Технология оптического приборостроения

мест рабочий-сборщик выполняет одну повторяющуюся операцию. Необходимые детали и узлы подают к местам сборки вручную или посредством конвейера.

30.9. Экономическая оценка технологических процессов

При разработке технологии изделия необходимо рассматривать несколько вариантов процессов его сборки, обеспечивающих получение требуемых качественных характеристик прибора. Из возможных вариантов выбирается наиболее экономичный и производительный для заданных производственных условий.

Критериями оценки технологического процесса сборки являются следующие основные показатели:

трудоемкость операций и всего сборочного процесса (или производительность, являющаяся величиной, обратной трудоемкости);

себестоимость выполнения отдельных сборочных операций и всего технологического процесса сборки.

Помимо данных показателей, называемых абсолютными, применяются еще и так называемые относительные показатели экономичности технологического процесса, к числу которых относятся:

коэффициент загрузки каждого сборочного рабочего места; средний коэффициент загрузки сборочной линии;

коэффициент трудоемкости процесса сборки, характеризующий трудоемкость сборки по отношению к трудоемкости изготовления изделия в целом, и некоторые другие.

Экономичность сборочной операции может характеризоваться стоимостью ее выполнения. При определении себестоимости следует учитывать и влияние оборудования, связанного с применением того или иного метода сборки. Не всегда выбор наиболее производительного оборудования экономически оправдан. Так, при малой программе выпуска изделий применение высокопроизводительного, но дорогого оборудования приводит к возрастанию себестоимости изготовления изделия.

30.10. Типизация технологических процессов

Усовершенствование конструкций приборов различного назначения приводит к их унификации, использованию в них нормализованных и стандартизированных сборочных элементов. Это способствует унификации, нормализации и типизации технологических процессов сборки приборов.

Задача типизации технологических процессов – установление единых и оптимальных методов выполнения операций сборки однородных узлов приборов различных конструкций с учетом типа производства.

Типизация технологических процессов позволяет устранять различия в технологии изготовления однотипных изделий, внедрять прогрессивные

340

технологические процессы, снижать трудоемкость и сокращать сроки проектирования рабочих технологических процессов.

Разработка типовых технологических процессов состоит из двух основных этапов:

1)классификации приборов по общности технологических задач, решаемых при их сборке;

2)разработки типовых технологических процессов.

Воснову классификации могут быть положены различные признаки, например: габариты прибора, его конструкция, основной вид и точность сборочных соединений, способы их осуществления и др. Должны учитываться

иусловия конкретного производства, его оборудование, оснастка, организационные формы сборки, величина производственного задания и др.

Классифицировать объекты сборки по типам лучше не по рабочим чертежам прибора, а по принципиальным кинематическим, оптическим, монтажным и подобным схемам или схемам сборки.

Использование таких схем позволяет одновременно рассматривать большое количество объектов сборки и выносить заключение о технологической общности независимо от некоторого конструктивного различия.

После подбора объектов производства по типам разрабатывают типовой процесс сборки для того изделия из данного типа, которое обладает наибольшим числом основных признаков. В типовых процессах фиксируют только принципиальную технологию, общую для всех сборочных единиц данного типа. При проектировании технологии для отдельной сборочной единицы процесс необходимо конкретизировать.

Вкарту типового процесса обычно заносят лишь основные операции, принципиально определяющие процесс сборки.

Различают два варианта типовых технологических процессов: оперативный и перспективный. Оперативный процесс типизируется с целью упорядочения существующей технологии. Перспективный типовой процесс предусматривает применение новых, более совершенных методов сборки, оборудования и оснастки. При этом могут быть включены конструкции оборудования и оснастки, которые еще не применяются в промышленности

итребуют экспериментальной доработки. Эти процессы составляют на основе научных достижений и обобщения передовых идей. Они определяют

перспективу развития технологии приборостроения, позволяют выявить и заказать необходимое оборудование, оснастку и аппаратуру.

30.11. Технологичность и серийнопригодность

Под технологичностью понимают совокупность свойств конструкции прибора, определяющих затраты труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций приборов того же назначения.

341

При рассмотрении вопросов технологичности конструкции прибора необходимо решить две задачи:

1)отработка конструкции на технологичность;

2)оценка уровня технологичности.

Отработка конструкции прибора на технологичность направлена на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на проектирование, технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении необходимого его качества.

Отработка конструкции прибора на технологичность начинается на стадии ТЗ и продолжается вплоть до освоения в производстве, но наивысший эффект получается при отработке на ранних стадиях проектирования.

Рассмотрим некоторые рекомендации отработки конструкции на технологичность.

1.Конструкция должна состоять из отдельных сборочных единиц, что позволяет проконтролировать их до сборки и исключить дефектные компоненты, а также организовать параллельную и независимую сборку отдельных сборочных единиц. Конструкция прибора должна расчленяться на сборочные единицы таким образом, чтобы трудоемкость их сборки была приблизительно равна или кратна целому числу. Это позволяет синхронизировать операции при поточной сборке.

2.Следует использовать стандартизированные детали и типовые функциональные компоненты.

3.Следует стремиться к уменьшению количества деталей и сборочных единиц, использованию принципа кратчайшего пути для достижения требуемой точности, применению методов взаимозаменяемости. Не рекомендуются регулировки, пригонки, операции, содержащие длительные естественные процессы (сушку, проверку герметичности натеканием и т. п.).

4.Сборка должна осуществляться, по возможности, с использованием универсального инструмента без сложных стендов и приспособлений.

5.Необходимо предусмотреть возможность механизации и автоматизации сборки, доступность крепежных деталей для механизированных сборочных инструментов.

6.Следует стремиться к уменьшению числа крепежных деталей. Целесообразно применять сварку, расклепку, развальцовку, гибку и т. п.

7.Необходимы рациональная постановка размеров и выбор баз. Следует совмещать сборочные базы с измерительными.

8.Для автоматизированной сборки желательно, чтобы изделие имело базовую деталь, например корпус, к которому присоединяют отдельные детали.

Оценка уровня технологичности осуществляется для сравнения вновь спроектированных изделий с известными приборами аналогичного назначения, а также для определения путей создания специальной технологии сборки и ее автоматизации.

342

Показателем серийнопригодности служит вероятность нахождения выходных параметров прибора в заданных допусках на момент окончания процесса производства.

30.12. Проектирование сборочных приспособлений

Использование приспособлений позволяет повысить производительность, облегчить условия труда, снизить себестоимость изготовления прибора. В ряде случаев без приспособлений невозможно осуществить сборку вообще или получить заданную точность.

Основными факторами, влияющими на выбор схемы и конструкции приспособления, являются тип производства, нормы времени на выполнение операций, заданная точность сборки. Так, в единичном производстве проектирование и изготовление приспособления часто не оправданны, так как при малой партии изделий расходы могут не окупиться.

Проектирование приспособлений производят в следующем порядке:

1.По сборочному чертежу сборочной единицы устанавливают базовые поверхности, которые используются для крепления или фиксации сборочной единицы в приспособлении при выполнении данной операции.

2.Определяют условия собираемости деталей (допустимую величину смещения собираемых деталей).

3.Разрабатывают схему базирования деталей, обеспечивающую их собираемость, определяют погрешность базирования, сравнивают ее с допустимой.

4.Определяют точность изготовления сборочного приспособления.

5.Проектируют приспособление; путем расчета на прочность определяют размеры основных деталей; составляют рабочие чертежи. При выборе быстродействия приспособления необходимо учитывать заданную производительность.

Выбор базовых поверхностей. Базовая деталь должна иметь точные

инадежные поверхности для связи со сборочным приспособлением, обладать необходимой жесткостью и прочностью. Необходимо выбрать положение базовой оси изделия, которое может быть вертикальным, горизонтальным или наклонным. При этом руководствуются соображениями максимального удобства и простоты операции, обеспечивающей заданное качество.

Определение условий собираемости – это выяснение предельно допу-

стимых значений допусков на смещение друг относительно друга собираемых деталей.

Базирование деталей. Заданные условия собираемости деталей обычно реализовываются в нескольких вариантах. Наилучшим является такой, где погрешность относительного положения сопрягаемых деталей наименьшая. Величина погрешности зависит от выбранной схемы базирования, характера и состояния исполнительных поверхностей базирующих устройств.

343

Глава 31. ТИПОВЫЕ РАБОТЫ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ПРИ СБОРКЕ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

31.1. Промывка механических деталей

Механические детали, непосредственно соприкасающиеся с оптическими деталями, а также механические детали (или часть их поверхности), не подлежащие отделке (окрашиванию, чернению, хромированию и т. д.), подвергаются промывке. Также промываются детали после окончания пригоночных работ.

Для промывки механических деталей применяют петролейный эфир, авиационный бензин, бензин второго сорта, ацетон.

Петролейный эфир является продуктом перегонки авиационного бензина и представляет собой летучую жидкость, которая кипит при темпера-

туре 40–70 С, хорошо растворяет жир минерального, животного и растительного происхождения, применяется для промывки деталей, непосредственно соприкасающихся с оптическими деталями, а также для промывки деталей точных механических соединений. Указанные детали промывают последовательно в трех ванночках. Остальные детали промывают в бензине в два приема: предварительно в бензине 2-го сорта и окончательно – в авиационном бензине.

Промывку производят при помощи ультразвука или в бачках ершиками и волосяными щетками вручную, после чего детали сушат струей свежего воздуха.

31.2. Чистка оптических деталей

Различают следующие основные виды загрязнений оптических деталей: пыль – твердые частицы, осевшие на поверхность стекла из воздуха; осыпка – твердые частицы на поверхности стекла, оторвавшиеся от внутренних поверхностей деталей прибора (частицы лака, краски и т. п.);

мазки – отпечатки пальцев, капли смазки и т. д.; капельный жировой налет – мельчайшие капельки жировых веществ.

Из всех видов загрязнений наиболее опасным является жировой налет, так как он со временем увеличивается.

На оптических деталях могут возникнуть биологические налеты – образования плесени на полированной поверхности стекла от применения прокладки из пробки и картона при высокой относительной влажности

(более 80 %).

Для растворения загрязнений на оптических деталях применяют следующие вещества:

спирт этиловый ректификат С2Н5ОН (первый растворитель); растворяет смолы, оптические клеи и воскообразные вещества;

петролейный эфир (второй растворитель);

344

смесь петролейного эфира с этиловым спиртом (эфира 85–90, спирта 15–10 частей); применяется в качестве второго растворителя;

смесь этилового спирта с этиловым эфиром (спирта 85–75, эфира 15– 25 частей); служит для обезжиривания инструмента, применяемого при чистке оптики.

Для чистки применяют следующие протирочные материалы:

вату гигроскопическую обезжиренную с содержанием жиров до 0,1 %; салфетки фланелевые с содержанием жиров до 0,1 %; кисточки беличьи.

Впроцессе чистки оптических деталей применяют:

–палочки и подставки для намотки тампонов ваты;

–пинцеты;

–ящики для хранения чистой и отработанной ваты;

–стеклянные банки с притертыми пробками для растворителей;

–ванночки для прополаскивания оптических деталей;

–резиновые грушу и присоску.

Чистку оптических деталей выполняют следующим образом. Каждую поверхность детали не менее трех раз протирают тампонами ваты, смоченными в спирте, и тампонами сухой ваты. Затем эти же поверхности таким же образом протирают тремя тампонами ваты, смоченными в смеси петролейного эфира и спирта или в петролейном эфире. После этого детали протирают насухо салфетками и кисточкой снимают пыль.

Металлическую пыль с оптической детали снимают тампоном сухой ваты или ватой, смоченной смесью. При чистке призм смесью предварительно обезжиривают нерабочие шлифованные поверхности. При чистке оптических деталей, находящихся в местах промежуточного изображения предметов (например, сетки), детали вместо протирания прополаскивают последовательно в двух-трех ванночках со смесью, после чего их высушивают в салфетках.

31.3.Выполнение разъемных и неразъемных соединений

31.3.1.Выполнение разъемных соединений

Кразъемным соединениям относятся резьбовые, штифтовые, шпоночные и соединения стопорными винтами.

Резьбовые соединения могут быть подвижные и неподвижные. Подвижные соединения приведены на рис. 31,1, а и б. Они позволяют вести

регулировку положения деталей 2 и 3 в пределах 2 за счет зазора между отверстием в детали 2 и винтом (шпилькой) 1 с гайкой 5.

Винты с конической головкой (рис. 31.1, в) применяют для сборки узлов, в которых не предусматривается взаимное перемещение деталей (неподвижное соединение).

345

заклепками, завальцовкой и развальцовкой, склейкой, сваркой и с гарантированным натягом.

Соединение деталей заклепками осуществляется путем установки заклепки в заранее просверленное отверстие соединяемых деталей и расклепывания (формообразования) замыкающей головки. Заклепка состоит из стержня 3 и закладной головки 4 (рис. 31.3). Заклепки бывают сплошными и пустотелыми. Процесс клепки основан на пластичности металла, поэтому заклепки изготавливают из деформируемых металлов и сплавов: малоуглеродистой стали, мягкой латуни и дюралюминия.

Рис. 31.3. Соединение деталей заклепкой

При клепке деталей 5 применяют следующие инструменты: подставку 6, обжимку 2, струбцины (на рис. 31.3 не показаны), слесарный молоток.

Для получения полукруглой головки 1 длина выступающей части заклепки должна составлять 1,5d, а для потайной головки (0,7–0,8)d, где d – диаметр стержня заклепки.

Соединение деталей развальцовкой осу-

ществляется путем раскатки кромки одной детали и плотного прижатия этой кромки к поверхности другой детали (рис. 31.4). Соединение применяется для сборки деталей, работающих с незначительными нагрузками, так как при этом соединении возможно проворачивание деталей друг относительно друга.

Неподвижное соединение двух деталей пу- Рис. 31.4. Соединение деталей тем запрессовки одной в другую, обеспечива- развальцовкой

ющее прочное соединение без дополнительного крепления, называется со-

единением с гарантированным натягом.

Сущность метода заключается в том, что охватываемая деталь до сборки имеет больший размер, чем отверстие охватывающей. Такое соединение обеспечивает гарантированный натяг, так как возникают силы сцепления, препятствующие относительному смещению сопрягаемых деталей.

347

Поскольку натяг представляет собой разность между диаметрами сопрягаемых деталей, то в процессе запрессовки происходит их деформация. При значительной величине деформации могут образоваться трещины и произойти разрушение сопрягаемых деталей.

Технологический процесс соединения деталей с гарантированным натягом включает:

подготовку поверхностей сопрягаемых деталей, связанную с выполнением фасок для захода охватываемой детали в отверстие охватывающей;

установку и ориентацию одной детали относительно другой; запрессовку прессом (или молотком) охватываемой детали с при-

менением смазочных веществ.

31.4. Виды пригоночных работ и их выполнение

Необходимость выполнения пригоночных работ возникает из-за скопления ошибок изготовления механических и оптических деталей.

Пригоночные работы проводят на металлорежущих станках и слесарным способом. В оптическом приборостроении применяют собственно пригонку и притирку.

Пригонку деталей на станках осуществляют путем расточки отверстий оправ под сопрягаемые детали. Эти работы выполняют на прецизионных токарно-арматурных станках.

Пригонку деталей слесарным способом осуществляют путем шабрения, притирки и развертывания отверстий.

Шабрение – это снятие тонкой стружки металла с поверхности детали специальным режущим инструментом (шабером) при возвратно-поступа- тельном движении руки. Шабрение проводят с целью создания плоскости поверхности детали для плотного ее прилегания к другим поверхностям.

Шабренная поверхность имеет следующие преимущества перед шлифованной:

более износостойка, так как не имеет шаржированных в поры абразивных зерен, ускоряющих процесс износа;

дольше сохраняет смазывающие вещества, что также повышает ее износостойкость и снижает коэффициент трения.

Перед началом шабрения выявляют подлежащие шабрению участки. Для этого применяют поверочную плиту, поверхность которой окрашивают. Обрабатываемой поверхностью деталь осторожно накладывают на поверхность плиты и после нескольких круговых движений снимают. В небольших углублениях обрабатываемой поверхности краска будет скапливаться, а в более углубленных местах ее вообще не будет. Таким образом, белые пятна – наиболее углубленные места, не покрытые краской; темные места – менее углубленные, в них скопилась краска; серые пятна – наиболее выступающие места, на них краска ложится тонким слоем, их и удаляют шабером в первую очередь.

348

Для обеспечения плотного прилегания сопрягаемых поверхностей деталей число точек контакта должно быть не менее трех на поверхности

размером 25 25 мм, для создания герметичного соединения – не менее пяти. Процесс шабрения является трудоемкой работой, поэтому его по возможности заменяют шлифованием, притиркой, тонким точением.

Притиркой называют процесс тонкой обработки поверхности детали шлифующими материалами путем взаимных перемещений притираемых поверхностей. В качестве шлифующих материалов применяют пасты ГОИ (состав: парафин 10–12 %, олеиновая кислота и окись хрома 62–65 %).

Более подробно шабрение и притирка рассмотрены в п. 45.10.

31.5.Смазка оптических приборов

Ксмазкам предъявляются требования сохранения их свойств в интервале температур от +50 до –40 С. Смазки делятся на консистентные, твердые и масла. Главными компонентами консистентной смазки являются вазелиновое масло и церезин. Вазелиновое масло снижает температуру замерзания, а церезин повышает температуру плавления смазки. Консистентная смазка предназначена для смазывания трущихся поверхностей механических соединений, близко расположенных к оптическим деталям.

Для смазывания механических соединений, испытывающих большие нагрузки, рекомендуются церезино-графитовые (твердые) смазки.

Смазка «Орион» предназначена для протирки внутренних поверхностей приборов с целью предохранения от осыпки.

Для консервации металлических деталей при длительном хранении применяют пушечную смазку.

Для смазывания осей лепестков затворов фотообъективов используют масло веретенное.

Все смазки, применяемые при сборке оптических приборов, не должны быть летучими и химически активными, вызывать образование налетов на оптике, не должны высыхать.

Смазывание узлов проводят после окончательной регулировки и обезжиривания трущихся поверхностей. Смазку на поверхности металлических деталей наносят при помощи шпателя (деревянной лопаточки), щетки или кисточки.

31.6.Герметизация оптических приборов

Герметизация представляет собой процесс уплотнения зазоров между поверхностями соприкасающихся деталей уплотнительными замазками и устройствами с целью защиты полостей узлов и приборов от влияния внешней среды. Уплотнительные замазки бывают мягкие, полутвердые и твердые.

Мягкая замазка применяется для заполнения зазоров шириной до 0,5 мм, заливки резьбовых соединений и уплотнения соединения поверхностей с большой площадью сопряжения.

349