4. Методы достижения точности при сборке. |
Сборка — заключительный технологический процесс. От правильно выбранного технологического процесса и качественного выполнения всех операций зависят надежность и долговечность электрических машин и аппаратов, а также их энергетические показатели. Процесс сборки состоит из двух этапов: сборка из отдельных деталей сборочных единиц (узловая сборка) и сборка из предварительно собранных сборочных единиц, деталей и покупных деталей изделий, выпускаемых заводом (общая сборка). Детали при соединении в сборочные единицы и сборочные единицы при соединении в готовое изделие должны сохранять определенное положение в пределах заданной точности. В одних случаях при сборке должен быть выдержан зазор, обеспечивающий взаимное перемещение деталей, в других — необходимый натяг, обеспечивающий прочность соединения. При конструировании машин и аппаратов и проектировании технологических процессов их изготовления производят размерный анализ, с помощью которого достигают правильного соотношения взаимосвязанных размеров и определяют допустимые отклонения (допуски). Подобные расчеты выполняют на базе теории размерных цепей. Размерной цепью называют совокупность - взаимосвязанных размеров, образующих замкнутый контур и определяющих взаимное положение поверхностей (или осей) одной или нескольких деталей.. Замкнутость размерной цепи приводит к тому, что размеры, входящие в цепь, не могут назначаться независимо, т. е. значение и точность по крайней мере одного из размеров определяются остальными. Размерная цепь состоит из отдельных звеньев. Звеном называется каждый из размеров, образующих размерную цепь. Ее звеньями могут быть любые линейные или угловые параметры. Любая размерная цепь имеет одно замыкающее (исходное) и два или более- составляющих звеньев. Замыкающим является звено, исходное при постановке задачи или получающееся последним; в результате решения этой задачи. Таким образом, замыкающее звено непосредственно не выполняется, а представляет собой результат выполнения (изготовления) всех остальных звеньев цепи. В соответствии с ГОСТом предусматриваются следующие методы достижения точности замыкающего звена (ранее назывались методами сборки):
Метод полной взаимозаменяемости предусматривает, сборку без какой-либо дополнительной обработки деталей, их подборки или пригонки. Он экономичен там, где капитальные затраты на оснащение производства окупаются экономией, получаемой при сборке большого количества изделий. При использовании этого метода ускоряется сборка, снижается ее трудоемкость и увеличивается .выпуск изделий. При эксплуатации и ремонте обеспечивается быстрая замена изношенных деталей и сборочных единиц без какой-либо пригонки. К недостаткам метода относят меньшие допуски на составляющих звеньях, чем при всех остальных методах, что может привести к увеличению трудоемкости механической обработки и общей неэкономичности метода. Метод неполной взаимозаменяемости предусматривает сборку, как правило, без пригонки, регулировки, подбора, при этом у небольшого количества изделий (обычно 3 изделия на 1000) значения замыкающего звена могут выйти за установленные пределы, вследствие чего возможны дополнительные затраты на замену или подгонку некоторых деталей. Преимущества этого метода те же, что и метода полной взаимозаменяемости плюс экономия, получаемая .при механической обработке за счет расширения полей допусков. Метод групповой взаимозаменяемости (селективной сборки) предусматривает сборку без пригонки и регулировки. После изготовления собираемые детали рассортировывают по фактическим размерным группам. При сборке соединяют детали соответствующих (одинаковых) групп для получения размера замыкающего звена в заданных пределах. Преимущества метода, заключаются в возможности достижения высокой точности замыкающего звена при экономически целесообразных допусках размеров составляющих звеньев. К недостаткам относят увеличение незавершенного производства, дополнительные затраты на проверку и сортировку деталей, усложнение снабжения запасными частями. Метод пригонки предусматривает сборку за счет пригонки заранее намеченной детали (компенсатора), на которую при механической обработке (под сборку) устанавливают определенный припуск. Величина необходимого съема припуска компенсатора определяется после предварительной сборки деталей и измерений. Преимущества метода заключаются в возможности установления экономически целесообразных допусков на изготовляемые детали. Недостатками являются значительное удорожание сборки и удлинение ее. сроков. Метод регулирования предусматривает сборку за счет изменения размера компенсирующего звена без снятия стружки. Это изменение обеспечивается подбором сменных деталей типа прокладок, колец, втулок или специальными конструкциями компенсаторов с помощью непрерывных либо периодических перемещений деталей по резьбе, клиньям, коническим поверхностям. Преимущества метода заключаются в возможности установления экономически обоснованных допусков и регулирования размера замыкающего звена не только при сборке, но и в эксплуатации для компенсации износа. При этом методе усложняется конструкция, увеличивается количество деталей в размерной цепи, усложняется сборка. В поточно-массовом производстве при сборке машин из готовых узлов в основном используют метод полной взаимозаменяемости. Статор, ротор, подшипниковые щиты взаимозаменяемы. Однако отдельные узлы собирают методом пригонки. Например, при сборке сердечника статора и корпуса для достижения необходимой соосности внутреннего диаметра сердечника и замков корпуса механическую обработку замков производят, на базе внутреннего диаметра сердечника. Таким же методом получают соосность наружного диаметра сердечника ротора и шеек вала под посадку подшипника. При сборке различают два вида соединений: подвижные и неподвижные. Подвижные соединения обеспечиваются посадками с зазором, на шпонку и шлицы. Такие соединения допускают разборку деталей без их повреждения. Неподвижные соединения обеспечивают неизменное положение собранных деталей. Неподвижные неразбираемые соединения выполняют сваркой, клепкой, пайкой, склеиванием, а также посадками с натягом, неподвижные разбираемые соединения — посадками с зазором, при этом неподвижность собираемых деталей обеспечивается шпонками, болтами, штифтами. Разбираемые соединения должны быть точны, прочны, допускать многократную сборку и разборку и иметь хороший внешний вид, без вмятин, забоин и прочих дефектов. |
34 Определение исполнительных поверхностей машин и агрегатов
Качество машин по ГОСТ 15467-79 характеризуют тремя группами показателей. Технический уровень - определяющий степень ее совершенства: к.п.д., производительность,экономичность… Производственно-технические показатели (технологичность и минимальные затраты на изготовление, эксплуатацию и ремонт). Эксплуатационные_показатели: а)надежность,
б)эргономическая характеристика и степень учета комплекса экологических_параметров,
в)эстетическая_характеристика. При оценке качества следует учитывать и патентную чистоту объекта (т.е. техническую новизну). Точность большинства изделий машиностроения является важнейшей характеристикой их качества. Современные мощные и высокоскоростные машины не могут функционировать при недостаточной точности их изготовления из-за возникновения дополнительных динамических нагрузок и вибраций, нарушающих нормальную работу машин и вызывающих их разрушение. Повышение точности изготовления деталей и сборки узлов увеличивает значения показателей безотказности и долговечности механизмов и машин.
Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей машин. Качество поверхности оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства деталей машин: износостойкость, усталостную прочность, стабильность посадок, коррозионную стойкость и другие. Формирование качества поверхности связано с влиянием следующих групп факторов:
1. Геометрии инструмента и особенностей процесса резания;
2. Соотношением между упругими и пластическими деформациями поверхности;
3. Возникающими вибрациями инструмента относительно заготовки.
От качества поверхности зависит контактная жесткость стыков сопрягаемых деталей в неподвижных соединениях. Волнистость и шероховатость снижают фактическую площадь контактов, а значит и жесткость стыков. В неподвижных соединениях за счет предварительной затяжки происходит смятие неровностей и увеличение поверхности контакта, что повышает жесткость стыка. Усталостная прочность деталей также зависит от шероховатости их поверхностей. Наличие на поверхности детали, работающей в условиях циклической и знакопеременной нагрузок, отдельных дефектов и неровностей способствует концентрации напряжений, которые могут превысить предел прочности металла. В этом случае поверхностные дефекты играют роль очагов возникновения субмикроскопических нарушений, то есть способствуют образованию усталостных трещин. Влияние шероховатости поверхности на концентрацию поверхностных напряжений характеризуют коэффициентом концентрации напряжений: Существенно влияние концентраторов в местах резкого изменения площади сечения детали, поэтому необходимо уменьшать шероховатость в этих местах. Повышению износостойкости деталей способствует упрочнение поверхностного слоя, наклеп. Наклеп уменьшает амплитуду циклической пластической деформации, что сдерживает развитие усталостных трещин, Но чрезмерное упрочнение поверхности приводит к разрывам межатомных связей по плоскостям скольжения, что взывает шелушение металла и ускоренный износ трущихся поверхностей.
Износостойкость деталей машин во многих случаях можно повысить изменением методов обработки, режимов резания или геометрии режущего_инструмента. Значительное влияние шероховатость поверхности оказывает на коррозию, которая возникает и интенсивнее распространяется на более грубых_поверхностях. С уменьшением шероховатости поверхности увеличивается антикоррозийная стойкость детали. Причем, из-за пластической деформации в металле при механической обработке образуются микронеоднородности, способствующие коррозии. Шероховатость поверхности оказывает существенное влияние на условия смазки в сопрягаемых узлах и на коэффициент трения. Кроме этого, шероховатость поверхностей деталей оказывает влияние: на теплопроводность, герметичность стыков, отражательную способность поверхностей, на сопротивление протеканию жидкостей и газов и т.д.