11

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра ПР-6 Инновационные технологии в приборостроении

микро- и оптоэлектронике

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой ПР-6

_________Кондратенко В.С.

«___»_________20__г.

Для студентов 4 курса

факультета ПР

специальности 200107

старший преподаватель ФОМИНА М.В.

(ученая степень, ученое звание, фамилия и инициалы автора)

ЛЕКЦИЯ № 4

по 2808 «Технология сборки и испытаний».

ТЕМА: Механические соединения.

Обсуждена на заседании кафедры

(предметно-методической секции)

«__»___________20__г.

Протокол № __

МГУПИ

Тема лекции: Механические соединения.

Учебные и воспитательные цели:

1. Ознакомиться с классификацией соединений.

2. Ознакомиться с видами разъемных и неразъемных соединений.

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

Введение.

Основная часть (учебные вопросы).

1-й учебный вопрос Классификация соединений.

2-й учебный вопрос Разъемные соединения.

3-й учебный вопрос Неразъемные соединения.

Заключение.

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ.

Введение

Основная часть.

1-й учебный вопрос: Классификация соединений.

В общем случае соединения бывают механические и электрические. Последние используются для коммутации в электронных и электромеханических узлах изделий. В соответствии с назначением детали, узла, соединения к ним предъявляют различные требования: прочностные, минимального переходного сопротивления, надежности, другие.

Механические соединения. В процессах сборки соединяют разнообразные детали. Метод сопряжения назначает конструктор с учетом условий работы изделия, экономики его производства и эксплуатации. По конструкции и условия эксплуатации соединения подразделяют на подвижные и неподвижные. Первые характеризуются возможностью относительного перемещения составных частей, вторые такого перемещения не имеют. Все соединения можно подразделить на разъемные и неразъемные. К разъемным соединениям относят те, которые могут быть полностью разобраны без нарушения целостности собираемых деталей. Разъемные соединения наиболее распространены (65-85%). Сочетанием приведенных признаков (по ГОСТ 23887-79) все соединения можно разбить на четыре класса: неподвижные разъемные; неподвижные неразъемные; подвижные разъемные; подвижные неразъемные.

Соединения классифицируют также по способам сборки и технологической характеристике.

К классу I относят наиболее распространенные соединения, осуществляемые установкой сопрягаемых деталей по охватывающим поверхностям или по установочным элементам сборочных приспособлений. Соединение осуществляют с гарантированным зазорам вручную или автоматически без приложения сил.

Типы соединений

I — неподвижные разъемные; II — не подвижные неразъемные; III — подвиж­ные разъемные; IV — подвижные не­разъемные.

Рис. Типы соединений.

К классу II относятся соединения, выполняемые пластическим деформированием крепежных деталей (сплошных или трубчатых заклепок) или соединяемых деталей (расклепывание, развальцовывание, отгибка). Данный класс относят к неразъемным, неподвижным соединениям.

Соединения класса III выполняют упругим деформированием соединяемых или соединительных деталей: запрессовкой (осуществляемой приложением осевой силы или тепловым воздействием на сопрягаемые детали).

Класс IV объединяет разъемные соединения, осуществляемые различными крепежами и фиксирующими деталями (резьбовые детали, клинья, конические штифты). Наиболее распространены резьбовые соединения; их выполняют отдельными крепежами деталями (винтами, болтами, шпильками).

К классу V относят соединения, осуществляемые введением в зону контакта сопрягаемых деталей дополнительного материала (наплавляемого металла при сварке, припоя, клея, пластмасс, мастик). Эти соединения являются неподвижными и неразъемными.

К классу VI относят соединения, получаемые специальными методами (заливкой деталей расплавленным металлом или пластмассой, соединением тонкостенных деталей из металлов или пластмасс скрепками, сшивкой тонких листовых деталей из неметаллов и др.). Эти методы имеют ограниченное применение.

2-й учебный вопрос: Разъемные соединения.

Резьбовые соединения.

Резьбовое соединение состоит либо в непосредственном свинчивании самих соединяемых деталей (или сборочных единиц), имеющих соответственно внутреннюю или наружную резьбу. Резьбовые соединения обеспечивают достаточную прочность и плотность соединения, возможность регулировки положения отдельных элементов, повторяемость сборки без нарушения качества и взаимозаменяемости.

В настоящее время резьбовые соединения в приборостроении занимают наибольший удельный вес (около 50%) от всех видов соединений. Процессы получения резьбовых соединений дорогостоящие и трудоемкие; переход на другие виды соединений может дать существенный экономический эффект.

Для сборки резьбовых соединений используют автоматическое и полуавтоматическое оборудование, ручные машины и ручной сборочный инструмент (винтоверты, гайковерты и др.)..

Процесс сборки резьбовых соединений в общем случае состоит из подачи деталей, установки их и предварительного ввертывания («наживления»), подвода инструмента, завертывания, затяжки, отвода инструмента, дотяжки (при необходимости), стопорения, контроля, маркировки, транспортирования собираемого объекта на другую позицию (склад).

Стабильность затяжки является необходимым условием надежности резьбовых соединений и изделий в целом.

При автоматическом «наживлении» и навинчивании резьбовых деталей необходимо обеспечить правильную первоначальную установку одной детали относительно резьбовых поверхностей другой, предусмотреть заходные фаски на деталях и исключить возможность появления срывов первых ниток резьбы, что нередко приводит к порче дорогостоящих корпусных деталей.

Методы и способы сборки резьбовых соединений совершенствуют путем повышения точности их затяжки; усовершенствования конструкции собираемых деталей и создания новых видов крепежных элементов; увеличения производительности труда в сборочном производстве.

Напряжение затяжки

Ơз= γP/F1(1- χ),

где F1=πd²1/4- площадь сечения болта (шпильки) по внутреннему диаметру d1; P- внешняя сила; γ- запас по плотности, обеспечивающий нераскрытие стыка; χ- коэффициент основной нагрузки.

Технологичность конструкции резьбовых соединений зависит от вида применяемых средств и способов сборки. Для повышения надежности резьбовых соединений рекомендуется: диаметр стержня крепежной детали выполнять меньше диаметра его резьбовой части (особенно для ответственных соединений); осуществлять гальваническое покрытие резьб мягкими металлами; предусмотреть изготовление резьбы накатыванием (особенно для циклически нагруженных резьбовых соединений); для изготовления гаек применяют более мягкий металл, чем для стержневых крепежных деталей; крепежные детали размещать так, чтобы обеспечивалась равномерная затяжка стыка.

Рекомендуемая степень точности резьбы крепежных деталей в зависимости от условий их работы приведена в таблице:

Степень точности резьбы	Соединения
4-5	Работающие в условиях вибрации и испытывающие динамические нагрузки, с большой длиной свинчивания и необходимостью точного центрирования соединяемых деталей.
6	Повышенной точности с небольшим диаметром резьбы и длиной свинчивания, испытывающие динамические нагрузки и изготовленные из хрупких материалов.
7-8	К которым не предъявляются особые прочностные и точностные требования.

3-й учебный вопрос: Неразъемные соединения.

Клеевые соединения. Склеивание - является перспективным видом соединения в приборостроении. Оно получило большое распространение как метод сборки. Склеивание позволяет соединять детали из однородных и разнородных материалов (металлов и неметаллов), которые могут иметь малую толщину. Склеивание не вызывает структурных изменений и остаточных напряжений в материале деталей, не утяжеляет конструкцию изделия. Клеевые соединения обладают теплоизолирующими, звукопоглощающими, демпфирующими свойствами, герметичностью. Опыт широкого использования в приборостроении свидетельствует об их высокой надежности и прочности. К недостаткам клеевых соединений относят невысокую термостойкость; низкую прочность на отрыв; токсичность многих марок клеев; значительную длительность сушки, удлиняющий производственный цикл изготовления изделий, что ограничивает применение клеевых соединений в крупносерийном и массовом производстве.

Марку клея выбирают в зависимости от материалов соединяемых деталей и от условий эксплуатации соединения (нагрузки, температуры, агрессивности среды – воды, кислоты, щелочи, бензина и пр.).

Если по условиям работы требуется высокая прочность соединения на сдвиг (до 50 – 55МПА) , то используют конструкционные (жесткие) клеи. Если прочность соединения на сдвиг менее 5МПА, то используют неконструкционные клеи (эластичные). Прочность соединений, получаемых склеиванием, зависит от толщины слоя клея, которую обычно выдерживают в пределах 0,05–0,25мм. Наибольшая прочность клеевого соединения обеспечивается при шероховатости поверхности Ra=1,6/3,2 мкм.

Технологический процесс склеивания состоит из следующих операций: очистки и обезжиривания поверхностей; нанесение клея на сопрягаемые поверхности; сопряжения склеиваемых поверхностей; отверждения клея; зачистки наружных поверхностей; контроля соединения.

Хорошие результаты получаются при склеивании, если соединяемые поверхности предварительно подвергают цинкованию (стальные детали), лужению (латунные детали), анодированию (алюминиевые детали).

Сварка. Сварка- процесс получения неразъемного соединения за счет расплавления и совместной кристаллизации двух свариваемых материалов или без расплавления в результате электронного взаимодействия в контакте. Сварку осуществляют двумя способами: плавлением без внешнего механического воздействия и с приложением давления к соединяемым заготовкам. Сварку с приложением давления можно осуществлять без нагрева места соединения (холодная сварка) и с местным нагревом до пластического состояния или до оплавления (контактная, трением, диффузионная). В зависимости от источника теплоты, применяемого для нагрева металла, сварку делят на контактную, индукционную, газопрессовую, печную или горновую, трением (разновидность которой - ультразвуковая сварка), электронно-лучевую, лазерную и др.

При помощи сварки выполняют соединения нихрома, константана и других электротехнических материалов, не поддающихся пайке. Преимущества сварки по сравнению с пайкой – отсутствие припоев и флюсов, более простая подготовка деталей к соединению. Но, в свою очередь сварные соединения неразъемные, что осложняет устранение дефектов сборки и ремонт изделия в эксплуатации.

Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимых с межатомным расстоянием в сварочных заготовках.

Выбор средства механизации сварочных процессов зависит от характера производства, конструкции изделия (конфигурации, размеров, массы), способа сварки и технических требований, предъявляемых к сварному изделию.

Сварочная оснастка должна обеспечивать необходимое пространственное размещение деталей в сварной конструкции; заданную точность сборки; свободный доступ к местам сварки; надежное закрепление свариваемого изделия; быстрый отвод тепла от мест сварки; снижение сварочных деформаций в свариваемом изделии; надежную защиту базовых и других ответственных поверхностей изделия от сварочных брызг.

Одно из важных направлений развития сварки - механизация и автоматизация на основе широкого внедрения сборочно-сварочных установок, механизированных стендов и приспособлений, шаблонов и кондукторов, кантователей, вращателей и манипуляторов и другого технологического оборудования.