Методика проведения работ

1. Произвести внешний осмотр коленчатых валов на наличие сколов, забоин, трещин и т.п. Дать заключение о пригодности к восстановлению.

2. Произвести измерения микрометром каждой шейки в двух сечениях, а каждое сечение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, отстоящих от галтелей на расстоянии 8 ... 10 мм. Измерения провести для двух коленчатых валов. Данные замеров записать в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты измерений

№ сечения	плоскость	Коренные шейки				Шатунные шейки
		1	2	...	n	1	2	...	n
I	Параллельно оси шатунной шейки
	Перпендикулярно оси шатунной шейки
II	Параллельно оси шатунной шейки
	Перпендикулярно оси шатунной шейки
	Овальность
	Конусность

2. Определить конусность и овальность шеек коленчатого вала.

Конусность – разность между большим и меньшим диаметрами шейки, измеренными в одной плоскости, но в двух разных сечениях.

Овальность – разность между большим и меньшим диаметрами шейки, измеренными в одном сечении, но в разных плоскостях.

Результаты расчетов занести в таблицу 1.

3. Определить прогиб вала и биение фланца. Для этого нужно установить вал крайними коренными шейками на установочные призмы. К средней коренной шейке подвести измерительный стержень индикатора часового типа, установленного на измерительной стойке. Оценить направление и величину прогиба оси вала.

4. Измерить отверстие во фланце коленчатого вала. Измерение произвести в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, одна из которых должна находиться в плоскости щеки шатунного подшипника последнего цилиндра двигателя. Причём это измерение производится на глубине 5–10 мм от края отверстия.

5. Определить с помощью индикаторной стойки радиус кривошипа по первой или последней шатунной шейке коленчатого вала.

6. Задать ремонтный размер для шатунных и коренных шеек коленчатого вала по формуле

d_рi = d_min - 2Z_min,

где d_рi – ближайший i-й ремонтный размер шатунных или коренных шеек коленчатого вала данного ДВС;

d_min – минимальный измеренный диаметр шатунных или коренных шеек;

2Z_min – минимальный припуск под механическую обработку на диаметр, вычисляемый как:

,

где R_Z – шероховатость шеек перед шлифовкой (если не было проворота вкладышей, то принимается 0,002 мм, а если вкладыши были провёрнуты, то - на порядок выше);

H - величина дефектного слоя (принимается равной 0,01 мм);

 - погрешности формы (конусность или бочкообразность) наиболее изношенной шатунной или коренной шейки, мм;

 - погрешность базирования и закрепления вала при шлифовании (принимается равной 0,02 мм);

- припуск под полирование (назначается равным 0,005 мм).

6. В случае невозможности шлифовки и полировки вала под последний ремонтный размер надо разработать маршрут технологического процесса его ремонта.

В приложении 3 приведены основные технические данные коленчатых валов и размеры цилиндров серийных моторов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

“РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ МЕХАНИЗМА”

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить методику проектирования техпроцесса сборки.

ЗАДАЧИ: 1) научиться читать сборочные чертежи; 2) изучить устройство и принцип работы механизма по его чертежу и спецификациям; 3) научиться составлять схемы сборки механизмов.

НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТЫ,

МАТЕРИАЛЫ

1. Сборочный чертёж и спецификация к нему.

2. Линейка

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под технологическим процессом сборки понимается соединение отдельных деталей в сборочные единицы (узлы), затем в механизм, далее - в совокупности механизмов (агрегаты) и в конце концов - в готовое изделие, то есть в машину.

Сборочные работы являются одним из заключительных этапов в производственном процессе вместе с окрасочными, испытательными работами и комплектацией. Качество сборочных работ существенно влияет на эксплуатационные свойства машины и прежде всего на её надёжность и долговечность. В современном машиностроении объём сборочных работ довольно значителен. Например - в сельхозмашиностроении сборка составляет 30 % от общей трудоёмкости производства изделий.

Как известно соединения бывают разъёмные и неразъёмные, подвижные и неподвижные. Разъёмные получают с помощью прессовых и иных посадок, резьбовых, пистонных и других крепёжных деталей или элементов в самих деталях, например, шлиц или соединений “ласточкин хвост”. Неразъёмные соединения получают с помощью сварки, пайки, клёпки или склеивания.

На машиностроительном предприятии различают два типа сборки:

1) узловая сборка, объектом которой является составная часть изделия, то есть сборочная единица;

2) общая сборка, когда объектом является изделие, то есть конечный продукт производства.

Также различают три вида сборочных соединений:

1) с индивидуальной подгонкой сопрягаемых деталей (применяется в основном в единичном производстве);

2) по принципу полной взаимозаменяемости (используется во всех типах производств, но наиболее широко в массовом);

3) с неполной взаимозаменяемостью путём группового подбора (используется в разных типах производства).

По формам организации работы сборка подразделяется на два основных вида:

1) стационарную, когда собираемый объект неподвижен;

2) подвижную, например, конвейерную.

В зависимости от конструкции машины и объёмов производства сборка может осуществляться:

1) непосредственно на верстаках или полу цеха;

2) на специально оборудованных стендах (подставках);

3) на фундаментах (стапелях);

4) на сборочных станках.

Сборочный процесс в общем случае может включать стадии:

1) ручную слесарную обработку и пригонку (применяется в основном в единичном и мелкосерийном производствах);

2) предварительную ручную или автоматизированную сборку, то есть соединение деталей в сборочные единицы;

3) общую сборку машины (ручную или автоматизированную);

4) регулировку и наладку.

Уменьшение трудоёмкости и улучшение качества сборки машины достигается:

1) обработкой деталей по принципу полной взаимозаменяемости, в результате чего исключается ручная слесарная обработка и подгонка деталей;

2) применением в возможно большей степени предварительной сборки узлов вне общей сборки машины, что упрощает контроль качества;

3) применением специальных приспособлений и инструмента;

4) применением поточного метода сборки;

5) всемерной автоматизацией производства, что позволяет минимизировать влияние человеческого фактора на качество сборки.

Поточной называется сборка, при которой работа выполняется непрерывно и готовые изделия выходят периодически через определённые промежутки времени - такт выпуска, что в основном характерно для массового производства. Такт выпуска определяется по зависимости

, мин,

где F_д - годовой действительный фонд времени работы поточной линии, ч;

n_из - годовая программа выпуска изделий.

Различают две разновидности поточной сборки:

1) поточная сборка на подвижных стендах, то есть конвейерная сборка (МоАЗ, ВАЗ и многие другие заводы);

2) поточная неподвижная сборка, как например на БелАЗе.

Для осуществления поточной сборки необходимы определённые условия:

1) достаточно большая программа выпуска изделий;

2) исключение подгоночных операций, то есть обеспечение полной взаимозаменяемости деталей;

3) расчленение сборочного процесса на операции примерно одинаковой трудоёмкости;

4) чёткая организация снабжения поточной линии деталями, узлами и материалами.

Подвижная поточная сборка осуществляется на транспортных устройствах различного вида: а) рольгангах; б) рельсовых и безрельсовых тележках; в) ленточных, пластинчатых и цепных конвейерах; г) карусельных столах и др.

Поточная сборка на неподвижных рабочих местах применяется для изделий большой массы, нетранспортабельных и т.п.

Учитывая, что технологический процесс сборки заключается в соединении деталей в узлы, далее в механизмы и в конце концов в машину, все работы сборочного процесса разбивают на отдельные последовательные стадии - сборка узлов, механизмов, агрегатов, общая сборка. Каждая указанная стадия расчленяется на операции, переходы и приёмы. В сборочном производстве существует некоторая своя специфика указанных терминов. Так под операцией в сборочном производстве понимается часть сборочного процесса, осуществляемая над одним узлом или машиной одним или несколькими рабочими на одном рабочем месте. Переход - законченная часть операции, которая не может быть расчленена на другие переходы и выполняется без смены инструментов одним или несколькими рабочими одновременно. Приём - часть перехода, состоящая из ряда простейших движений, выполняемых одним рабочим. Под установом понимается придание определённого положения собираемым деталям.

Основными технологическими документами сборочного процесса являются:

1) схемы сборки;

2) ведомость инструмента, приспособлений и испытательных стендов;

3) ведомость измерительного инструмента;

4) график сборки.

К числу сборочных операций относят балансировку, которая бывает: статической и динамической.

В первом случае устраняется статическая неуравновешенность вращающихся частей механизма, то есть действие инерционных сил F_ц на опоры. Во втором случае устраняется динамическая неуравновешенность вращающихся частей механизма, то есть действие на опоры моментов M_ц от сил инерции F_ц .

Как статическая, так и динамическая неуравновешенность устраняются добавлением груза или удалением части материала в определённых областях вращающихся деталей.

Балансировка производится как правило на специальных балансировочных станках.

Исходными данными для проектирования технологического процесса сборки являются:

1) сборочные чертежи, которые должны содержать необходимые для полного понимания конструкции изделия проекции, виды, разрезы и посадки в сопряжениях;

2) технические требования, где указывают: а) точность сборки, б) качество сопряжений (герметичность и жёсткость стыков, моменты затяжки гаек и болтов и т.п.); в) точность балансировки вращающихся частей; г) место клеймения; д) способ окраски; е) виды испытаний и другие сведения (иногда в техтребованиях указывают методы выполнения соединений, последовательность сборки, методы промежуточного и окончательного контроля качества изделия);

3) спецификации узлов и машины в целом;

4) годовая программа выпуска изделий.

При разработке техпроцесса сборки необходимо тщательно изучить сборочные чертёжи изделия и мысленно расчленить его на отдельные сборочные единицы, например, валы с установленными шестернями и подшипниками, крышки с уплотнительными манжетами и т.п. На основе данного анализа делаются предложения по конструктивным изменениям, улучшающим характеристики и упрощающим сборку машины. Следует иметь в виду, что от объёмов выпуска изделия зависит степень механизации и автоматизации сборочных работ. К тому же, конструктор решает вопрос о методах обеспечения точности замыкающих звеньев, а технолог проверяет принятые решения, которые могут быть изменены по согласованию с конструктором.

Для каждой сборочной единицы составляется своя схема сборки, то есть графическое изображение последовательности действий рабочих на данной сборочной операции. Название сборочной операции как правило соответствует названию базовой детали на этой операции, например, “Сборка вала 005”, “Сборка крышки 032” и т.п.

Финишной операцией является сборка механизма из уже собранных сборочных единиц и оставшихся деталей. Количество деталей в собираемом механизме должно точно соответствовать данным в спецификации к сборочному чертежу.

На последовательность сборки влияют, во-первых, функциональная взаимосвязь элементов изделия, во-вторых, конструкция, габариты, масса и условия монтажа деталей изделия. При изготовлении невзаимозаменяемых изделий на последовательность сборки влияют подгоночные работы, промежуточные разборки и сборки частей изделия, дополнительная обработка, очистка, контроль, регулировка и заправка технологическими материалами. Принятый вариант схемы сборки должен обеспечивать минимальную себестоимость и наивысшее качество изделия, а также давать возможность механизировать и автоматизировать производство.

В случае установки детали с натягом, например, кольца подшипника на вал, при разработке техпроцесса сборки вычисляется требуемое усилие запрессовки F_пр , Н

,

где  = 3,14 - число Пифагора; d - номинальный диаметр сопряжения пары “вал-втулка”, мм; l - длина сопряжения пары “вал-втулка”, мм; f - коэффициент трения скольжения сопрягаемых деталей (для пары трения “сталь по стали без масла” f = 0,1);  - величина натяга, то есть разность диаметров сопрягаемых деталей согласно d и квалитетов изготовления данных деталей, мм; R_z1 , R_z2 - шероховатости поверхностей сопрягаемых деталей, мм; Г - параметр Герца, вычисляемый по формуле

,

где D - наружный диаметр втулки, мм; ₁ - коэффициент Пуассона материала вала (для стали  = 0,27); ₂ - коэффициент Пуассона материала втулки; E₁ - модуль Юнга материала вала (для стали E₁ = 2,110⁵ МПа); E₂ - модуль Юнга материала втулки, МПа.

На схеме сборки указывается F_пр для каждой посадки, на основе чего в зависимости от принятого метода сборки принимается решение по требуемому инструменту и оборудованию. Так, например, при F_пр < 1 кН можно использовать молоток массой 0,5 кг (если ударный метод сборки допустим для собираемого устройства); при F_пр от 1 до 10 кН можно использовать тиски с оправкой (втулкой) соответствующей d и l; при F_пр > 10 кН - пресс требуемого усилия с оправкой.

Для ориентировочной оценки моментов затяжки M, Нм резьбовых соединений (болтов и гаек) наружным диаметром свыше 5 мм можно использовать следующую зависимость

M = -100 + 18 d,

где d - наружный диаметр резьбы, мм.

Используя данную формулу надо иметь в виду, что при соединении деталей из цветных металлов или применения резьбы с мелким шагом момент затяжки следует уменьшать примерно на 50 % от полученного, а в случае соединения стальных деталей и изготовлении болтов, шпилек и гаек из легированных сталей, например, шатунные болты (сталь 45ХН), момент затяжки можно увеличивать вплоть до предела текучести материала крепёжных деталей, то есть примерно в два раза больше по сравнению с полученными по указанной формуле.

При разработке техпроцесса сборки для массового производства необходимо помнить, что трудоёмкость отдельных операций должна быть примерно равной или кратной величине такта выпуска изделий.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ

1. Изучить чертёж и спецификацию к нему.

2. Мысленно разбить механизм на сборочные единицы, для каждой из которых составить схему сборки.

3. Оценить усилия запрессовки и моменты затяжки соединений.

4. Составить ведомость инструмента.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

“ИССЛЕДОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ”

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение характерных особенностей микрорельефа, возникающего в результате механической обработки детали при различных режимах и практическое освоение методики определения высотных и шаговых параметров шероховатости поверхности.

НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТЫ,

МАТЕРИАЛЫ

1. Профилограмма с копировальной бумагой.

2. Линейка.

3. Калькулятор.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В зависимости от шероховатости поверхности изменяются износостойкость, усталостная прочность, надёжность неподвижных посадок с натягом, коррозионная стойкость деталей машин.

Согласно ГОСТ 2789-83 шероховатость поверхности - это совокупность неровностей с относительно малыми шагами, выделенная на базовый длине с помощью приборов профилографа или профилометра.

Характер шероховатости, получаемой при механической обработке зависит от многих факторов: режимов резания, геометрии и материала режущего инструмента, жёсткости системы СТАНОК – ПРИСПОСОБЛЕНИЕ – ИНСТРУМЕНТ – ДЕТАЛЬ (СПИД), свойств обрабатываемого материала и др.

Профиль поверхности, образованный в направлении главного движения станка характеризуется продольной шероховатостью, а в направлении подачи инструмента – поперечной шероховатостью, которая значительно превышает продольную.

В соответствии с указанным ГОСТ шероховатость поверхности характеризуется двумя группами критериев, при помощи которых производится оценка микропрофиля в пределах базовой длины. К ним относят:

– высотные

- среднее арифметическое отклонение профиля, мкм;

- высота неровностей профиля по десяти точкам, мкм;

- наибольшая высота неровностей, мкм;

– шаговые

- средний шаг неровностей, мм;

- средний шаг местных выступов профиля, мм;

- относительная опорная длина профиля, где - значение уровня сечения профиля.

На рисунке 1 изображена профилограмма, полученная при помощи профилометра–профилографа модели 201, где показаны параметры, с помощью которых определяют вышеперечисленные критерии.

Рисунок 5.1 – Профилограмма

Принцип работы указанного прибора заключается в следующем. Деталь 1 (см. рисунок 2), шероховатость которой необходимо определить, устанавливают в приспособление 2. Игла 3 скользя по поверхности детали, сканирует её и, увеличивая в определенном масштабе, выводит полученную профилограмму на бумажный носитель 4.

Рисунок 5.2 – Схема работы профилографа

В настоящее время используется современная техника, которая сразу позволяет вывести на экран прибора интересующий критерий шероховатости без ручной обработки профилограммы.

Критерии шероховатости определяются по зависимостям, которые приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Критерии шероховатости

Высотные	Шаговые