а следовательно, и трудоемкость.

Дифференциация операций создает также условия для частичной замены последовательного выполнения опера­

382

ций на последовательно-параллельное, что способствует уменьшению цикла сборочных работ. Так как на сборку детали поступают после механической обработки, то уменьшение цикла сборки изделия способствует и умень­ шению объема незавершенного производства.

В массовом производстве технологический процесс расчленяют на элементарно простые операции с закре­ плением их за рабочими местами. Пригоночные работы за счет максимальной взаимозаменяемости деталей либо исключаются, либо применяются только для компенса­ ции погрешностей замыкающих звеньев измерительных устройств.

Характерной особенностью массового производства является высокая оснащенность операций приспособле­ ниями, инструментами, а в отдельных случаях специали­ зированным или специальным оборудованием (прессы, отладочные стенды и т. п.). Уменьшение цикла сбороч­ ных работ достигается параллельной сборкой сборочных единиц, а также включением в поток отдельных операций (термообработка, окраска, сварка и т. д.), обычно в серий­ ном производстве выполняемых в специальных цехах.

Технологическая документация сборочных работ. Раз­ работка технологического процесса сборки является чрез­ вычайно трудоемкой, поэтому в штучном и мелкосерий­ ном производстве вместо пооперационного развернутого процесса составляют маршрутные карты сборки, указы­ вающие только последовательность соединения основных сборочных единиц. В серийном и массовом производ­ ствах процесс сборки оформляют на операционных кар­ тах, в которых указывают последовательность сборки в пределах данной операции; наименование и количе­ ство собираемых деталей; размеры и основные требова­ ния; время и т. д. При сборке простых инструментов или приборов, как правило, в технологических картах при­ водят операционные эскизы, а при сборке сложных — многодетальных приборов и измерительных устройств к картам прикладывают специальные операционные чер­ тежи собираемой сборочной единицы.

Для исключения ошибок при сборке многодетальных измерительных устройств, а также наглядного предста­ вления о последовательности сборочного процесса, реко­ мендуется составлять графическую схему сборки. Схему сборки используют для детальной разработки и оформле­ ния технологических операционных карт, и для проверки

383

действующего процесса сборки. В качестве примера на рис. 207 показана схема поточной сборки микрометров. Схема показывает последовательность соединения дета­ лей каждой сборочной единицы СБ-П\ СБ-1П; СБ-IV, собираемых параллельно сборке основной сборочной еди­ ницы СБ-Б, номера деталей и их количество, входящее в сборку (на рис. 207 наименование детали сопровождается номером детали —- слева, и количеством деталей на одно

Рис. 207. Схема поточной сборки микрометров: СБ-I; СБ-11; СБ-Ш; СБ-IV — сборочные единицы; /, II, III, IV — порядок выполнения механической обработки, включенной в сборку

изделие — справа); последовательность соединения сбо­ рочных единиц с основной и очередность механических операций, включенных в процесс сборки.

Виды сборки. Для обеспечения положения деталей в собранной конструкции изделия в соответствии с тре­ бованиями чертежа применяют виды сборки: 1) по прин­ ципу индивидуальной пригонки деталей; 2) по прин­ ципу полной взаимозаменяемости; 3) по принципу огра­ ниченной взаимозаменяемости.

Сборку по принципу индивидуальной пригонки выпол­ няют путем пригонки поверхностей одной детали к дру­ гой за счет дополнительной механической или слесарной обработки, например, прикатка микровинта микрометра к микрогайке; шабрение направляющих типа «ласточкин хвост» и т. д. Такой вид сборки применяют в основ­ ном только в единичном и мелкосерийном производ­ ствах, в массовом производстве применяют, когда

384

механическая обработка не обеспечивает требуемую точ­ ность.

Сборку по принципу полной взаимозаменяемости осу­ ществляют путем соединения любых сопрягаемых дета­ лей без какой-либо их пригонки или подбора и применяют в крупносерийном и массовом производствах изделий сравнительно невысокой точности. При изготовлении средств измерения такой вид сборки применяют для соединения деталей в сборочные единицы, которые не оказывают существенного влияния на точность работы изделия.

Сборка j t o принципу полной взаимозаменяемости, являясь наиболее прогрессивной, в то же время предъяв­ ляет высокие требования к точности механической обра­ ботки деталей. Известно, что повышение требований к точности изготовления деталей ведет к увеличению трудоемкости и себестоимости, поэтому решение о полной взаимозаменяемости деталей, составляющих кинематичес­ кую и размерную цепи, может быть принято только после тщательного анализа возможностей механической обра­ ботки.

Сборку по принципу неполной взаимозаменяемости выполняют двумя способами: путем дополнительной обра­ ботки и путем подбора парных деталей.

Дополнительная обработка (пригонка) одной из дета­ лей изделия, входящей в размерную цепь, позволяет компенсировать накопленные погрешности размеров дру­ гих собираемых деталей. Конструкции отдельных изме­ рительных устройств и машин предусматривают допол­ нительные детали (компенсаторы), за счет подбора кото­ рых (мерные шайбы, прокладки и т. п.) регулируют положение деталей изделия. Компенсаторами также являются дополнительные детали, размеры которых пре­ дусматривают возможность пригонки для получения тре­ буемого положения деталей относительно друг друга или посадок (натяги или зазоры). В некоторых случаях при­ меняют регулируемые компенсаторы, с помощью которых можно без пригонки обеспечить требуемое положение деталей.

На рис. 208, а показан токарный станок, в котором по техническим требованиям необходимо обеспечить соос­ ность осей шпинделя и пиноли задней бабки в пределах допуска Аа. В данном случае сборка по принципу полной взаимозаменяемости исключается, так как выдержать

расстояние от станины до оси шпинделя и пиноли задней бабки в пределах Лд практически невозможно. Если принять в качестве компенсирующей детали заднюю бабку, то за счет обработки ее основания можно добиться требуемой соосности, но в этом случае пригонка детали громоздкой и неудобной формы возможна только вруч­ ную. Наиболее правильным решением является введе­

ние компенсирующей де­ тали с размером А %(рис. 208, б), за счет механиче­ ской обработки которой можно обеспечить соос­ ность в требуемых преде­ лах.

Соединение парных (охватываемой и охваты­ вающей) деталей путем подбора выполняют сле­ дующими способами: а) не­ посредственным подбором одной детали к другой; б) предварительной сорти­ ровки деталей на группы и в) комбинированным спо­ собом, т. е. сортировкой на группы с последующей подборкой.

Наиболее распростра­ ненной в крупносерийном и массовом производствах является сборка с применением

сортировки деталей на группы. Такой способ наиболее эффективен в тех случаях, когда необходимо обеспечить натяги и зазоры в пределах значительно меньших, чем возможная точность изготовления сопрягаемых деталей.

Для сборки по указанному епособу поле допуска деталей разбивают на равные части и соответственно им сортируют детали на группы. При сборке группы деталей (охватывающих и охватываемых) комплектуют таким образом, чтобы в одну группу входили детали с разме­ рами, обеспечивающими требуемый натяг или зазор. Количество принимаемых групп зависит от величины допусков на детали и требуемой точности сопряжения.

Применение способа группового подбора (селективная сборка) позволяет значительно снизить требования к точ­

386

ности механической обработки, а также исключить какиелибо пригоночные работы; к недостаткам относятся неко­ торое увеличение незавершенного производства, так как невозможно гарантировать получение одинакового коли­ чества комплектующих деталей в каждой группе, и необ­ ходимость введения операции сортировки деталей по группам. Последний недостаток исключается введением контрольно-сортировочных автоматов.

Понятие о размерных цепях. Правильное расположе­ ние частей изделия, выявление необходимости регулировки той или иной детали, определение величины компенсации или специального компенсатора может быть обеспечено путем установления и решения уравнения размерной цепи.

Размерной цепью называют расположенную в опреде­ ленной последовательности замкнутую цепь размеров исполнительных поверхностей, включая и размер, сое­ диняющий эти поверхности.

Для наглядного представления размерной цепи все составляющие ее размеры наносят на контур деталей изделия или сборочных единиц (рис. 208, б) или изобра­ жают в виде схемы (рис. 208, в).

Составляющие размерную цепь отдельные размеры называют звеньями размерной цепи и каждое звено обоз­ начают буквами (Аг; А 2; Л3; Б х; Б 2; Б 3 и т. д.), цифры около которых показывают порядковый номер звена.

Размерная цепь имеет следующие звенья: а) исходное звено, т. е. звено, с которого начинается построение размерной цепи; б) замыкающее звено, являющееся по­ следним при построении размерной цепи и соединяющее поверхности деталей, положение которых требуется обес­ печить при известных величинах размеров всех состав­ ляющих звеньев цепи; в) составляющие звенья (все осталь­ ные). Замыкающее звено в отличие от остальных, обоз­

начают вместо цифр индексом, например Аа\ БА; ВА и т. д.

Составляющие звенья подразделяют на увеличиваю­ щие и уменьшающие, когда при увеличении их размеров замыкающее звено увеличивается или уменьшается.

В зависимости от количества размеров, входящих в размерную цепь, и их расположения размерные цепи могут быть простыми или многозвеньевыми, с звеньями, расположенными параллельно и под углом друг к другу.

Величину замыкающего звена размерной цепи с парал­ лельными звеньями определяют из уравнения размерной

387

цепи. Как следует из схемы, показанной на рис. 208, в, уравнение размерной цепи имеет вид

+ А-3 — ^ 1 + < 4 2 и л и ^ д = ^ 1 + А 2 — ^ 3 -

В общем виде уравнение размерной цепи может быть записано так:

где т — общее количество всех звеньев цепи.

Из приведенного уравнения следует, что номиналь­ ная величина замыкающего звена равна алгебраической сумме номинальных размеров составляющих звеньев.

Вследствие того, что детали, составляющие размер­ ную цепь, имеют отклонения в пределах допуска на их изготовление, возникает и погрешность замыкающего

Приведенное уравнение используют для установле­ ния фактической погрешности замыкающего звена при известных погрешностях, входящих в размерную цепь деталей.

Для установления допусков на размеры деталей, со­ ставляющих размерную цепь при заданной величине замыкающего звена,( уравнение можно записать так:

i = m —1

й д = ^ 1 + б 2 + • • ■ + & m - l — 1=1 6 ( 1

т. е. допуск замыкающего звена равен сумме допусков деталей, составляющих размерную цепь. Из уравнения следует, что все предельные отклонения деталей арифме­ тически суммируются, т. е. принимаются, что все детали выполнены с наименее выгодными предельными отклоне­ ниями. В практике вероятность такого сочетания нич­ тожно мала, поэтому возможно некоторое увеличение допусков по отношению к расчетным с очень малой долей риска получения брака. Возможную величину брака при увеличении допусков можно определить методом математической статистики и теории вероятности.

Величину компенсирующего звена (обозначаемого на схемах буквой с порядковым номером, заключенным

388

в рамку, например |/4в|), также определяют из уравнения размерной цепи. На рис. 209 показана схема размерной цепи с компенсационной шайбой |ле|. Уравнение размер­ ной цепи в данном случае имеет вид

A 1 = A 2 - h A 3 -j-A4 Jr A 3 Jr \Ав\ + Лд

или

А 1 — (Л 2 + Лз + Л4 + Л5 + Лд).

Подставляя в полученное уравнение максимальные и минимальные предельные значения звеньев, можно определить предельное значение компенсатора.

Организация сборочных процессов. По формам орга­ низации работы сборку делят на стационарную и подвиж­ ную.

Стационарную сборку вы­ полняют на одном рабочем месте, к которому подают все детали и сборочные единицы. Такую сборку применяют в единичном и мелкосерийном производствах, а также в крупносерийном производ­ стве высокоточных уст­ ройств, перемещение которых может вызвать нарушение точности сборки.

Подвижную сборку применяют в крупносерийном и массовом производствах приборов и измерительных ин­ струментов (микрометры, штангенциркули, индикаторы). При подвижной сборке собираемое изделие перемещается от одного рабочего места к другому. Детали и сборочные единицы в процессе сборки подаются к рабочим местам, на которых постоянно выполняются одни и те же опера­ ции. Благодаря небольшим размерам и массе измеритель­ ных приборов их перемещают при помощи ленточных или цепных конвейеров, приводимых в движение от одной приводной станции.

Для выполнения поточной сборки технологический процесс расчленяют на элементарно простые операции (метод дифференциации), примерно рабные или кратные