Технология оптического приборостроения

При использовании заготовок из листового материала для снятия внутренних напряжений и стабилизации размеров их также подвергают термообработке.

Полностью изготовленные зубчатые колеса при необходимости направляют на химико-термическую обработку (цианирование, цементация, азотирование или закалку с последующим отпуском).

29.7.4. Зубчатые колёса из пластмасс

Колёса из пластмасс имеют малый вес, работают бесшумно в условиях ограниченной смазки и без нее, а в агрессивных и абразивных средах обладают высокими антифрикционным свойствами, за счет упругой податливости компенсируют неточности изготовления и монтажа, просты

визготовлении. Недостатками зубчатых колес из пластмасс являются сравнительно небольшая нагрузочная способность и размерная нестабильность

втемпературно-влажностных средах.

При необходимости отвода тепла из зоны контакта зубчатых колес применяют металлополимерные зубчатые передачи: малое колесо – из стали, а большое – из пластмассы. Использовать для зубчатых пар сочетание «цветные металлы–пластмассы» не рекомендуется вследствие быстрого износа зубчатой передачи. Особенно интенсивен износ в зубчатых передачах, в которых одно из колес изготовлено из алюминиевого сплава, а другое – из пластмассы.

Пластмассовые колёса бывают неармированные и армированные. В последнем случае армирующие элементы выполняют в виде накладных шайб, ступиц-втулок, валов с выступами и т. д.

Для получения заготовок зубчатых колес из пластмассы применяют прямое прессование, литьевое прессование и литье под давлением. Прямое и литьевое прессование применяют при переработке термореактивных материалов, а литье под давлением – при переработке термопластов.

Предварительную механическую обработку заготовок зубчатых колес из пластмасс проводят на токарном станке. В процессе этой обработки помимо удаления литников и облоя производят обточку наружной поверхности и подрезку торцов. Для снятия внутренних напряжений, повышения твердости и уменьшения гигроскопичности заготовки после предварительной токарной обработки подвергают термической обработке, режимы которой устанавливают экспериментально. Затем следует окончательная обработка заготовок на токарном станке, после чего нарезают зубья.

29.7.5. Изготовление зубчатых реек

Рейки бывают косозубые и прямозубые, преимущественно с прямолинейным профилем зуба.

330

Технологический процесс изготовления реек включает следующие этапы: получение заготовок, изготовление поверхностей и отверстий крепления, фрезерование зубьев.

Заготовками для реек в зависимости от масштаба производства и размеров рейки могут быть холоднотянутые (волоченные) и горячекатаные прутки требуемого поперечного сечения; полосы, отрезанные от листа и обработанные после отрезки, а также специальные (литые) заготовки.

Изготовление поверхностей и отверстий крепления включает фрезерование плоскостей, сверление отверстий и нарезание в них резьбы. Нарезание зубьев при отсутствии специального оборудования осуществляется на обычных горизонтально-фрезерных станках дисковыми фрезами. Нарезаемую заготовку располагают поперек стола станка. После прорезки одной впадины стол возвращают в исходное положение и поперечным перемещением стола смещают нарезаемую заготовку на один шаг. Так последовательно нарезают все зубья рейки. Если нарезают косозубую рейку, стол станка поворачивают на угол наклона зубьев. С целью повышения производительности труда при нарезании зубьев на столе станка закрепляют несколько заготовок реек или на шпинделе устанавливают несколько фрез на расстоянии, кратном шагу рейки, т. е. одновременно нарезают несколько зубьев.

В условиях серийного и массового производства нарезание коротких реек производят специальными кольцевыми фрезами, позволяющими нарезать все зубья одновременно, или используют специальные зубореечные полуавтоматы.

Литература к разделу 3

1.Маталин, А. А. Технология машиностроения : учеб. для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» / А. А. Маталин. – Л. : Машиностроение; Ленингр. отд-ние, 1985. – 496 с.

2.Справочник технолога-машиностроителя : в 3 т. / под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Машино-

строение, 1985. – Т. 1. – 656 с.

3.Колесов, И. М. Основы технологии машиностроения : учеб. для машиностроительных специальностей вузов / И. М. Колесов. – 3-е изд. – М. : Высшая школа, 1999. – 591 с.

4.Технология машиностроения : учеб. для вузов : в 2 т. / под ред. А. М. Дальского. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. – Т. 1. – 564 с.; Т. 2. – 640 с.

ник : в 2 т. – М.: Машиностроение, 1991. – Т. 1. – 640 с.; Т. 2. – 304 с.

331

7.Маталин, А. А. Технология машиностроения : учеб. / А. А. Маталин. – Л. : Машиностроение, 1985. – 512 с.

8.Мосталыгин, Г. П. Технология машиностроения : учеб. / Г. П. Мосталыгин, Н. Н. Толмашевский. – М. : Машиностроение, 1990. – 227 с.

9.Филонов, И. П. Инновации в технологии машиностроения / И. П. Филонов, И. В. Баршай. – Минск : Вышэйшая школа, 2009. – 110 с.

10.Минченя, В. Т. Основы автоматики : лабораторный практикум :

в2 ч. / В. Т. Минченя, А. Л. Савченко. – Минск : БНТУ, 2002. – Ч. 1. – 113 с.

Раздел 4

СБОРКА И ЮСТИРОВКА ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Глава 30. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

30.1. Особенности оптических приборов

Действие оптических приборов основано на прохождении света через оптические детали и отражении от них, поэтому изменения взаимного расположения оптических элементов вызывают отклонение луча от расчетного направления. Такими изменениями в оптическом приборе могут быть поворот зеркала, наклон плоскопараллельной пластины, разворот измерительной сетки и призмы, нарушение воздушных промежутков между линзами и др. Этих явлений можно избежать путем повышения точности изготовления деталей, однако такой путь не всегда возможен и экономически не оправдан. В процессе сборки оптических приборов целесообразнее выполнять различные регулировочные и пригоночные работы, которые назы-

ваются юстировкой.

Для выполнения юстировки требуется изготовление специальных оптических контрольно-юстировочных и измерительных приборов, которые являются вспомогательными изделиями.

Оптический прибор делят на отдельные узлы с заданными оптическими параметрами (например, увеличением, разрешающей способностью, качеством изображения и т. д.), которые необходимо контролировать в процессе сборки прибора. Вследствие этого в оптических приборах отдельные механические узлы, несущие оптические детали, конструктивно должны быть оформлены так, чтобы их можно было собирать, регулировать и контролировать независимо друг от друга.

Особые требования предъявляются к чистоте оптических деталей, загрязнение которых уменьшает световой поток, проходящий через прибор. Кроме того, если загрязненные поверхности оптических деталей расположены в плоскости промежуточного изображения, то эти загрязнения будут

332

видны в поле зрения, что затрудняет наведение прибора на объект и может послужить источником ошибки при измерениях. Поэтому в технологическом процессе сборки прибора предусматривают операции чистки оптических деталей, которые выполняют в специальном помещении с повышенными требованиями к чистоте. В таком же помещении проводят сборку оптических узлов приборов.

30.2. Основные понятия и определения

Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

Различают следующие виды изделий: детали; сборочные единицы; комплексы; комплекты.

Д е т а л ь представляет собой изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.

С б о р о ч н а я е д и н и ц а является изделием, составные части которого подлежат соединению между собой сборочными операциями (свинчиванием, сваркой, пайкой, склеиванием и др.) на предприятииизготовителе.

Ко м п л е к с состоит из двух или более законченных изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций основного характера.

Ко м п л е к т состоит из двух или более законченных изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (комплект запасных частей, комплект инструмента и принадлежностей и т. п.).

Ба з о в ы м у з л о м называется узел, с которого начинается сборка прибора.

Оптические детали и узлы имеют оптические и механические сборочные базы. Под оптической сборочной базой оптических деталей и узлов понимают такие их элементы, которые определяют направление лучей или положение изображения в приборе. Оптическими сборочными базами могут быть точки (узловая точка, вершина и фокус линзы), линии (ребра зеркал и призм, оптические оси линз) или плоскости (главная и фокальная плоскости линзы, плоскость главного сечения и грань призмы).

30.3. Структура технологического процесса сборки

Под технологическим процессом сборки понимается определенная по-

следовательность приемов (операций) по соединению, регулировке и сов-

333

местной отладке деталей с целью получения прибора (узла), отвечающего своему назначению и всем предъявленным к нему техническим требованиям.

Сборка оптических приборов (кроме простейших) обычно состоит из трех основных этапов:

механическая сборка; оптическая сборка;

юстировка оптических систем узлов и прибора в целом. Механическая сборка включает в себя соединение механических де-

талей и узлов, монтаж электрической части прибора, регулировку и проверку взаимодействия механизмов и отсчетных устройств прибора.

Оптическая сборка сводится к соединению оптических и механических деталей.

Юстировка оптических систем узлов и прибора в целом включает выявление неточностей взаимного расположения деталей и узлов и их смещение с целью устранения ошибок, а также фиксацию достигнутого положения деталей и узлов.

В процессе сборки и юстировки оптических приборов также выполняют чистку оптики, герметизацию прибора и его испытания согласно техническим условиям (ТУ).

30.4. Исходные данные, необходимые для проектирования процесса сборки

Технологический процесс сборки прибора должен отвечать техническим и экономическим требованиям. Технические требования связаны с целевым назначением прибора, его надежностью и точностью. Экономические требования предусматривают минимальные затраты труда и издержек производства. Из возможных вариантов технологического процесса сборки, обеспечивающих выполнение технических требований, должен быть выбран вариант, наиболее экономичный для заданных условий производства.

Исходными данными для проектирования технологического процесса сборки являются:

программа выпуска приборов; описание прибора, определяющее его целевое назначение;

рабочие чертежи прибора, его узлов и деталей; монтажные схемы, показывающие расположение электрических эле-

ментов конструкции и монтажных проводов; спецификации деталей и узлов с указанием их полного наименования,

индекса и количества деталей, идущих на одну сборочную единицу; технические условия на прибор, наиболее ответственные его узлы

и детали.

Помимо перечисленных исходных данных при проектировании технологического процесса следует пользоваться руководящими и вспомогатель-

334

ными материалами. К руководящим материалам относятся отраслевые стандарты, нормали на материалы, инструменты, приспособления и оборудование, режимы и нормативы для расчета технических норм, типовые и нормализованные технологические процессы, производственные инструкции.

К вспомогательным относятся различные материалы справочного характера, альбомы применяемого оснащения по аналогичным родственным приборам.

30.5.Общие требования технологии сборки к конструкции

Впроцессе проектирования оптических приборов конструктору необходимо параллельно решить две задачи:

1. Обеспечить технические характеристики изделия, т. е. удовлетворить всем требованиям ТУ, вытекающим из условий его эксплуатации.

2. Удовлетворить требованиям технологии производства оптического прибора.

Для организации высокопроизводительного технологического процесса сборки конструкция оптических приборов должна обеспечивать следующее:

непрерывность (поточность) процесса сборки, т. е. последовательность соединения деталей и узлов в готовое изделие без промежуточных разборок, усложняющих технологический процесс;

независимость сборки узлов, т. е. возможность разделения прибора на ряд узлов, сборка которых может выполняться параллельно и независимо друг от друга;

доступ к местам сборки и юстировки, а также удобство выполнения этих операций;

возможность применения юстировочных устройств (контрольно-юсти- ровочный приборов), использование которых при исправлении одной ошибки не вносило бы погрешность в расположение других элементов, в результате чего юстировка усложняется, а иногда становится невозможной;

минимальное число пригоночных работ; необходимую жесткость и стабильность положения деталей с целью

сохранить технические характеристики прибора как на стадии проведения испытаний, так и в процессе его эксплуатации.

30.6.Технологическая документация процесса сборки

Для оформления процесса сборки разрабатывается технологическая документация следующих видов (для каждого узла в отдельности и прибора в целом):

комплектовочная карта; карта укрупненного технологического процесса сборки (маршрутная

карта);

335

операционная карта сборки; схема сборки; карта юстировки.

Ко м п л е к т о в о ч н а я карта содержит перечень и количество всех деталей, входящих в прибор.

М а р ш р у т н а я карта отражает укрупненную последовательность технологического процесса сборки узлов и общей сборки прибора из собранных узлов.

Оп е р а ц и о н н а я карта сборки отражает подробную последовательность технологического процесса сборки узлов из деталей.

Схема сборки графически изображает процесс соединения деталей в узлы и узлов в готовое изделие. Схемы сборки могут быть укрупненные и развернутые.

Ву к р у п н е н н о й схеме сборки графически изображается процесс соединения узлов в готовое изделие, а в р а з в е р н у т о й – процесс соединения деталей в готовый узел.

Ка р т а ю с т и р о в к и прибора отражает последовательность юстировки узлов и прибора в целом. При этом в карте юстировки должны быть отражены способы юстировки, методы и средства контроля.

30.7. Разработка схем сборки

Изучение прибора завершается составлением схемы его сборки. Такие схемы отображают сборочные элементы, из которых состоит изделие, взаимосвязь между ними, последовательность сборки. Схемы сборки разрабатываются на основании изучения чертежей узлов, общих видов, деталей прибора, его кинематической, электрической и оптической схем.

Различают исходную и технологическую (рабочую) схемы сборки. Исходные схемы сборки строятся с максимальным расчленением при-

бора на сборочные единицы независимо от программы выпуска изделий и характера технологического процесса сборки.

На технологических схемах сборки наносят технологические указания по выполнению сборочных операций (например, узел сб. 5.1 припаять к узлу сб. 7.2, отрегулировать осевой зазор 0,05–0,1 мм и др.).

Технологическая схема становится основным оперативным документов, по которому персонал сборочного цеха знакомится с последовательностью сборки изделия, комплектует изделие, в надлежащей последовательности подает сборочные единицы, детали и материалы к местам сборки, ведет учет, расставляет рабочих, планирует производство.

Схемы сборки могут быть развернутыми (до деталей включительно) и укрупненными. В укрупненные схемы включаются только узлы.

Расчленение конкретного изделия на составные части (узлы, детали) зависит от его конструкции. Оно всегда условно и применимо только для данного прибора. Однако можно наметить общие положения, которыми

336

нужно руководствоваться при расчленении изделия на сборочные единицы

исоставлении схемы сборки.

1.Выделение того или другого соединения в сборочную единицу должно быть возможным и целесообразным как в конструктивном, так и в технологическом отношениях. Возможность технологического существования сборочных единиц означает, что их можно отдельно собирать, хранить, транспортировать и т. д.

2.Исходные схемы сборки строятся по принципу образования наибольшего количества сборочных единиц и независимости этих схем от программы выпуска приборов.

3.Минимальное количество деталей, необходимое для образования сборочной единицы, равно двум.

Схемы сборки, разработанные в соответствии с перечисленными положениями, позволяют наглядно обозреть изделие в целом и проанализировать его качество в отношении сборки.

Технологические схемы сборки целесообразно составлять во всех случаях при любом типе производства, так как они способствуют дифференциации процессов сборки, значительно сокращающей длительность производственного цикла.

30.8.Проектирование операционной технологии

30.8.1. Сборочные операции и их последовательность

После изучения прибора по назначению, конструкции, принципу работы, требованиям, предъявляемым изделию и наиболее ответственным его узлам, составления исходной схемы сборки разрабатывается план (последовательность) выполнения сборочных операций и их содержание.

Количество операций, на которое расчленяется сборочный процесс данного объекта, бывает различным. Операции составляются по принципу концентрации или дифференциации.

В условиях единичного, опытного и мелкосерийного производства операции обычно являются концентрированными (укрупненными) и состоят из большого числа переходов. Изделие собирается на нескольких или даже на одном рабочем месте одним или несколькими рабочими.

К недостаткам концентрированной сборки относятся: длительность времени сборки одного прибора (цикла сборки);

использование рабочего высокой квалификации для выполнения части несложных сборочных работ;

трудность механизации и тем более автоматизации нерасчлененных сборочных операций.

В серийном и массовом производствах операции строятся по принципу дифференциации (расчленения) сборочного процесса на большое число простых операций, каждая из которых выполняется на определенном рабочем месте.

337

При дифференцированной сборке работы выполняются одновременно большим количеством рабочих. Это резко уменьшает цикл сборки, позволяет лучше использовать рабочих в соответствии с квалификацией и способствует их специализации на выполнении определенной операции, что облегчает оснащение рабочего места совершенной оснасткой.

Вкаждом конкретном случае должна быть определена техническая

иэкономическая целесообразность степени дифференциации. Излишняя дифференциация приводит к возрастанию потерь вспомогательного времени на установку и снятие собираемого элемента, повышению утомляемости рабочего при выполнении мелких однообразных переходов.

Последовательность сборочных операций зависит от конструктивных особенностей прибора и методов обеспечения требуемой точности.

При разработке последовательности сборки необходимо руководствоваться следующим:

предшествующие операции не должны затруднять выполнение следующих;

при поточной схеме сборки разбивка процесса на операции диктуется ритмом сборки, причем время, затрачиваемое на выполнение каждой операции, должно быть равно или кратно ритму;

после наиболее ответственных операций, а также после операций, содержащих регулировку или пригонку, вводится обязательный контроль.

30.8.2. Операции, виды и организационные формы сборок

При сборке оптических приборов выполняются следующие о с н о в- н ы е о п е р а ц и и :

контроль (измерение); регулирование положения деталей и узлов;

закрепление деталей и узлов в требуемых положениях.

Кроме перечисленных основных операций в процессе сборки приборов приходится выполнять ряд д о п о л н и т е л ь н ы х и в с п о м о г а- т е л ь н ы х операций, к числу которых относятся: слесарно-механические (сверление отверстий, нарезание резьбы и т. п.), слесарно-пригоночные (шабрение, доводка, зачистка), промывка, продувка, антикоррозионная и противоосыпочная обработка, окраска, лакировка, смазка и др.

В зависимости от точности изделия, типа производства и ряда техни- ко-экономических факторов сборочные процессы в приборостроении разделяют на следующие виды: сборка по принципам индивидуальной пригонки и взаимозаменяемости деталей, селективная сборка и сборка с применением компенсаторов.

И н д и в и д у а л ь н а я п р и г о н к а. Для получения требуемых физических параметров узла или прибора в целом посредством слесарнопригоночных операций производится необходимое изменение размеров механических деталей, т. е. пригонка деталей по месту. Данный метод тру-

338

доемкий и непроизводительный. Он применяется в основном при изготовлении приборов опытной партии и в случае необходимости точной посадки зеркал и призм (в оправах) в отдельных серийных приборах.

Сб о р к а по п р и н ц и п у в з а и м о з а м е н я е м о с т и. Различают взаимозаменяемость полную, ограниченную и неполную.

Полная взаимозаменяемость основана на том, что предписанные требования к узлу, прибору обеспечиваются простым соединением деталей

иузлов без пригонок, компенсацией и т. п., что может быть достигнуто при изготовлении деталей по строго рассчитанным допускам. Достоинство принципа – высокая производительность сборки и простота ремонта, недостатки – высокая трудоемкость изготавливаемых деталей.

Под сборкой с ограниченной взаимозаменяемостью понимают сборку,

основанную на принципе полной взаимозаменяемости, но только в пределах одного предприятия или группы предприятий.

При неполной взаимозаменяемости расчет допусков ведется по вероятностному методу с предусмотренным процентом риска на то, что какоето число деталей не будет сопрягаться с парными деталями. При таком расчете допуски на детали несколько расширяются.

Се л е к т и в н а я с б о р к а основана на подборе сопрягаемых деталей для обеспечения заданной точности функционирования прибора и позволяет расширить допуски на применяемые детали.

С б о р к а с к о м п е н с а ц и е й. Различают два вида сборки с компенсацией: сборка с конструктивной и с технологической компенсацией.

Сборка с конструктивной компенсацией основана на регулировке положения деталей и узлов прибора путем специальных элементов, введенных в конструкцию прибора (эксцентриковые оправы для центрировки объективов бинокулярных приборов, винты для регулирования параллельности зеркал, упругиеэлементыдлявыборазазоровидр.).

Под технологической компенсацией принято понимать проведение пригонки положения деталей и узлов непосредственно в процессе сборки (пришабривание, пришлифовка и припиловка сборочных баз механических деталей).

Существуют две организационные формы сборки: стационарная и подвижная.

Стационарная сборка выполняется на одном месте, к которому подают все необходимые детали или предварительно собранные узлы. Эта сборка применяется в условиях единичного и серийного производства приборов.

При стационарной сборке приборов весь сборочный процесс часто выполняет один слесарь-сборщик или бригада слесарей-сборщиков. Общую отладку прибора, как завершающую стадию процесса, выполняет квалифицированный сборщик-юстировщик или отдельная бригада.

В условиях подвижной сборки происходит транспортировка собираемого изделия от одного сборочного места к другому; на каждом из таких

339