Условия работы СЕ

Режим работы по частоте включения м.б. непрерывный, периодически постоянный; периодически случайный, регулировочное включение; реверсивный и нереверсивный (у вентилятора нереверсивный привод); статический и динамический (статический – постоянное движение)

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

Согласно ГОСТ… установлены следующие виды изделий:

а) детали;

б) сборочные единицы (узлы);

в) комплексы;

г) комплекты.

Деталь является предметом, изготовленным из однородного материала, без применения сборочных операций.

Сборочной единицей называется изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, клейкой, пайкой, сваркой и т.д.) например станок, автомобиль, редуктор, сварной корпус…

Комплексом называется два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций.

В комплекс кроме изделий, выполняющих основные функции, могут входить детали, СЕ и комплекты предназначенные для выполнения вспомогательных функций, например детали и СЕ, предназначенные для монтажа комплекса на месте его эксплуатации.

Комплект представляет два и более изделия, не соединенных на предприятии- изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например комплект запасных частей, комплект инструментов и т.д.

В некоторых учебных дисциплинах дается понятие технического объекта.

Технический объект - это созданное человеком или автоматом реально существующее устройство, предназначенное для удовлетворения определенной потребности.

К техническим объектам можно отнести машины, приборы, орудия труда, здания и т.д.

Обработка вещества, энергии и т.д. представляет собой выполнение с помощью технического объекта некоторой четко определенной последовательности операций.

В связи с этим технологией называется способ, метод или программа преобразования вещества, энергии или информационных сигналов из заданного начального состояния в заданное конечное состояние с помощью определенных технических объектов.

Рассмотрим схему создания изделия.

Потребность в любой машине возникает из необходимости удовлетворить ту или иную потребность человека. При этом машина может либо сама удовлетворять эту потребность (велосипед, вентилятор и т.д.) либо реализовать технологический процесс получения продукта, удовлетворяющего потребности человека (мясорубка, печатный станок и т.д.). От момента возникновения потребности в машине до ее реализации, обычно проходит достаточно большой промежуток времени, наполненный последовательной работой различных специалистов, которые реализуют производственный процесс.

ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА

Производственный процесс –совокупность действий, в результате которых поступающие на завод материалы и полуфабрикаты (заготовки) превращаются в готовые изделия.

В состав производственного процесса включаются все действия по изготовлению и сборке изделия, контролю его качества, хранению и перемещению организации снабжения и обслуживания рабочих мест и участков, а также все работы по технической подготовки производства.

К современному производству предъявляются все более высокие требования, к которым относятся: усложнение конструкции изделий, повышение точности и качества их изготовления, снижение трудоемкости, себестоимости, энерго и материалоемкости, использование новых материалов, увеличение долговечности и надежности и т.п.

Поэтому при промышленном освоении каждого изделия большую роль играет научно-организованная техническая подготовка производства (ТеПП), включающая конструкторскую, технологическую и организационно-производственную подготовку. Ее оперативность и качество определяют и влияют на все технико-экономические показатели работы предприятия. Целью проектирования производства является построение производственной системы и создание таких условий, которые обеспечивали бы в течении длительного периода времени изготовление планируемых и прогнозируемых изделий в заданные сроки и с минимальными затратами.

При решении задач ТеПП особое внимание следует уделить унификации и стандартизации изделий, технологических процессов, переналаживаемой технологической оснастки, станочных модулей и ГПС. Одновременно необходимо решить вопросы разработки единого математического и программного обеспечения систем автоматизированного проектирования, технологической подготовки, планирования и организации производства. От отдельных систем, способных решать лишь частные вопросы, следует переходить к созданию интегрированных систем, охватывающий весь производственный комплекс – исследования, конструкторские и технологические разработки, проектирование, планирование и организацию производства, управление технологическими процессами и качеством продукции и др. Это возможно только в условиях автоматизации ТеПП на основе единой информационной базы .

На конструкторском этапе описывается служебное назначение изделия, составляется техническое задание и разрабатывается рабочая документация — рабочие чертежи с техническими условиями, содержащие все данные, необходимые для изготовления и контроля изделия: сборочные чертежи, чертежи деталей, спецификация деталей, материала.

Служебное назначение - четко сформулированная и максимально уточненная задача, описываемая набором показателей, каждый из которых имеет физический смысл (содержание) и количественно описывается числом.

Все показатели служебного назначения классифицируются на 3 группы:

1. показатели, описывающие действие, производимое машиной

2. показатели объекта, на который направлено действие

3. показатели связей с окружающей средой

Технологическая подготовка является наиболее трудоемкой и длительной (50-60%).

Технологическая подготовка производства (ТПП) – совокупность мероприятий обеспечивающих технологическую готовность производства.

1. Технологическая готовность производства – наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для осуществления заданного объема выпуска продукции с установленными технико-экономическими показателями.

ТПП включает решение задач, группируемых по следующим основным функциям:

а) обеспечение технологичности конструкции изделия;

б) разработка технологических процессов;

в) проектирование и изготовление средств технологического оснащения;

г) организация и управление процессом ТПП.

ТПП на серийном заводе включает следующие работы по промышленному освоению новых или усовершенствованию конструкций изделия:

1. технологическую отработку серийных чертежей изделия;

2. проектирование и внедрение передовых ТП изготовления изделия, а также методов и средств технического контроля качества его изготовления;

3. проектирование, изготовление и отладку технологической оснастки для оснащения всех видов ТП, а также специального оборудования и средств механизации;

4. установление прогрессивных расчетно-технических норм, режимов ТП и затрат времени на выполнение операций, расхода материалов и инструмента, топлива и энергии для технологических целей, а также использования оборудования;

5. проектирование и внедрение передовых форм организации производственных процессов и труда;

6. установление объемов работ цехов основного производства (расцеховка изделия) и разработка документации технологического планирования;

7. расчет оборудования и площадей, составление планировок цехов и технического плана реконструкции завода;

Проектирование и внедрение ТП, конструирование, изготовление и отладка технологической оснастки, специального оборудования и средств механизации составляют главное содержание технологической подготовки производства.

Этапы технологической подготовки проводят параллельно с эта­пами конструкторской подготовки.

На организационном этапе проектирования производства решаются вопросы создания на основе технологических решений производственных подразделений (ПП) с прогрессивными формами и методами их организации, обеспечивающих изготовление изделий с минимальными потерями времени на перемещение и пролеживание. Именно подетально-групповая форма вместе с унификацией ТП позволяет автоматизировать производство.

подетально -групповая форма+ унификация ТП =автоматизация производства.

На управленческом и экономическом этапах проектирования производства формируются основные положения по оперативно-производственному планированию, решаются вопросы выбора методов и критериев управления производством, которые позволяют производственной системе быстро адаптироваться к изменениям в конструкции, технологии и организации, а также к изменениям программы выпуска изделий.

Этапы работы приведены на рис.1.

Таким образом, формирование задания на проектирование, проектирование, изготовление, контроль готового прибора и его эксплуатация, обслуживание, ремонт и утилизация являются основными этапами жизненного цикла прибора.

Конструкторская подготовка. По ГОСТ 2.103—68 установлены стадии разработки конструкторской документации на все изделия . промышленности

Стадия «техническое задание»— разработка НИИ.

Техническое задание устанавливает основное назначение технических характеристик, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к разрабатываемому изделию, выполнение необходимых стадий разработка-.. конструкторской документации и ее состав, а также специальные требования к изделию.

Стадия «техническое предложение»

Техническое предложение — совокупность конструкторских документов, которые должны содержать технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации изделия на основании анализа технического задания заказчика и различных вариантов возможных решений создаваемых изделий.

Техническое предложение после согласования и утверждения в установленном порядке является основанием для разработки эскиза проекта.

Стадия «эскизный проект»

Эскизный проект — совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные реше­ния, дающие общее представление об устройстве и принципе ра­боты изделия, а также данные, определяющие назначение, основ­ные параметры и габаритные размеры разрабатываемого из­делия.

Эскизный проект после согласования и утверждения в установ­ленном порядке служит основанием для разработки технического проекта или рабочей конструкторской документации.

Стадия «технический проект»

Технический проект — совокупность конструкторских докумен­тов, которые должны содержать окончательные технические реше­ния, дающие полное представление об устройстве разрабатываемо­го изделия и исходные данные для разработки рабочей докумен­тации.

Технический проект после согласования и утверждения в уста­новленном порядке служит основанием для разработки рабочей конструкторской документации. Он состоит из чертежей общих ви­дов изделия.

Стадия «разработка рабочей документации» — рабочие чертежи с техническими условиями, содержащие все данные, необходимые для изготовления и контроля изделия: сборочные чертежи, чертежи деталей, спецификация деталей, материала.

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПРИБОРА

Важнейшей характеристикой приборов является их качество. В соответствии со стандартом под качеством продукции понимается совокупность свойств, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с ее назначением.

Качество прибора характеризуется определенной системой показателей, причем показатели делятся на эксплуатационные и производственно-технические.

К группе эксплуатационных относятся показатели назначения, надежности, эргономики и эстетики.

Показатели назначения характеризуют степень соответствия прибора его целевому назначению - мощность, производительность, коэффициент полезного действия и т.д.

Работоспособнось - такое состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных НТД.

Надежность - это свойство изделия сохранять во времени свою работоспособность.

Безотказность - это свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени.

Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, т.е. в течение всего периода эксплуатации при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Эргономические показатели характеризуют машину в системе человек-машина и учитывают ее приспособляемость к антропометрическим, биомеханическим, физиологическим и инженерно-психологическим свойствам человека, проявляющимся в производственных процессах.

Соответствие машины требованиям технической эстетики характеризуется следующими показателями:

композиционной целостностью формы (внешняя гармония формы, целостность композиции, соответствие стилю, красота цветовых сочетаний);

функциональной целесообразностью формы (соответствие формы изделия и его отдельных элементов конкретному назначению и характеру использования, приспособленность формы к выполняемой функции и ее информационная выразительность)

качеством наружной поверхности (качество выполнения стыков и соединений, прочность и качество декоративного покрытия) качеством внутренней отделки, качеством надписей и обозначений.

Погрешности сборки по характеру их проявления могут быть случайными, если их возникновение обуславливается неопределенными трудно учитываемыми причинами, и периодическими, зависящими от причин, поддающихся учету.

В свою очередь, случайные периодические погрешности, могут подразделены, в зависимости от характера выявляемого при сборке нарушения технических требований, на погрешности посадок (несоблюдение установленных зазоров и натягов), взаимоположения элементов прибора (перекосы, несовпадение осей, биение и т.п.), деформации (нарушение контакта сопряженных поверхностей, искажение формы деталей при неправильной сборке), жесткости (ослабление крепления, нарушение связей, нарушение герметичности), состояния сопрягаемых поверхностей (царапины, зазоры и пр.), балансировки (неуравновешенность, вибрация), состояния рабочего места (засорение собираемого объекта абразивными остатками, опилками, и пр.).

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА

Под качеством прибора понимают совокупность свойств, определяющих соответствие его служебному назначению и отличающих прибор от других.

Ввиду огромного разнообразия приборов нет и не может быть единого для всех набора показателей качества, поэтому выбор и обоснование такого набора для каждой нового прибора составляет важнейшую задачу заказчика и конструктора уже на стадии формулирования и согласования технического задания. Естественно, что наряду с этим различными способами определяется и величина каждого из выбранных показателей качества.

Для достаточно большого ряда изделий, длительное время и в больших количествах выпускаемых промышленностью, отработаны наборы показателей качества и утверждены на уровне государственных стандартов. К таким изделиям относятся, например, электродвигатели, шарико- и роликоподшипники, холодильники, станки и т.д.

При разработке показателей качества на другие изделия руководящий документ РД-50-64-84 рекомендует ориентироваться на следующие их классификации по группам:

1. показатели назначения;

2. показатели надежности;

3. эргономические показатели;

4. эстетические показатели;

5. показатели технологичности;

6. показатели транспортабельности;

7. показатели стандартизации и унификации;

8. патентно-правовые показатели;

9. экологические показатели;

10. показатели безопасности;

11. экономические показатели.

Существуют рекомендации на уровне руководящих документов и даже ГОСТов по номенклатуре возможных показателей качества, относящихся к той или иной из вышеперечисленных групп. Так, тот же РД-50-64-84 рекомендует показатели назначения выбирать из следующего списка:

1. производительность;

2. максимальная и минимальная скорости;

3. мощность;

4. маневренность;

5. проходимость;

6. чувствительность;

7. содержание полезного вещества;

8. содержание вредных веществ;

9. минимально допустимая температура окружающего воздуха.

Конечно же этот список неполон.

Выбор и назначение показателей качества машины можно и нужно считать одной из важнейших частей творческой работы конструктора. Не менее важной задачей является определение и назначение величины каждого из выбранных и включенных в систему оценки показателя качества машины, а также допустимых его отклонений. Без решения этой задачи нельзя серьезно говорить об обеспечении некоторого наперед заданного качества машины.

Так как в ходе проектирования конструктор преобразует все виды связей между исполнительными поверхностями в размерные, то в размерах деталей, в монтажных размерах узлов и машин «зашифрованы» все или большинство показателей качества машины. Не менее глубокий смысл приобретают и допустимые отклонения размеров деталей (или поля их допусков), так как они обусловлены допускаемыми отклонениями показателей качества машины, а с другой стороны – должны предусматривать экономичное изготовление машины.

Действительно, с уменьшением допусков на показатели качества машины она будет работать стабильнее и экономичнее. Но ужесточение допусков неизменно приведет к увеличению затрат на изготовление более точных деталей и узлов, а также к повышению расходов на эксплуатацию за счет более частых ремонтов для восстановления первоначальной точности машины.

Показатели точности размерных связей в машине, определенные исходя из ее служебного назначения, какими жесткими они бы не оказались, разделяют на две части:

1. допуск на изготовление, в пределах которого должен обеспечить размер технолог;

2. допуск на изменение размера во время эксплуатации за счет износа деталей.

Основные требования к приборам в связи с условиями эксплуатации Требования к приборам.

Основными требованиями, предъявляе­мыми к приборам, являются надежность, точность, простота в экс­плуатации, малые вес и габариты, экономичность производства.

Надежность работы приборов необходимо рассматривать в про­цессе их эксплуатации в зависимости от следующих факторов:

Температура. Приборы работают в широком диапазоне температур. Для нормальной работы требуется применение незамер­зающих масел, а в ряде случаев — проектирование таких методов соединения (сборки), которые обеспечивали бы нормальную рабо­ту прибора даже при отсутствии смазки.

Характер сопряжений для малых диаметров, даже при измене­ниях температуры в широких пределах, меняется мало, что, каза­лось бы, дает право пренебречь влиянием температуры. Однако иногда для обеспечения устойчивости показаний приборов прибегают к компенсационным звеньям (например, в приборах с упругими чувствительными элементами), что усложняет изготовление и вызывает трудности при подборе соответствующих материалов.

Влажность. Приборы работают в различных атмосферных ус­ловиях, нередко вызывающих усиленную коррозию.

Как показывают наблюдения, даже поверхности деталей, подвергавшихся тщательной отделке и термической обработке (каленые детали гироскопических приборов), коррозируют при эксплуатации. В связи с этим необходимо получение высокого качества поверхностей деталей и применение специальных покрытий.

Диапазон давлений. Приборы работают в широком диапазоне давлений — от глубокого вакуума до высокого давления, что требует высокого качества изготовления чувствительных элементов ,механизмов и соблюдения жестких требований к герметичности.

Вибрации и толчки. Избежать разрушающего действия вибраций и толчков в значительной мере можно применением износоустойчивых деталей, изготовленных из соответствующих материалов. Поверхность деталей должна быть подвергнута такой обработке, которая включает операции упрочняющей технологии. Необходимо использовать методы сборки, исключающие возможность нарушения регулировки механизмов в процессе их эксплуатации. Вследствие внешних ускорений предъявляются высокие требования к качеству балансировки узлов и деталей. От точности информации, даваемой прибором, в значительной степени зависит успешность выполнения изделием (машиной, системой) поставленного задания.

Рассмотрим некоторые факторы, обусловливающие ошибки приборов; которые в значительной мере связаны с погрешностями их производства.

Шкаловые ошибки. Шкаловые ошибки у тарируемых при­боров — результат неточности изготовления шкал циферблатов. У приборов со стандартными шкалами ошибки возникают из-за погрешностей изготовления деталей, размерных и кинематических цепей и вследствие неточности регулировки.

Погрешность трения. Эти погрешности происходят от трения в подшипниках, цапфах и других деталях. Они во многом зависят от степени шероховатости обработанных поверхностей, правильности формы деталей и технологии сборки.

Погрешности, вызываемые зазорами. Величина зазора между сопрягаемыми поверхностями влияет на точность по­казаний прибора. Она зависит как от конструктивных (правиль­ного выбора допусков и посадок), так и от технологических (соблюдения размеров и формы) факторов.

К приборам, поступающим в эксплуатацию, предъявляются следующие требования: доступность пользования и простота ухода.

Удовлетворить эти требования — значит обеспечить доступность и удобство размещения пусковых рукояток, кнопок, регулировочных устройств и др., а также создать условия для простого монтажа и демонтажа приборов. Как правило, приборы должны иметь малые габариты и вес. Вес зависит от степени насыщенности приборов деталями из легких сплавов и принятых методов получения заготовок для наиболее крупных деталей, а также от уровня внедрения микроминиатюризации.

В связи с большим удельным объемом приборов в современных машинах и оборудовании себестоимость изготовления приборов яв­ляется важнейшим фактором при их оценке.

Производственные особенности приборостроения.

При малых га­баритах деталей приборов находят широкое применение сопрягаемые поверхности небольших диаметров (часто менее 1 мм), малые модули зубчатых зацеплений, мелкие резьбы. Малые габариты деталей предопределяют высокую абсолютную точность изготов­ления.

Для приборостроения характерна средняя точность, близкая к З-4-му классам. В машиностроении эти классы точности можно получить без особых трудностей, так как величина допуска у боль­шинства деталей для распространенных размеров составляет 0,06-0,08 мм; в приборостроении при тех же классах для характерных размеров допуск составляет 0,02--0,03 мм.

Повышенные требования предъявляют к обеспечению в деталях точности формы — уменьшению конусности, бочкообразности, нецилиндричности, некруглости и т. п. и расположения поверхностей в деталях и сборочных единицах — устранению непараллельности, перекоса осей, неперпендикулярности, несоосности, непересечения осей, несимметричности, радиального биения.

Для высокоточных приборов вводят в технологию изготовления деталей процесс термической стабилизации, цель которой — обеспечение в деталях постоянства их размеров в условиях эксплуатации и длительного хранения, что достигается чередованием операций механической обработки и термической стабилизации (отпуск, от­жиг, старение, обработка при температуре ниже 0°С), проводимых на различных этапах изготовления детали.

Детали малых габаритов обрабатываются на специализирован­ных станках. Широко применяется фасонный инструмент для об­работки как внутренних, так и наружных поверхностей.

Время установки и съема обрабатываемых деталей уменьша­ется при широком использовании в приспособлениях быстродейст­вующих зажимов. Наиболее эффективными оказываются много­местные приспособления. При контроле в ряде случаев контактные методы вызывающие большие погрешности измерения, вооб­ще не могут быть применены. Возникает необходимость внедрения бесконтактных электрических, оптических, пневматических; и других методов измерения. Исключительно большое значение для приборостроения имеет автоматизация измерений малых раз­меров.

Приходится решать также проблему физической взаимозаме­няемости, что означает обеспечение идентичности отдельных эле­ментов по их физическим свойствам (упругости, магнитным и элек­трическим характеристикам и др.).

Невозможность выполнения ряда технологических требований. Вследствие недостаточной изученности многих физических явлений затрудняет изготовление одинаковых по физическим свойствам чувствительных элементов и, следовательно, делает крайне сложным достижение их взаимозаменяемости. Введение в прибор различных компенсационных элементов, устраняющих погрешности изготов­лении, усложняет конструкцию прибора и процесс его производства, особенно сборку.

Характерен для приборостроения значительный удельный вес заработной платы в себестоимости деталей. Это отношение сильно изменяется в зависимости от степени сложности получения заготовок. Так, например, при получении заготовок рамы и корпуса ротора гироскопического прибора наибо­лее совершенным методом (в частности, литьем под давлением) снижается трудоемкость, в результате чего уменьшается удельный вес зарплаты.

Технологический процесс (тп) и его структура

Как известно, различают производственный и технологический процессы.

К производственному процессу относятся абсолютно все работы связанные с выпуском изделий, входящих в производственную программу.

К технологическому процессу относятся действия непосредственно связанные с изменением состава, формы, размеров, внешнего вида, физических и химических свойств объекта производства.

Основной структурной частью ТП является операция.

Операцией называется законченная часть ТП, выполняемая на одном рабочем месте, одним рабочим или группой рабочих непрерывно.

Если какие-то действия на одном и том же рабочем месте, одним и тем же человеком совершаются последовательно для всей партии деталей, а затем следуют другие действия, производимые над этой же партией, то это равносильно выполнению двух операций, но по стечению обстоятельств выполняемых на одном рабочем месте и одним человеком.

Операция может состоять из одного или нескольких установов.

Установом называется совокупность действий производимых над деталью при однократной установке на какие-либо технологические базы (ТБ) и закреплении.

Установ в зависимости от организации ТП может состоять из одной или нескольких позиций.

Позицией называется совокупность действий производимых над деталью в пределах одного установа при неизменном положении приспособления.

Позиция — каждое из возможных фиксированных положений перемещающейся части приспособления с неизменно закрепленной в таком приспособлении деталью, сборочной единицей или инстру­ментом относительно оборудования, на котором производится ра­бота.

Установы и позиции состоят из переходов.

Переход — часть операции, при которой обрабатывается один или несколько участков поверхности детали одним и тем же инструментом (или группой инструментов) при неизменном или закономерно изменяющемся режиме работы оборудования. Примени­тельно к сборке переход характеризуется неизменностью сопрягаемых поверхностей и применяемого при этом инструмента (приспо­собления).

Примером может служить наматывание катушки, когда выполняется несколько следующих друг за другом переходов: ус­тановка каркаса, крепление вывода к каркасу и др.

Переходом называется законченная часть технологической операции выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.

Переход при обработке резанием может быть разделен на проходы.

Проход — часть перехода, связанная со снятием слоя металла при однократном движении инструмента или группы инструментов относительно обрабатываемой поверхности.

Прием — часть операции, представляющая собой совокупность, действий, связанных каким-либо одним целевым назначением (установ изделия в приспособление, включение станка и др.)

При проектировании новых и реконструкции существующих заводов разработанные ТП являются основой всего проекта. Они определяют потребные оборудование, рабочую силу, производственные площади, технологическую оснастку (приспособления и инструмент), материалы, энергетику, транспортные средства и др. Аналогичное назначение у ТП при постановке производства новых объектов на действующем заводе; при этом выделяют возможность использования имеющегося и необходимость приобретения нового технологического оборудования и оснастки.

Общие правила разработки ТП определены ГОСТ 14301-83.

Определение типа производства

Тип производства и соответствующая ему форма организации работы определяют характер ТП и его построение. Поэтому прежде чем приступить к проектированию ТП, необходимо исходя из заданной производственной программы (с учетом запасных частей) и характера подлежащих обработке деталей, установить тип производства (единичное, серийное, массовое) и соответствующую ему организационную форму выполнения ТП.

Знание типа производства используют для принятия следующих предварительных решений: о степени детализации проектирования ТП, о структуре операций, о видах оборудования и оснастки, о методах обеспечения точности и т.д.

Технологические процессы для разных типов производства могут коренным образом отличаться как по структуре ТП, по применяемому оборудованию, по организации работ, так и по оформлению ТП.

Принято различать три типа производства:

• массовое;

• серийное;

• единичное.

Главным или основным признаком массового производства является жесткая специализация рабочих мест, т.е. за каждым рабочим местом постоянно закреплена одна операция, выполнением которой, данный станок занимается весь период выпуска данной детали или вплоть до физического износа. Следует отметить, что на любом предприятии могут существовать разные типы производства; поэтому когда говорят завод массового производства или предприятие с серийным производством, то это определение характеризует наиболее широко применяемый тип производства.

Единичным называется производство, при котором процесс изготовления одного или нескольких изделий либо вовсе не повторяется, либо , повторяется через неопределенные промежутки времени.

Основным признаком единичного производства является отсутствие повторения, в дальнейшем производства той же детали, независимо от ее разового выпуска.

Такое производство характеризуется широкой номенклатурой изделий и малым объемом выпуска, применением универсального оборудования, инструмента и приспособлений, и расположением оборудования группами по типам станков. Исходные заготовки – простейшие с малой точностью и большими припусками, широко применяется пригонка по месту, квалификация рабочих очень высокая, технологическая документация сокращенная и упрощенная.

Серийным называется производство, при котором процесс изготовления изделий ведется партиями или сериями, регулярно повторяющимися через определенные промежутки времени.

Для серийного производства характерна периодичность как отдельных операций, так и всего техпроцесса изготовления изделий, т.е. цикличность производства.

В зависимости от количества изделий в партии и значением к-та закр. операций, различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

В зависимости от номенклатуры выпускаемых изделий и программы выпуска, применяется как универсальное так и специализированное оборудование, широко применяют станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, ГАП. Оснастка универсальная, но часто – высокопроизводительная специальная, УСП.

Средняя квалификация рабочих выше, чем в массовом ,но ниже , чем в единичном. Документация - маршрутно-операционная.

В последнее время появилась тенденция развития серийного производства.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течение продолжительного периода времени.

К_з =1, т.е. на каждом рабочем месте закрепляется выполнение одной постоянно повторяющейся операции.

Применяется специальное высокопроизводительное оборудование, которое расставляется по поточному принципу (т.е. по ходу ТП).

Тип производства предварительно определяется коэффициентом серийности (или коэффициентом закрепления операций), который равен отношению такта выпуска к среднему штучному времени операций выполняемых на станке:

k_сер.=k_з.о.=τ_в/t_шт.ср.;

; F_д≈2000 час/год

m=2 – число смен; N – производственная программа; t_шт.ср.=до 5 минут.

Физически k_сер или k_з.о. представляет собой число операций аналогичной трудоемкости, которые можно выполнить на данном рабочем месте обеспечив при этом его полную загрузку.

Если для массового производства τ_в – это действительный такт выпуска, т.е. отрезок времени, отводимый на выпуск единицы продукции, то для серийного производства τ_в – это условная расчетная величина, позволяющая определить тип производства и прогнозировать количество операций производимых на рабочем месте.

Виды технологических процессов

В соответствии с ГОСТ 14.301-83, в зависимости от серийности производства, назначения ТП и степени его подробности можно различать следующие классификационные виды ТП:

Единичный ТП (ЕТП) – это ТП специально разработанный для обработки одного наименования, типоразмера конкретной детали.

Унифицированный ТП (УТП) – это ТП разработанный для обработки целой совокупности деталей. Два основных направления: типизация и группирование.

Типовой ТП – это ТП общий для некоторой совокупности деталей объединенным общими конструкторско-технологическими признаками.

Групповой ТП (ГТП) – ТП общий для некоторой совокупности деталей, которая называется группой. Эти детали объединяются в группу по принципу общности технологической наладки на некоторой технологической операции.

Типовые и групповые ТП значительно упрощают проектирование. Широко применяются во всех видах производства вплоть до массового.

Единичные ТП используются главным образом в массовом производстве, в котором любое улучшение ТП выражается значительной экономией.

По степени подробности описания подразделяются на маршрутные, операционные, маршрутно-операционные.:

Маршрутное описание ТП заключается в сокращенном описании всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без переходов и технологических режимов

Маршрутный ТП – представляет собой перечень операций с указанием оборудования на котором они выполняются.

0 05 Фрезерно-центровальная МР70

010 Токарная 16К20

наименование операции всегда является прилагательным, произведенным от названия станка на котором она выполняется.

Маршрутные ТП применяются именно как ТП, исключительно в мелкосерийном и единичном производстве, где на каждом рабочем месте занят высококвалифицированный станочник, а ТП служит лишь указанием (маршрутом) перемещения заготовки со станка на станок.

В крупносерийном и массовом производстве, где используются операционные и комплексные ТП, маршрутный ТП применяется в качестве оглавления.

Маршрутно-операционным описанием ТП называют сокращенное описание технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических документах.

Маршрутно-операционный ТП – представляет собой тоже маршрутный с кратким перечислением выполняемых переходов.

010 Токарная 16К20

1. П роточить с правой стороны

2. Снять фаски

Назначение и область применения, те же, что и у маршрутного.

Операционное описание ТП характеризуется полным описанием всех технологических операций в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов.

Операционный ТП отличается от маршрутно-операционного подробным перечислением всех основных и вспомогательных переходов с указанием выдерживаемых размеров, режимов резания и норм времени. Так же указывается используемый инструмент и приспособление на операции.

При создании автоматических линий и ГПС проектируется комплексные технологические процессы, в состав которых включаются не только технологические операции, но и операции перемещения, контроля и очистки обрабатываемых заготовок по ходу технологического процесса.

Комплексный ТП – это более подробный вариант операционного ТП, куда кроме основных переходов включают также вспомогательные, как транспортировка, мойка, сушка и т.д.

По области применения ТП бывают:

Проектный ТП – находящийся в стадии проектирования. По завершении проектирования он превращается в любой другой.

Перспективный ТП – это прогрессивный ТП разработанный на будущее, но неосуществленный по технико-организационным причинам.

Рабочий ТП – это ТП по которому выполняется обработка.

Временный ТП – это ТП временно применяемый вместо рабочего (аварийный ТП).

Стандартный ТП – это принудительный ТП, установленный соответствующим стандартом и отступление от него наказывается (относится к пищевому производству).

Концентрация и дифференциация операций

К числу важных вопросов построения ТП, в большой мере связанных с типом и серийностью производства и с конкретными производственным условиями, относится вопрос о степени концентрации или дифференциации операций.

Концентрацией (укрупнением) операций называется соединение нескольких простых технологических переходов в одну сложную операцию. ТП построенные по принципу концентраций операций, состоит из небольшого числа сложных операций.

Достоинства концентрации операций состоят в том, что она может осуществляться объединением в одной операции черновых и чистовых переходов, нескольких простых переходов в сложные многоинструментальные и т.п. При этом повышается точность взаимного расположения поверхностей, обрабатываемых на одном установе, производительность обработки за счет совмещения во времени нескольких технологических переходов и сокращения затрат вспомогательного времени (установка и снятие заготовок, смена инструмента, включение и выключение станка).

Дифференциацией (раздроблением) операций называется построение операций из большого числа простых технологических переходов. ТП, построенный по принципу дифференциации операций, состоит из большого числа простых операций.

Достоинства дифференциации операций в первую очередь связанны с возможностью отделения сложной и точной чистовой обработки, требующей высокой квалификации рабочих и высокоточных станков, от предварительной неточной обработки, которая может быть осуществлена простейшими и высокопроизводительными способами на простых и дешевых станках рабочими средней квалификации.

Степень дифференциации зависит от серийности производства, и в условиях крупносерийного производства может стать экономически целесообразным построение ТП из большего числа простых операций, выполняемых в едином ритме на простых станках связанных конвейером.

В условиях единичного и мелкосерийного производств обычно проектируются концентррированные операции, выполняемые высококвалифицированными рабочими.

В условиях крупносерийного и массового производств применяется дифференциация операций (конвейерные автоматические линии из простых станков) и их концентрация на сложных многошпиндельных автоматах, обрабатывающих центрах и т.п.

Технологичность конструкции изделия (ТКИ) с

точки зрения сборки

Определение:

Технологичностью называется совокупность свойств изделия определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при:

1. производстве

2. эксплуатации

3. ремонте и утилизации

для заданных показателей качества, производительности, объема выпуска и условий выполнения работ.

В принципе технологичность определяет понятия: удобно или неудобно данную конструкцию производить, эксплуатировать, ремонтировать.

ТКИ подразделяется на ряд параметров:

Для оценки технологичности СЕ можно воспользоваться упрощенной методикой при которой следует ответить на следующие вопросы:

1. Оценить размеры, массу СЕ и их соотношение с точки зрения применения грузоподъемных средств и жесткости собираемого изделия.

Для ГЦ формулируем: масса изделия 12 кг, допускает ручное перемещение. Соотношение массы и габаритов 12 кг/600 мм = 0,02 кг/мм = 20 кг/м, обеспечивает хорошую жесткость изделия.

2. Определить имеется ли в СЕ достаточно удобная базовая деталь (хребет изделия).

При отсутствии четко выраженной базовой детали (корпуса, рамы и т.д.) возникает необходимость стапельной сборки.

Стапель – внешнее устройство, выполняющее при сборке роль базовой детали.

Для ГЦ формулируем: имеется четко выраженная базовая деталь – корпус с хорошими базовыми поверхностями: наружная цилиндрическая поверхность, а также плоскость и отверстия проушины.

3. Блочность конструкции или блочный принцип конструирования – разбивка на отдельные узлы (функциональные, конструкторские и технологические) допускающие их независимую сборку. Особенно это важно при использовании автоматизированной и роботизированной сборки. В конструкции рассматриваемого ГЦ применяется узловая сборка (шток с крышкой и поршнем).

4. Унификация (общая или локальная внутри СЕ) элементов конструкции. Для рассматриваемого Г.Ц. общую унификацию рассмотреть невозможно, а локальная унификация заключается в применении одинаковых уплотнительных колец поз. 10 и 11. Все 6 болтов поз. 8 одного наименования.

5. Оценить необходимость и трудоемкость частичной разборки СЕ в процессе сборки. Такая необходимость возникает при использовании метода регулирования с неподвижным компенсатором и тем более с методом пригонки.

Необходимость разборки определяется использованием этих методов. А трудоемкость глубиной расположения звена компенсатора.

Общее правило: звено компенсатор должно располагаться за пределами корпуса и для своей подгонки или замены требовать снятия минимума других деталей.

Для ГЦ необходимость разборки отсутствует вообще, что хорошо для технологичности.

6. Оценить необходимость и трудоемкость механической обработки при сборке. Последнее характерно для использования метода пригонки.

Для ГЦ механическая обработка не требуется вообще.

7. Определить наличие труднодоступных мест для сборки, регулировки и измерения.

Для ГЦ труднодоступных мест нет, но если регламентировать зазор между поршнем и днищем цилиндра, то появиться размер затруднительный для измерения и невозможный для регулирования при данной конструкции.

8. Оценить необходимость применения спец. приспособлений при сборке и регулировке.

Такая необходимость определяется следующими факторами:

а) Потребностью одновременного базирования 2^х и более элементов конструкции.

б) При необходимости сжатия упругих элементов (пружин, прокладок и т.д.) числом более 1.

в) Если положение присоединяемого элемента определяется точным размером.

Для ГЦ специальных приспособлений не требуется.

9. Оценить наличие и обоснованность спец. требований к СЕ (по массе, уровню вибрации, по шуму, усилию холостого хода, герметичности, не радиоактивности и т.д.)

Для ГЦ предъявляются требования – герметичность, плавность хода, усилие холостого хода.

10. Оценить необходимость и обоснованность назначения испытаний

а) просто испытания, б) обкатка, в) тренировка, г) дрессировка и т.д.

Особенно это относится к длительным испытаниям (более 10 мин).

Для ГЦ испытания на герметичность существуют.

11. Оценить необходимость дополнительных операций по: балансировке, окраске, консерваций и т.д.

Для ГЦ эти операции не нужны.

12. Оценить необходимость предпродажной подготовки: упаковка, регулировка, реклама.

Способы определения ТКИ

Для оценки ТКИ используются методы качественной и количественной оценки.

Качественная оценка – словесное описание ТКИ основанное на личном опыте технолога и пользующееся определениями: хорошо, плохо, удобно, неудобно, рационально, нерационально. Качественная оценка является первым этапом анализа технологичности.

В отдельных случаях возможно использование ранжирования признаков технологичности, т. е. оценка проявления этих признаков в баллах, тогда качественная приблизится к количественной.

Количественная оценка ТКИ – оценка, производимая при помощи системы показателей. Показатели могут быть: относительные (в долях от процента, т.е. безразмерные); абсолютные (размерные, в штуках, кг, часах,…)

Качественные показатели оценивают производственную, эксплуатационную, ремонтную технологичность.

Эксплуатационная и ремонтная технологичность появляются через следующие свойства изделий:

1. доступность

2. легкосъемность

3. технологическая простота

4. технологическая приемственность

5. контролепригодность

6. восстонавливаемость.

Доступность СЕ и ее элементов – качество, определяемое свободным доступом СЕ и ее элементов как во время работы, так и при ремонте. Хорошая доступность когда для этого ничего не надо снимать. Удовлетворительная доступность – обеспечивается после снятия некоторых элементов. Низкая доступность обеспечивается после полной разборки изделия.

Для ГЦ грейдера оценим доступность. В целом доступность хорошая.

Для замены уплотнения 11 на поршне, необходимо извлечь поршень из корпуса – доступность удовлетворительная.

Для замены уплотнительных колец 10 надо произвести полную разборку – низкая доступность.

Легкосъемность – качество изделия определяющее необходимость использования специального приспособления, инструментов и возможность повреждения деталей при разборке.

Конструкция поршня в базовом варианте ГЦ не рациональна. Предпочтителен поршень упрощенной конструкции вариант 2(плакат). У обоих вариантов:

1). Площадь поршня одинакова.

2). Границы рабочего хода ((левая) при упоре штока в днище цилиндра, (правая) при упоре поршня в крышку) совершенно одинаковы. Однако заготовка варианта 1 проще варианта 2.

3). Длина посадочного отверстия одинакова.

4). Механическая обработка поршня варианта 1 гораздо сложнее и более трудоемкая.

5). Эксплуатационные качества при работе одинаковы.

6). При ремонте вариант 2 имеет расположение гайки на открытом торце, а в варианте 1 гайка утоплена в углублении и требует применения торцового ключа.

7). Гайка закернивается для предотвращения отвинчиванияи в варианте 1 это может быть невозможно.

Технологическая простота – обеспечивает удобство и несложность в эксплуатации, а именно перевод из транспортного положения в рабочее, управление выполнением рабочей функции, заправка рабочими средами, горючим и т.д.

Переналадка на выполнение другой операции, очистка рабочих органов.

Технологическая приемственность в сфере эксплуатации означает минимальную трудоемкость обучения обслуживающего персонала для работы на данном изделии.

Контролепригодность подразумевает наличие датчиков, индикаторов и прочих устройств свидетельствующих о неисправности изделия (это система диагностики).

Восстанавливаемость в качестве изделия, обеспечивает возможность его восстановления при износе, она достигается применением высокостойких и высокопрочных материалов и введением в конструкцию сменных элементов на быстроизнашиваемых поверхностях.

В ГЦ предусмотрены вкладыши 7 и сменная направляющая втулка 5.

Количественные показатели конструкции изделия.

Количественные показатели подразделяются на 7 групп:

1). Показатели технологической рациональности конструкций: коэффициент блочности конструкции (относительный)

m – количество деталей входящих в узлы;

m_дет.об. – общее количество деталей.

В Г.Ц. 13 деталей из них 9 входит в узлы

Абсолютный показатель трудоемкость сборки - коэффициент сложности

2). Показатели приемственности конструкции

коэффициент унификации

3). Ресурсоемкости изделия. Показатели все абсолютные. Это материалоемкость, трудоемкость, энергоемкость и себестоимость.

4). Показатели производственной ТКИ.

5). Показатели эксплуатационные.

6). Ремонтные.

7). Общие ТКИ.

Анализ технологичности конструкции деталей

Технологичность конструкции изделий (ТКИ) рассматривается как совокупность свойств конструкции изделия, определяющих его приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ (ГОСТ 14.205-83).

Из приведенного определения следует, что ТКИ понятие относительное. Технологичность одного и того же изделия в зависимости от типа того производства, где оно изготовляется и от конкретных производственных условий может быть различной.

Например в крупносерийном и массовом производстве технологичны буду заготовки-отливки, изготовленные литьем в кокиль, т.к. трудоемкость и себестоимость изготовления деталей из этих отливок значительно ниже, чем из отливок, полученных с использованием песчано-глинистых форм. В свою очередь последние будут технологичны в мелкосерийном и единичном производстве.

Основная задача обеспечения ТКИ заключается в достижении оптимальных трудовых, материальных и топливно-энергетических затрат на проектирование, подготовку производства, изготовление, монтаж, технологическое обслуживание и ремонт при обеспечении прочих заданных показателей качества изделия в принятых условиях проведения работ.

Различают производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичность.

Производственная ТКИ заключается в сокращении средств и времени на конструкторскую подготовку производства, технологическую подготовку производства, процессы изготовления, в том числе контроля и испытаний, монтаж вне предприятия-изготовителя.

Эксплуатационная ТКИ заключается в сокращении средств и времени на подготовку к использованию по назначению, технологическое и техническое обслуживание, текущий ремонт, утилизацию.

Ремонтная технологичность заключается в сокращении средств и времени на все виды ремонта.

Главные факторы, определяющие требования к ТКИ следующие:

• вид изделия, характеризующий конструктивные и технологические признаки, обуславливающие основные требования к ТКИ;

• объем выпуска и тип производства, определяющие степень технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов и специализацию всего производства.

По ГОСТ 14.201-83 обеспечение ТКИ является функцией подготовки производства, предусматривающей взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, а также монтаж, техническое обслуживание и ремонт изделия.

Оценка технологичности конструкции изделия может быть двух видов – качественной и количественной.

Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно, на основе опыта исполнителя.

К основным показателям количественной оценки относятся трудоемкость и себестоимость изготовления изделия, материалоемкость и энергоемкость изделия.

Конструктивная и технологическая преемственность является одним из главных принципов наиболее целесообразной подготовки производства. Применение этого принципа позволяет максимально использовать все лучшее, что создано в процессе научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических разработок, освоено в производственных условиях и всесторонне проверено в эксплуатации.

Конструкция детали должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к изготовлению, эксплуатации и ремонту с помощью наиболее производительных и экономичных методов. Ее следует отрабатывать на технологичность комплексно, учитывая зависимость технологичности от следующих факторов: исходной заготовки, вида обработки, технологичности СЕ в которую эта деталь входит.

Конструкция детали должна быть простой по конфигурации, должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом. Необходимо предусматривать надежные технологической базы, обеспечивать необходимую жесткость. Конструкция должна быть такой, чтобы для ее изготовления можно было применять высокопроизводительные методы обработки.

Отработка конструкции изделия на технологичность должна обеспечивать решение следующих основных задач: снижение трудоемкости и себестоимости изготовления, снижение расхода материала и топливно-энергетических ресурсов.

Повышение технологичности конструкции изделия предусматривает проведение следующих мероприятий:

1. Создание конфигурации деталей и подбор их материалов позволяющих применение наиболее совершенных исходных заготовок, сокращающих объем механической обработки.

2. Важным резервом повышения производительности обработки является изменение и упрощение конфигурации деталей с целью унификации режущего инструмента и создания более благоприятных условий его работы, а также для облегчения и уменьшения объема механической обработки.

3. Простановка размеров в чертежах с учетом требований их механической обработки и сборки, позволяющая выполнить обработку по принципу автоматического получения размеров на настроенных станках и обеспечивать совмещение конструкторских, измерительных и технологических баз

4. Упрощение конфигурации отдельных деталей, предельно возможное расширение допусков на изготовление и снижение требований к шероховатости обрабатываемых поверхностей с целью уменьшения объема и облегчения мех. обработки.

5. Создание конфигурации деталей, позволяющей применение наиболее совершенных и производительных методов мех. обработки (многорезцовым, фасонным и многолезвийным инструментом, накатывание, и вихревое нарезание резьбы,…).

6. Проведение нормализации и унификации деталей и СЕ, являющихся предпосылками типизации ТП, унификации режущего и мерительного инструмента, а также внедрения групповой обработки.

7. Если в конструкции изделия предусмотрены отверстия, необходимо учитывать следующее:

• по возможности они должны быть сквозными;

• производительная обработка отверстий сверлением в значительной степени определяется нормальными условиями врезания и выхода сверла;

• соосные отверстия, расположенные на двух или более параллельных осях, будут более технологичны, если их диаметры будут уменьшатся постепенно;

• глухие отверстия с резьбой должны иметь канавки для выхода инструмента или в них должен быть предусмотрен сбег резьбы;

• следует избегать наклонного расположения осей отверстий.

8). Обрабатываемые плоскости не рекомендуется делать сплошными. Обрабатываемые плоскости следует располагать на одном уровне.

9). Технологичность конструкции заготовок деталей должна иметь в виду не только максимальную рационализацию мех. обработки но и упрощение процессов изготовления самих заготовок

Литые заготовки должны удовлетворять следующим требованиям:

а) толщина стенок отливок должна быть по возможности одинаковой, без резких переходов тонкостенных частей в толстостенные;

б) форма заготовки должна предусматривать простой, без затруднения разъем модели;

в) поверхности отливок, расположенные перпендикулярно плоскости разъема должны иметь конструктивные литейные уклоны.

На чертежах штамповок должно быть предусмотрено:

а) отсутствие резких переходов в поперечных сечениях и усиление сечений в изгибах;

б) выполнение переходов от одного сечения к другому по дугам относительно больших размеров;

в) закругление острых ребер;

г) штамповочные уклоны.

Из вышесказанного следует, что понятие технологичности конструкции по существу не может быть абсолютным, оно меняется вместе с развитием производства и технологии и для разных типов производства и даже для различных по характеру и уровню технологии предприятий, принадлежащих к одному типу производства (наличие парка станков с ЧПУ), это понятие не одинаково.

5.6. Анализ технологичности конструкции детали (ТКД)

Технологичностью конструкции называется совокупность свойств детали, определяющая наибольшее удобство и наименьшие затраты при изготовлении, контроле, эксплуатации и ремонте данной детали.

Вопросы технологичности чрезвычайно разнообразны, решаются на основе справочников и личного опыта технолога.

Краткое рассмотрение ТКД при изготовлении детали.

ТКД при изготовлении рассматривают с двух точек зрения:

1. с точки зрения изготовления заготовки;

2. с очки зрения механической обработки.

Для того, чтобы хотя бы поверхностно оценить ТКД необходимо дать ответы на следующие вопросы:

1. Оценить размеры, массу детали и их соотношение; масса оценивается с точки зрения необходимости применения грузоподъемных средств или наоборот.

Деталь №1 масса 7 кг.

Деталь №2 масса 17 кг при манипулировании требует применения склизов, поддонов или тельферов.

2. Оценить обрабатываемость материала детали;

Твердые и хрупкие материалы имеют хорошую обрабатываемость, а мягкие и пластичные, вязкие материалы имеют низкую, плохую обрабатываемость. Обрабатываемость оценивают коэффициентом обрабатываемости

К_обр.=1–сталь 45;

К_обр.=0,7 – плохо обрабатываемые;

3. Оценить наличие поверхностей, которые могут служить удобными технологическими базами.

У детали №1 – цилиндрические поверхности, лишенные напуска;

У детали №2 – плоскость основания.

В случае отсутствия ЕТБ применяется искусственная ТБ или ложные базы (поверхности, которые удаляются на последнем этапе обработки).

4. Проверить правильность постановки размеров, особенно связывающих обработанные поверхности с необработанными.

Существует правило: в каждом координатном направлении, по х, у, z, все обрабатываемые размеры связываются только между собой. Не обрабатываемые тоже только между собой и между этими двумя системами размеров должен быть только один, связывающих их размер.

5. Оценить наличие поверхностей труднодоступных для обработки или контроля.

6. Оценить наличие и обоснованность точных поверхностей 9, 8, 6 квалитет.

7. Оценить наличие и обоснованность чистых поверхностей R_a<1,25.

8. Оценить наличие и обоснованность жестких требований к взаимному расположению поверхностей (технологических комплексов).

9. Проверить, имеются ли элементы для выхода инструментов при обработке точных поверхностей.

У детали №1 – 4 канавки,

У детали №2 – все поверхности проходные, за исключением Л1 и П1, но предусмотрен уступ для механической обработки.

10. Оценить наличие и обоснованность специальных требований к детали (по массе, герметичность).

11. Оценить наличие и обоснованность назначения испытаний.

Задачи обеспечения технологичности

По определению ГОСТ 14.201-83 обеспечение технологичности направлено на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, в том числе и монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание и ремонт изделия.

Поэтому результат решения задач обеспечения технологичности конструкции изделия оценивается стоимостными, временными и ресурсоемкостными показателями.

Все задачи обеспечения технологичности подразделяются на 5 групп:

1. отработка конструкций изделий на технологичность на всех стадиях разработки изделия, при ТПП и в обоснованных случаях при изготовлении изделия;

2. количественная оценка технологичности конструкции изделия;

3. технологический контроль конструкторской документации;

4. подготовка и внесение изменений в конструкторскую документацию по результатам технологического контроля, обеспечивающих достижение базовых значений всех показателей технологичности;

5. совершенствование условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ремонте изделий и фиксация принятых решений в технологической документации.

Известно, что для повышения эффективности использования специализированного оборудования необходимо провести унификацию конструкторских и технологических решений. Унификация конструкторских решений заключается в унификации и стандартизации изделий, деталей и поверхности деталей. За счет унификации конструкторских решений в первую очередь искусственно повышается партионность деталей, а также уменьшается многообразие технологических решений, используемых для изготовления изделий. Унификация технологических решений заключается в разработке типовых и групповых ТП, унификации элементов ТП (инструмента, методов обработки, схем базирования и т.д.). Унификация технологических решений компенсирует отсутствие данных о выпускаемых изделиях при проектировании производственных систем. Для повышения эффективности унификации технологических решений она должна строиться на унификации конструкторских решений и прогнозе развития унифицированных элементов изделия и ТП. Это позволяет увеличить жизненный цикл оптимальной эксплуатации специализированной производственной системы, в том числе ГПС.

Для оценки технологичности СЕ можно воспользоваться упрощенной методикой при которой следует ответить на следующие вопросы:

13. Оценить размеры, массу СЕ и их соотношение с точки зрения применения грузоподъемных средств и жесткости собираемого изделия.

Для ГЦ формулируем: масса изделия 12 кг, допускает ручное перемещение. Соотношение массы и габаритов 12 кг/600 мм = 0,02 кг/мм = 20 кг/м, обеспечивает хорошую жесткость изделия.

14. Определить имеется ли в СЕ достаточно удобная базовая деталь (хребет изделия).

При отсутствии четко выраженной базовой детали (корпуса, рамы и т.д.) возникает необходимость стапельной сборки.

Стапель – внешнее устройство, выполняющее при сборке роль базовой детали.

Для ГЦ формулируем: имеется четко выраженная базовая деталь – корпус с хорошими базовыми поверхностями: наружная цилиндрическая поверхность, а также плоскость и отверстия проушины.

15. Блочность конструкции или блочный принцип конструирования – разбивка на отдельные узлы (функциональные, конструкторские и технологические) допускающие их независимую сборку. Особенно это важно при использовании автоматизированной и роботизированной сборки. В конструкции рассматриваемого ГЦ применяется узловая сборка (шток с крышкой и поршнем).

16. Унификация (общая или локальная внутри СЕ) элементов конструкции. Для рассматриваемого Г.Ц. общую унификацию рассмотреть невозможно, а локальная унификация заключается в применении одинаковых уплотнительных колец поз. 10 и 11. Все 6 болтов поз. 8 одного наименования.

17. Оценить необходимость и трудоемкость частичной разборки СЕ в процессе сборки. Такая необходимость возникает при использовании метода регулирования с неподвижным компенсатором и тем более с методом пригонки.

Необходимость разборки определяется использованием этих методов. А трудоемкость глубиной расположения звена компенсатора.

Общее правило: звено компенсатор должно располагаться за пределами корпуса и для своей подгонки или замены требовать снятия минимума других деталей.

Для ГЦ необходимость разборки отсутствует вообще, что хорошо для технологичности.

18. Оценить необходимость и трудоемкость механической обработки при сборке. Последнее характерно для использования метода пригонки.

Для ГЦ механическая обработка не требуется вообще.

19. Определить наличие труднодоступных мест для сборки, регулировки и измерения.

Для ГЦ труднодоступных мест нет, но если регламентировать зазор между поршнем и днищем цилиндра, то появиться размер затруднительный для измерения и невозможный для регулирования при данной конструкции.

20. Оценить необходимость применения спец. приспособлений при сборке и регулировке.

Такая необходимость определяется следующими факторами:

а) Потребностью одновременного базирования 2^х и более элементов конструкции.

б) При необходимости сжатия упругих элементов (пружин, прокладок и т.д.) числом более 1.

в) Если положение присоединяемого элемента определяется точным размером.

Для ГЦ специальных приспособлений не требуется.

21. Оценить наличие и обоснованность спец. требований к СЕ (по массе, уровню вибрации, по шуму, усилию холостого хода, герметичности, не радиоактивности и т.д.)

Для ГЦ предъявляются требования – герметичность, плавность хода, усилие холостого хода.

22. Оценить необходимость и обоснованность назначения испытаний

а) просто испытания, б) обкатка, в) тренировка, г) дрессировка и т.д.

Особенно это относится к длительным испытаниям (более 10 мин).

Для ГЦ испытания на герметичность существуют.

23. Оценить необходимость дополнительных операций по: балансировке, окраске, консерваций и т.д.

Для ГЦ эти операции не нужны.

24. Оценить необходимость предпродажной подготовки: упаковка, регулировка, реклама.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРИБОРОВ

Основы теории базирования

Вопросы определения положения одной детали относительно другой приходится решать на всех этапах процесса создания прибора. При проектировании конструктор задает в сборочных чертежах требуемое положение каждой детали. При изготовлении прибора технологу приходится задавать и достигать с определенной точностью положение соединяемых деталей при сборке, определять положение заготовок в технологических системах относительно рабочих инструментов. При контроле готовых деталей и изделий возникает необходимость определять взаимное положение измерительного устройства и объекта измерения.

Всякий раз такие вопросы решаются на основе теории базирования, которая представляется в этой связи общемашиностроительной теорией. В разработку этой теории решающей вклад внесли крупнейшие советские ученые-технологи Б.С. Балакшин, А.А. Маталин, И.М. Колесов и др. Эта работа привела к появлению ГОСТ 21495-76 “Базирование и базы в машиностроении”, созданного под научным руководством профессора Б.С. Балакшина. В результате этой работы учеными-технологами были разработаны ряд теорий и методик, приложимых к проектированию любого класса машин, а не только технологического оборудования. Это, в частности, теория базирования и теория размерных цепей.

По ГОСТ 21495-76 определение базирования.

Базирование - придание изделию или заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Схемы базирования. Правило шести точек.

Из теоретической механики известно, что требуемое положение или движение твердого тела относительно выбранной системы координат достигается наложением на него геометрических или кинематических связей. Под связями подразумеваются ограничения позиционного (геометрического) или кинематического характера, налагаемые на возможные движения точек рассматриваемого тела. В трехмерном пространстве любое твердое тело имеет шесть степеней свободы, если понимать под степенью свободы возможность движения в одном определенном направлении. Эти возможные направления движения: поступательные перемещения вдоль каждой из трех координатных осей и вращательные движения вокруг этих же осей. Накладываемое на каждое из этих движений ограничение может либо полностью отнимать возможность движения, и тогда речь идет о связи позиционной (геометрической), либо устанавливать закон этого движения, в соответствии с которым определяется положение твердого тела в каждый заданный момент времени, и тогда речь идет о связи кинематической.

Для позиционирования (придания определенного положения) твердого тела в трехмерной системе координат необходимо и достаточно наложить на него шесть жестких двусторонних координатных связей. В механике эта теорема известна под названием “Правило шести точек”. Такую связь условно можно представить себе в виде абсолютно жесткого (недеформируемого) стержня между точкой твердого тела и координатной плоскостью, который неразрывно связан с телом и координатной плоскостью, но в то же время может скользить по ней, не теряя контакта.

Рассмотрим схему позиционирования призматической детали относительно выбранной системы координат XOYZ (рис.1).

В точках 1-6 расположенных на плоскостях детали, к ней приложены координатные связи, лишающие деталь всех шести возможных перемещений. Такие точки принято называть опорными. На схеме номера опорных точек и приложенных к ним координатных связей соответствуют номерам лишаемых степеней свободы (перемещений), показанных стрелками около координатных осей.

Схему расположения опорных точек на детали (или заготовке) называют - схемой базирования.

База - это поверхность или выполняющее эту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая детали (заготовке, изделию) и используемая для базирования.

На рис. 2 и 1 комплект баз детали составляет сочетание реальных поверхностей А, В, и С.

Конструктор при проектировании машины разрабатывает схему базирования каждой детали и создает на ней комплект поверхностей или заменяющих его других элементов, необходимых для реализации этой схемы. Вместе с этим он создает и некоторый комплект поверхностей (или других элементов) другой (или других) деталей, которые материализуют выбранную систему координат XOYZ, а затем устанавливает размерные связи между ними по всем координатным направлениям.

Рассмотрим конструктивную реализацию схемы базирования, представленную на рис.1 (рис.4).

Однако реальные связи в опорных точках в отличие от идеальных, принятых в теоретической механике, не обладают абсолютной жесткостью. Под действием рабочих нагрузок (или сил резания), возникающих при работе машины, сбазированная деталь может сместиться, и контакт в любой из опорных точек может нарушиться, а этого не должно случиться. Так же может сместиться под действием сил резания обрабатываемая в технологической системе заготовка. Поэтому для сохранения неизменным контакта в опорных точках в течение всего времени работы машины или обработки заготовки в технологической системе необходимы дополнительные меры.

Такими дополнительными мерами являются силы закрепления Q1,Q2,Q3 (рис.4), приложенные к базируемой детали и называемые силовым замыканием. Величина этих сил и создаваемых ими в опорных точках реакции, сил трения и моментов должна быть достаточной для преодоления воздействия рабочих нагрузок. Таким образом силовое замыкание обеспечивает неизменность положения детали во все время работы ее в машине. Очень часто в конструкциях машин используют крепление деталей винтами или болтами с гайками (а при обработке используются зажимные механизмы).

Рассмотрим рис.5. (установка крышки подшипника в корпусе редуктора).

Плоскость кольцевого бурта крышки образует координатную плоскость XOY ее собственной системы координат и выполняет функцию базы. Для неизменности контакта крышка с корпусом в опорных точках крепится винтами.

Очевидно, что для решения задачи силового замыкания необходимо обеспечить условие МтрМрез.

В технологии механической обработки для обеспечения силового замыкания крупных заготовок часто используют силу ее тяжести. Это возможно тогда, когда силы резания или создаваемые ими моменты значительно меньше силы тяжести или создаваемых ею сил и моментов в том числе и трения.

Например, нет необходимости создавать особое силовое замыкание при установке станины крупного станка на столе сверлильного станка при обработке мелких крепежных отверстий.

Контакт реальных поверхностей в опорных точках ограниченными их участками при приложении силового замыкания сопровождается упругими контактными деформациями. Это объясняется тем, что ни один из известных машиностроительных материалов не обладает абсолютной жесткостью, и в соответствии с законом Гука при приложении любой нагрузки в нем обязательно возникают некоторые упругие деформации. Величина этих деформаций на стыке двух реальных поверхностей зависит от упругих свойств констатирующих материалов и от геометрической точности этих поверхностей. При контакте грубых поверхностей с большой высотой шероховатостей, очевидно, величина упругой деформации будет больше, и наоборот. В связи с этим можно и нужно ожидать, что приложение силового замыкания приведет к изменению достигнутого при базировании положения детали на величину возникающих контактных упругих деформаций в опорных точках. Таким образом, силовое замыкание является источником погрешности достигнутого положения базируемой детали (заготовки).Эту погрешность называют погрешностью закрепленияи обозначают ω_з.

Из приведенных рассуждений относительно реализации схем базирования можно сделать следующие важные выводы:

0. Весь процесс определения положения реальной детали в машине (заготовки в ТС при обработке) не может ограничиться только собственно базированием, но обязательно включает в себя и закрепление как процесс фиксации положения, достигнутого при базировании, путем приложения силового замыкания. Совокупность процессов базирования и закрепления принято называть установкой.

1. Необходимость силового замыкания приводит к усложнению конструкции машины (ТС) за счет введения в них специальных деталей и механизмов, развивающих необходимые силы.

Силовое замыкание является источником погрешности достигнутого положения базируемой детали (заготовки).

Классификация баз

Поскольку базирование используется на всех стадиях создания машины – при конструировании, изготовлении и измерении – базы классифицируют, прежде всего, по назначению. Здесь различают три вида баз: конструкторские, технологические и измерительные.

Конструкторской называют базу, используемую для определения положения детали (сборочной единицы) в изделии или положения отдельной поверхности на детали. Конструкторские базы могут быть трех разновидностей: основная, вспомогательная, размерная.

У каждой детали, участвующей в сборке имеются сопрягающиеся и несопрягающиеся поверхности. Первые при сборке соприкасаются с поверхностью других деталей, образуя соответствующие сопряжения. При этом различные сопрягающиеся поверхности могут иметь различное назначение. Одни из них служат для присоединения данной детали к другим деталям, задавая их конкретное положение.

Пример: отверстие ступицы зубчатого колеса, боковая поверхность шпонпаза зубчатого колеса.

Такие поверхности называются основными базами.

Другие сопрягаемые поверхности служат для присоединения к данной детали других деталей сборочного соединения и носят название вспомогательных баз.

Пример: цилиндрическая поверхность вала под зубчатое колесо, торцевые поверхности корпуса для установки крышек подшипников.

Таким образом, при сборке соединений основные базы одной детали опираются на вспомогательные базы другой.

Сопрягающиеся поверхности, имеющие назначение выполнять некоторые рабочие функции (поверхность шкива соприкасающаяся с ремнем, рабочая поверхность турбинной лопатки и т.д.) называются исполнительными (функциональными, рабочими). Исполнительные поверхности детали могут быть и несопрягающимися (например исполнительная поверхность зеркала).

Основной – называют конструкторскую базу, принадлежащую данной детали (сборочной единице) и используемую для определения ее положения в изделии.

Вспомогательной называют конструкторскую базу, принадлежащую данной детали (сборочной единице) и используемую для определения положения присоединяемого к ней изделия.

Так, для определения положения шестерни в машине (рис.1б) используется комплект из трех принадлежащих ей поверхностей: цилиндрического отверстия 1, плоскости торца 2 и боковой плоскости шпоночного паза 3. Соответственно в машине создается комплект вспомогательных баз, которые через размерные связи с основными базами определяют положение шестерни. Эти базы (рис.1а) поверхности 1^' и 2^' вала и плоскость 3^' шпонки.

Положение шестерни в машине определяется при доведении до контакта основных баз 1, 2, 3 с вспомогательными базами вала и шпонки. На рис.3в показаны основная база вала в машине – комплект из двух цилиндрических шеек под подшипники 1 и 2 и плоскости торца 3. Эти базы взаимодействуют со вспомогательной базой – комплектом из трех поверхностей 1^', 2^' и 3^', принадлежащих подшипникам качения.

В приведенных примерах обращает на себя внимание тот факт, что комплект основной базы принадлежит всегда одной детали, положение которой в машине определяется. Соответствующий же комплект вспомогательных баз может состоять из поверхностей, принадлежащих разным деталям. Так, для базирования шестерни в машине в качестве вспомогательной базы используются поверхности вала и шпонки, при этом шпонка и вал соединены, в свою очередь, между собой непосредственно.

На рис.1в при базировании вала поверхности соответствующего комплекта вспомогательных баз составляют поверхности двух подшипников, которые не соединены между собой непосредственно. Это обстоятельство всегда нужно иметь в виду при анализе и синтезе схем базирования деталей и заготовок, так как отсюда вытекают особые требования к точности различных деталей, которые несут на себе вспомогательные базы из одного комплекта, а также особые требования к их взаимному расположению в машине.

Размерной – называют конструкторскую базу, принадлежащую данной детали и используемую для определения положения других ее поверхностей или элементов.

Примеры размерных баз детали можно видеть на рис. 2, где приведено размерное описание ступенчатого вала в координатном направлении Z. Собственная система координат вала, построена на его основных базах. Положение других поверхностей и элементов вала определено конструктором следующим образом: положение торцов 3, 4, 6, и 1 задано размерами соответственно А, Б, В и Г относительно торца 2, который и служит размерной базой. В свою очередь, торцы 3 и 4 служат размерными базами для определения положения шпоночных канавок размерами Ж и З, а торец 4 – еще для определения положения торца 5 размером Д.

Схема (рис.2) хорошо иллюстрирует содержание термина "размерная база". В ГОСТ 21495-76 нет такого термина ни по названию ни по содержанию, хотя без такого понятия трудно сформулировать принципы выбора технологических баз. Как это следует из приведенной формулировки, каждая поверхность или элемент детали имеет свою размерную базу. в каждом координатном направлении.

Технологической называют базу, используемую для определения положения заготовки или изделия в процессе ее изготовления положения заготовки или изделия в процессе ее изготовления или ремонта. Очевидно, что все поверхности (или другие элементы), составляющие технологическую базу, принадлежат базируемой детали, сборочной единице или изделию.

На рис. 3 приведена схема выполнения операции растачивания отверстий в корпусной детали на горизонтально-расточном станке. Положение заготовки в технологической системе определяется доведением до контакта со специальными элементами приспособления технологических баз, которыми служат плоскость 1 опорных лапок корпуса и поверхности двух цилиндрических отверстий 2 и 3.

И змерительной называют базу используемую для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения.

На рис.4 поверхность А используется для определения положения индикаторной стойки при измерении параллельности плоскости Б и А. При перемещении стойки по поверхности А в направлении стрелки разность показаний индикатора представляет собой катет прямоугольного треугольника на длине l.

Законы базирования являются общими для всех стадий изготовления машины, поэтому вне зависимости от назначения базы классифицируют по числу отнимаемых с ее помощью степеней свободы базируемой детали. Если вспомнить, что лишение каждой из возможных степеней свободны на схемах базирования обеспечивается одной опорной точкой, можно говорить также о различии баз по числу расположенных на ней опорных точек. По этому классификационному признаку различают 7 разновидностей баз: установочную, направляющую, двойную опорную, опорно-направляющую и тройную опорную.

Установочной называют базу, лишающую деталь (заготовку, изделие) трех степеней свободы: перемещения вдоль одной координатной оси и вращений вокруг двух других осей. На рис. 5 функцию установочной базы выполняет плоскость А, несущая три опорные точки 1, 2, 3.

Из теоретической механики известно, что твердое тело, установленное на три точки, приобретает тем большую устойчивость и точность положения, чем дальше опорные точки расположены одна от другой. В связи с этим при конструировании детали необходимо создавать, а при изготовлении и измерении использовать в качестве установочной базы поверхность с наибольшими габаритными размерами.

Направляющей называют базу, лишающую деталь (заготовку, изделие) двух степеней свободы: перемещения вдоль одной координатной оси и вращения вокруг другой оси. На рис. 5 функцию направляющей базы выполняет поверхность В, несущая две опорные точки 4 и 5.

b должно быть возможно большим. Поэтому при конструировании необходимо создавать, а при изготовлении – использовать в качестве направляющей базы поверхность наибольшей протяженности при небольшой ее ширине.

Опорной называют базу, лишающую деталь (заготовку, изделие) одной степени свободы: перемещения вдоль одной координатной оси или вращения вокруг оси. Примером такой базы служит плоскость С (рис. 5), которая несет одну опорную точку и лишает призматическую деталь перемещения вдоль оси OY или боковая поверхность шпоночного паза шестерни, лишающая шестерню возможности вращения относительно шейки вала.

Очевидно, что одну опорную точку можно разместить на поверхности любых размеров, поэтому обычно в качестве опорной базы используют поверхность наименьшего габаритного размера.

Д войной направляющей называют базу, лишающую деталь (заготовку, изделие) четырех степеней свободы: перемещений вдоль двух координатных осей и вращений вокруг этих же осей. Примером такой базы может служить ось вала на рис. 8, несущая опорные точки 1, 2, 4 и 5, при этом точки 1 и 2 лежат в мысленно представляемой плоскости Х₁О₁Y₁ собственной системы координат вала, а точки 4 и 5 – в так же мысленно представляемой плоскости Z₁О₁Y₁, но все четыре опорные точки лежат на одном элементе детали – оси симметрии вала. Точки 1, 3, 4, 5 могут быть вынесены вдоль линий координатных связей на цилиндрическую поверхность вала, их новое положение обозначено 1^', 2^', 4^', 5^'. Пары точек 1^', 2^', 4^', 5^' лежат на двух образующих цилиндрической поверхности вала, каждая их них выполняет функции направляющей базы, а обе вместе, т.е. цилиндрическая поверхность – функции двойной направляющей базы.

Из ранее рассмотренных требований к направляющей базе вытекает, что при конструировании нужно создать, а при изготовлении – использовать в качестве двойной направляющей базы осесимметричную поверхность наибольшей длины. В практике принято считать, что цилиндр может служить двойной направляющей базой при соотношении его длины и диаметра l/d>1.

Двойной опорной называют базу, лишающую деталь (заготовку, изделие) двух степеней свободы: перемещений вдоль двух координатных осей. В двойную опорную превращается двойная направляющая база в том случае, когда соотношение l/d1.

Хотя теоретически на оси или образующих "короткого" цилиндра всегда можно мысленно разместить пару точке 1, 2 или 4, 5, однако устойчивого положения деталь (вал в этом случае называют диском) занимать на таких точках не сможет. Поэтому опорные точки 2^' и 5^' в схеме на рис. 5 c оси цилиндра выносят на его торец (либо точки 2 и 5 с поверхности цилиндра - на его торец). Оставшиеся точки 1 и 4 отнимают у диска перемещения вдоль координатных осей Х и Z, а ось (или поверхность цилиндра) становится двойной опорной базой. Схемы базирования диска с двойной опорной (центрирующей) базой показаны на рис. 6 а, б. Фактически координатными связями в точках 1 и 4 определятся в некотором сечении положение центра окружности, образующей цилиндр. В связи с этим такую базу в практике и в некоторых литературных источниках называют центрирующей. Среди осесимметричных поверхностей специфичными базирующими свойствами обладают конические поверхности (как внутренние, так и наружные). Специфика эта обусловлена особенностью контактирования (соединения между собой) двух конусных поверхностей, одна из которых выполняет функцию основной базы, а вторая – вспомогательной. Проявляется эта особенность в том, что при насаживании конусного отверстия на конусный вал (или наоборот) вне зависимости от колебаний их диаметров в торцевых сечениях в конце концов всегда достигается их соосность и совмещаются вершины их конусов. Таким образом, при построении собственной системы координат в этом случае за начало координат следует выбирать вершину базового конуса и за одну из координат осей принимать его ось, как это показано на рис. 7. В зависимости от размерных соотношений конус может служить опорно-направляющей или тройной опорной базой. Термины эти не предусмотрены ГОСТ 21495-76, однако их использование позволяет лучше понять роль конусных поверхностей в базировании, а также облегчает задачи анализа и синтеза схем базирования при конструировании и в технологии.

О порно-направляющей будем называть базу, отнимающую у детали (заготовки, изделия) пять степеней свободы: перемещения вдоль трех осей координат и вращений вокруг двух из них. Функции такой базы может выполнять коническая поверхность большой длины и относительно малой конусности. В этом случае конус своей осью выполняет функцию двойной направляющей базы ( как и длинный цилиндр) и вершиной – функцию опорной базы, как это следует из схемы на рис. 7. Базирование по конусу достаточно широко используется в технологии машиностроения. Ярким примером тому служит установка хвостовых инструментов (сверл, разверток, фрез и т.д.) в отверстия шпинделей станков по инструментальным конусам Морзе.

Тройной опорной будем называть базу, отнимающую у детали (заготовки, изделия) три степени свободы: перемещения вдоль трех координатных осей. В этом случае ось конуса продолжает нести опорные точки 1 и 4 и с их помощью выполняет функцию двойной опорной базы. а вершина конуса опорной точкой 6 продолжает служить опорной базой. Таким образом, короткий конус различными своими элементами (осью и вершиной) отнимает у детали три перемещения вдоль трех осей и становится тройной опорной базой. Практически, речь идет об установке на центры по коротким коническим отверстиям центровых гнезд.

Пример такой установки показан на рис.8а. На левый неподвижный центр 1 вал насаживается центровым отверстием при движении влево подвижного центра 2. В конечном положении совпадут вершины конусов базового отверстия и центров. При этом левое коническое центровое отверстие является тройной опорной базой. За центровым отверстием сохраняется функция двойной опорной базы с опорными точками 1 и 4. Такую функцию всегда выполняет правое центровое отверстие при поджиме вала подвижным центром 2. Вместе два центровых отверстия всегда определяют положение своей общей оси, которая работает как двойная направляющая база.

Любая база, отнесенная к той или иной группе по ее назначению или числу лишаемых степеней свободы, может быть классифицирована по третьему признаку – конструктивному оформлению. По этому признаку различают базы явные и скрытые.

Явной называют базу детали (заготовки, детали) в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок. Так на рис. 5 поверхности А, В, и С – явные базы.

Скрытой называют базу детали (заготовки, детали) в виде воображаемой плоскости, оси или точки. Примером такой базы может служить ось вала на рис. 8 или центр окружности на рис. 6.

Классификация баз по трем признакам может быть представлена в виде схемы.

Неопределенность базирования

Требуемое положение базируемой детали достигается, когда ее основные базы входят в контакт в опорных точках со вспомогательными базами других деталей. Мы уже говорили о необходимости сохранения этого контакта, когда речь шла о необходимости силового замыкания. Однако в конструкциях машин нередки случаи, когда при реализации принятой схемы базирования базируемой детали представляется возможность однократного (в момент базирования до приложения сил зажима) или многократного (при выполнении служебного назначения в работающей машине) изменения своего положения относительно выбранной системы координат. В этом случае говорят о наличии неопределенности в схеме базирования.

Неопределенность базирования вводится в схемы базирования для достижения двух целей. Во-первых, ряду деталей для выполнения их служебного назначения необходима подвижность в одном или нескольких координатных направлениях. Так, например, валу на рис. 1 необходимо предоставить возможность вращения вокруг оси с угловой скоростью =f(t). Для того чтобы вал вращался, необходимо предусмотреть гарантированные радиальные зазоры в подшипниках скольжения и гарантировать зазор между торцами подшипниковых втулок и соответствующими торцами вала. Но эти зазоры сразу же делают неопределенными позиционные связи П1-П5., так как при работе вал под действием различных причин получает возможность смещения и поворотов относительно всех осей системы XOYZ. Величина этих смещений и поворотов ограничивается фактическими радиальными и осевыми зазорами. Во-вторых, с технологической точки зрения для упрощения и облегчения процессов сборки всегда желательно иметь соединения деталей с гарантированными зазорами. Например, крышка подшипника может быть установлена в отверстие корпуса по посадке без зазора, т.е. с натягом (рис.2а), и в этом случае ее собственная система координат X^'O^'Y^'Z^' совмещается с системой XOYZ вспомогательной базы корпуса.

После достижения контакта этих баз изменение достигнутого положения крышки невозможно. Но сборочная операция по установке крышки в этом случае усложнена, требует специального оборудования для выполнения соединения с натягом. Всего этого можно избежать, если в соединении крышки с отверстием корпуса допустить гарантированный зазор , как это показано на рис. 2б. Но в пределах этого зазора крышка при установке может сместиться по плоскости XOY (скользя по торцу корпуса) в любом радиальном направлении и в таком положении будет закреплена винтами, т.е. положение крышки становится неопределенным в пределах зазора . Поскольку любое смещения базируемой детали относительно выбранной системы координат есть дополнительная погрешность ее положения, явление неопределенности базирования всегда снижает точность позиционирования за счет этой погрешности. Погрешность неопределенности базирования _НБ по физической природе представляет собой поле возможных смещений базируемой детали, возникающих в том случае, когда при реализации схемы базирования этой детали представляется в определенных пределах возможность неуправляемо (случайно) менять свое положение. Так, например, для крышки подшипника (рис.2б) в координатных направлениях X и Y _НБ=, для вала на рис. 1 в координатном направлении Z погрешность _НБ численно равна осевому зазору между торцами втулки и вала.

Неполные схемы базирования

В ряде случаев определение положения детали в машине не требует наложения на нее всех шести координатных связей. В этом случае схема базирования оказывается неполной, и деталь в момент базирования или же в течение всего времени работы в машине не сохраняет одну или несколько степеней свободы. К таким случаям относятся все схемы базирования подвижных деталей, ярким примером которых служит любой вал, установленный на подшипники. Так на рис. 1 наложением позиционных (координатных) связей П1-П5 вал лишен пяти степеней свободы, вращение вокруг продольной оси ему сохранено для выполнения служебного назначения. Поэтому схема базирования вала – неполная, как показано на рис. 4. Аналогично ползун любого кривошипно-шатунного механизма также имеет одну степень свободы – движение вдоль одной координатной оси. Конечно, эти движения не хаотичны и не случайны, их характер определяется кинематической схемой машины, но это – уже не базирование. В ряде случаев при соединении деталей в машине не имеет значения их взаимное расположение в некоторых координатных направлениях.

Например, при установке шейки вала в отверстие внутреннего кольца подшипника (рис. 3) безразлично для работы опоры качения их взаимное угловое положение (поворот вокруг оси Z), также безразлично угловое положение шайбы относительно тела болта (винта). В конце концов, и вал относительно кольца подшипника, и шайба относительно болта займут некоторое угловое положение, но при сборке не стремятся обеспечить какое-то единственное положение, а фиксируют зажимом любое достигнутое (в соединении вал-кольцо подшипника зажим осуществляется за счет посадки с натягом). Это означает, что при разработке (синтезе) схем базирования таких деталей нет необходимости организовывать все шесть координатных связей, а степени свободы, не влияющие на работу соединений, можно отнимать за счет силового замыкания, не определяя точного положения детали в этих координатных направлениях. В этих случаях также используют неполные схемы базирования и это очень выгодно, так как позволяет упростить конструкцию деталей и машины в целом.

С равним конструкцию сопрягаемых деталей на рис. 3 при реализации полной схемы базирования шестерни на валу и неполной – вала на подшипниках. Для обеспечения требуемого углового положения шестерни на валу в ее конструкцию вводится дополнительный конструктивный элемент – боковая плоскость 3 шпоночного паза. Соответственно в конструкцию всего соединения вводится дополнительная деталь-шпонка, а в шейке вала – дополнительный конструктивный элемент – шпоночный паз. Все это усложняет как конструкцию соединения шестерни с валом, так и технологию сборки и механической обработки деталей. При соединении же вала с кольцом подшипника по неполной схеме базирования шпонка, пазы или другие какие-либо конструктивные элементы для определения взаимного углового положения не требуются. Конструкция соединения упрощена, технология его изготовления – тоже, а следовательно, и затраты на его изготовления окажутся меньше. Этим очень важным обстоятельством широко пользуются технологи при разработке схем базирования заготовок в технологических системах для упрощения и удешевления технологической оснастки. В качестве примера на рис. 5 приведены три случая обработки призматической детали на вертикально-фрезерном станке.

В первом случае (рис. 5а) фрезеруется только верхняя плоскость в размер А. Для достижения этого размера достаточно только одной установочной базы с опорными точками 1, 2 и 3.Положение заготовки в остальных координатных направлениях для получения размера А не имеет значения, лишь бы фреза перекрывала ширину обрабатываемой поверхности и рабочий ход перекрывал длину фрезеруемой плоскости.

Во втором случае (рис.5б) обрабатывается угловой паз по длине заготовки. Положение обрабатываемой поверхности этого паза задано размерами А и В, и для их получения требуются установочная и направляющая базы. Положение заготовки вдоль паза для получаемых размеров безразлично, поэтому используется неполная схема базирования (5 координатных связей). Обработка паза на всей длине обеспечивается соответствующим запасом рабочего хода.

В третьем случае (рис. 5в) фрезеруется угловой паз, но не на всей длине детали. Положение паза задано тремя размерами А, В, С и для их достижения требуется полная ориентация заготовки (лишение всех шести степеней свободы).

Станочные приспособления для всех трех случаев обработки окажутся разными, конечно, для первого случая оно может и должно быть наиболее простым.

Из рассмотренных примеров можно сделать следующие выводы:

1. Применение неполных схем базирования имеет целью либо обеспечение работы подвижных соединений, либо упрощение конструкции соединяемых деталей или технологической оснастки.

2. В неполных схемах базирования всегда присутствует неопределенность базирования в некоторых координатных направлениях. Возможные смещения базируемой детали в таких схемах ограничивается в случае подвижных соединений гарантированными зазорами в них. Во всех других случаях они не ограничены ничем, но это не приводит к снижению качества работы детали или обработки.

3. Следует использовать всякую возможность применения неполных схем базирования и добиваться на этой основе упрощения и удешевления конструкции деталей и технологических операций.

Назначение технологических баз

Одним из наиболее сложных и принципиальных разделов проектиро­вания технологических процессов механической обработки является назначение технологических баз. От правильности решения вопроса о технологических базах в значительной степени зависят: фактическая точность выполнения линейных размеров, заданных конструктором; правильность взаимного расположения обрабаты­ваемых поверхностей; точность обработки, которую должен вы­держать рабочий при выполнении запроектированной технологи­ческой операции; степень сложности и конструкция необходимых приспособлений, режущих и мерительных инструментов; общая производительность обработки заготовок.

При автоматизации производства, развитии гидрокопировальных устройств и применении станков с числовым программным управле­нием (в том числе обрабатывающих центров) значение правильного выбора технологических баз еще более возрастает, так как все эти виды обработки основываются на принципе автоматического полу­чения размеров, в котором технологическая база является одним из основных составляющих элементов.

В связи с этим вопрос о выборе технологических баз решается технологом в самом начале проектирования технологического про­цесса одновременно с вопросом о последовательности и видах обра­ботки отдельных поверхностей заготовки. При этом назначение технологических баз начинается с выбора технологической базы для выполнения первой операции.

ОЦЕНКА ДОСТИГНУТОГО ПОЛОЖЕНИЯ ДЕТАЛИ.

Погрешность установки

Достигнутое положение детали является результатом двух, как правило, выполняемых последовательно процессов – базирования и закрепления. Совокупность этих двух процессов называют установкой. Поскольку под установкой практически понимается реализация схем базирования и закрепления, можно с уверенностью утверждать, что ее результат, как и у всякого реального процесса, в какой-то степени приближается к идеально намеченному (требуемому), но не совпадает в общем случае с ним. Это означает необходимость количественной оценки степени приближения достигнутого положения к требуемому. Такая оценка может быть дана размером установки, который представляет собой расстояние (относительный поворот) между достигнутым и требуемым положением основной базы базируемой детали в определенном координатном направлении. Так, например, достигнутое положение крышки подшипника в направлении Y на рис.2б оценивается размеров установки Ау между фактическим положением координатной плоскости XOZ и ее требуемым положением XOZ. Наглядность этого примера создает неопределенность базирования в пределах зазора , однако и в любом другом случае, в том числе и когда неопределенности базирования нет, размер установки обязательно имеет место и может быть мысленно представлен. Вот пример: в координатном направлении Z положение крышки определяется контактом ее установочной базы – кольцевой плоской поверхности торца

Размерный анализ конструкции прибора. Основные понятия.

Физической моделью процесса формирования показателя точности прибора как размера между его исполнительными поверхностями является размерная цепь. Согласно РД50-635-87 " Цепи размерные"

Под размерной цепью понимают замкнутый контур расположенных друг за другом независимых размеров, участвующих в решении задачи по обеспечению заданного показателя точности машины.

Задачи , решаемые на базе теории размерных цепей

Все разнообразные задачи размерного анализа конструкций и технологических процессов, решаемых на базе уравнений размерной цепи, сводятся к двум типам: прямая и обратная.

Прямая задача состоит в том, чтобы по известным параметрам А₀, ТА₀, Е_Cо замыкающего звена рассчитать и назначить соответствующие параметры А_i, ТА_i, Е_Ci всех составляющих звеньев. Эту задачу называют еще проектной, так как ее решают главным образом при проектировании машины или технологического процесса. Конструктор машины, в этом случае, исходя из требуемого показателя точности машины, представляемого как замыкающее звено размерной цепи, рассчитывает и назначает обоснованные допуски и их расположение для всех деталей, входящих своими размерами в эту размерную цепь. Технолог при разработке технологических процессов в результате расчета соответствующей размерной цепи, в которой замыкающим звеном является получаемый на детали (в СЕ) размер, выбирает или назначает требуемую точность технологического оборудования, оснастки, инструмента, средств операционного контроля.

Контролер при разработке схем измерения показателей точности в результате решения прямой задачи в измерительной размерной цепи выбирает или назначает требуемую точность измерительных инструментов и устройств.

Особенностью математического решения прямой задачи является его многовариантность. Действительно, для каждого из составляющих звеньев можно назначать множество комбинаций величин А_i, Т_Аi, Е_СА_i удовлетворяющим уравнениям

(1)

(2)

(3)

При выборе из этого множества решений подходящего для решаемой конкретной задачи приходится использовать дополнительные критерии оценки. Такими критериями являются:

1. Физическая возможность получения назначаемой точности ТA_i в условиях реального производства;

2. Затраты на достижение назначаемой точности на всех составляющих звеньях.

Оптимальным считают такое решение, которое обеспечивает минимальные затраты в производстве на изготовление деталей с задаваемой по этому решению точностью.

Таким образом, прямая задача в размерной цепи всегда представляет собой задачу технико-экономическую.

Обратная задача состоит в том, чтобы по известным параметрам составляющих звеньев А_i, ТА_i, Е_СА_i определить параметры замыкающего звена А₀, ТА₀, Е_СА₀. Эту задачу называют еще проверочной, так как конструктор с ее помощью проверяет правильность назначенных в ходе решения прямой задачи допусков на составляющие звенья. Технолог решением обратной задачи в технологической размерной цепи проверяет возможность получения на детали заданной точности ТА₀ при использовании уже имеющихся в цехе оборудования, оснастки и инструмента.

Пути повышения точности замыкающего звена

Поскольку повышение точности машины сводится к уменьшению поля рассеяния замыкающего звена соответствующей размерной цепи, то возможные пути этого повышения можно выяснить анализируя уравнения:

(4)

Таких возможных путей три.

1. Уменьшение полей рассеяния wА_i составляющих звеньев. Другими словами - повысить точность машины можно, повысив соответственно точность размеров составляющих ее деталей. Этот очевидный путь долгое время был единственным и стимулировал разработку новых финишных методов обработки, совершенствование оборудования, инструмента, оптимизацию рабочих режимов с целью удешевления процессов достижения высокой точности при обработке. Однако этот путь имеет свои пределы: достижимая точность имеющихся в арсенале технолога методов обработки либо экономическая целесообразность той или иной точности.

2. Уменьшение количества звеньев в размерной цепи. Этот путь получил название также “принципа наикратчайшего пути”. Этот принцип нацеливает разработчика на создание конструкции или технологической операции, в которых требуемый размер формировался бы в наикратчайшей размерной цепи.

Методы достижения точности замыкающего звена

Многовариантность решения прямой задачи в размерной цепи обусловила разработку ряда подходов к поиску оптимального для различных производственных условий. В результате разработаны и применяются в практике шесть методов достижения точности замыкающего звена:

• полная взаимозаменяемость;

• неполная взаимозаменяемость;

• групповая взаимозаменяемость;

• метод пригонки;

• метод регулирования;

• метод подбора составляющих звеньев.

Эти методы различаются объемом и характером работ, которые необходимо выполнять как при проектировании машины и ее деталей, так и в технологических процессах сборки и механической обработки.

Метод полной взаимозаменяемости

Сущность метода заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается путем включения в нее при изготовлении машины или замене в ней при ремонте составляющих звеньев без выбора подбора или изменения их величины.

При использовании этого метода требуемая точность размерных связей в машине обеспечивается на сборке при простом соединении любого набора входящих в нее деталей, и достижение этой точности не требует от рабочего-сборщика каких либо особых действий, кроме действий по осуществления различных соединений (подвижных или неподвижных, разъемных или неразъемных, и т.д.)

Наиболее распространенным и простейшим примером этого метода могут служить крепежные резьбовые детали. Так, любая гайка М10 независимо от места и времени ее изготовления свинчивается с любым болтом М10. Любая электролампа накаливания, купленная в магазине, гарантированно ввинчивается в электропатрон без выбора или каких-либо изменений размеров рзьбового цоколя. В этих примерах свинчиваемость обеспечивается гарантированным радиальным зазором между витками резьбы. Этот зазор предусматривается при проектировании деталей соединения путем задания соответствующих размеров и допусков и всегда появляется при свинчивании изготовленных по этим размерам двух любых деталей.

Другим наглядным примером использования метода полной взаимозаменяемости при получении размера на детали в ходе обработки может служить операция сверления отверстий в партии деталей. Смена затупившегося или поломанного сверла производится без какого либо его выбора или подбора и при этом отверстия у всех обработанных деталей получаются в пределах заданного допуска.

Метод обладает рядом достоинств, поэтому его используют в первую очередь. К таким достоинствам относятся:

0. Наибольшая простота достижения заданной точности размерной связи, так как построение размерной цепи сводится к простому соединению всех деталей, несущих составляющие звенья.

1. Простота нормирования во времени процессов, при помощи которых достигается требуемая точность замыкающего звена.

2. Относительная простота механизации и автоматизации технологических процессов, в которых достигается требуемая точность замыкающего звена.

3. Возможность использования рабочих низкой квалификации и обусловленные этим низкие затраты на живой труд.

К сожалению, метод имеет достаточно узкую область применения, ограниченному. причинами технологического и экономического характера. Эти ограничения вытекают из необходимости соблюдения двух условий применимости метода полной взаимозаменяемости: конструкторского и технологического.

0. Конструкторское условие.

Давайте вспомним, что величины номиналов, полей допусков и координат их середин для всех составляющих звеньев размерной цепи должны назначаться из условия обязательного соответствия уравнениям, используемым в анализе конструкторских размерных цепей:

(1)

(2)

(3)

Для наиболее распространенного случая плоской размерной цепи с параллельными звеньями уравнение (2) приобретает вид:

(4)

При определении возможности применения полной взаимозаменяемости обычно из уравнения (4) определяют средний допуск составляющего звена:

(5)

Если эта средняя величина допуска окажется достижимой и экономически приемлемой для данных производственных условий, то допуски составляющих звеньев корректируют, уменьшая или увеличивая по сравнению с ТА_ср допуски ТA_i каждого звена в зависимости от трудностей и экономичности получения на соответствующих деталях требуемой точности. Но после всех корректировок назначенные допуски составляющих звеньев обязательно должны удовлетворять уравнению (5) .

После этого устанавливают или рассчитывают координаты середин Е_сТА_i для всех составляющих звеньев, удовлетворяющие уравнению (3). Обычно на (m-1) звеньев координаты Е_сТА_i назначают, исходя из имеющихся нормативных документов (нормалей, стандартов и т.п.) на отдельные нормативные входящие в размерную цепь детали либо из удобства получения их при обработке деталей, а на одно звено - рассчитывают, исходя из уравнения (3).

Правильность назначения всех ТА_i и Е_сТА_i проверяют рассчитывая верхнее и нижнее отклонения замыкающего звена по формулам:

(6)

(7)

Допуски ТА_i и координаты их середин Е_сТА_i назначены верно, если значения Е_sА₀ и Е_iА₀ рассчитанные по формулам (6) и (7), совпадают с заданными в условиях задачи. Эта проверка предельных отклонений замыкающего звена по формулам (6) и (7) известна также под названием “расчет на максимум-минимум”.

Рассмотрим пример.

В размерной цепи на рис.1 необходимо обеспечить зазор В₀ в пределах 0,20,15 мм, т.е. поле допуска ТВ₀ =0,3 и Е_сТВ₀ =0.

В цепи В m=5 составляющих звеньев. Тогда ТВ_ср=0,3/5=0,06 мм.

Все размеры, входящие в размерную цепь, возможно получить в механообработке с такой точностью. Однако, на проставочном кольце - звено В₅ - получить такую точность, и даже более высокую, значительно легче, чем при обработке корпуса - звено В₃. Поэтому целесообразно допуск ТВ₅ уменьшить по отношению к Тв_ср и на эту величину увеличить ТВ₃. Размеры втулок (звенья В₂ и В₄ ) и шестерни (звено В₁) также без особых трудностей можно получить в механообработке с несколько более узким допусками. Поэтому назначаем:

ТВ₁=0,04 мм, ТВ₂=ТВ₄=0,05 мм, ТВ₃=0,13 мм, ТВ₅=0,03 мм.

Тогда ТВ₀=0,04+0,05+0,13+0,05+0,03=0,3 мм.

Учитывая рекомендации стандартов, условия получения размеров на каждой детали, назначаем координаты E_cTA следующим образом:

Е_СТВ₁=-0,02, Е_СТВ₂= Е_СТВ₄=0, Е_СТВ₃=0

Тогда уравнение (3) будет иметь вид

0=(-1)(-0,02)+ (-1)(0)+(+1)(0)(-1)(0)+(-1) Е_СТВ₅, откуда Е_СТВ₅=+0,02

Проверка:

Е_SВ₀ = (-1)(-0.02)+(-1)0+(+1)0+(-1)0+(+1)(+0.02)+

+(0.04+0.050.13+0.05+0.03) =0.15 мм

Е_iВ₀=0-0,15=-0,15 что соответствует условию задачи.

Описанная методика назначения допусков составляющих звеньев базируется на принципе равных влияний, согласно которому все звенья в равной степени влияют на образование погрешности замыкающего звена, и поэтому их допуски могут быть равны между собой и могут соответствовать ТА_ср. Этот принцип с достаточной степенью точности может быть применен для расчетов в размерных цепях, где звенья по номинальным значениям не очень сильно разнятся между собой - относятся к одному интервалу, либо к двум соседним. В случае же, если такой близости нет, используют принцип равного квалитета точности, согласно которому все звенья размерной цепи должны иметь равный квалитет точности, тогда размеры, сильно отличающиеся по номиналу, будут иметь разные поля допусков. Это позволяет организовать изготовление деталей по размерам - звеньям цепи на одном уровне точности.

В практике же обычно поступают следующим образом. Вначале выделяют звенья - размеры стандартных деталей или СЕ и назначают их допуски в соответствии со стандартом. Затем определяют часть поля допуска замыкающего звена. которая остается на компенсацию погрешностей остальных звеньев цепи:

ТА₀^’ = ТА₀ - (8)

где

К - число звеньев со стандартизированными допусками. Допуски на оставшиеся m звеньев определяют по изложенным выше методикам либо подбором исходя из условия, что их сумма не должна превышать допуск ТА₀^’, определяемый по формуле (8).

2. Технологическое условие.

При изготовлении деталей погрешности всех составляющих звеньев размерной цепи не должны выходить за пределы, назначенные конструктором в соответствии с вышеизложенной методикой. Это означает, что должны соблюдаться неравенства:

Соблюдение условия (10) значительно более сложно, чем (9), так как для всех деталей нужно разработать или выбрать, а затем и реализовать такие технологические процессы, в которых обязательно выполнялось бы условие:

Границы применения метода полной взаимозаменяемости определяет обычно экономика производства. Известно, что с повышением требуемой точности изготовления растут и затраты на достижение этой точности. Давайте разберем график зависимости себестоимости изготовления вала от требуемой точности его по диаметру (рис2). Как видно из графика, с уменьшением допуска на диаметр относительная себестоимость валика растет в соответствии с некоторой показательной функцией. Это объясняется тем, что по мере повышения точности приходится менять технологический процесс, вводить дополнительные операции, выполняемые, как правило, на более дорогом и менее производительном оборудовании.

Так, обработка валиков диаметром Д=15мм допуском ТД=0,1 очень проста: достаточно из калиброванного прутка отрезать заготовку требуемой длины.

При допуске ТД=0,05 мм валик придется еще обточить на токарном станке. При допуске ТД=0,02 мм после обтачивания валик придется шлифовать. При допуске ТД=0,005 мм придется использовать еще менее производительную операции притирки после точения и шлифования, и поэтому себестоимость возрастает особенно резко.

В то же время из формулы (4) видно, что средний допуск составляющего звена быстро уменьшается с увеличением количества составляющих звеньев в размерной цепи, и, в конце концов, может оказаться, что его невозможно обеспечить на данном этапе развития техники и технологии.

Таким образом, из изложенного можно сделать вывод о том, что метод полной взаимозаменяемости возможно и экономически целесообразно применять в так называемых малозвенных размерных цепях (т.е. с небольшим количеством составляющих звеньев). Большое значение имеет также количество изготовляемых изделий, так как в массовом производстве возрастают возможности эффективного применения более точного, производительного, но и более дорогого оборудования и специальной оснастки. Массовый характер производства несколько расширяет целесообразную область применения полной взаимозаменяемости, но не снимает в принципе ни техническую, ни экономическую границы этой области.

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ.

Разрабатываемый ТП должен быть прогрессивным и обеспечивать выполнение всех требований чертежа и технологических условий, повышение производительности труда и качества изделий, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.

Порядок проектирования ТП механической обработки деталей

по ГОСТ 14.301-88

По ГОСТу предусмотрена следующая последовательность проектирования ТП механической обработки деталей:

1. Анализ исходных данных для проектирования ТП;

Разрабатываемый ТП должен обеспечивать выполнение всех требований чертежа и технологических условий

2. Определение типа производства;

3) Подбор действующего типового или группового ТП, или аналога ЕТП;

Имеющиеся типовые или групповые ТП являются основой для разработки новых ТП, а в случае их отсутствия в качестве такой основы принимают ранее принятые прогрессивные решения в действующих единичных ТП изготовления аналогичных изделий.

3. Выбор заготовки;

Выбор способа получения заготовки предопределяет число и трудоемкость выполнения операций последующей мехобработки и в итоге стоимость всего техпроцесса.

4. Анализ технологичности детали с точки зрения механической обработки;

ТП разрабатывают на изготовление изделий, конструкция которых отработана на технологичность, с учетом необходимости получения значений базовых показателей этой технологичности.

5. Выбор технологических баз:

а) Выбор черновых или черных баз;

б) Выбор чистовых или чистых технологических баз;

в) Возможность использования ЕТБ;

6. Разработка планов обработки поверхностей детали;

7. Выбор средств технологического оснащения (СТО);

8. Выбор оборудования (окончательное оформление ранее принятого решения).

Основные требования, предъявляемые к ТП мех. обработки, заключаются в том, чтобы процесс обработки протекал в рациональной организационной форме, с полным использованием всех технических возможностей станка, инструмента и приспособлений при оптимальных режимах резания металла, допускаемых на данном станке, наименьшей затрате времени, наименьшей себестоимости обработки.

Для полного использования производительности станка необходимо выбирать станок в соответствии с габаритными размерами обрабатываемой заготовки и работать с такими режимами резания, чтобы мощность на резце, затрачиваемая на снятие стружки, с учетом к.п.д. станка максимально приблизилась к мощности установленного на станке электродвигателя. Особенно необходимо добиваться этого при обдирочных работах. При чистовой, отделочной обработке это требование не всегда удается выполнить, т.к. выбор элементов режимов резания находится в зависимости от необходимой степени точности и класса шероховатости обрабатываемой поверхности.

9. Формирование операций механической обработки деталей;

Последовательность рассмотрим далее

10. Оформление маршрутного технологического процесса;

11. Расчеты припусков и режимов резания на спроектированные операции ТП;

12. Нормирование ТП (определение норм времени на спроектированные операции ТП);

13. Оформление операционного ТП;

На этом завершается проектирование ТП механической обработки. Однако ГОСТ 14.301 предусматривает дальнейшие мероприятия носящие организационный характер:

14. Заказ на проектирование и изготовление средств технологического оснащения;

15. Выбор средств механизации, автоматизации и межоперационного транспорта;

Необходимо также сосредоточить особое внимание на рациональной организации рабочего места, своевременном и четком обслуживании его в процессе работы и наиболее рациональной планировке его (т.е. взаимное расположение рабочего станка, инструментов, приспособлений, заготовок, готовых деталей).

16. Разработка мероприятий по технике безопасности;

ТП должен соответствовать требованиям безопасности жизнедеятельности и экологии окружающей среды.

17. Расчет экономической эффективности ТП;

18. Оформление комплексного ТП.

Состав исходных данных для проектирования ТП механической обработки деталей

Для проектирования ТП механической обработки необходимы:

1. Сборочные и рабочие чертежи изделия и детали.

2. Технические условия, нормы точности и другие данные, характеризующие служебное назначение детали в работающей машине, требования к детали, выявленные при разработке ТП сборки.

3. Программа выпуска (годовой выпуск) деталей (Количество деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени по неизменному чертежу.)

4. Условия, в которых должны осуществляться ТП: вновь проектируемый или действующий завод, состав оборудования – наличие и перспектива обновления путем модернизации, получения нового, наличие производственных площадей, перспективы расширения, наличие и перспективы получения кадров.

5. Стандарты и нормали на полуфабрикаты.

6. Типовые, групповые и рабочие ТП на основные виды деталей.

7. Технологические характеристики оборудования, рабочего и измерительного инструмента.

8. Различного рода справочная литература, руководящие материалы, инструкции, нормативы.

Проектирование ТП рассмотрим для двух деталей: тело вращения (деталь № 1); корпусная деталь (деталь № 2).

Синтез маршрута обработки заготовки

Первый шаг синтеза маршрута обработки заготовки – распределение отобранных переходов обработки типовых поверхностей заготовки по этапам типовой схемы изготовления деталей соответствующего класса (или подкласса). Типовая схема обработки является, вариантом полного типового решения. Главный признак этапа типовой схемы – уровень точности, достигаемой по его завершении.

Как показывает практика, наращивание точности формы, размеров и

относительного расположения поверхностей детали, повышения качества ее поверхностей, должно осуществляться одновременно по всем основным элементам детали. Для этого сначала следует достигнуть одного уровня точности заготовки для основных поверхностей, затем начать их повторную обработку, стремясь к следующему уровню точности, т так до тех пор, пока не будут обеспечены точностные требования, заданные чертежом детали.

Причиной разделения ТП изготовления детали на этапы служит необходимость включения внестаночных операций – химико-термической обработки и нанесения покрытий.

В зависимости от целей и назначения внестаночных операций определяются их место в ТП, и требования к обработке, предшествующей этим операциям.

Количество этапов и их содержание зависит от конструктивной особенности той группы деталей, для которой разработана типовая схема изготовления. Это уровень жесткости, возможность базирования и закрепления заготовки без повреждения уже обработанных поверхностей, требования к уроню и виду внутренних остаточных напряжений (например при изготовлении точных ходовых винтов необходимо назначать шесть термических операций: отжиг обычный и стабилизирующий, закалку и три стабилизирующих отпуска).

Поскольку количество этапов зависит от точности заготовки, типовая схема обработки должна учитывать тип пр-ва. В массовом производстве стремятся уменьшить количество этапов и если это позволяет конструкция и требования к точности детали, совмещать в одной операции обработку поверхностей с существенно разными уровнями точности.

При выборе порядка выполнения переходов внутри этапа нужно руководствоваться следующими рекомендациями:

1. Вначале обрабатываются поверхности комплекта ТБ (в порядке уменьшения числа налагаемых связей), от которых будет выполнятся большинство переходов этапа.

2. Переходы обработки поверхностей, составляющих основной контур детали, выполняются раньше, чем переходы обработки поверхностей, представляющие собой уступы, пазы и т.д.

3. В заготовке детали, не являющейся телом вращения, перед обработкой отверстий должны быть обработаны плоскости.

4. Порядок обработки пересекающихся поверхностей устанавливается таким, чтобы уменьшить увод инструмента и вероятность его поломки, снизить дополнительные затраты на слесарную обработку (удаление заусенцев). Например, если оси отверстий пересекаются под прямым углом, от первым обрабатывается отверстие большего диаметра.

5. На окончательном этапе поверхности обрабатываются в порядке, обратном их точности, т.е. чем точнее должна быть данная поверхность, тем позже она обрабатывается.

6. Порядок обработки поверхностей должен обеспечить наименьшее количество переустановок и минимум затрат времени на вспомогательные перемещения инструмента (или заготовки).

7. Порядок обработки поверхностей должен учитывать специальные требования к точности относительного расположения, если они указаны на чертеже или оговорены техническими требованиями.

Разработка технологических операций

Окончательный вариант последовательности обработки, временной структуры, используемого оборудования и оснастки выбирается на стадии формировании операций. Известно, что эффективность обработки повышается при концентрации переходов и заготовок в операции, при использовании многопозиционного оборудования с выделенной зоной загрузки. Однако на выбор временной структуры операции, вида оборудования и оснастки существенно влияет тип производства.

Чтобы спроектировать ТП в условиях серийного производств, необходима информация об имеющемся оборудовании или о возможности его приобретения т.е. необходим массив, содержащий следующие сведенья: модель станка, размеры рабочей зоны, технологические возможности (набор выполняемых на станке переходов).

Первым этапов решения данной задачи будет распределение переходов каждого этапа по станкам, для чего переходы составляются с технологическими возможностями станков, а габариты детали – с габаритами их рабочего пространства. При этом может оказаться, что один и тот же переход можно выполнять на разных станках.

Если для выполнения данного перехода нет соответствующего оборудования то принимается решение о приобретении необходимого станка, либо о модернизации одного из имеющихся станков, либо о замене данного перехода другим.

Анализ вариантов позволяет отобрать минимальную номенклатуру технологического оборудования, необходимого для выполнения всех переходов рассматриваемого этапа.

Следующим шагом синтеза операций будет анализ возможности совмещения переходов, отобранных для данного типоразмера станка. Этот анализ ограничивается как технологическими характеристиками станка, так и конструкции детали. Например, в станке с револьверной головкой не хватает гнезд для размещения всех инструментов, необходимых для выполнения заданного числа переходов. Или среди отобранных станков для круглого шлифования есть такие, которые не позволяют совмещать шлифовать несколько шеек разного диаметра.

С другой стороны, отобранные для данного станка переходы не могут, например, быть выполненными при использовании одного комплекта баз или за один установ. В таких случаях принимается одно из следующих решений: уменьшить число переходов в операции вплоть до одного (таким образом увеличивается число операций, выполняемых на одном и том же станке); выполнить операции за несколько последовательных установов в одной рабочей зоне; применить комбинированный инструмент.

Таким образом после рассмотрения всех вариантов маршрута обработки заготовки будет получено несколько вариантов ТП. Окончательный выбор можно осуществлять на основе результатов технико-экономических расчетов.

Этапы изготовления деталей приборов

5.4.1. Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления

Проектирование заготовки

Заготовка – это материал, приведенный к форме и состоянию, удобным для дальнейшей механической , термической, гальванической или какого-либо другого вида обработки, связанного с получением из этого материала готовой детали.

Выбор способа получения заготовки предопределяет число и трудоемкость выполнения операций последующей мехобработки и в итоге стоимость всего техпроцесса.

По мере усложнения конфигурации заготовки и повышения ее точности усложняется и удорожается технологическая оснастка и возрастает себестоимость заготовки. Но при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки.

При точно изготовленных заготовках число операций механической обработки (резанием) будет сравнительно небольшим.

При грубо изготовленных заготовках большие припуски удлиняют механическую обработку. Стоимость механической обработки при этом резко возрастает, хотя процесс получения заготовки в которых случаях при этом упрощается и удешевляется.

Таким разом, при разработке технологического процесса изготовления детали возможны два принципиально противоположных направления:

1. Получение заготовки, наиболее приближающейся по форме и размерам к готовой детали. В этом случае на заготовительные цехи приходится как бы большая часть трудоемкости изготовления детали и относительно меньшая доля приходится на механические.

2. Получение грубой заготовки с большими припусками, когда на механические цехи приходится основная доля трудоемкости и стоимости изготовления детали.

В зависимости от масштаба производства будет правильным то или иное направление или промежуточное между ними.

Первое направление соответствует, как правило, массовому производству, так как дорогое оборудование заготовительных цехов необходимое для высокопроизводительного изготовления точных заготовок, экономически оправдывается лишь при больших масштабах производства.

Второе направление типично для индивидуального и мелкосерийного производства, когда применение дорогого оборудования в заготовительных цехах совершенно неэкономично.

Задачами технолога при проектировании является:

1. Определить вид заготовки, используемый для изготовления данной детали; определение метода получения заготовки; является функцией специалиста – технолога литейщика или давленца;

2. Наметить расположение плоскости разъема;(расположение плоскости разъема определяет распределение напусков, формовочных, штамповочных уклонов).

1)Выбор метода получения заготовки определяется следующими факторами:

• материал детали;

• конфигурация детали;

• категория ответственности детали.

Материал детали на 90% определяет выбор заготовки. Материалы делятся на литейные (СЧ 24, КЧ, ВЧ, АЛ2, АЛ9, АЛ27, МА, ЛС59-1, Сталь35Л); и нелитейные.

ОМД Д1, Д2, Д16, Амг, стали, Амц, латунь Л62.

Конфигурация детали: Детали с большими внутренними полостями получаются литьем.

Категория ответственности:

I категория – относятся детали поломка которых ведет к катастрофе (запрещаются детали получаемые литьем);

II категория – относятся детали поломка которых ведет к потере функциональных возможностей, но не влечет катастрофических последствий;

III категория – детали декоративного назначения поломка которых не отражается на работе машины (без ограничений).

1. Определение положения плоскости разъема

При назначении расположения плоскости разъема технолог руководствуется 2-мя правилами:

1. Плоскость разъема должна проходить через наибольший габаритный размер детали;

2. Расположение плоскости разъема должно обеспечивать базирование на первой операции;

Методы изготовления заготовок деталей машин определяются технологическими свойствами их материала, формой, габаритами и типом производства.

В приборостроительной промышленности для получения заготовок и последующего изготовления деталей применяют разные методы обработки (литье, горячая и холодная штамповка, специальные виды обработки давлением, электрофизические и электрохимические методы обработки, электронная обработка, обработка резанием и др.).

Анализ состояния производства приборов показывает, что удельный вес обработки без снятия стружки непрерывно увеличивается.В частности, обработки методами пластической деформации, а так­же электрофизической и электрохимической обработки.

Наиболее простой и дешевый способ формообразования загото­вок— литье.

Продукцией литейных цехов являются отливки, получаемые в литейных формах при заполнении их жидким сплавом.

Отливкой называется заготовка изделия (иногда готовое изделие), полученная при заливке жидкого материала в литейную форму, в которой он затвердевает.

Процесс литья состоит из следующих основных опера­ций: изготовление формы, плавка металла, заливка формы и ох­лаждение отливки, удаление отливки из формы, удаление литников, зачистка отливки.

В 80% случаях вид заготовки определяется материалом детали. Затем учитывают вид и конфигурацию детали.

При конструировании детали и разработке технологии ее изготовления необходимо учитывать главнейшие литейные свойств сплава: жидкотекучесть, усадку и склонность к ликвации. При недостаточной жидкотекучести металла или малой толщины стенки отливки заполняется не вся форма и деталь получается с недоливом.

Степень жидкотекучести и усадка сплава зависят от его физико-химических свойств и температуры в момент заливки. С усадкой связано образование пористости в отливке, появление усадочных раковин. Из-за неравномерности усадки отливка оказывается в напряженном состоянии, .что нередко приводит к ее короблению или разрушению. С повышением температуры заливаемого сплава, а также с увеличением интервала его затвердевания усадка отливок увеличивается.

Наиболее широкое, применение для изготовления различных деталей в приборостроении нашли алюминиевые, магниевые медные и цинковые сплавы.

В приборостроении находят применение следующие методы: литье в землю, в кокиль, в оболочковые формы, под давлением, по выплавляемым моделям и др.

Основным инструментом литейного производства является форма. От качества изготовления оснастки в значительной степени зависит качество отливки.

Литейная форма — форма, изготовленная из жароупорного материала и предназначенная для заливки жидкого металла и получения отливок.

Формы делят на разовые, которые разрушаются при удалении отливки, полупостоянные, позволяющие получить несколько отливок и постоянные — от нескольких десятков до сотен тысяч отливок.

Литейная модель является приспособлением предназначенным для получения в литейной форме рабочей по­лости будущей отливки. Модель предназначена для образованна внешних ,контуров и внутренних полостей отливки. Материалам для модели служат древесина, пластмасса, металл, гипс и т. г

В литейном производстве находят также применение приспособ­ления, называемые опоками и служащие для удержание формовочной земляной смеси.

Простейшая опока для одноразовой заливки представляет жесткую раму, состоящую обычно из двух половин верхней и нижней, которые фиксируются и скрепляются между собой при сборке формы перед заливкой.

Литье в земляные формы

Среди отливок до 80% по массе занимают заготовки изготовленные литьем в песчаные формы. Литье в земляные формы — наименее совершенный способ литья. Такие формы служат для получения только одной отливки и их называют разовыми. Качество поверхностей, точность размеров самые низкие (R_z=320-40мкм, 14-17кв.), вследствие чего трудоемкость последующей механической обработки высока (15-20% массы отливки -в стружку), но широко применяется в мелкосерийном пр., при отливке крупных деталей.

Специальные виды литья -7-5% отходов.

Точность-14-15кв, R_z=160-20мкм. Недостаток – термореактивные смолы дороги. Применяют – масс., крупносер., высоколегированные сплавы, труднообрабатываемые.

К процессам, объединяемым под общим наименованием «обработка давлением», относятся штамповка в холодном и горячем стоянии, а также специальные виды обработки давлением (прозтывание между роликами, редуцирование, обжатие фильерами,хатывание, протягивание, раскатывание и др.). Сущность этих процессов заключается в том, что металл в холодном или горячем состоянии изменяет свою форму (деформируется) под действием давления, которое больше сил сцепления молекул металла.

Многие металлы в холодном состоянии обладают большими силами сцепления и для преодоления их приходится прилагать большие усилия. Уменьшить силы сцепления молекул возможно, если принадлежащие обработке заготовки нагреть. Обработку металла давлением поэтому часто производят при температурах, когда металл становится пластичным и неспособным к рекристаллизации.

Ковкой получают заготовки относительно простой формы со значительными припусками. Штамповка в открытых штампах позволяет получать заготовки, форма которых существенно приближается к форме детали.

При штамповке в закрытых штампах получают более точные заготовки и расходуют меньше материала, чем в открытых, но закрытые штампы несколько ограничивают форму заготовки.

Прогрессивным методом является штамповка на ГКМ.

Для ответственных деталей используют заготовки, полученные горячей штамповкой. Если по условиям производства можно применять и литье и штамповку, то следует учитывать, что трудоемкость обработки литых заготовок в среднем на 15 – 30% ниже штампованных.

Для изготовления разнообразных деталей в приборостроении широко применяются пластмассы. Пластическими массами (пласт­массами) называют твердые или упругие материалы, получаемые из полимерных соединений и формуемые в изделия методами, ос­нованными на использовании их пластических деформаций. Детали, сделанные из них, обладают рядом преимуществ по сравнению с металлическими: пластмассовые корпуса легки и хорошо проти­востоят коррозии, подшипники из фторопластов не требуют смазки, зубчатые колеса из полиамидных смол имеют повышенную изно­состойкость и бесшумны в работе.

Переработка пластмасс в изделия зависит от температурного характера их затвердевания. Все пластмассы делят на две груп­пы — термопластические и термореактивные.

Свойства термопластических масс обратимы.

Термореактивные массы при нагревании необратимо превра­щаются в неплавкие и нерастворимые вещества. Способы перера­ботки пластмасс в изделия зависят в первую очередь от техноло­гических свойств перерабатываемого материала и требований к из­делиям.

Основными способами изготовления пластмассовых деталей яв­ляются литье под давлением и прессование. Изделия, полученные этими способами, имеют очень чистую поверхность, точные размеры и обычно не требуют дальнейшей механической обработки.

Прогрессивным процессом изготовления деталей является по­рошковая металлургия — область технологии, занимающаяся изго­товлением металлических порошков и деталей из них.

Процесс изготовления деталей из порошков состоит из приго­товления шихты требуемого состава, дозирования, формирования в детали, спекания, термообработки, калибрования, механической обработки и гальванопокрытия.

Методы порошковой металлургии позволяют получать материа­лы и детали, обладающие высокой жаропрочностью, износостой­костью, стабильными магнитными свойствами. Механические свой­ства металлокерамических деталей незначительно уступают меха­ническим свойствам литых и кованых заготовок.

В действующем производстве учитываются возможности заготовительных цехов и плановые сроки подготовки производства (проектирование и изготовление технологической оснастки). Кроме того, принимаются во внимание прогрессивные тенденции развития технологии машиностроения, в соответствии с которыми рекомендуется переносить большую часть процесса формообразования детали на заготовительную стадию и тем самым снижать расход материала и долю затрат на механическую обработку. В большинстве случаев производительность заготовительных процессов на порядок выше производительности процессов механической обработки.

Класс методов изготовления заготовки определяется конфигурацей детали и ее материалом. Всего в машиностроении используется пять классов методов изготовления заготовок: 1) отделение (отрезание, вырезание) от сортового проката (прутки, листы и т.д.); 2) обработка давлением; 3) литье; 4) порошковая металлургия; 5) комбинированные методы (штампосварные и литосварные заготовки) в которых сварка служит для соединения отдельных частей заготовки, предварительно изготовленных литьем, штамповкой или отделением от проката.

Для отделения заготовок от проката может использоваться один из следующих способов: 1) газовая резка из листового проката толщиной до 100 – 200 мм; 2) резка на пресс-ножницах с прямыми и фасонными ножами; 3) резка на гильотинных ножницах; 4) резка на дисковых ножницах.

Отделение заготовок от круглого проката может осуществляться на механических и гидравлических прессах, на дисковых или ленточных пилах, на приводных ножовках, на фрезерно-отрезных, токарно-отрезных, абразивно-отрезных станках и установках.

Заготовки из круглого проката применяются в основном в мелкосерийном производстве или в тех случаях, когда разность в диаметрах ступеней детали мала.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ ПРИБОРОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОСЕЙ И ВАЛИКОВ

К классу осей и валиков относятся детали, представ­ляющие собой тела вращения, длины которых больше диаметра. Они могут быть гладкими или состоять из нескольких участков разных диаметров, имеющих одну ось. Отдельные участки могут иметь цилиндрическую, коническую или сферическую форму.

Наиболее характерные разновидности осей и валиков, приме­няемых в авиаприборостроении, приведены на рис. 1.

В приборостроении к классу осей и валиков относят, кроме осей и валиков также керны, штоки, цапфы, пальцы, стойки ит. п.

Основными техническими требованиями при обработке дета­лей, относящихся к классу осей и валиков, являются: прямоли­нейность и соосность всех участков оси; правильность формы поперечного сечения, т. е. отсутствие эллиптичности, огранности; правильность формы продольного сечения, т. е: отсутствие конус­ности и прочих отступлений от прямоугольной формы; соблюде­ние диаметральных и линейных размеров; соблюдение перпендикулярности торцевых поверхностей к продольной оси; обеспе­чение требуемого качества поверхности.

Операции выполняемые при изготовлении осей и валиков можно разбить на три группы: заготовительные операции, токар­ную обработку и отделочные операции.

Заготовительные операции — правка и резка прутков из бухты и резка штучных заготовок выполняются соответственно на правильно-отрезных автоматах или на прессах с применением специальных штампов. В последнем случае процесс отличается высокой производительностью — до 10 000 заготовок в час. Завер­шаются заготовительные операции шлифованием прутков и штуч­ных заготовок на бесцентрово-шлифовальных станках для обес­печения требуемой точности заготовок по диаметральным раз­мерам.

Токарная обработка деталей типа осей и валиков в приборо­строении выполняется на настроенных токарных и револьверных станках, работающих часто в автоматическом режиме, в том числе на станках с ЧПУ. Для обработки деталей класса осей и валиков широко используются автоматы продольно-фасонного точения, обеспечивающие высокую точность диаметральных размеров обрабатываемых деталей при высокой производительности труда. Обта­чивание обычно осуществляется за два прохода: черновой и чистовой.

Отдельные детали этого класса подвергаются закалке. Прин­цип такой закалки заключается в следующем (рис.2): керн 1 при падении из бункера 2 в узкую трубку 3 с высокочастотным индуктором 4 опадает в магнитное поле, образованное постоян­ным магнитом 5. Это магнитное поле задерживает керн, пока он не нагревается до температуры приблизительно 720 °С (точка Кюри). Когда керн нагревается до этой температуры, он теряет магнитные свойства и падает. Падая в высокочастотном поле еще 0.1 ... 0,2 с (время падения регулируется изменением по высоте положения постоянного магнита), керн дополнительна нагревается выше точки Кюри до требуемой температуры. Для закалки применяют масло или другую закалочную среду 6. Этот способ позво­ляет получить требуемую для закалки температуру с точностью +6°С

Твердость после закалки обычно определяют путем нанесения риски острием керна на стекле. При слабой закалке керн затуп- ляется, при чрезмерной — ломается. После нанесения риски состояние острия керна определяют под микроскопом с 50-крат­ным увеличением,

- Окончательная годность керна -определяется проверкой его острия на проекторе при 500-кратном увеличении. Ввиду большой трудоемкости контроля на проекторе проверяют только часть каждой, партии кернов .Шероховатость поверхности керна определяют с помощью микроскопа.

Для повышения точности и улучшения качества поверхности деталей применяются отделочные операций.

Основными методами отделки осей пи валиков являются шлифование; притирка, тонкое точение, отделка стальным и твердосплавным диском, галтовка.

Ш лифование как промежуточная операция, предшествует притирке или другой отделке, при обработке небольших осей и валиков применяется редко.

Притирка осуществляется следующим образом. Между притиром и деталью наносят слой абразивной пасты.

П ритир прижимается к поверхности детали и движется относительно нее. В большинстве случаев притир изготовляют из более мягкого материала, чем деталь, для того чтобы его поверхность насыщалась абразивным порошком, входящим в состав пасты.

Рис. 3. Схема притирки

Наружные цилиндрические поверхности осей и валиков притираются плоским чугунным притиром. Деталь закрепляется в цанге и получает вращательное движение. Притиру сообщается возвратно-поступательное движение.

Т онкое точение производят алмазными резцами из твердых сплавов на высоких скоростях с малыми подачами и глубиной резания. Этим процессом обычно завершается отделка детали.

Тонкое точение позволяет получить точность диаметральных размеров в пределах 0,005 ... 0,008 мм, овальность и конусность — в пределах 0,003 ... 0,005 мм.

Отделка стальными и твердосплавными дисками (рис. заключается в следующем. Ось 2 закрепляют в цанге 4 шпинделя станка и обрабатываемую поверхность цапфы фиксируют на опоре 3. Сверху к обрабатываемой поверхности прижимают вращающийся рабочий диск 1 с рифлениями на наружной цилиндрической поверхности и торцах. Преимущество - обработка без абразива, который проникая в поверхность детали приводит к ее износу.

-

Рис. 16.4. Схема отделки цапф твердосплавным диском

Изготовление втулок

«Втулки» охватывает широкую номенклатуру деталей, применяе­мых в приборостроении. Они различны по назначению, конфигу­рации, размерам, материалам, из которых они изготовляются и т. п. Однако для этого класса деталей характерны некоторые общие требования. Основными из них являются концентричность наружной и внутренней поверхностей и перпендикулярность торцов к этим поверхностям.

Рассмотрим характерные группы деталей, отнесенные к классу втулок: типовые втулки, специальные втулки.

Широко применяемые в приборостроении типовые втулки изготовляют главным образом вытачиванием из цельного прутка. При изготовлении гладких втулок необходимо обеспечивать кон­центричность наружной и внутренней цилиндрических поверх­ностей, правильность геометрических размеров и их формы.

Наиболее полно эти требования могут быть выполнены при одновременной обработке внутренней и наружной поверхностей.

При обработке внутренней поверхности цилиндрической тонко­стенной втулки необходимо учитывать, что при закреплении в трехкулачковом патроне она может деформироваться (рис. .1, а). Полученное при обработке внутренней поверхности детали отверстие правильной формы (рис. 1, б) после осво­бождения детали из зажима исказится (рис. .1, в). Некоторое искажение получит, очевидно, и наружная поверхность обраба­тываемой детали.

Э тот дефект можно устранить, применяя для подобной обра­ботки в качестве промежуточного зажимного элемента пружинящую разрезную втулку. Обрабатываемую деталь вставляют в эту втулку, затем закрепляют в зажиме. Меньшую деформацию получает деталь и при закреплении ее в цанговом зажиме.

Схемы наружного бесцентрового шлифования: а – общая схема; б – с продольной подачей; в – с поперечной подачей; 1 – шлифовальный круг; 2 – деталь; 3 – ведущий круг; 4 – опора

При шлифовании с продольной подачей цилиндрической заготовки диаметром до 30 мм можно достичь за несколько проходов точности обработки 0,001-0,005 мм и шероховатости Ra=0,32-0,08 мкм.

Наружные поверхности втулок обрабатываются при установке их на оправку. Применяемые при этом оправки весьма разнооб­разны по конструкции. Высокой точности обработки можно до­стичь, применяя жесткую гладкую оправку, на которую наде­вают обрабатываемые втулки. В этих втулках отверстие и тор­цевые поверхности предварительно обработаны.

Технология изготовления специальных втулок.

К специальным втулкам следует отнести чашки и кольца подшипников для гироскопических авиационных приборов. Чашки подшипников обтачивают на револьверных станках или на токарно-револьверных автоматах.

Ш лифование торцов выполняют на притирочном или на плоскошлифовальных станках. Для шлифования по наружной поверхности применяют бесцентрово-шлифовальные станки, а для шлифования беговой дорожки - специальный сферошлифовальный станок.

Для шлифования беговой дорожки чашку подшипника закреп­ляют в специальном мембранном патроне (рис. 2, а). К фланцу корпуса патрона 1 прикреплена мембрана 2 с припаянными к ней тремя зажимными кулачками 4.Штоком 6, который проходит через пустотелый шпин­дель, бабки, мембрану можно изогнуть. В таком положении ку­лачки расходятся, (см. р.: 2, б) и обрабатываемую чашку легко можно вставить в патрон.

. Схемы притирки деталей различной конфигурации:

1 – деталь; 2 – притир

По кинематике процесса притирка в значительной мере сходна с хонингованием. Здесь так же, как и при хонинговании, обрабатываемая деталь 1 и инструмент 2 совершают вращение вокруг своей оси и возвратно-поступательное движение вдоль оси.

Для полирования беговых дорожек в чашке подшипника на токарном станке применяют специальный притир. Для предварительного полирования применяют оловянированный притир, наждачный порошок и в качестве смачивающей жидкости — машинное масло. Для окончательного полирования применяются пальмовый притир, паста ГОИ и смачивающая жидкость — керосин.

Профиль беговой дорожки проверяют по отпечатку, который снимают заливкой в беговую дорожку легкоплавкого сплава. Проверка проводится на проекторе с увеличением, в 100 раз.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

В передачах приборов применяются 4 вида зубчатых колес: цилиндрические колеса с прямыми зубьями, цилиндрические колеса с винтовыми зубьями, конические колеса с прямыми зубьями, червячные колеса. Передачи цилиндрическими колесами с прямыми зубьями наиболее распространены в приборостроении.

Основные требования: плавность и легкость передачи, минимальность зазоров, постоянство передаточного отношения, устойчивость против износа и коррозии.

Для того чтобы обеспечить указанные качества передачи, зубчатые колеса должны быть изготовлены из надлежащих мате­риалов, с определенной шероховатостью сопрягаемых поверх­ностей, с достаточной точностью размеров, формы и взаимного расположения этих поверхностей. Так, у зубчатых колее принято ограничивать допусками: отклонения основного шага, накоплен­ную погрешность окружного шага, отклонение направления зуба, смещения исходного контура или отклонения толщины зуба, биение зубчатого венца, торцевое биение.

Для оценки качества зубчатых колес имеются методы комплекс­ного контроля. Отклонения в размерах' отдельных элементов приводят к погрешности перемещения колеса. Эта величина по­казывает, в какой мере неточности элементов нарушат постоян­ство передаточного отношения зубчатой пары, в которой будет работать данное колесо. Погрешность перемещения при контроле колеса измеряется в однопрофильном зацеплении, т. е. именно так, как она будет проявляться при эксплуатации колеса.

Одним из приборов для определения погрешности зубчатого колеса малого модуля является прибор, схема которого дана на рис. 19.2 Проверяемое зубчатое колесо 4 закреплено на одной оси с ро­ликом 3, который связан с другим роликом 3 такого же диаметра посредством стальной ленты. Суппорт / имеет кронштейн 6, синусную линейку 7, угол наклона р которой устанавливается с помощью блока

концевых мер 8.

Рис. 1.схема прибора для опреде­ленна погрешности зубчатого колеса малого модуля

Каретка 5 несет в себе закрепленный индуктор, упирающийся измерительным штифтом в торец эталонной рейки 2, подвешенной __ на упругих подвесах на каретке 5. Рейка находится в однопрофильном зацеплении с проверяемым колесом, т. е. между неработающими профилями зубьев колеса и рейки остается боковой зазор. Каретка 5 своим упором касается синусной линейки 7

в результате действия некото­рого груза, который на схеме не показан.

Прибор измеряет погреш­ность перемещения колеса в результате следующих движе­ний. Суппорт перемещается вправо и через кронштейн и ленту вызывает вращение ро­лика 3 по часовой стрелке. За­крепленное на ролике проверяемое зубчатое колесо 4 переме­щает рейку вниз. Рейка перемещается вместе с кареткой 5 благо­даря движению вправо суппорта с синусной линейкой.

Если бы проверяемое колесо не имело погрешностей, то пере­мещения рейки и каретки были бы одинаковыми и стрелка инди­катора оставалась бы на нуле. В действительности рейка будет то. отставать от каретки, то опережать ее на величину погрешности перемещения колеса, имеющей место для данного его участка. Индикатор показывает значение и знак погрешности перемеще­ния.

Недостатками прибора является большая затрата времени на измерение, поэтому его целесообразно использовать в условиях лаборатории для анализа брака, для приемки особо точных зуб­чатых колее.

Цеховой контроль зубчатых колес целесообразно осуществлять на двухпрофильных приборах комплексного контроля. Принцип действия двухпрофильного прибора комплексного контроля заключается в следующем. Эталонное колесо вращается на неподвижной оси прибора. Проверяемое колесо вращается на оси, которая перемещается вместе с кареткой прибора. Под действием пружины каретка поджимается к эталонному колесу, тем самым сохраняется плотное зацепление, т. е. зацепление без бокового, зазора, при котором зубья проверяемого колеса ка­саются зубьев эталона двумя своими профилями (вследствие этого приборы называются двухпрофильными).

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Все применяемые в приборостроении способы изго­товления зубчатых колес можно разделить на две группы: изготовление зубчатых колес со снятием стружки и изготовление без снятия стружки (штамповка, накатывание, литье под давлением, волочение).

Технологический процесс обработки подкласса цилиндриче­ских колес-трибок состоит из ряда характерных операций: заго­товительных; нарезания зубьев; термической обработки (может отсутствовать) и отделочных. Рассмотрим типовой технологиче­ский процесс обработки трибки.

Заготовительные операции заключаются в подготовке прутков (правка и резка) и обтачивании. Обтачивание обычно производится на автоматах продольно-фасонного точения или на револьверных станках.

Нарезание зубьев осуществляется методом копирования (так как трибки обычно имеют 10 ... 18 зубьев). В качестве режущего инструмента .применяется дисковая; зуборезная фреза из набора в 3,8, 15 или 26 фрез (с увеличением числа фрез в наборе до­стигается более высокая точность профиля зубьев).

В. связи с необходимостью получения высокой точности про­филя зуба обработку приходится вести в несколько проходов или переходов. В зависимости от типа станка это может быть осуще­ствлено следующими двумя способами:

1. Каждый из переходов выполняется отдельной фрезой (рис. 3). При этом способе на оправке / устанавливаются три фрезы (рис 19.4). Первая 2 является обычно шлицевой фрезой, вторая фреза 3 по размерам и форме близка к окончательному профилю (припуск 0,1 ... 0,2 мм), третья фреза 4 имеет окончательный профиль. Вначале вступает в работу первая фреза. После того как она прорежет всё зубья, стол станка перемещается, чтобы в рабочем положении оказалась вторая фреза. После вто­рого-перемещения стола в рабочем положении окажется, третья фреза.

2. Все переходы выполняются одной фрезой. При этом способе на оправке устанавливают одну фрезу, которая при первом про­ходе углубляется на часть глубины зуба, выполняя только черно­вое прорезание. После того как все зубья будут прорезаны, углуб­ляют фрезу на требуемую высоту зуба для выполнения оконча­тельного фрезерования. Недостатком этого способа является усиленный износ фрезы.

Рис. .3. Схема фрезерования зуба трибки в три перехода, (а, б, в);

1 — фреза; 2 — деталь

Рис.4.. Установив фрез на оправ­ке при фрезеровании в три перехода

Недостатком первого способа является неточность установки фрез по оси обрабатываемой детали, что при незначительных при­пусках, оставляемых на чистовые проходы, может привести к об­разованию необработанных участков. Поэтому для точной уста­новки фрезы по центру обрабатываемой детали применяют спе­циальные устройства. Этот способ следует считать более целесооб­разным, так как удлиняется период работы фрезы без переточки.

Описанные способы относятся к так называемому методу деления,, когда обрабатывается лишь одна впадина зуба до пол­ного получения ее профиля, после чего осуществляется «деление»: заготовка поворачивается на один шаг и производится повторение подобной обработки.

Здесь используются станки, работающие по методу деления (копирования).

Установка и крепление обрабатываемых трибок производится с помощью двух бабок. Если цапфа трибки достаточно жесткая, крепление осуществляется ведущим центром / с насечкой (рис..5), устанавливаемым в передней бабке 2.

После нарезания зубьев стальные трибки подвергаются термо­обработке. Термическая обработка состоит из закалки и после­дующего отпуска. Нагрев под закалку осуществляется в спе­циальной трубчатой печи в нейтральной среде.

Нагрев трибок из стали У8А и У10А производится до 800 °С с последующим охлаждением в масле (30 ... 40 °С). Закаленные таким образом трибки имеют поверхность, по внешнему виду не отличающуюся от поверхности, полученной после механиче­ской обработки резанием.

Для устранения шероховатостей, получаемых при нарезании зуба, требуются отделочные операции (например, полирование), которые осуществляются на специальных зубополировалъных или на токарно-часовых станках, оснащенных специальными при­способлениями.

Инструментом для полирования зубьев служит полировальник, изготовленный из дерева (самшита, пальмы) или из мягких свин­цовых сплавов и имеющий на цилиндрической поверхности вин­товую нарезку данного модуля. Диск вращается со

Рис. 5. Схема закреп­ления трибки ведущим центром

скоростью 15 м/с и приводит во вращение трибку. Помимо вращения, трибка совершает возвратно-поступательное движение со скоростью 180... 200 ходов в минуту. В качестве абразивного материала при поли­ровании применяется паста ГОИ. В процессе полирования трибка опирается на люнет, представляющий собой диск, на окружности которого сделан ряд канавок для опоры. По мере износа канавок

диск (люнет) поворачивается. При этом методе воз можно искажение профиля зуба.

Для полирования цапф у трибок применяется круг из твердого сплава.

Профиль и шаг зуба проверяют на проекторе при увеличении в 50 ... 100 раз. При проверке трибку устанавливают в центры и поворачивают от руки до совмещения профиля зуба с экраном. Таким способом можно проверить и биение. Наружный диаметр трибки совмещают с одной из линий экрана. Поворачивая трибку, можно определить биение.

Наружный диаметр трибки проверяется специальным калибром. После полирования цапф проверяют их эллиптичность индикато­ром со специальными ножками.

Рассмотрим типовой технологический процесс изготовления другого подкласса цилиндрических колес — секторов. Этот техно­логический процесс характерен не только для секторов, но и для зубчатых колес, изготовляемых из листового материала.

Вырубка заготовки осуществляется в штампах на эксцентри­ковых прессах с последующей правкой, затем производятся за­чистка заготовки, зенковка отверстия и часто обтачивание наруж­ной поверхности. Нарезание зубьев осуществляется методом об­ката или методом деления,

В отличие от метода деления при методе обката используются два взаимно связанных движения заготовки и режущего инстру­мента (червячных фрез). Для процесса резания применяют зубофрезерные станки и станки-полуавтоматы.

Нарезание зубьев по методу обката дает большую точность по сравнению с методом копирования. Установлено, что при наре­зании зуба по методу обката можно выдерживать толщину зуба с допуском 0>01 мм, а при нарезания методом копирования с до­пуском 0,02 мм.

Время, затрачиваемое при методе обката значительно меньше времени, затрачиваемого при методе деления, так как отпадают операции обратного хода и поворота деталей.

При работе по методу обката требуется меньший запас инстру­мента, так как для нарезания колеса определенного модуля требуетея независимо от числа его зубьев только одна червячная фреза.

Несмотря на явные преимущества метода обката, в приборо­строении приходится в некоторых случаях применять метод ко­пирования, например при нарезании храповых колес, при наре­зании секторов, в которых а > R (рис.6), и при нарезании колес с малым числом зубьев.

При изготовлении секторов и колес контроль выполняется в два этапа: контроль заготовок и контроль после нарезания. При контроле заготовок радиус окружности выступов опреде­ляется специальным калибром. Контроль сектора или колеса после нарезания сводится к определению толщины зуба по по­стоянной хорде, к проверке профиля зуба на проекторе и ком­плексной проверке в зацеплении с эталонным колесом. У особо точных секторов и колес следует, кроме того, определять на­копленную погрешность окружного или углового шага.

Р ассмотрим технологический процесс изготовления наиболее распространенного цилиндрического колеса. Токарная обработка заготовки обычно выполняется на токарных и револьверных станках или на автоматах. Нарезание зуба осуществляется на зуборезных станках, работающих по методу обката. Для нареза­ния зубьев на оправку устанавливается по одной или нескольку заготовок.

При высоких требованиях к точности зуба оправка подбирается так, чтобы иметь в сопряжении с заготовкой минимальный зазор. Технология обработки колес с косым зубом мало отличается от обработки колес с прямым зубом.

В авиаприборостроении применяется прогрессивный метод изготовления цилиндрических зубчатых колес — накатыванием (рис.7). При этом методе заготовки обрабатываемых зубчатых колес / устанавливаются по нескольку штук на оправку, которая закрепляется в центрах подвижной бабки 2. На этой же оправке устанавливается делительное зубчатое колесо З.При продольном перемещении бабки делительное колесо входит в зацепление с ра­бочими валиками 4, которые при дальнейшем продвижений бабки входят в соприкосновение с заготовкой и осуществляют процесс накатывания. Рабочие валики представляют собой зубчатые колеса с корригированным профилем зуба и снабжены на конце заборным конусом. Они имеют принудительное вращение в одну сторону и устанавливаются на определенном расстоянии соот­ветственно размерам обрабатываемого колеса. Этот метод обеспечивает высокую производительность.

ОТДЕЛОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Для обеспечения плавности зубчатой передачи, для уменьшения трения в зубчатых парах и износа зубьев большинство зубчатых колес приборов подвергаются отделочной операции.

Приработка - два колеса вводятся в зацепление и вращают. Заметного улучшения качества нет, взаимозаменяемость невозможна.

Ш евингование – обеспечивает высокую, стабильную точность зубчатого венца.

Различают шевингование шевером-рейкой(рис. 9, а/ — деталь; 2 — шевер), дисковым шевером (рис. 9, б) и червячным шевером.

Из указанных типов шеверов в приборостроении наиболее часто применяют дисковые шеверы, которые имеют небольшие габарит­ные размеры и сравнительно просты в изготовлении.

Рис.11. Дисковый шевер Рис.12., Универсальная оправка к шевинговальному станку: / — деталь; 2 — оправка

Дисковый шевер (рис. 11) представляет собой зубчатое колесо, зубья которого имеют канавки, образующие режущие кромки. В про­цессе обработки зубчатого колеса шевер, получая принудительное вращение вокруг своей оси, наклоненной по отношению к оси шевингуемого колеса на угол ср₀, приводит во вращение и возвратно-поступательное движение шевингуемое зубчатое колесо, соединенное с оправкой (рис. 12).

В процессе зацепления шевера и колеса возникает некоторое относительное скольжение профиля зуба шевера относительно обрабатываемого колеса. Скорость относительного скольжения (скорость резания) зависит от угла ф₀. Обычно этот угол выбирают в пределах 10 ... 15°.

Для того чтобы получить от­носительное скольжение при обработке колес с прямыми зубьями, необходимо иметь щевер с косыми зубьями, а при обработке колесе косыми зубьями — шевер с прямыми зубьями. Дисковые шеверы обычно применяют для обработки колес с мо­дулем от 2 до 8 мм.

1 — притир; 2 — детальО тделка притиркой заключается в обработке зубчатых колес притиром (обычно и мелкозернистого чугуна) и абразивом. При этом способе отделки ,зубья подвергаются усиленному износу. На станках, работающих по схеме, приведенной на рис. 13, происходит медленное вращение притира 1 попеременно по ча­совой стрелке и против нее, вращение обрабатываемого колеса 2, быстрое возвратно-поступательное движение притира вверх и вниз -и обрабатываемого колеса в радиальном направлении.

После притирки боковая поверхность получается гладкой, с зеркальным блеском; качество ее во много лаз выше качества шлифованной поверхности.. Недостатком притирки является то, что на поверхности зубьев остаются абразивные зерна, которые промывкой не могут быть полностью удалены и служат причиной преждевременного износа зубчатых колес.

Отделка зубьев шлифованием, несмотря на ряд достоинств (образование правильного профиля большой точности, получе­ние высокого качества поверхности), не применяется в прибо­ростроении ввиду наличия в авиационных приборах множества деталей из цветных металлов. Кроме того, вследствие малых модулей и малых габаритных размеров зубчатых колес этот метод требует больших затрат времени.

Методы формообразования зубьев

зубчатых колес

При зубообразовании наиболее часто используется механическая энергия. Сюда относятся все виды зуборезных операций лезвийным инструментом (зубофрезерование, зубодолбление, зуботочение, протягивание), отделочные операции (шевингование, шлифование, обкатывание зубьев и др.), холодное накатывание зубьев.

При горячем накатывании и штамповке зубьев используется комбинированный метод воздействия тепловой и механической энергии.

Ряд зубчатых колес проходит операцию по повышению твердости зубчатого венца с использованием термической энергии (закалка, улучшение и др.).

В некоторых случаях применяется цементация с последующей закалкой. Здесь применяется комбинированный метод использования термической и химической энергий.

Различают два вида передач: силовые и кинематические. Силовые передачи служат для передачи крутящего момента от одного вала к другому при заданном передаточном отношении частоты вращения валов. Такое назначение зубчатые передачи имеют в редукторах, в коробках передач тракторов и автомобилей, в передних бабках металлорежущих станков и др.

В этом случае зубья колес должны быть достаточно прочными, износостойкими, обеспечивать плавность и бесшумность работы передачи, высокий КПД передачи. При увеличении окружных скоростей колес увеличивается износ и шум передачи.

Кинематические передачи предназначаются для обеспечения строго заданной кинематической связи между определенными валами, как, например, зубчатые передачи кинематической цепи в зуборезных станках, в часовых механизмах и т.п.

Эти колеса изготавливаются 5-6-й степени точности по ГОСТ 1643-81.

Плавность и бесшумность колес должны обеспечиваться точностью изготовления профиля зубьев и достижением высокого качества поверхности.

Прочность зубьев на изгиб и высокая сопротивляемость износу боковых поверхностей зубьев достигается правильным выбором материала и термической обработки.

Зубья колес работают при ударной нагрузке, кроме того, имеет место относительное скольжение профилей зубьев работающих колес в процессе передаваемого усилия. Поэтому зубья должны иметь вязкую сердцевину и большую поверхностную твердость.

Зубья колес из таких марок сталей могут подвергаться поверхностной закалке на установках ТВЧ. В легированных сталях хром повышает износостойкость на истирание рабочих поверхностей зубьев, а наличие никеля повышает ударную вязкость сердцевины зубьев.

Для устранения деформаций зубьев, которые возникают при цементации и закалке, часто применяют термообработку улучшения перед нарезанием зубьев. Она состоит в закалке заготовки и высоком отпуске её. При этом достигается твердость 280-320 НВ.

По конструкции зубчатые колеса разделяются на цилиндрические, конические и червячные.

Обработка зубьев осуществляется на зубообрабатывающих станках (зубофрезерных, зубодолбежных, зубострогальных, зубошлифовальных, зубопритирочных, зубообкатных, зубозакругляющих, шевинговальных), с использованием специальных конструкций режущих инструментов (дисковые и гребенчатые модульные фрезы, червячные фрезы, долбяки, резцы, протяжки, абразиные круги и шеверы, притиры). Технологический процесс мехобработки зубьев колес состоит в общем случае из следующих этапов:

а) черновой, или предварительной, нарезки зубьев;

б) чистовой нарезки зубьев;

в) отделки зубьев.

Обработка зубьев цилиндрических зубчатых колес Образование зубьев методом копирования.

При образовании зубьев методом копирования профиля инструмент полностью соответствует требуемому профилю впадины.

Фрезерование модульными дисковыми и концевыми фрезами методом деления. Зубья дисковых модульных фрез в радиальном сечении имеют такой же профиль, как профиль впадины обрабатываемого колеса.

Рис. . Нарезание зубьев зубчатых колес

дисковыми модульными фрезами

Обрабатываемая заготовка базируется на оправке и устанавливается в центра, один из которых закреплен в шпинделе делительной головки. Зубчатые колеса-валы также устанавливаются в центра.

После фрезерования впадины при рабочем ходе заготовка со столом возвращается в исходное положение (холостой ход) и поворачивается делительной головкой для нарезания очередной впадины.

Точность обработанных зубчатых колес невысокая – 9-й степени: имеют место погрешности при делении заготовки на одну впадину. Другим недостатком -низкая производительность, связанная с прерывностью процесса (холостой ход, врезание и перебег при обработке каждого зуба, вспомогательное время на деление). Область применения фрезерования зубьев модульными дисковыми фрезами – единичное и мелкосерийное производство.

Для повышения производительности применяют обработку нескольких колес, установленных на одной оправке, а также фрезерование одновременно тремя фрезами заготовок, установленных в трехшпиндельной делительной головке.

Нарезание зубьев кругодиагональным и контурным протягиванием. При образовании зубьев методом копирования в массовом и крупносерийном производстве имеется возможность применять обработку протягиванием специальным инструментом на специальном оборудовании, что делает процесс высокопроизводительным и обеспечивает относительно высокую 7-ю степень точности.

С хема кругодиагонального протягивания показана на рис.4.36. Инструментом является фреза-протяжка в виде диска диаметром 500-600 мм. По периферии корпуса 1 на дуге около 320 закрепляются 6-8 черновых блоков 2 резцов. На каждом блоке имеется по 8-10 резцов, расположенных так, что любой последующий выше предшествующего на 0,12-0,20 мм.

Рис. . Схема кругодиагонального протягивания: 1 – корпус; 2 – черновые блоки; 3 – ползун чистового блока; 4 – чистовой блок; 5 – заготовка; 6 – впадина зуба после чернового прорезания

Чистовой блок 4 из четырех-пяти резцов закреплен на ползуне 3, который может перемещаться в радиальном направлении по точным направляющим корпуса 1. Все чистовые резцы имеют одинаковый профиль, соответствующий профилю впадины. Процесс обработки производится при непрерывном вращении инструмента. Заготовка при резании остается неподвижной. Каждая впадина прорезается за один оборот фрезы-протяжки. Заготовка поворачивается на один угловой шаг в момент, когда напротив заготовки отсутствуют резцы.

Основной съем металла осуществляется черновыми резцами. При этом в резании участвуют одновременно несколько резцов, и нагрузка на режущие зубья распределяется равномерно, чего нет при зубофрезеровании червячной фрезой. Окончательная обработка производится блоком чистовых резцов, шаг которых выбирается так, что каждый последующий зуб вступает в резание тогда, когда предыдущий выходит из контакта с заготовкой. Поэтому в каждый момент времени в резании участвует практически один зуб. При чистовом резании ползун 3 перемещается от специального кулачка, установленного на станине. В результате сложения двух движений чистовые резцы перемещаются параллельно оси нарезаемой заготовки, и профиль впадины по всей ширине получается одинаковый

Кругодиагональное протягивание имеет следующие преимущества:

1. Большая точность обработанных венцов на 1-2-й степени по следующим причинам:

   1. Высокая точность деления на угловой шаг.

   2. Большая жесткость технологической системы, так как при резании заготовка остается неподвижной.

Более высокая точность нарезанного зубчатого венца позволяет, в частности, снизить припуск на шевингование и уменьшить основное время этой операции примерно на 25%.

2. Более высокая производительность (в 2-3 раза)

Однако кругодиагональное протягивание целесообразно применять только лишь в массовом и крупносерийном производстве, так как инструмент очень сложный, дорогостоящий и может быть использован для колес зубчатого венца с определенным числом зубьев и модулем.

Кругодиагональное протягивание применяется для нарезания цилиндрических колес с открытыми венцами модулем до 6 мм (0,006 м) и шириной венца до 35 мм (0,035 м).

Высокопроизводительным способом, часто применяющимся при обработке зубьев зубчатых секторов является контурное протягивание, при котором все впадины получаются одновременно. Инструмент сборный, набирается из отдельных дисков или отдельных брусков.

Инструмент – протяжка. Производительность такого способа обработки зубчатых секторов и точность зубьев получаются высокими.

Рис.4.37. Протягивание зубьев сектора: 1 – заготовка сектора;

2 – протяжка; 3 – протянутый сектор

Рис.4.38. Схема долбления одновременно всех зубьев методом копирования

Процесс отличается высокой производительностью, так как при этом методе одновременно производится долбление всех впадин колеса. Однако точность обработки из-за погрешности в расположении резцов ниже, чем при зубодолблении по методу обкатки. Поэтому такая обработка применяется для предварительной обработки зубьев прямозубых колес.

Обработку по методу копирования резцовой головкой целесообразно применять при очень большом выпуске одинаковых зубчатых колес, так как сложный инструмент может быть использован только для определенных чисел зубьев и модуля колес.

Нарезание зубьев методом обкатки.

Нарезание зубьев методом обкатки наиболее часто осуществляется червячными фрезами и долбяками. В процессе непрерывной взаимной обкатки инструмента и заготовки режущие кромки инструмента постепенно удаляют материал из впадин и придают требуемые очертания профилю. Причем,определенный инструмент предназначен лишь для обработки заданных чисел зубьев и модуля

При нарезании зубьев методом обкатки отсутствуют затраты времени на угловой поворот заготовки после обработки каждой впадины.

Н арезание зубьев модульной червячной фрезой.

Рис. . Схема обработки зубьев червячной фрезой

В процессе обработки червячными фрезами инструмент и заготовка воспроизводят движение, соответствующее зацеплению червячной передачи, т.е. за один оборот червячной фрезы заготовка поворачивается на число зубьев, равное числу заходов фрезы. Кроме того, инструменту сообщается движение подачи.

Червячная фреза получает продольную подачу, параллельную оси заготовки S_прод , и поэтому обрабатывает зубья по всей ширине колеса.

Нарезание зубьев круглыми долбяками (зубодолбление). Зубодолбление обеспечивает высокую точность венцов зубчатых колес, точность в пределах 7-5-й степени. В процессе обработки долбяками инструмент и заготовка воспроизводят движение, соответствующее зубчатому зацеплению. Кроме того, долбяку сообщается движение резания.

инструмент – долбяк и обрабатываемая заготовка – вращаются вокруг своих осей так же, как зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении,

Рис. . Схема зубодолбления: а – положение оси долбяка перед врезанием; б – положение оси долбяка при обработке

Это движение взаимного обкатывания является движением подачи при зубодолблении:

- долбяк совершает возвратно-поступательное движение, ход вверх является холостым, вниз – рабочим. Это движение является главным движением, его скорость соответствует скорости резания;

- долбяк подводится к заготовке до соприкосновения с ней и начинается врезание при автоматическом перемещении долбяка. За период врезания заготовка поворачивается примерно на 0,25 оборота. Весь процесс нарезания заготовки при этом оканчивается за 1,25 оборота заготовки;

- при холостом ходе заготовка отводится от инструмента, чтобы не было трения задней поверхности режущих зубьев долбяка о заготовку. При рабочем ходе заготовка приближается к долбяку.

При модулях зубьев до 2,5 мм зубодолбление является более производительным и точным по сравнению с зубофрезерованием.

При обработке зубьев с модулем более 5 мм более производительным является зубофрезерование.

Накатывание зубьев зубчатых колес

Рис. . Накатывание зубьев с осевой подачей: 1 – заготовка; 2 – делительное колесо; 3 – накатники; 4 – индуктор

Накатывание может осуществляться холодным, горячим или комбинированным способом.

В холодном состоянии можно накатывать зубья мм и достигать 8-ю степень точности.. Накатывание таких колес можно осуществлять на токарных станках с использованием специальных приспособлений.

Горячее накатывание осуществляют после нагрева поверхностного слоя заготовки ТВЧ до (за 20-30 с. Точность соответствует 9-й степени точности. Точность можно повысить комбинированием горячей с последующей холодной накаткой (калиброванием). В горячем состоянии накатывают колеса с m до 4,5-5 мм, D до 220-250 мм.

Методы окончательной обработки зубчатых колес

Шевингование зубьев - метод окончательной обработки незакаленных колес – обеспечивает повышение точности до 5-й – 6-й степени поверхности (Ra=0,63-0,16 мкм). В процессе шевингования с поверхности зубьев снимаются (соскабливаются) тонкие стружки толщиной 0,005-0,001 мм. При этом происходит исправление эксцентриситета начальной окружности. Шевингование осуществляется двумя способами: шевером-колесом (диском) или шевером-рейкой.

Рис. Расположение канавок на зубе шевера

О брабатываемое колесо устанавливается на оправке в центрах стола станка . Шевер располагается над зубчатым колесом под углом 15⁰, образуя с колесом как бы винтовую пару со скрещивающимися осями. Наличие скрещивания осей зубчатой пары: колеса и шевера – создает необходимое условие - продольное скольжение зубьев шевера относительно зубьев колеса, в результате чего и происходит соскабливание стружек с поверхности последнего.

Рис . Схема шевингования дисковым шевером (а)

и схема работы зуба шевера (б): 1 – шевер; 2 – заготовка колеса

Вращение сообщается шеверу, а шевер вращает обрабатываемое колесо. Шевер вращает колесо попеременно в одном и в другом направлениях для обработки обеих сторон зуба. Стол станка имеет также вертикальное перемещение и продольное (осевое) для обработки всей длины зуба при коротком шевере.

Шевингование осуществляется на специальных шевинговальных станках,

При шевинговании зубьев шевер-рейка устанавливается на столе станка, который совершает возвратно-поступательное движение. Как и у дискового шевера, зубья шевера-рейки расположены под углом 15⁰.

Шевингование производится с непрерывной подачей СОЖ (сульфафрезол или веретенное масло), применяется шевингование для обработки незакаленных зубьев.

Шлифование. Шлифование зубьев применяется, в большинстве случаев, для закаленных колес с целью получения высокой точности и класса шероховатости поверхности зубьев.

Шлифование осуществляется методом копирования и обкатывания.

1. Шлифование методом копирования

В первом случае круг заправляется специальным копировальным механизмом и имеет профиль впадины зубьев. Круг шлифует две стороны двух соседних зубьев. Достигаемая точность 0,010-0,015 мм.

Рис. . Шлифование зубчатых колес методом копирования:

а – круг шлифует две стороны зуба; б – одну сторону зуба

При шлифовании зубьев по методу копирования имеет место износ и искажение профиля шлифовального круга, что приводит к заметной погрешности формы первого и последнего зуба колеса.

. Обработку производят в 3-4 прохода. Достигаемая точность 0,01-0,015 мм, шероховатость R_a=0,32мкм.

2. Шлифование по методу обкатывания.

Зубошлифование методом обкатывания может осуществляться двумя тарельчатыми, одним или двумя дисковыми кругами или абразивным червяком Зубошлифование по методу обкатывания характеризуется более высокой точностью (4-7-я степень) при относительно меньшей производительности.

Ш лифование осуществляется двумя тарельчатыми кругами, каждый из которых шлифует одну сторону зуба, после чего происходит поворот заготовки на один зуб. При обработке воспроизводится движение, соответствующее зацеплению рейки с зубчатым колесом .

Рис. . Схема шлифования зубьев

двумя тарельчатыми кругами методом обкатки

Обрабатываемое колесо К совершает обкаточное движение около воображаемой производящей рейки Р, т.е. оно совершает одновременно возвратно-поступательные повороты около оси и согласованные с ними возвратно-поступательные перемещения, параллельные рейке.

Торцы кругов расположены таким образом, что они образуют форму зуба рейки (см.рис. ,а) или левую и правую стороны двух зубьев рейки (см.рис. ,б).

Рис. . Зубошлифование цилиндрических зубчатых колес: а – одним абразивным кругом; б – двумя абразивными кругами

При модуле более 10 мм одновременно шлифуются обе стороны одной впадины, при модуле менее 9 мм – разные стороны двух соседних впадин. Главное движение резания – вращение кругов со скоростью V. Шлифование профиля зуба на всей длине достигается медленным возвратно-поступательным движением заготовки со скоростью продольной подачи . После перемещения в одну и другую сторону заготовка выходит из зацепления с кругами, и происходит поворот для шлифования очередной впадины.

Основное время при зубошлифовании на станках, работающих по указанному методу, определяется по формуле

, мин,

где , мм; n₀ – число оборотов, мин; τ – время на переключение и деление, мин.

При шлифовании пакета зубчатых колес, установленных на оправке, основное время определяется по формуле

, мин;

где , мм, m – количество одновременно шлифуемых колес.

При этом за величину следует принимать длину зуба или ступицы, если последняя превышает длину зуба.

Встречается зубошлифование двумя тарельчатыми кругами большого диаметра без продольной подачи (врезанием) на специальных станках. В этом случае основание впадины образуется не по прямой, а в виде радиуса, равного радиусу круга. Рекомендуется для обработки колес с небольшой длиной зуба. Отсутствие продольной подачи обеспечивает более высокую производительность.

При зубошлифовании одним дисковым кругом, представляющим как бы зуб рейки (см.рис.4.50,а), обрабатываемое колесо также совершает обкаточное движение и продольную подачу вдоль зуба и движение деления. Шлифование зубьев этим методом обычно происходит за два оборота колеса. Окончательное шлифование обычно производят при втором обороте с уменьшенной продольной подачей круга. Между предварительным и окончательным шлифованием круг автоматически правится. Основное время шлифования при этом определяется по приведенной выше формуле и удваивается, так как обработка осуществляется одним кругом.

3. Зубохонингование (абразивное шевингование).

По кинематике сходно с шевингованием дисковым шевером. Инструментом является зубчатое колесо с абразивным венцом.

4. Притирка.

Применяется для окончательной обработки главным образом закаленных колес. Повышает точность и класс шероховатости поверхности до Ra=0,16-0,05 мкм.

В процессе обработки обрабатываемое колесо вращается в обе стороны в контакте с чугунным притиром - шестерней и имеет осевое возвратно-поступательное движение. На поверхность зубьев подается паста или абразивная суспензия.

Данный вид обработки производится на специальных зубопритирочных станках. Станки изготавливают с параллельными или со скрещивающимися осями притиров.

Приработка осуществляется при взаимном обкатывании двух рабочих колес с подачей суспензии. Затем детали промываются и идут на сборку в паре (комплекте).

Контроль зубчатых колес. К точности изготовления зубчатых колес предъявляются высокие требования, так как они являются ответственными деталями сложных и ответственных узлов и агрегатов.

Точность зубчатого зацепления определяется в основном величиной суммарной ошибки, определяемой правильностью геометрической формы начальной окружности и её концентричностью с осью вращения зубчатого колеса. Суммарная ошибка измеряется в направлении радиуса начальной окружности.

Измерение суммарной ошибки производится специальным прибором (для комплексной проверки).

Измеряемое колесо проверяется в зацеплении с эталонным (можно также проверять зацепление двух рабочих колес).

Поэлементный контроль точности зубчатого зацепления предусматривает проверку следующих параметров:

1) равномерность шага зубьев (зубомер),

2) размер толщины зуба (толщиномер),

3) правильность рабочего профиля зуба (эвольвентомер),

4) параллельность зубообразующей начального цилиндра зубчатого колеса;

5) размер пятна контакта;

6) степень шума.

Рис. 4 Схема накатывания зубьев

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

Рис. .2. Схема фрезерования зуба трибки в три перехода, (а, б, в);

1 — фреза; 2 — деталь

Рис.3. Установка фрез на оправ­ке при фрезеровании в три перехода

…………………………………………………………………………………………………………………………………….

Рис.5 Шевингование шевером-рейкой(рис. 9, а 1 — деталь; 2 — шевер),дисковым шевером

Ррис.5. Дисковый шевер

…………………………………………………………………………………………………………………………………….

Р ис.6 Схема притирки зубьев. 1- притир, 2- деталь

Платинки

Платинки используются обычно как основания, на которых монтируются приборы. Они имеют опоры (или отверстия) и опорные поверхности, служащие для крепления различных деталей и узлов.

Основными технологическими задачами при изготовлении платинок являются получение плоскостей и отверстий, соответствующих требованиям чертежа

Материал для изготовления платинок должен отвечать условиям эксплуатации. Если цапфы осей, валиков или трибок непосредственно вращаются в отверстиях платинки, материал должен обеспечивать после обработки необходимую шероховатость по­верхности отверстий и плоскостей, обладать минимальным коэффициентом трения и быть стойким против коррозии. Для этих целей обычно применяют латунь

Если подшипники изготовляются отдельно и затем запрессовываются в платинку, то в этом случае для платинки можно применять, кроме латуни алюминиевые сплавы и пластмассы.

Заготовки для.платинок получаются вырубкрй из листового материала, литьем под давлением и в кокиль, горячей, штамповкой,. прессованием из пластмасс

Наиболее -распространенным способом получения заготовок . для платинок является вырубка из листового материала с последующей термообработкой для снятия внутренних напряжений. Для получения чистой поверхности и хорошего внешнего вида за готовки после .термообработки подвергают травлению, а для лучения ровной поверхности — правке в штампах.

Основными, методами обработки поверхностей платинок яв­ляются протачивание, фрезерование и шлифование.

Иногда для получения ровной опорной поверхности для торца оси или валика частично обрабатывают плоскость на участке около отверстия, выполняя операцию зенкования.

Н аиболее ответственной операцией при изготовлении платинок является получение отверстий. При этом основная задача — обеспечение заданной точности межцентровых размеров. Увеличение межцентрового расстояния между отверстиями под оси зубчатых колес приводит к увеличению бокового зазора, что вызывает погрешность в перемещении ведомого звена. Ведомое колесо может занять любое положение в пределах бокового зазора.

Несоосность отверстий в платинке создает перекос осей зубчатых пар. Перекосы изменяют межцентровое расстояние, увеличивая или уменьшая боковой зазор в зубчатой передаче. Кроме того, зуб одного колеса, размещается во впадине другого с перекосом.

Несоосность отверстий является причиной ненормального положения цапф в подшипниках. При этом цапфа соприкасается с подшипником, что приводит к увеличению трения и быстрому износу. Отсюда следует, что погрешности в расположении отвер­стий в платинках в значительной степени влияют на точность механизмов.

Помимо правильности расположения отверстий, к платинкам предъявляются требования в отношении обеспечения заданных допусков на размеры и геометрическую форму отверстий и в отношении шероховатости сопрягаемых поверхностей.

Методы получения отверстий. При изготовлении платинок отверстия могут быть получены: сверлением по кондуктору, пробиванием в штампе, сверлением и расточкой по координатам, сверлением по установочному шаблону, сверлением по кернам с последующей калибровкой в штампах. Тот или другой метод выбирается, в зависимости от требований к платинке и от про­граммы выпуска.

Сверление по кондуктору является наиболее распространенным способом в условиях серийного производства. Получаемая точность зависит от точности расположения кондукторных втулок между собой и относительно базы, а также от точности направле­ния сверла кондукторной втулкой.

При изготовлении приборов большое значение имеет соблюдение соосности отверстий двух платинок. При раздельном сверлении платинок по кондуктору и последующей сборке сумма всех погрешностей может быть так велика, что требования в отношении соосности отверстий двух платинок могут быть не выдержаны. В этом случае платинки сверлят в собранном виде.

Кондуктор для сверления двух платинок – на рис.1

Сверление в собранном виде не обеспечивает их взаимозаменяемости (в прибор можно ставить только спаренные платинки, что вызывает наобходимость хранить обе платинки вместе) и поэтому он вытесняется др. способами.

Присп. для сверления по установочным шаблонам рис.2

Пробивание отверстий в штампе является эффективным способом, но он не нашел широкого применения в приборостроени вследствие высокой стоимости штампа и частых поломок пуансонов.

Сверление отверстии по координатам осуществляется на специальных координатно-сверлильных станках. При этом спо­собе достигается наивысшая степень точности расстояния между центрами отверстий (до 0,002 мм).

Вследствие малой скорости сверления отверстий и высокой стоимости оборудования этот метод, как правило, применяется лишь при производстве кондукторов, штампов, установочных шаблонов и при обработке точных деталей в единичном и мелкосерийном производстве.

Сверление по установочным шаблонам применяется в тех случаях, когда требуется выдержать расположение отверстий более точно, чем можно добиться при сверлении по кондукторам.Он уступает по точности способу обработки на координатно-сверлильных станках, но значительно производительнее и дешевле, так как при этом используется простой токарный станок.

Схема приспособления для сверления по установочным шаблонам показана на рис. 2. Деталь, подлежащую обработке, соединяют с помощью резьбового кольца 3 и крышек 4 и 5 со специальным шаблоном 2. Этот шаблон представляет собой каленую шлифованную плиту с отверстиями, расположение которых точно соответствует требуемому расположению отверстий у обра­батываемой детали. Отверстия в шаблоне изготовляются на координатно-сверлильном станке (с допуском 0,002 ... 0,003 мм). Шаблон 2 с присоединенной к нему деталью надевается одним из отверстий, расположенным против того места, где должно быть просверлено отверстие в детали, на отшлифованный каленый палец /, впрессованный в планшайбу, навинченную на шпиндель токарного станка. Крышка 5 закрепляется на планшайбе прихватами. Сверление и растачивание осуществляется инструментами, закрепленными в задней бабке станка. Просверлив одно отверстие, освобождают прихваты и не развинчивая крышки 4 и 5, надевают шаблон на палец I следующим отверстием.

При сверлении отверстий по установоч. шаблонам дости­гается высокая точность, так как при этом ось отверстия совпадает с осью вращения шпинделя токарного станка. Палец неподвижен и поэтому соосен с деталью. Посадочный диаметр пальца, подгоняется по отверстиям шаблона, обеспечивая минимальные зазоры. Отверстия в шаблоне расположены на весьма точном расстоянии друг от друга.

Кроме токарных станков, для сверления отверстий таким методом можно использовать сверлильные, фрезерные и другие; станки.

Сверление отверстий по кернам, предварительно нанесенным керновочным штампом, применяют в крупносерийном и массовом производстве приборов. Деталь, размеченную керновочным штампом сверлят без кондуктора, что значительно облегчает операцию сверления и повышает производительность труда.

Рис. 3. Подставка для сверления накернованных отверстий в платинке.

Керны в виде конусообразных пуансонов могут быть расположены в верхней или в нижней частях штампа. Погружаясь в тело платинки, керны-пуансоны оставляют отпечатки (лунки), которые направляют сверло вначале сверления.

Сверление отверстий после кернения осуществляется на легких подставках, для того, чтобы сверло 4 могло центрировать платинку 5 по лунке (рис.3). Подставка состоит из основания / и фиксирующей рамки 2, прикрепленной к основанию винтами 3.

Часто в приборах имеются две детали, расположенные одна над другой (платинка и мост), у которых отверстия изготовляются по одним и тем же координатам. В этом случае можно запроектировать один керновочный штамп для двух деталей, что значительно повысит соосность отверстий в двух платинках после сборки.

Калибровку отверстий в штампе, применяют для окончательной их обработки. Она обеспечивает точность обработки отверстий по диаметру 0,01…0,03 мм и по расстоянию между центрами 0,005…0,02 мм.

Отверстия перед калибровкой предварительно сверлят и пробивают штампом, но при этом оставляют небольшой припуск Припуски на калибровку зависят, от толщины и рода материала, диаметра калибруемого отверстия и размера максимальных погрешностей, возможных при предварительной обработке отвер­стий.

При изготовлении отверстий в платинках методом калибровки в штампе достигается большая точность, которая может быть еще увеличена при изготовлении обеих платинок на одном штампе. Точность получения отверстий на ка­либровочных штампах вполне достаточна для обеспечения взаимозаменяемости платинок. При применении одного штампа для двух платинок уменьшаются затраты на инструмент.

Матрицей служит установочная плита с укрепленными на ней фиксирующими штифтами и с небольшими углублениями, диаметр которых равен полутора диаметрам калибруемого отверстия для выхода пуансонов и стружки.

Калибровочные штампы с большой эффективностью могут быть применены в крупносерийном и массовом производстве, так как они дают высокую производительность (350 ... 600деталей в час), но в некоторых случаях их можно с выгодой при­менять и при изготовлении мелких партий.

КОНТРОЛЬ ПЛАТИНОК

Межцентровые расстояния между отверстиями в платинках измеряются с помощью микроскопа. Измерение осуществляется по кромкам отверстия, что может значительно исказить результаты измерений. Так как отверстие может быть развалено по краям, кромка сама по себе может быть неровной (при правиль­ной форме отверстия). Кроме того, измерение с помощью микро­скопа требует значительных затрат времени, вычислений и не дает возможности осуществить массовый контроль расположения отверстий, в платинках.

Известен более эффективный контактный метод измерения точности расположения отверстий в платинках. Согласно этому, методу измерение осуществляется путем ввода в отверстие изме­рительного наконечника прибора. Отсчет измеряемой величины производится от установочного шаблона. Это дает возможность перемещать столик с измеряемой деталью на небольшую величину, немного превышающую зазор между отверстием и измерительным наконечником, что значительно упрощает конструкцию прибора.

Для измерения межцентровых расстояний прибор должен иметь два измерительных наконечника, которые одновременно вводятся в оба отверстия. Настраивается прибор на измерение, определенного размера по блоку плиток. При измерении меж­центрового расстояния по этому методу на точность измерений не будут влиять размеры отверстий в платинках, размеры измери­тельных наконечников и величина перемещения столика:

Точность измерения, достигаемая при рассматриваемом методе, составляет 0,002 мм.

Изготовление печатных плат

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ

В настоящее время развитие приборостроения, связано с миниатюризацией и микро­миниатюризацией блоков самого различного функционального назначения. Это обусловило последовательную разработку печатного монтажа, который получил самое широкое распро­странение и явился основой миниатюризации как способа повыше­ния надежности электронных блоков и узлов, уменьшения их массы, габаритных размеров и трудоемкости изготовления модульных и микромодульных блоков и узлов приборов, что повысило не только производственную, но и эксплуатационную технологичность, привело к дальнейшему уменьшению габарит­ных размеров и массы изделий, повышению надежности и умень­шению общей трудоемкости производства интегральных микросхем как новой элементной базы и результата микроминиатюризации электронных устройств.

Сущность печатного монтажа состоит в создании на изоля­ционном основании тонких слоев определенной конфигурации из токопроводящего материала, выполняющих функции монтаж­ных проводов и контактных деталей. Печатный монтаж (рис.1) отличается рядом особенностей: плоскостным расположением про­водников (на рисунке заштрихованы) на изоляционном основа­нии 1, наличием монтажных 2 и контактных 3 отверстий, уста­новкой навесных элементов и креплением их выводов путем про­пускания в отверстия изоляционного основания. Именно эти особенности в совокупности со способами печати и химической технологией дали возможность при освоении промышленностью печатного монтажа решить проблему выполнения электромонтаж­ных работ на станках-автоматах при высокой степени автоматизации всех технологических операций.

Рис..1. Участок печатной платы. Навесные . детали устанавливаются с противоположной стороны

Применение печатного монтажа дало возможность заменить ручную инди­видуальную пайку групповой, выпол­няемой автоматически, а также суще­ственно облегчить выполнение кон­трольно-испытательных операций.

Печатный монтаж расширяет возможность машинного, автоматизированного проектирования, дает большие возможности для стандартизации; повышает эксплуатационную надежность и увеличивает срок службы; исключает отдельные, необходимые ранее, детали и узлы; значительно упрощает конструкцию блоков и устройств, снижает их массу и объем; позволяет уменьшить расход материалов, снизить число ошибок монтажа, сократить время, трудоемкость и технологическую себестоимость сборки, механизировать и автоматизировать весь процесс изготовления, включая контроль качества.

При освоении печатного монтажа возникла потребность в унификации терминов и понятий (ГОСТ20406-75).

Печатный проводник — участок токопроводящего слоя, расположенный на изоляционном основании и эквивалентный обычному монтажному проводу.

Печатная плата — изоляционное основание с печатным монтажом или печатной схемой.

Печатный слой — печатный монтаж, выполненный на изоляционном основании.

Технические требования,. предъявляемые к печатным платам, определяют ширину и толщину печатного проводника, силу адгезии (сцепления его с печатной платай) и другие параметры, которые, устанавливаются для каждой конкретной конструкции печатного монтажа.

Проводящий участок должен быть четким, без вздутий, отслоений, разрывов, темных пятен. На поверхности проводящего рисунка ПП не допускаются штрихи, вмятины, риски и т.п., нарушающие целостность рисунка, неровности по краям, точечные протравы, уменьшающие ширину печатного проводника, остатки фоторезистора, сверла и т.п.

Защитное металлическое покрытие на элементах проводящего рисунка ПП должно иметь гладкую глянцевитую или матовую поверх­ность светло-серого или серого цвета.

Печатная плата как изоляционное основание с печатным монтажом характеризуется геометрическими размерами; материалом диэлектрического основания, параметрами собственно печатного монтажа и расположением монтажных и других отверстий. Конфигурация и размеры печатных проводников зависят от метода их получения. Поэтому параметры печатного монтажа оговаривают в общем и конкретно для случая применения того или иного метода.

МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОДНОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Методы получения печатного монтажа представлял собой сочетание определенного способа нанесения изображения печатных проводников с тем или иным способом создания токопроводящего слоя (печатных проводников). Поэтому название метода получения печатного монтажа часто совпадает с названием способа создания токопроводящего слоя, печатных проводников. К настоящему времени известны примерно 200 методов получения печатного монтажа.

Основным методом получения печатного монтажа обычных, однослойных печатных плат сейчас является химическое травление фольгированного диэлектрика.

Используется для фольгированных оснований.

Перед нанесением схемы поверхность основания покрывают слоем светочувствительной эмульсии, помещают в центрифугу, при ее вращении раствор равномерно растекается по поверхности основания, просушивают обдувающим теплым воздухом.

Затем основания подвергают сильному облучению светом с использованием специальной рамы, подвергают физико-химической обработке (проявление), промывают. При этом места пленки, не подвергавшиеся облучению, вымывают, а оставшиеся участки задубливают.

Участки схемы, незащищенные краской, вытравливают в ванне раствором хлористого железа при температуре=26⁰:

После вытравливания свободных участков фольги основания промывают в холодной воде: защитную краску с рисунка схемы снимают в щелочном растворе с последующей промывкой и просушиванием оснований в термостате. Осуществляется визуальный контроль на отсутствие дефектов (разрывы). Затем сверлят контактные отверстия , обезжиривают порошком "Новость", промывают в проточной воде.

Рисунок схемы и контактные отверстия подвергают металлизации для чего их погружают в двухлористое олово на 2 мин. С последующей промывкой.

Содержание типового ТП

1. входной контроль фольгированного материала

2. получение заготовок

3. подготовка поверхности заготовок (нанесение на поверхность основания слоя светочувствительной эмульсии, помещают в центрифугу, просушивают обдувающим теплым воздухом)

4. получение рисунка ПП. (с помощью жидкого фоторезистора ФПП. См. рис. Основание подвергают сильному облучению светом с использованием специальной рамы

5. травление меди (Участки схемы, незащищенные краской, вытравливают в ванне раствором хлористого железа при температуре=26⁰)

6. удаление защитного рельефа (основания промывают в холодной воде: защитную краску с рисунка схемы снимают в щелочном растворе)

7. подготовка поверхности заготовок (промывают, просушивают в термостате)

8. маркирование

9. нанесение защитной маски

10. получение отверстий (сверление) и вырубка по контуру (мех. обработка)

11. промывка (в проточной воде)

12. металлизация отверстий и рисунка схемы (погружают в двухлористое олово на 2 мин)

13. консервация

14. упаковка

Получение отверстий, в свою очередь , производится следующим образом:

1 сверление трафарет-плату твердосплавным сверлом на сверлильно-фрезерном станке

2 проверка трафарета на соответствие чертежу

3 закрепление пакета заготовок в спец. приспособлении

4 сверление монтажных отверстий и отверстий, подлежащих металлизации

5 снять пакет плат со стола станка

6 очистить платы от пыли и стружки пылесосом

7 уложить платы в тару

Контроль

1 проверка качества выполненных отверстий с помощью лупы и микроскопа

2 проверка количества и расположения отверстий на соответствие чертежу с помощью трафарет-платы

3 проверка размеров отверстий с помощью калибр-пробки, микроскопа.

МЕТОД ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ

Основания из нефольгированного листового диэлектрика для улучшения адгезии (схватывания) осаждаемого металла с поверхностью основания подвергают пескоструйной обработке. После обезжиривания, промывки и сушки на них наносят рисунок схемы (см. рис 2) негативным методом.

Обработка отверстий.

Д ля активизации проводимости незащищенных участков схемы основания помещают в спиртовой раствор азотнокислого серебра и выдерживабт 3-7 мин. После проводят химическое меднение в растворе углекислой меди, едкого натра, глицерина и формалина при темп. 20-24⁰.Через 15-20 мин. получается осажденный на серебро слой меди 1-2 мкм. Этот слой очень тонок, поэтому на основание дополнительно наращивается слой меди методом гальванического осаждения. После основание промывают в проточной воде , просушивают в струе очищенного сухого воздуха.

Затем проверяют плотность сцепления проводников с поверхностью основания , отсутствие у них короткого замыкания и разрывов.

Годные основания обрубывают штампом, обезжиривают, промывают и сушат при т. 60-70⁰С.

Отверстия обрабатывают раствором соляной кислоты и покрывают сплавом Розе, состоящим из висмута, свинца, олова при т.130-140⁰С.

Основания промывают, сушат.

МЕТОД ПЕРЕНОСА

Перенос рисунка с отполированной матрицы из нержавеющей стали на поверхность диэлектрического основания производится при давлении 1*10МПа в течение 10-20с. Осажденный на матрице медный рисунок приклеивается к поверхности основания. Достоинство – малый расход меди, безвредное производство без химикатов. Недостатки – невозможность металлизации отверстий и малая разрешающая способность. Используется редко.

Изготовление корпусов приборов

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОРПУСАМ ПРИБОРОВ

Конструкция и конфигурация корпуса определяются помещаемыми в него механизмами и условиями эксплуатации прибора. Стремление к экономии места на приборной доске само­лета вызывает необходимость уменьшения габаритных раз­меров прибора, вследствие чего форма корпуса должна мало отличаться от контура, описанного вокруг заключенных в нем механизмов.

К корпусам авиационных приборов предъявляются следующие требования: минимальные габаритные размеры малая масса, надежность защиты механизмов от воздействия внешних факторов, неизменяемость размеров корпуса в процессе эксплуатации, технологичность конструкции, герметичность и устойчивость против коррозии.

К корпусам гироприборов и автоматов, имеющих коробчатую форму, дополнительно предъявляются следующие требования: соосность противоположных отверстий с погрешностью, не выхо­дящей из пределов 0,005 ... 0,02 мм; перпендикулярность торцов относительно оси отверстий с погрешностью, не выходящей из пределов 0,01 ... 0,02 мм.

Заготовки корпусов можно получить литьем (под давлением, в кокиль, в корковые и земляные формы), штамповкой из листовой стали, прессованием из пластмасс. Наиболее совершенными способами получения заготовок корпусов в условиях крупносерийного и массового производства являются литье под давлением и прессование из пластмасс. Эти способы получения заготовок в наибольшей степени удовлетворяют одному из важнейших требований к получению герметичности корпусов. Чтобы обеспечить герметичность корпусов, отливаемых под давлением или прессуемых из пластмасс, достаточна толщина стенок 1,5 мм, в то время как толщина стенок корпусов отливаемых в корковую или земляную форму, должна быть в пре делах 2 ... 2,5 мм. При последующей механической обработке следует избегать снятия стружки, особенно на ответственных поверхностях.

Литье в кокиль и корковые формы применяется в серийном производстве, а литье в земляную форму — в мелкосерийном производстве корпусов.

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

КОРПУСОВ

Корпуса из заготовок, полученных литьем в кокиль

В качестве примера рассмотрим обработку корпуса, полученного из заготовки, отлитой в кокиль (рис..1).

Рис. 2. Схема настройки для обработки корпуса с применением специальной многорезцовой державки

Обработка корпуса обычно начинается с обтачивания наружной поверхности и подрезки дна, используются также заготовки без дна. Ввиду небольшого числа переходов обработка корпуса обычно выполняется на токарных станках. Крепление заготовок корпусов часто осуществляется в патроне со специальными кулачками.

Упорные винты на кулачках позволяют устанавливать за готовку на дно, чем исключается погрешность установки при его подрезке. Для автоматического получения размеров I и М (рис.2) применимы специальные головка и державка, позволяющие вести работу по упору.

Для подрезки дна корпуса в го­ловку вставляется подрезной резец и закрепляется болтами. После под-вода поперечного суппорта станка до упора (см. рис.2) про­тачивают диаметр D и радиус по дну корпуса; при достижении упора поперечным движением суппорта протачивают дно, выдер­живая размерL. После обработки на токарном станке наружных базовых по­верхностей приступают к подрезке торца, пояска и обработке внутренней части корпуса. Эту операцию лучше всего выполнять на револьверном станке, так как при этом всю обработку внутрен­ней частиц корпуса можно осуществить за один установ детали, работая по упорам на настроенном станке.

После обработки на токарном и револьверном станках при­ступают к сверлению посадочных отверстий для узла кремальеры в выступе корпуса и установочных штифтов штуцера. Сверление осуществляется на вертикально-сверлильном станке по кон­дуктору.

Обработка бобышки на дне корпуса для установки штуцера является операцией, характерной для большинства типов корпу­сов. Эта операция выполняется на вертикально-сверлильном станке специальной "зенковкой.

Установочной поверхностью является наружная поверхность дна корпуса, так как при этом погрешность установки А_у будет равна нулю.

Фрезерование прилива обычно выполняется на консольных горизонтально-фрезерных станках. Для установки и крепления обрабатываемых корпусов применяют двухместные приспособле­ния. Фрезерование шпоночной канавки для фиксирующего штифта платинки является типичной операцией для большей части кон­струкций корпусов авиационных приборов. Эта операция выпол­няется в специальном приспособлении.

Для корпусов аналогичной конфигурации, но не имеющих дна, механическая обработка проводится по рассмотренной схеме. Посадочное отверстие может быть обработано начерно при первой токарной операции, когда обрабатываются наружные поверхности и производится подрезка торца. После токарной обработки при­ступают к обработке внутренних поверхностей на револьверном станке. Кроме, того, для этого типа корпусов прибавляются операции по сверлению и зенкованию отверстий под винты заглушки дна. Сверление обычно осуществляется в кондукторе (рис.4) на быстроходном сверлильном станке.

Корпуса аналогичной конфигурации, но не имеющие прилива, обрабатываются по той же схеме. В этом случае обработка будет сильно упрощена, так как исключаются основные фрезерные операции

Р ис. 4. Типовой кондуктор для сверления отверстий' на по­верхности корпуса

Корпуса из заготовок, полученных литьем под давлением. Рассмотрим технологический процесс механической обработки корпуса из заготовки, полученной литьем под давлением.

Как известно, литье под давлением обеспечивает высокую точность (3 ... 5 класс). В данном случае базовыми поверхностями для обработки служат наружные поверхности. Ввиду небольшого числа переходов ос­новную операцию по обра­ботке внутренних поса­дочных поверхностей кор­пусов данного типа целесообразно выполнять на токарном станке. Для корпусов, имеющих сложную конфигура­цию посадочных поверхностей, обработку следует выполнять на револьверном станке. После токарной или револьверной обра­ботки производится сверление и нарезание резьбы.

Корпуса из заготовок, полученных литьем в земляные и кор­ковые формы. В основном заготовки, полученные литьем в земля­ные и корковые формы используют для коробчатых корпусов гироприборов и автоматов.

Цилиндрические поверхности этих корпусов обрабатываются на токарных, расточных и агрегатных станках, обеспечивающих высокую точность размеров и расположения отверстий.

Коробчатые корпуса имеют обычно множество отверстий под крепежные детали. Если отделка корпуса состоит лишь в анодном оксидировании, без последующей окраски масляными красками, то сверление отверстий и нарезание резьбы выполняются до от­делочных операций, в противном случае необходимо либо за­крыть отверстия заглушками, либо сверлить их после окраски.

Для стабилизации структуры корпуса подвергаются двух­кратному (до и после механической обработки) старению.

Штампованные корпуса. Получение заготовок корпусов штам­повкой — холодной вытяжкой — требует сравнительно больших первоначальных затрат на изготовление штампов, поэтому она является экономичной лишь для крупносерийного и массового производства. Штамповкой обеспечиваются высокая производи­тельность, сравнительно высокая точность получения размеров и большая экономия материала.

Обычно этот способ широко применяется только для изготов­ления корпусов электроприборов. В конструкцию таких корпусов вводятся ребра жесткости, что позволяет применять штамповку и для других групп приборов.

На рис. 5 приведена заготовка, полученная штамповкой.

Н аружные и базовые поверхности корпусов, полученных штамповкой, обрабатываются главным образом на токарных станках; Если корпус имеет стенку без уступов, обработка наруж­ной поверхности необязательна, так как после штамповки полу­чается хорошее качество поверхности. При закреплении тонко­стенных корпусов, особенно корпусов, не имеющих дна, следует учитывать их деформацию, которая может быть весьма существенной.

Отверстия в стенках или дне штампован­ного корпуса, диаметр которых больше тол­щины стенок или дна, изготовляются пробив­кой в штампах. Это обеспечивает по сравне­нию со сверлением большую производитель­ность и точность. Точность при пробивке зависит от размера и материала детали, а также от точности изготовления штампа. Отверстия небольшого диаметра в стенках и дне корпуса сверлятся по кондуктору. При наличии обработанного торца и достато­чной точности наружного диаметра можно применять накладной кондуктор (рис. 6). Кондуктор состоит из плиты 7, в которой запрессованы кондук­торные втулки 2, Штырь 3 служит для правильной установки кон­дукторной плиты относительно корпуса. Ввиду незначительного диаметра' отверстий, .а отсюда и небольшого крутящего момента при сверлении нет необходимости применять какие-либо зажим­ные устройства для закрепления корпуса. Кондукторы этого типа просты по конструкции, что значительно сокращает вспо­могательное время на установ и снятие детали.

Рис.6 Накладной кондуктор для сверления отверстий в дне тонкостенного корпуса

Отделка корпусов. Существует несколько способов отделки металлических корпусов. Наиболее простым из них является анодирование с последующей обработкой- в растворе хромпика или в растворе черной анилиновой краски. При этом способе отделки поверхность получает ровный черный цвет.

Часто для обеспечения большей надежности покрытия и полу­чения нужного внешнего вида не ограничиваются указанной обработкой, а дополнительно окрашивают наружную поверх­ность корпуса масляной краской или нитроэмалью.

В тех же случаях, когда корпус нельзя анодировать (напри­мер, в случае наличия запрессованных стальных или латунных деталей в корпусе) его окрашивают без предварительного аноди­рования как по наружной, так и по внутренней поверхностям.

Корпуса из пластмасс. Для изготовления корпусов чаще всего применяются термореактивные пластмассы. Корпуса, полу­чаемые методом горячего прессования или литья из данного вида пластмасс, обладают наибольшей механической прочностью и температурной устойчивостью. Обычно последующая механическая обработка для корпусов из пластмасс в основном своди­тся к зачистке и снятию облоя, сверлению отверстий, проточке узких канавок, т.е. к обработке только тех элементов корпуса, которые нельзя получить непосредственно при прессовании.

Установочными базами для механической обработки служат поверхности, полученные непосредственно после прессования.

Изготовление упругих чувствительных элементов Требования к упругим чувствительным элементам

Многие приборы времени, измерения давления и разрежения, приборы автоматики и другие имеют упругие чувствительные эле­менты, к которым относятся различные пружины (плоские, винто­вые, спиральные, трубчатые, манометрические), мембраны и мем­бранные коробки, гофрированные металлические меха — сильфоны. В некоторых приборах имеет место сочетание нескольких раз­новидностей упругих чувствительных элементов: пружинно-мем­бранных, пружинно-сильфонных, пружинно-поршневых и др. Прин­цип действия пружинных приборов основан на том, что измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, величина деформации которой находится в известной зависимости от вели­чины давления.

Упругие чувствительные элементы должны отвечать следующим требованиям: обеспечивать требуемые характеристики, т. е. зави­симости между упругой деформацией и действующим усилием, ми­нимальные величины гистерезиса и стабильность характеристики во времени и диапазоне рабочих температур; иметь надежную кор­розионную стойкость и герметичность (для манометрических и мем­бранных чувствительных элементов).

Изготовление цилиндрических винтовых и плоских пружин

В приборостроении применяют большое количество различных цилиндрических и плоских пружин, выполняющих функции амор­тизаторов или передачи точной осевой силы двигателя изделия или являющихся одной из деталей узла регулятора приборов времени. В зависимости от назначения для изготовления винтовых пружин используют круглую холоднотянутую стальную углеродистую про­волоку I и II классов; для ответственных пружин сжатия, работа­ющих при циклических нагрузках и в диапазоне температур от —60 до +180° С, — проволоку из стали 50ХФА; для тяжелых условий эксплуатации — коррозионно-стойкую и жаропрочную проволоку из стали 1Х18Н9Т, 3X13, 0Х7Н13ГТ, К40НХМ и др.; для прецизион­ных и антимагнитных пружин — холоднотянутую проволоку из ней­зильбера и бронзы. Плоские пружины, применяемые для двигате­лей в приборах времени, изготовляют из углеродистой стали мар­ки У12А или 65Г.

Спирали (волоски) в спусковом регуляторе приборов времени выполняют из специальных сплавов Н41ХТА.

Цилиндрические винтовые пружины изготовляют двумя методами:

1) навивкой прово­локи на оправку и

2)навивкой без оправки.

Первый метод применя­ется в мелкосерийном производстве. Чаще всего навивка на оправку ведется сплошной спиралью вплотную, затем растягивают спи­раль, обеспечивая при этом заданный шаг. После растягивания спираль разрезают на отдельные пружины на прессах, шлифуют торцевые витки, снимают заусенцы и притупляют острые края. У пружин, работающих на растяжение, отгибают крайние витки, образуя петли для возможности крепления пружин в механизме. Некоторые пружины изготовляют навивкой на оправку по од­ной штуке с заданным шагом. В этом случае длина развернутой проволоки для одной пружины

L = nDn/cosa,

где D — средний диаметр ци­линдрической пружины; п~ количество витков; а — угол на­клона витка пружины.

Рис 20 1. Схема безоправочной навивки пружины

/ — проволока, 2 и 3 — ролики, 4 — втулка,

5 — упоры, 6 — пружина, 7 — шаблон, 8 —

палец

В крупносерийном и массовом производстве цилиндрические винтовые пружины изготовляют методом безоправочного навива­ния (рис. 20.1) на специальных пружинно-навивальных автоматах модели ПР-118А, предназначенных для навивки цилиндрических и бочкообразных пружин правой и левой навивки. Такие автоматы могут быть настроены как на непрерывную навивку пружин, так и навивку заданной длины и шага.

После изготовления пружины подвергаются термической обра­ботке и стабилизации. Пружины из стальной термообработанной проволоки нагревают в селитровой ванне при температуре 200— 300° С в течение 1—2 ч. Стабилизация достигается путем приложе­ния периодической нагрузки к пружинам в течение 1—2 ч с часто­той 30—40 циклов/мин. После изготовления цилиндрические вин­товые пружины подвергаются антикоррозионным покрытиям: окси­дированию, цинкованию, кадмированию или фосфатированию. Кон­тролируют элементы выборочно универсальными измерительными инструментами. Упругие свойства пружин проверяют на специаль­ных циферблатных динамометрах.

Изготовление плоских спиральных пружин

Спиральные пружины (волоски) широко применяют в приборах, имеющих зубчатые передачи. Они предназначаются для выбора зазоров между зубьями и впадинами, в результате чего умень­шается погрешность показания прибора. В балансовых приборах времени точность хода зависит главным образом от стабильности работы волосков. Объединенная в паре с балансом спиральная пру­жина (волосок) должна обеспечивать постоянство периода колебания узла баланса при изменении температуры, положения часово­го механизма и других факторов. Обеспечение указанных требований во многом зависит от технологии изготовления волосков.

Рис. 20.2. Алмазные волоки:

а — волоки с диаметром калибрующих от­верстий до 0,1 мм, б — волоки с диаметром калибрующих отверстий 0,1—0,5 мм, в — волоки с диаметром калибрующих от­верстий более 0,5 мм, /—входная распушка, // — смазочный конус, III — ра­бочий конус, IV — калибрующая зона, V — обратный конус, VI — выходная распушка

Для изготовления волосков большинства часов и часовых механизмов применяют специальный сплав Н41ХТА. Исходным материалом служит проволока из сплава Н41ХТА диаметром 0,15±0,004 мм, поставляемая в термически обработанном и нагартованном состоянии. Рассмотрим технологический процесс изготовления волоска для женских наручных часов «Слава» (табл. 20.1). Заготовка волоска имеет наружный диаметр D = 4 мм и шаг спирали 0,12—0,0075 мм.

Операции	Переход	Наименование операций и переходов	Оборудование и оснастка
020	1	Термическая	Вакуумная печь УФ
		Фиксация волосков	В-2, совок, трубка-му- фель
		Уложить чашечки в муфель и закрыть латунной пробкой
	2	Загрузить муфель в печь	Клещи
	3	Откачать воздух
	4	Выдержать для фиксации
	5	Отключить насос
	6	Выгрузить из печи и охладить
	7	Вынуть чашечки из муфеля -

Рис. 20 3. Приспособление для завивки волосков

/ — шкив; 2 — червяк; 3 — червячное колесо, 4—

вал; 5 — фрикционная муфта, 6 — оправка

Рис 20 4 Оправка для навивки волосков:/ — корпус; 2 — винт 3-подставка 4 — чашечка для навивки

Волочение проволоки для волоска производится на волочиль­ном станке модели Д-64М. В качестве инструмента для волоче­ния проволоки применяют алмазные волоки, изображенные на рис. 20.2. Волочение производится с применением смазки. По дан­ным НИИчаспрома в качестве смазки при волочении для волосков из сплава Н41ХТА следует применять масла марок МБП-12 или МЗП с просроченным сроком хранения. Смазка уменьшает давле­ние металла на волоски и усилие, необходимое для волочения, снижая тем самым напряжение в металле и повышая срок эксплу­атации волоков.

Плющение проволоки в ленту для волосков может быть обес­печено в том случае, если соотношение ширины b ленты для волос­ка к толщине h волоска будет менее 10, т. е. b/h< 10, иначе будет происходить прокатка ленты. Плющение проволоки для волосков производится на двухвалковом прокатном стане модели Д-63М.

На рис. 20.3 представлено приспособление для завивки волос­ков. Для обеспечения требуемого шага спирали навивка волосков в чашечках производится по нескольку штук так, как это показа­но на рис. 20.4.

Классификация соединений деталей в машинах Основные понятия технологии сборки машин

Процесс сборки является заключительным этапом изготовления машины, в значительной степени определяющим ее основные эксплуатационные качества. Процесс изготовления машины может гарантировать достижение всех требующих ее эксплуатационных показателей, а также ее надежности и долговечности в эксплуатации лишь при условии высококачественного проведения всех этапов сборки машины .

Это связано с тем, что в процессе сборки вполне доброкачественных изделий по разным причинам могут возникать погрешности взаимного расположения деталей, существенно снижающие точность и служебные качества собираемого изделия.

Выполнение сборочных работ связано с большой затратой времени, составляющей значительную долю трудоемкости изготовления машины

В приборостроении 40 – 45%

Следует отметить, что основная часть слесарно-сборочных работ представляет собой ручные работы, требующие больших затрат физического труда и высокой квалификации рабочих.

Определения

Сборочной единицей называется изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, клейкой, пайкой, опрессовкой и т.д.) например станок, автомобиль, редуктор, сварной корпус…

Сборка – образование разъемных или неразъемных соединений составных частей изделия.

Узловая сборка – сборка, объектом которой является составная часть изделия – СЕ (узел).

Общая сборка – сборка, объектом которой является изделие в целом.

Сборочный комплект – группа составных частей изделия, которые необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его составной части.

В условиях единичного и мелкосерийного производства основная часть сборочных работ выполняется на общей сборке и лишь малая их доля осуществляется над отдельными сборочными единицами. С увеличением серийности пр-ва сборочные работы все больше раздробляются по отдельным СЕ и в условиях массового и крупносерийного производства объем узловой сборки становится равным или даже превосходит объем общей сборки. Это в значительной мере способствует механизации и автоматизации сборочных работ и повышает их производительность.

По стадиям процесса сборка подразделяется на следующие виды:

Предварительная сборка т.е. сборка заготовок, составных частей или изделия в целом, которые в последующем подлежат разборке. Например, предварительная сборка узла с целью определения размера неподвижного компенсатора.

Промежуточная сборка т.е. сборка заготовок, выполняемая для дальнейшей их совместной обработки. Например, предварительная сборка корпуса редуктора с крышкой для последующей совместной обработки отверстий.

Сборка под сварку т.е. сборка заготовок для их последующей сварки.

Окончательная сборка т.е. сборка изделия или его составной части, после которой не предусмотрена его последующая разборка при изготовлении.

Классификация соединений деталей в машинах

В процессе узловой и общей сборки соединяют разнообразные детали. Метод образования соединения назначает конструктор с учетом условий работы изделия, экономики его производства и эксплуатации. По конструкции и условиям эксплуатации соединения подразделяются на подвижные и неподвижные. Первые характеризуются возможностью относительного перемещения составных частей, вторые такого перемещения не имеют. Все соединения можно подразделять на разъемные и неразъемные. К разъемным соединениям относятся те, которые могут быть полностью разобранными без нарушения целостности собираемых деталей. Разъемные соединения наиболее распространены (65 – 85%). Сочетанием приведенных признаков все соединения можно разбить на четыре класса: I – неподвижные разъемные; II – неподвижные неразъемные; III – подвижные разъемные; IV – подвижные неразъемные. Наиболее распространены в машиностроении соединения класса III, затем I и II. Соединения класса IV встречаются редко.

Соединения классифицируют также, по способам сборки и технологической характеристике.

К классу I относят наиболее распространенные соединения, осуществляемые установкой сопрягаемых деталей по охватывающим (охватываемым) поверхностям или по установочным элементов сборочных приспособлений. Соединения осуществляют с гарантируемым зазором вручную или автоматически без приложения сил. Этот вид соединений применяют как при узловой, так и при общей сборке изделий.

К классу II относят соединения, выполняемые пластическим деформированием крепежных деталей (сплошных или трубчатых заклепок) или соединяемых деталей (раскернивание, расклепывание, развальцовывание, отбортовка, соединение в фальц, отгибка или скручивание специальных выступов, обжимка, постановка шплинтов, постановка рифленых штифтов). Данный класс относят к неразъемным, неподвижным соединениям.

Соединения класса III выполняют упругим деформированием соединяемых или соединенных деталей: запрессовкой(осуществляемой приложением осевой силы или тепловым воздействием на сопрягаемые детали), постановкой стопорных упругих колец на валы и в канавки корпусных деталей, постановкой упругих разъемных шайб, сборкой с помощью упругих защелок, пружинных фиксаторов положения сопрягаемых деталей, пустотелых упругих штифтов, применением клемм и упругих элементов. К достоинствам данного класса соединений относятся малые габариты, удобство и быстрота сборки и разборки, что важно не только для производства, но и для обслуживания машин. В большинстве случаев усилие для сборки и разборки соединений невелико, а надежность их работы высокая даже в условиях толчков и вибраций. Соединения с упругими элементами применяют как при узловой, так и при общей сборке.

Класс IV объединяет разъемные соединения осуществляемые различными крепежными и фиксирующими деталями (резьбовые детали, клинья, цилиндрические и конические штифты). Наиболее распространены резьбовые соединения; их выполняют отдельными крепежными деталями (винтами, болтами, шпильками) а также специальными крепежными деталями. При сборке данных соединений обеспечивают требуемый натяг и стопорение резьбовых деталей различными способами.

К классу V относят соединения, осуществляемые введением в зону контакта сопрягаемых деталей дополнительного материала (расплавляемого металла при сварке, припоя, клея, пластмасс, мастик). Эти соединения являются неподвижными и неразъемными. Их применяют при выполнении заготовок (сваркой, пайкой), на промежуточных этапах механической обработки (перед окончательной обработкой), а также на сборочных операциях (при отдельных методах сварки и пайки, склеивания). В последнем случае сварка допускается, если обработанные поверхности расположены достаточно далеко от швов и допуски на расположение обработанных поверхностей в соединенных элементах достаточно широки.

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

При выборе способа соединения учитывают условия работы изделия, обеспечение необходимой его надежности, технологии обработки и сборки, условия эксплуатации, включая необходимую разборку, ремонт и сборку соединения, а также затраты на изготовление и эксплуатацию в течение заданного срока службы изделия.

Из нескольких возможных вариантов, удовлетворяющим требованиям работы и эксплуатации, окончательно отбирается метод, обеспечивающий наименьшие затраты на изготовление и эксплуатацию соединения.

Организационные формы сборки.

В различных типах и при различных условиях пр-ва организация сборки приобретает различные формы. По перемещению собираемого изделия сборка подразделяется на стационарную и подвижную, по организации на непоточную, групповую и поточную.

1. Непоточная стационарная сборка характеризуется тем, что весь процесс сборки изделия и его СЕ выполняется на одной сборочной позиции. Все детали поступают на эту позицию.

Достоинства: 1) сохранение неизменного положения основной базовой детали, что способствует достижению высокой точности изделия; 2) использование универсальных транспортных средств, приспособлений и инструментов, что сокращает продолжительность и стоимость ТПП.

Недостатки 1) длительность общего цикла сборки, выполняемого последовательно; 2) потребность в высококвалифицированных рабочих, способных выполнять любую сборочную операцию; 3) увеличение потребности в больших сборочных стендах, т.к. машина длительно время занимает монтажный стенд.

Область применения – единичное и мелкосерийное производство тяжелого и энергетического машиностроения, экспериментальные и ремонтные цехи.

2. Непоточная стационарная сборка с расчленением сборочных работ предполагает дифференциацию процесса на узловую и общую сборку. Сборка каждой СЕ и общая сборка выполняется в одно и тоже время различными бригадами и многими сборщиками. Собираемая машина остается неподвижной на одном стенде. В результате длительность процесса сборки значительно сокращается.

Преимущества: 1) значительное сокращение длительности общего цикла сборки; 2) сокращение трудоемкости выполнения отдельных сборочных операций за счет: а) специализации рабочих мест и их оборудования соотв. приспособлениями и механизирующими устройствами; б) специализации рабочих-сборщиков; в) лучшей организации труда; 3) снижение потребности в дефицитной рабочей силе сборщиков высокой квалификации; 4) более рациональное использование помещений и оборудования; 5) уменьшение размеров высоких помещений сборочных участков оборудованных мощными подъемно-транспортными устройствами; 6) сокращение себестоимости сборки.

Область применения – серийное производство средних по размеру и крупных машин.

3. Непоточная подвижная сборка характеризуется последовательным перемещением собираемого изделия от одной позиции к другой. Перемещение может быть свободным или принудительным. ТП сборки при этом разбивается на отдельные операции.

Сборка со свободным перемещением собираемого объекта заключается в том, что рабочий закончив свою операцию, с помощью средств механизации или вручную перемещает собираемую СЕ на следующую рабочую позицию, СЕ также могут собираться на тележках, рольгангах и т.п.

Сборка с принудительным перемещением собираемого объекта состоит в том, что он передвигается при помощи конвейера или тележек, замкнутых ведомой цепью.

Фактическая продолжительность выполнения каждой операции колеблется, для компенсации таких колебаний создается межоперационный задел.

Область применения – переход от сборки единичных изделий к их серийному изготовлению.

Поточная сборка характеризуется тем, что при построении ТП сборки отдельные операции процесса выполняются за одинаковый промежуток времени – такт, или за промежуток времени, кратный такту. При этом на более продолжительных операциях параллельно работают несколько рабочих-сборщиков. Межоперационное перемещение собираемого изделия осуществляется: вручную или с помощью тележек наклонного лотка или рольганга, с помощью конвейера с периодическим или непрерывным перемещением.

Поточная сборка сокращает длительность производственного цикла и уменьшает межоперационные заделы деталей, повышает специализацию сборщиков и возможности механизации и автоматизации сборочных операций, что в конечном итоге приводит к снижению трудоемкости сборки на 35 – 50%.

4а. Поточная стационарная сборка является одной из форм поточной сборки, требующих наименьших затрат на ее реализацию. Она применяется при сборке крупных и громоздких изделий (самолеты и т.д.). При этом виде сборки все собираемые объекты остаются на рабочих позициях в течении всего процесса сборки. Рабочие (или бригады) по сигналу все одновременно переходят от одних собираемых объектов к следующим через периоды времени, равные такту. Каждый рабочий (или бригада) выполняет закрепленную за ним одну и ту же операцию на каждом из собираемых объектов.

Область применения – серийное производство машин, отличающихся недостаточной жесткостью базовых деталей, большими габаритами и массой (станков, крупных дизелей, самолетов и т.п.).

4б. Поточная подвижная сборка становится экономически целесообразной в тех случаях, когда выпуск машин и СЕ значительно возрастают.

Этот вид сборки может осуществляться с непрерывно или периодически перемещающимися собираемыми объектами.

Содержание и ТП сборки.

ТП сборки заключается в соединении деталей в узлы и узлов и отдельных деталей в механизмы и целую машину. В связи с этим все работы сборочного процесса разбиваются на отдельные последовательные стадии, которые далее расчленяются на отдельные последовательные операции, переходы, приемы.

Под операцией в сборочном процессе понимается часть ТП, осуществляемая по какому-либо узлу или машине одним или несколькими рабочими на одном рабочем месте.

Под переходом понимается часть операции, которая вполне закончена, не может быть расчленена на другие переходы и выполняется без смены инструментов одним или несколькими рабочими одновременно.

Приемом называется часть перехода, состоящая из ряда простейших рабочих движений выполняемых одним рабочим.

Под установкой понимается придание определенного положения собираемым деталям и соединениям.

1. Контроль точности при сборке

Осуществляемые в процессе сборки контрольные операции дают возможность установить в соединениях, СЕ и в машине степень соответствия относительного положения, и перемещения исполнительных поверхностей техническим требованиям на сборку. В общем случае методы контроля могут быть разделены на визуальные и с применением технических средств измерений (универсальных, специальных, механизированных, автоматизированных).

В практике сборки без специальных приборов проверяют, например, форму и размеры пятен касания при контроле на краску, плотность посадки простукиванием «на звук», состояние поверхностей, кромок, стыков и пр. Понятно, что этот метод субъективен, и точность таких измерений весьма мала.

С помощью технических средств измерений контролируют зазоры в сопряжениях и относительное положение деталей. Для этого применяют концевые и штриховые меры длины, щупы, штангенинструменты, микрометрические инструменты, рычажно-механические, электрические и пневматические приборы, а также различные специальные контрольные приспособления и установки.

К основным видам геометрических проверок, осуществляемых при сборке СЕ и механизмов с помощью технических средств, относятся контроль зазоров, проверка на радиальное, торцевое и осевое биение, контроль параллельности и перпендикулярности, соосности, прямолинейности и плоскосности, положения деталей в некоторых СЕ.

Для обеспечения требуемой точности измерений необходимо, чтобы контролируемая СЕ и прибор или контрольные приспособления находились в удобном для рабочего положении и базировались на жестких опорах. Поэтому контрольные посты целесообразно оборудовать плитами, подставками для измерительного инструмента и средствами для закрепления проверяемых СЕ.

Номенклатура приборов и приспособлений, применяемых при механизированных измерениях, достаточно широка. Особенно часто используют приспособления с индикаторами часового типа.

Автоматизированные измерения осуществляются путем использования контрольно-сборочных инструментов и приспособлений, автоматически обеспечивающих создание необходимых для контроля сил, крутящих моментов , давлений и пр. применяют электроконтактные, пневмоэлектрические, фотоэлектрические и индуктивные системы.

Испытания собранных машин и сборочных единиц

Заключительной контрольной операцией ТП изготовления машин является испытание, т.е. проверка работы машины со снятием необходимых характеристик в искусственно создаваемых условиях, сходных с эксплуатационными.

Действительно если детали какого-либо тяжело нагруженного соединения, работающего на истирание, неправильно термически обработаны и не имеют необходимой поверхностной твердости, то как бы качественно не была выполнена сборка, это не будет гарантировать надежности работы СЕ. Следовательно, причиной погрешности, обнаруживаемой при испытании машины, в данном случае будет несоблюдение технологии термической обработки.

При нарушении режима механической обработки, в частности шлифования, на рабочих поверхностях детали возможно появление мельчайших трещин. Детали с таким дефектом, даже если они смонтированы в машине с соблюдением всех технических требований на сборку, могут при испытании изделия нарушить нормальную работу сочленений.

Нарушение технологии заливки подшипников антифрикционным сплавом нередко вызывает отслаивание последнего при работе подшипниковой СЕ, что также обычно обнаруживается лишь в процессе испытания машины.

Эти примеры свидетельствуют о том, что тщательное испытание машин играет очень большую роль в деле повышения качества выпускаемой продукции.

Существует много различных видов производственных испытаний машин, но все их можно свести примерно к следующим: приемочные, контрольные и специальные.

Приемочные проводят для определения фактических эксплуатационных характеристик машины, например: мощности, затраты горючего, геометрической точности, чистоты и точности на обрабатываемом изделии и пр., а также установления правильности работы механизмов и СЕ – зубчатых, цепных и других передач, подшипников, уплотнений, регуляторов и т.д.

Машина, поступающая из сборочного цеха на испытательную станцию, должна иметь сопроводительную карту, в которую контролеры сборки заносят замечания о результатах проведенной проверки.

Приемочные испытания металлорежущих станков в соответствии с общими ТУ на их изготовление и приемку проводят на холостом ходу для проверки работы механизмов и под нагрузкой для определения производительности, точности и чистоты обработки. В процессе испытаний проверяют все включения, переключения и передачу органов управления для определения правильности их действий, взаимной блокировки, надежности фиксации и отсутствии самопроизвольных смещений, отсутствия заедания, провертывания и пр.

В процессе испытаний используют специальную автоматику, позволяющую, например, автоматически изменяется число оборотов, нагрузка, мощность и пр.

Контрольным испытаниям подвергают не все машины, а лишь те, у которых при приемочных испытаниях были обнаружены недостатки.

Изделия, которые должны отвечать особо высоким требованиям надежности, после сборки, обкатки и испытания частично или полностью разбирают, проверяют состояние деталей, а затем вновь собирают и тоже подвергают кратковременным контрольным испытаниям.

Специальные испытания проводят при необходимости изучения какого-либо явления в машине (например износа), при проверке новой конструкции СЕ или детали, установлении пригодности новой марки материала на ответственных деталях или измерении качества обработки поверхностей и пр. Программу и режимы этих испытаний разрабатывают в зависимости от целей их проведения.

Полученная при испытании ряда машин информация кодируется, подвергается статистической обработке и на основе этого анализа появляется возможность выявить с большой достоверность недостаточно надежные СЕ, механизмы и детали и принять меры для их доработки.

Кроме испытаний машин-изделий часто такой же проверке подвергают некоторые СЕ, например, масляные и водяные насосы, коробки передач, редукторы и т.д. Собранные СЕ обычно испытывают на стендах либо по методу искусственного нагружения, имитирующего условия работы СЕ в изделии.

Подготовка изделий к хранению и отправке потребителю

Машина (СЕ) после сборки и испытаний обычно не сразу поступает в эксплуатацию. Этот нерабочий период для изделия может быть нередко продолжительным. Чтобы надежно предохранить детали, узлы от появления коррозии, их повергают консервации. Соответствующий ГОСТ распространяется на все виды изделий и полуфабрикатов и устанавливает требования к выбору средств временной противокоррозионной защиты и консервации изделий на период их хранения и транспортирования.

Стандарты предусматривают варианты временной противокоррозионной защиты и методы консервации, учитывающие конструктивные особенности изделий, материалы из которых они изготовлены, условия и сроки хранения, климатические и другие факторы.

ГОСТ устанавливает методы технологической подготовки поверхности под консервацию. В зависимости от характера загрязнения и металла изделия применяют для обезжиривания водно-щелочные растворы и эмульсии, в случае, когда эти средства очистки не эффективны, применяют органические растворители.

Консервацию металлических изделий производят нанесением на всю поверхность изделия или отдельных частей его слоя смазки или ингибированных полимерных покрытий, путем упаковки в ингибированную бумагу, помещением в атмосферу, насыщенную парами ингибитора, помещением в герметизированный пленочный чехол с силикагелем или инертной атмосферой.

Стандартом предусмотрены консервирующие материалы, которые следует применять при различных характеристиках поверхности изделия.

ГОСТ определяет также основные варианты систем внутренней (барьерной) упаковки изделий с применением парафинированной бумаги, чехлов из полиэтиленовой или поливинилхлоридной пленки, картонных коробок и герметизирующих составов. Установлены сроки временной противокоррозионной защиты изделий от одного года до десяти лет.

Приведены способы расконсервации изделий в зависимости от применяемых вариантов временной защиты и способы переконсервации в случае обнаружения дефектов консервации.

Процессы консервации а также упаковка изделий массового производства осуществляются на многих предприятиях с применением механизированных средств, а при изготовлении малогабаритных изделий (например подшипников качения) – автоматизируются.

Последовательность проектирования ТП сборки

Проектирование ТП сборки ведется в следующей последовательности:

1. Описание служебного назначения СЕ (техническое описание СЕ; анализ исходных данных для проектирования).

2. Анализ ТУ (технических условий) на СЕ в связи со служебным назначением.

3. Выбор типа производства.

4. Точностные расчеты: выбор методов достижения требуемой точности.

5. Предварительный выбор метода и организационной формы сборки.

6. Анализ технологичности конструкции изделия (ТКИ).

7. Выбор методов контроля качества СЕ.

8. Проектирование технологической схемы сборки (ТСС) и последовательности сборки.

9. Разрабатывается необходимая для выполнения ТП технологическая оснастка (приспособления, режущий, монтажный, контрольно-измерительный инструмент и оборудование).

10. Нормирование процесса сборки, составление циклограммы сборки.

11. Формирование сборочных операций. Окончательный выбор вида и организационной формы сборки.

12. Проектирование завершающих операций сборки: контроля, балансировки, регулировки, испытаний собранного изделия.

13. Выбор метода окраски, консервации и упаковки собранного изделия.

14. Оформляется техническая документация процесса сборки.

………………………………………………………………………………………

Последовательность проектирования ТП сборки

Проектирование ТП сборки ведется в следующей последовательности:

15. Описание служебного назначения СЕ (техническое описание СЕ; анализ исходных данных для проектирования).

16. Анализ ТУ (технических условий) на СЕ в связи со служебным назначением.

17. Выбор типа производства.

18. Точностные расчеты: выбор методов достижения требуемой точности.

19. Предварительный выбор метода и организационной формы сборки.

20. Анализ технологичности конструкции изделия (ТКИ).

21. Выбор методов контроля качества СЕ.

22. Проектирование технологической схемы сборки (ТСС) и последовательности сборки.

23. Разрабатывается необходимая для выполнения ТП технологическая оснастка (приспособления, режущий, монтажный, контрольно-измерительный инструмент и оборудование).

24. Нормирование процесса сборки, составление циклограммы сборки.

25. Формирование сборочных операций. Окончательный выбор вида и организационной формы сборки.

26. Проектирование завершающих операций сборки: контроля, балансировки, регулировки, испытаний собранного изделия.

27. Выбор метода окраски, консервации и упаковки собранного изделия.

28. Оформляется техническая документация процесса сборки.

Сборка неподвижных неразъемных соединений

В конструкциях машин неподвижные неразъемные соединения имеют широкое применение. Разборка этих соединений обычно связана с нарушением состояния сопрягаемых поверхностей, а нередко с порчей одной или нескольких деталей СЕ.

Конструктивных разновидностей неподвижных неразъемных соединений чрезвычайно много. Условно их разделяют на три группы:

- соединения с силовым замыканием; относительная неподвижность деталей в которых обеспечивается механическими силами, возникающими в результате пластических деформаций;

-соединения с геометрическим замыканием, осуществляемым благодаря форме сопрягаемых деталей,

- соединения, в основе которых лежат молекулярные силы: сцепления или адгезии.

Рассмотрим процессы сборки наиболее распространенных в машиностроении соединений- соединения с гарантированным натягом, сварные, паяные, склеиваемые и заклепочные.

соединения с гарантированным натягом

Такие соединения осуществляются одним из следующих способов: нагреванием охватывающей детали перед сборкой, охлаждением охватываемой детали, путем пластической деформации (например развальцовки), приданием упругости охватываемой детали.

охватываемая деталь под действием прикладываемых вдоль оси сил запрессовывается в охватывающую с натягом, в результате чего возникают силы трения обеспечивающие относительную неподвижность деталей.

1. Соединения собираемые с использованием тепловых методов

Сборку с нагревом охватывающей детали осуществляют чаще всего в тех случаях, когда в соединении предусмотрены конструкций значительные натяги. Создаются натяги, средняя величина которых примерно в 2 раза больше натягов при обычных посадках. Так как микронеровности сопрягаемых поверхностей не сглаживаются, как при холодной запрессовке, а как бы сцепляются друг с другом. Кроме того, упрощается и удешевляется сборочное оборудование, ибо отпадает надобность в тяжелых прессах.

Охватывающую деталь нагревают в газовых или электрических печах, после ее установки на место, ее охлаждают потоком воздуха или в масляной ванне.

Способ сборки с охлаждением охватываемой детали имеет ряд преимуществ. Нагрев деталей сложной формы может явиться причиной возникновения температурных напряжений, местных деформаций, снижения твердости и окисления поверхностей деталей. Сборка с применением глубокого холода не имеет таких недостатков. Для охлаждения требуется меньше времени, чем для нагрева. Охлаждение до –75 °С производят при помощи твердой углекислоты (сухого льда), либо холодильных машин до –100°С.

При охлаждении детали помещаются в специальные теплоизолированные камеры, стенки которых охлаждаются жидкими хладоносителями.

2. Соединения, собираемые путем пластической деформации деталей

Пластическую деформацию используют при сборке соединений, натяг в которых создается радиальным расширением охватываемой или сжатием охватывающей детали. Распространенными видами являются вальцевание, раздача, бортование осадка, формирование, обжатие.

Основное назначение соединений, получаемых таким способом, - обеспечить неподвижность и герметичность от проникновения газов или жидкостей.

3. Сборка продольно-прессовых соединений

Соединения такого вида сравнительно широко распространены в конструкциях машин. Процесс сборки состоит в том, что к одной из двух деталей, охватываемой или охватывающей, прикладывается осевая сила, надвигающая детали друг на друга.

Охватываемая деталь имеет наружной диаметр больший, чем диаметр отверстия охватывающей детали,

4. Сварка

Сварные соединения в конструкциях машин получают все большее распространение.

Распространенными в промышленности способами сварки являются: контактная-точечная и шовная; дуговая-полуавтоматическая и автоматическая под слоем флюса, в среде защитных газов; электрошлаковая; ультразвуковая. В ряде производств используются новые виды сварки: электронным лучом; плазменная-квантовая; диффузионная.Для сварки деталей из пластических масс используют тепловые виды сварки и сварку нагревом ТВЧ.

Основными элементами сборочно-сварочного процесса являются подготовка поверхностей под сварку, сборка и установка СЕ, закрепление, пуск, подвод сварочной головки, подача электрода, сварка, отвод головки, выключение, снятие сваренной СЕ, контроль.

Пайка

Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения двух или нескольких деталей с применением присадочного металла – припоя путем их нагрева в собранном виде до температуры плавления припоя. Расплавленный припой затекает в специально создаваемые зазоры между соединяемыми деталями, и протекает процесс, взаимного растворения металла деталей и припоя в результате чего образуется сплав, более прочный, чем припой.

В зависимости от температуры плавления припоя различат пайку мягкими и твердыми припоями. Мягкие (обычно оловянисто-свинцовые) припои имеют температуру плавления ниже 400°С обладают небольшим пределом прочности, твердые (медные, медно-цинковые) припои – 400–1200°С. Припой закладывают в месте спая в виде фольговых прокладок, проволочных контуров, лент, дроби, паст вместе с флюсом, а так же наносят в расплавленном виде.

Кроме припоя, при пайке применяют флюсы, назначение которых сводится к защите места спая от окисления при нагреве СЕ, обеспечению лучшей смачиваемости места спая расплавленным металлом и растворению металлических окислов.

Пайку точных соединений производят без флюсов в защитной атмосфере или в вакууме.

Процесс пайки включает подготовку сопрягаемых поверхностей деталей под пайку, сборку, нанесение флюса и припоя, нагрев места спая, промывку и зачистку шва.

В зависимости от способа нагрева пайку подразделяют на: газовую, погружением (в металлические или соляные ванны), электрическую (дуговая, индукционная, контактная), в печах, ультразвуковую.

В единичном и мелкосерийном производствах распространены способы пайки с местным нагревом посредством паяльника или газовой горелки; в крупносерийном и массовом производствах СЕ при пайке нагревают в ваннах и газовых печах, а также широко применяют электронагрев. Особенно широко используют индукционный нагрев ТВЧ.

Детали для пайки должны быть тщательно подготовлены. Места под спай необходимо осмотреть и при наличии коррозии зачистить, а затем промыть и обезжирить.

Паянные соединения контролируют по параметрам режимов пайки, внешним осмотром, проверкой на прочность или герметичность, а так же методами дефекто и рентгеноскопии.

Склеивание

В процессе склеивания между сопрягаемыми поверхностями вводится слой специального вещества, способного при определенном физическом состоянии, благодаря проявлению сил адгезии, неподвижно склеивать эти детали. Одним из важных преимуществ склеивания является возможность получения соединений из разнородных металлов и неметаллических материалов. Кроме того, в процессе склеивания можно в значительной мере избежать внутренних напряжений и деформации детали, т.к. технология не требует повышенных температур.

Существенными недостатками клеевых соединений являются их сравнительно низкая термостойкость, склонность к старению, необходимость в ряде случаев нагревания соединения при склеивании.

Существует большое разнообразие марок клеев. Они делятся на две группы: конструкционные, или жесткие и неконструкционные или эластичные. Первые отверждаются нагревом, или введением в состав специального отвердителя. Их применяют когда требуется высокая прочность. Неконструкционные клеи, основанные на эластомерах, менее прочны но более дешевы.

Кроме того, клеи подразделяют на жидкие, пастообразные, пленочные и порошковые.

В процессе склеивания деталей выполняют следующие работы: подготавливают поверхности (очистка путем травления, дробеструйной или пескоструйной обработкой, обезжириванием.), готовят клей, наносят на поверхности, поверхности выдерживают(для удаления растворителей) и высушивают, соединяют склеиваемые детали и создают условия для отвердения (выдержка под давлением и нагревом), зачищают соединение и контролируют сборку (осмотром, простукиванием или посредством контрольных приборов – ультразвуковыми методами).

Для нанесения клеев используют кисть, шпатель, ролик, покрытый фетром, специальные шприцы, особые механизированные установки.

Требуемые давления создают посредством пневматических и гидравлических прессов, автоклавов, струбцин или специальных приспособлений. При необходимости горячего отвердевания одновременно с прессованием производят подогрев в термостатах, конвейерных печах или с применением электронагрева.

Сборка заклепочных соединений

Заклепочные соединения в конструкциях машин вытесняются сварными, клеевыми и резьбовыми соединениями. Заклепки используют в тех массовых СЕ, где сопрягаются плохо свариваемые друг с другом материалы и стоимость крепления заклепками меньше стоимости резьбовых деталей.

Наиболее распространены заклепки со сплошным стержнем (а), трубчатые (б) и полутрубчатые (в), материал заклепок – сталь, медь, латунь и алюминиевые сплавы.

Клепку осуществляют на прессах, с помощью специализированных приспособлений или посредством механизированного инструмента. Ручную клепку предусматривать в ТП не следует.

Для уменьшения при клепке смещения отверстия в соединяемых деталях целесообразно заклепки ставить не последовательно, а в разброс. В случае использования подвижных пресс-скоб операция клепки включает 4 основных этапа: базирование подсобранной СЕ, опускания скобы и включение кнопки пуска, формирование головки заклепки, отход штока и подъем скобы.

Многие заклепочные соединения, работающие в условиях повышенных или пониженных давлений, должны быть герметичными. Поэтому при клепке применяют специальные уплотнительные материалы – герметики в виде клееобразной жидкости, пасты или пленки. Герметики накладывают либо на поверхность сопряжения, либо на внешнюю поверхность заклепочного шва.

Контроль обычно осуществляется осмотром или простукиванием заклепок; плотные соединения проверяют гидравлическим испытанием. Ответственные заклепочные соединения следует контролировать методами рентгеноскопии.

Сборка разъемных соединений

1. Сборка резьбовых соединений

Резьбовые соединения осуществляют непосредственным свинчиванием собираемых деталей, имеющих внутреннюю и наружную резьбу, и с помощью крепежных деталей – винтов, гаек , болтов, шпилек. Иногда применяют дополнительные детали – шайбы.

Процесс сборки резьбового соединения в общем случае складывается из следующих элементов: подачи деталей, установки их и предварительного ввертывания (навинчивания), подвода и установки инструмента, завинчивания, затяжки, отвода инструмента, дотяжки, шплинтовки или выполнения иного процесса, необходимо для предохранения от самоотвинчивания, в случае автоматической сборки предварительное ввертывание часто производят вручную. Это объясняется тем, что от доброкачественности наживления зависит правильная первоначальная установка одной детали по другой, а также возможность исключения срывов первых ниток резьбы, что нередко приводит к порче дорогостоящих корпусных деталей.

Перечисленные переходы выполняются вручную, с использованием обычного или механизированного инструмента и автоматически с использованием специальных сборочных машин.

При большом числе гаек рекомендуется завертывать их в определенном порядке (последовательно от центра к краям в одну и в другую сторону попеременно по методу спирали). Затяжку производят постепенно.Сначала все гайки (болты) затягивают на одну треть, затем на две трети, потом на полную затяжку. Правильно выбранная последовательность навинчивания гаек исключает перекосы и коробления деталей. Недовернутая гайка вызывает перегрузку соседних с ней шпилек и это может явиться причиной их разрыва во время работы машины.

В процессе разборки резьбовых соединений целесообразно придерживаться обратного порядка отвинчивания гаек.

От самоотвинчивания резьбовые соединения предохраняют стопорящими элементами: упругими шайбами, нитроклеем, контровочной проволокой, гайками с упругими элементами, контргайками.

Инструмент: гайковерты винтоверты, шпильковерты, сверлильные станки, спецустановки. Некоторые имеют ГОСТ.

Для обеспечения требуемой затяжки резьбового соединения применяют специальные ключи, они бывают двух типов: предельные автоматически выключающиеся при достижении определенного момента затяжки, и динамометрические – с указанием величины прилагаемого момента при затяжке.

2.Шпоночные соединения

Различают шпонки клиновые, призматические, цилиндрические, сегментные.

Призматические применяют для неподвижных и подвижных соединений, а остальные только для неподвижных.

При неподвижных соединениях шпонку устанавливают в паз вала плотно или даже с натягом, а в пазу ступицы посадка создается более свободная.

При монтаже на вал охватывающей детали необходимо следить, чтобы она не "сидела" на шпонке, т.е. центрировалась бы исключительно на цилиндрической или конической поверхности вала. При этом между верхней плоскостью шпонки и впадиной паза втулки должен быть достаточный зазор.

При сборке соединений с клиновой шпонкой необходимо добиваться, чтобы дно паза охватывающей детали имело уклон, соответствующей уклону шпонки, т.к. иначе ступица будет сидеть на валу с перекосом.

В конструкциях машин начинают применяться разнообразные виды без шпоночных соединений. Один из таких видов – соединение упругопластичными втулками.

Охватывающая деталь 1 устанавливается на цилиндрическом хвостовике вала 2, центрируясь на два металлических кольца, между которыми поставлена втулка из капрона, поронита и асборезины или других упрогопластических материалов. Под действием осевой силы, создаваемой гайкой, втулка деформируется, в результате чего возникают силы трения, прочно удерживающие охватывающую деталь на валу 2.

3. Сборка шлицевых соединений

Соединение деталей по шлицам позволяет обеспечивать более точное центрирование, чем при соединении деталей со шпонкой, а также повышенную прочность. Распространены прямобочные, эвольвентные и треугольные шлицевые цилиндрические соединения. В прямобочном соединении охватывающая деталь может быть центрирована по наружной поверхности шлицев, по поверхности впадин или по боковым сторонам шлицев. В соединении с эвольвентными шлицами центрирование осуществляется профилями зубьев или по наружной поверхности шлицев. При треугольных шлицах детали центрируются по боковым профилям шлицев.

В зависимости от применяемой посадки центрирующих поверхностей шлицевые соединения можно отнести к одной из следующих групп: тугоразъемные, легкоразъемные и подвижные.

Сборку шлицевых соединений начинают с осмотра состояния шлицев обеих деталей. Даже небольшие забоины, задиры или заусенцы в шлицевом соединении не допускаются. В тугоразъемных соединениях охватывающую деталь обычно напрессовывают на вал при помощи специального приспособления или на прессе.

После установки и закрепления охватывающей детали на шлицах соединение следует проверить на биение. Допускаемые величины радиального и торцевого биения зависят от назначения соединения и указываются в технических требованиях на сборку или на чертеже СЕ.

В правильно собранной СЕ с подвижным шлицевым соединением перемещение охватывающей детали должно быть легким, без заеданий.

4. Сборка неподвижных конических соединений

Конические соединения с неподвижной посадкой часто применяют взамен цилиндрических: в сборке они имеют ряд преимуществ.

Вследствие того, что в начале сборки вал легко входит в отверстие и самоцентрируется, сборка конических соединений значительно облегчается, что особенно важно при установке крупных деталей (маховиков, больших зубчатых колес). Напряженность посадки и необходимый натяг в коническом соединении создаются напрессовкой охватывающего конуса на охватываемый и поэтому могут регулироваться. Конические соединения удобны в разборке.

Сборку конического соединения начинают с подборки охватывающей детали по конусу вала. Проверку ведут по краске, на качку, а также по глубине посадки охватывающего конуса на валу. Перекос и качка деталей возникают при несовпадении углов конусов охватываемой и охватывающей деталей.

В процессе сборки конического соединения к охватываемой детали – валу или охватывающей – втулке, прикладывают осевую силу. В сопряжении возникает диаметральный натяг

Требуемый натяг в соединении можно достичь запрессовкой определенной силы. Для этого применяют специальные приспособления.

Сила, требуемая для сборки неподвижного конического соединения, в ряде малогабаритных СЕ создается обычной гайкой. гайку необходимо затягивать предельным или динамометрическим ключом.

Сборку неподвижного конического соединения можно также осуществить нагревом охватывающей детали или охлаждением охватываемой.

конические штифты, соединяющие втулку и вал. В некоторых конструкциях неподвижность соединения обеспечивается также пружинно-затяжными кольцами. При затяжке гайки эти кольца вследствие конического сопряжения получают упругую деформацию, в результате которой достигается неподвижность соединения. Кольца применяют цельные и разъемные. Углы наклона конусов для этих колец =12,514.

От силы затяжки колец зависит величина крутящего момента, передаваемого соединением. Здесь существует строгая линейная зависимость.

Сборка неподвижных разъемных соединений

2. Сборка резьбовых соединений

Резьбовые соединения осуществляют непосредственным свинчиванием собираемых деталей, имеющих внутреннюю и наружную резьбу, и с помощью крепежных деталей – винтов, гаек , болтов, шпилек. Иногда применяют дополнительные детали – шайбы.

Процесс сборки резьбового соединения в общем случае складывается из следующих элементов: подачи деталей, установки их и предварительного ввертывания (навинчивания), подвода и установки инструмента, завинчивания, затяжки, отвода инструмента, дотяжки, шплинтовки или выполнения иного процесса, необходимо для предохранения от самоотвинчивания, в случае автоматической сборки предварительное ввертывание часто производят вручную. Это объясняется тем, что от доброкачественности наживления зависит правильная первоначальная установка одной детали по другой, а также возможность исключения срывов первых ниток резьбы, что нередко приводит к порче дорогостоящих корпусных деталей.

Перечисленные переходы выполняются вручную, с использованием обычного или механизированного инструмента и автоматически с использованием специальных сборочных машин.

При большом числе гаек рекомендуется завертывать их в определенном порядке (последовательно от центра к краям в одну и в другую сторону попеременно по методу спирали). Затяжку производят постепенно.Сначала все гайки (болты) затягивают на одну треть, затем на две трети, потом на полную затяжку. Правильно выбранная последовательность навинчивания гаек исключает перекосы и коробления деталей. Недовернутая гайка вызывает перегрузку соседних с ней шпилек и это может явиться причиной их разрыва во время работы машины.

В процессе разборки резьбовых соединений целесообразно придерживаться обратного порядка отвинчивания гаек.

От самоотвинчивания резьбовые соединения предохраняют стопорящими элементами: упругими шайбами, нитроклеем, контровочной проволокой, гайками с упругими элементами, контргайками.

Инструмент: гайковерты винтоверты, шпильковерты, сверлильные станки, спецустановки. Некоторые имеют ГОСТ.

Для обеспечения требуемой затяжки резьбового соединения применяют специальные ключи, они бывают двух типов: предельные автоматически выключающиеся при достижении определенного момента затяжки, и динамометрические – с указанием величины прилагаемого момента при затяжке.

2.Шпоночные соединения

Различают шпонки клиновые, призматические, цилиндрические, сегментные.

Призматические применяют для неподвижных и подвижных соединений, а остальные только для неподвижных.

При неподвижных соединениях шпонку устанавливают в паз вала плотно или даже с натягом, а в пазу ступицы посадка создается более свободная.

При монтаже на вал охватывающей детали необходимо следить, чтобы она не "сидела" на шпонке, т.е. центрировалась бы исключительно на цилиндрической или конической поверхности вала. При этом между верхней плоскостью шпонки и впадиной паза втулки должен быть достаточный зазор.

При сборке соединений с клиновой шпонкой необходимо добиваться, чтобы дно паза охватывающей детали имело уклон, соответствующей уклону шпонки, т.к. иначе ступица будет сидеть на валу с перекосом.

В конструкциях машин начинают применяться разнообразные виды без шпоночных соединений. Один из таких видов – соединение упругопластичными втулками.

Охватывающая деталь 1 устанавливается на цилиндрическом хвостовике вала 2, центрируясь на два металлических кольца, между которыми поставлена втулка из капрона, поронита и асборезины или других упрогопластических материалов. Под действием осевой силы, создаваемой гайкой, втулка деформируется, в результате чего возникают силы трения, прочно удерживающие охватывающую деталь на валу 2.

3. Сборка шлицевых соединений

Соединение деталей по шлицам позволяет обеспечивать более точное центрирование, чем при соединении деталей со шпонкой, а также повышенную прочность. Распространены прямобочные, эвольвентные и треугольные шлицевые цилиндрические соединения. В прямобочном соединении охватывающая деталь может быть центрирована по наружной поверхности шлицев, по поверхности впадин или по боковым сторонам шлицев. В соединении с эвольвентными шлицами центрирование осуществляется профилями зубьев или по наружной поверхности шлицев. При треугольных шлицах детали центрируются по боковым профилям шлицев.

В зависимости от применяемой посадки центрирующих поверхностей шлицевые соединения можно отнести к одной из следующих групп: тугоразъемные, легкоразъемные и подвижные.

Сборку шлицевых соединений начинают с осмотра состояния шлицев обеих деталей. Даже небольшие забоины, задиры или заусенцы в шлицевом соединении не допускаются. В тугоразъемных соединениях охватывающую деталь обычно напрессовывают на вал при помощи специального приспособления или на прессе.

После установки и закрепления охватывающей детали на шлицах соединение следует проверить на биение. Допускаемые величины радиального и торцевого биения зависят от назначения соединения и указываются в технических требованиях на сборку или на чертеже СЕ.

В правильно собранной СЕ с подвижным шлицевым соединением перемещение охватывающей детали должно быть легким, без заеданий.

4. Сборка неподвижных конических соединений

Конические соединения с неподвижной посадкой часто применяют взамен цилиндрических: в сборке они имеют ряд преимуществ.

Вследствие того, что в начале сборки вал легко входит в отверстие и самоцентрируется, сборка конических соединений значительно облегчается, что особенно важно при установке крупных деталей (маховиков, больших зубчатых колес). Напряженность посадки и необходимый натяг в коническом соединении создаются напрессовкой охватывающего конуса на охватываемый и поэтому могут регулироваться. Конические соединения удобны в разборке.

Сборку конического соединения начинают с подборки охватывающей детали по конусу вала. Проверку ведут по краске, на качку, а также по глубине посадки охватывающего конуса на валу. Перекос и качка деталей возникают при несовпадении углов конусов охватываемой и охватывающей деталей.

В процессе сборки конического соединения к охватываемой детали – валу или охватывающей – втулке, прикладывают осевую силу. В сопряжении возникает диаметральный натяг

Требуемый натяг в соединении можно достичь запрессовкой определенной силы. Для этого применяют специальные приспособления.

Сила, требуемая для сборки неподвижного конического соединения, в ряде малогабаритных СЕ создается обычной гайкой. гайку необходимо затягивать предельным или динамометрическим ключом.

Сборку неподвижного конического соединения можно также осуществить нагревом охватывающей детали или охлаждением охватываемой.

конические штифты, соединяющие втулку и вал. В некоторых конструкциях неподвижность соединения обеспечивается также пружинно-затяжными кольцами. При затяжке гайки эти кольца вследствие конического сопряжения получают упругую деформацию, в результате которой достигается неподвижность соединения. Кольца применяют цельные и разъемные. Углы наклона конусов для этих колец =12,514.

От силы затяжки колец зависит величина крутящего момента, передаваемого соединением. Здесь существует строгая линейная зависимость.

Проектирование технологических процессов автоматической сборки

1. Условия применения сборки

Автоматизация сборки повышает качество изделий, производительность, улучшает условия труда и высвобождает большое количество рабочих, снижает себестоимость изделий и уменьшает потребные производственные площади.

Автоматизацию сборки сдерживают нетехнологичность конструкции изделий, недостаточная унификация и малая серийность их выпуска, отсутствие типового сборочного оборудования, недостаточно высокое качество деталей изделий, а так же малое число апробированных на производстве приемов решений.

При автоматической сборке должна быть использована прогрессивная и проверенная на практике технология. Недопустимо постое копирование ручной сборки. Создание технологии автоматической сборки тесно связано с глубоким изучением сущности сборочных процессов для выявления закономерностей их протекания и эффективного управления ими. На базе научных и методических основ автоматизации сборки разрабатываются технологические основы проектирования сборочного автоматического оборудования и создаются типовые исполнительные устройства, из которых по принципу агрегатирования можно быстро компоновать автоматическое сборочное оборудование различного целевого назначения. В основе этой работы должна лежать типизация ТП сборки.

Стадии развития процессов автоматизации сборки – частичная и комплексная механизация, частичная и комплексная автоматизация. Такая последовательность способствует постоянному накоплению опыта, однако она не является обязательной во всех случаях.

Комплексная автоматизация – высшая форма автоматизации сборки. Из технологического и вспомогательного оборудования компонуются автоматические линии, цехи и заводы, где в едином потоке осуществляются процессы выполнения сборки, контроля, регулировки, окраски упаковки или консервации. При комплексной автоматизации обеспечивается возможность непрерывной работы в едином потоке. Не нужны промежуточные склады, сокращаются производственные заделы и длительность цикла производства, упрощается планирование производства и учет выпускаемой продукции.

ТП автоматической сборки существенно отличается от ручной и механизированной сборки.

Для автоматической сборки нужно иметь: 1) бункерно-ориентирующие устройства для деталей изделия, кассеты ли магазины, загружаемые более сложными по своей конфигурации деталями в предварительно ориентированном виде; 2) накопители соединяемые с бункерно-ориентирующими устройствами открытыми или закрытыми лотками; 3) отсекатели – устройства для поштучной выдачи деталей из накопителя на сборочную позицию автомата; 4) питатели – устройства для передачи деталей из накопителя после освобождения ее отсекателем на сборочную позицию автомата(направляют деталь для точного соединения с сопрягаемой деталью); 5) устройства для получения соединений (прессовых, клепанных и т.д.); 6) устройства выполняющие специальные функции (обдувку, смазку и др.); 7) устройства контролирующие правильность выполнения соединения; 8) механизм для удаления собранного изделия из автомата в тару или на транспортер для передачи на следующий автомат без изменения ориентации.

2. Технологичность конструкции изделий

При автоматической сборке деталям изделия необходимо придавать простые и симметричные формы. Это упрощает ориентацию деталей при выдаче их из бункерно-ориентирующего устройства на рабочую позицию. Ориентация, т.е. придание деталям вполне определенного положения в пространстве, это основной первоначальный и наиболее сложный этап автоматической сборки. Ориентации подвергаются детали небольших и средних (до 100мм) размеров. Детали загружают в бункерно-ориентирующие устройства навалом. Более крупные детали поступают из магазинов или их подают на сборочный автомат вручную.

Главные факторы, определяющие сложность автоматического ориентирования деталей в вибрационных устройствах – число осей и плоскостей симметрии, которые имеет деталь, и соотношение ее габаритных размеров.

Детали, подлежащие ориентации, можно разбить на три основные группы: имеющие ось вращения, имеющие плоскость симметрии, не имеющие плоскости симметрии. Детали первой группы могут иметь и не иметь плоскости симметрии перпендикулярной к оси вращения. При первом условии автоматическая ориентация значительно упрощается. Детали второй группы можно разбить на три класса.

1 класс – детали имеют 3 плоскости симметрии, 2 класс – 2 плоскости симметрии, 3 класс – одну. Ориентация деталей третьей группы значительно усложняется, поскольку на лотке ориентирующего устройства возрастает число возможных положений детали. Деталям необходимо придавать простые и симметричные формы, увеличивая, по возможности, количество плоскостей симметрии.

Задача автоматической ориентации часто затрудняется или становится невозможной, когда несимметричность детали выражена слаборазличными внешними признаками (отверстиями малого диаметра, переходные поверхности с различными, но близкими по величине радиусами закругления и т.д.). Для упрощения ориентации таких деталей их конструкцию изменяют, предусматривая уступы, срезы, дополнительные отверстия и другие элементы, несколько усложняя при этом механическую обработку.

Конструкция деталей должна быть такой, чтобы при выдаче из вибробункера они не сцеплялись в виде многозвенных цепочек. Большие трудности создаются при выдаче из бункера спиральных пружин, разрезных колец и прижимных шайб с большим зазором в замке. Если торцовые ветки не поджаты, то при диаметре проволоки меньшем промежутка между витками, возможно взаимное сцепление пружин.

Детали, сопрягающиеся с зазором или натягом необходимо выполнять с фасками или направляющими элементами.

Базовые детали изделий при автоматической сборке должны просто и надежно устанавливаться и закрепляться на рабочих позициях автоматов. При корректировке конструкции изделия следует в максимальной степени стремиться к использованию унифицированных и стандартных деталей, а также к унификации элементов оригинальных деталей. Это позволяет использовать однотипные исполнительные и вспомогательные устройства сборочных автоматов, что сокращает сроки и себестоимость их изготовления.

Конструкция изделия должна быть удобной для подвода и отвода сборочных инструментов по прямолинейным траекториям.

Конструкцию изделия в целом желательно делать такой, чтобы сборку можно было производить без изменения положения базовой детали. Сложные изделия необходимо расчленять на предварительно собираемые элементы. Это позволяет шире применять и автоматизировать узловую сборку.

Автоматизация сборки облегчается переходом к более удобным видам соединения деталей и частей изделия. Традиционные методы выполнения соединений, ориентированные на ручную механизированную сборку, необходимо критически анализировать и заменять новыми, более эффективными. Сборка резьбовых соединений в условиях автоматизации сложнее, чем сборка клепкой, а при использовании отдельных видов сварки и пайки сборка выполняется проще, чем при клепке.

3. Разработка тп сборки

При проектировании ТП автоматической сборки имеются свои особенности.

1. До начала работ по проектированию ТП выявляют технико-экономическую целесообразность автоматизации, если она не диктуется только требованиями облегчения и оздоровления условий труда.

2. Тщательно разрабатывают ТП сборки на основе установления сущности и закономерности их протекания. Знание этих закономерностей является основным условием определения параметров, воздействуя на которые, можно интенсифицировать производство и повысить его точность.

3. Тщательность разработки технологии автоматической сборки обусловлена трудностями последующей корректировки принятых решений и большими затратами времени и средств на ее проведение.

4. За основу разрабатываемой технологии принимают прогрессивную технологию и проверенные типовые решения, а также результаты научных исследований в данной области.

5. С развитием автоматизации сборки возрастает роль и ответственность технолога за выбор принятой технологии и дорогостоящего оборудования, за выполнение всех этапов проекта нового и реконструируемого сборочного цеха.

6. Заданное качество продукции обеспечивается в результате устойчивой и надежной работы технологического оборудования. ТП должны быть стабильны во времени, а принятое оборудование – допускать возможность быстрой переналадки.

7. Сокращается число рабочих, обслуживающих автоматическое оборудование, уменьшается их влияние на качество продукции и производительность сборки. Максимально высвобождаются сборщики.

8. Обеспечиваются непрерывность протекания ТП сборки и сокращение производственного цикла, оптимальная концентрация технологических переходов при построении операций, более полная балансировка сборочных линий, использование энергосберегающих ТП сборки.

9. Работа технолога усложняется необходимостью детальной проработки вопросов ориентации, базирования, транспортирования и контроля качества продукции, а также обоснованной и подробной разработки технических заданий на конструирование специальных исполнительных устройств и оснастки.

10. Проектирование ТП автоматической сборки требует от технолога большого опыта, широкой инженерной эрудиции и знаний в различных смежных областях.

По организационным формам автоматическая сборка может быть стационарной и конвейерной.

121