Основы технологии сборки машин

Технологический процесс сборки машин состоит из ряда опера­ций и переходов, вид и последовательность которых определяются прежде всего конструктивными особенностями машины, ее сбороч­ных единиц и деталей. Для установления последовательности опе­раций составляются схемы сборки: на основе чертежей машины сперва выделяют сборочные единицы и сборочные группы, которые можно собирать независимо и изолированно друг от друга, с тем чтобы затем объединить их на операциях монтажа сборочной еди­ницы и машины.

В каждом сборочном комплекте выделяют базовую деталь, на которой непосредственно или через промежуточные элементы опре­деляют положение всех других деталей и групп деталей, входя­щих в сборочный комплект. Такими базовыми деталями могут быть, например, станины, плиты, рамы, корпуса коробок и т. д.

Разработка схемы сборки является ответственным этапом про­ектирования технологии производства машин. Значение правиль­ного выбора схемы сборки возрастает по мере увеличения мас­штабов производства. При определении последовательности сбо­рочных операций обычно стремятся начать сборку сборочных единиц и изделий с деталей, входящих в наибольшее число раз­мерных цепей, и в первую очередь с наиболее ответственных де­талей.

Технологический процесс сборки складывается из соединения сопрягаемых деталей и сборочных единиц путем приведения в со­прикосновение их основных баз (соединяемых поверхностей); про­верки точности относительного положения и движения собираемых деталей; необходимой подгонки, регулировки с целью получения соединения требуемой точности; фиксации (закрепления) установ­ленных деталей и сборочных единиц в соответствии с конструктив­ными особенностями машины.

В условиях единичного и мелкосерийного производства, когда детали не взаимозаменяемы, применяют метод индивидуальной их пригонки. Такой метод сборки требует слесарной доработки сбо­рочных единиц: притирки, опиливания, шабрения, соосной обра­ботки отверстий и т. д.

В массовом и крупносерийном производстве используется диф­ференциация технологического процесса сборки, под которой под­разумевается деление процесса сборки на элементы для последо­вательного выполнения на одном или нескольких рабочих местах. Дифференциация процесса сборки в определенных пределах обычно является выгодной. Только благодаря расчленению процесса на операции и рациональному распределению их по рабочим местам можно уменьшить трудоемкость сборки на 15. 20 %.

При сборочных операциях используют соответствующие инст­рументы, приспособления и оборудование: в индивидуальном про­изводстве — обычный режущий и измерительный слесарный инст­румент и универсальную оснастку (тиски, струбцины, сборочные столы, стенды) , при серийно-массовом — специальные электрические и пневматические инструменты и приспособления (гайковерты молотки, манипуляторы, сборочные кондукторы, быстродействующие фиксаторы, вращающиеся столы и др.). Могут применяться также прессы, нагревательные устройства, сварочные машины и аппараты, металлорежущие станки и подъемно-транспортное оборудование. После сборки машины подвергаются испытанию и приемке.

Проектирование технологических процессов сборки должно обеспечивать высокий уровень механизации работ, сокращение затрат и облегчение ручного труда, внедрение передовых техноло­гий сборки машин, использующихся на родственных предприятиях и в смежных отраслях промышленности; рациональное использова­ние имеющихся производственных ресурсов; передовые формы организации производства и наиболее прогрессивные, экономичные методы осуществления сборочных операций. При этом необходимо правильно определять режимные параметры процесса сборки (темп, ритм и цикл, коэффициент загрузки рабочего места и др.)

Темпом сборки называется период времени между выходами со сборки двух смежных готовых изделий.

Расчетную численность рабочих на каждой операции опреде­ляют как частное от деления времени, затрачиваемого на опера­цию, на темп сборки и округляют до ближайшего целого числа. Тогда часовая производительность или пропускная способность рабочего места на данной операции

а коэффициент загрузки рабочего места h_{пр =} Т_ш / (t_д К_р)

Здесь К_р — принятое количество рабочих на данной операции; Т_ш— штучное время, мин; t_д — действительный темп сборки, мин.

Ритм сборки — отношение количества собранных изделий к про­должительности их сборки, а время от момента поступления дета­лей на сборку до выпуска собранного изделия называется циклом сборки.

Технология сборки машин

Сборочные работы являются заключительным этапом в производственном процессе изготовления станков и машин. Трудоемкость сборочных работ в машиностроении составляет 20-30% от общей трудоемкости изготовления изделия. От качества выполнения сборочных работ во многом зависят эксплуатационные характеристики станков и машин. Сборку осуществляют путем соединения с заданной точностью относительного положения составных элементов изделия.

Изделием в машиностроении называют любой предмет или набор ряда предметов, подлежащих изготовлению на предприятии. Изделием может быть любая машина, ее элементы в сборе, отдельные детали в зависимости от того, что является продуктом конечной стадии данного производства. Например, для станкостроительного завода изделием может являться станок, автоматическая линия, изготовление крепежных деталей — болтов, гаек и т. д.

Установлены следующие виды изделий:

• детали;
• сборочные единицы (узлы);
• комплексы;
• комплекты.

Деталь – изделие (составная часть изделия), изготовленное без применения сборочных операций. Деталь является первичным сборочным элементом каждой машины.

Сборочной единицей (узлом) называют изделие, составными частями которого являются детали в сочетании со сборочными единицами, которые могут в нее входить. Технологическим признаком составной части является возможность ее сборки обособленно от других элементов изделия. Различают составные части первого, второго и более высоких порядков. Деление изделия на составные части осуществляется по технологическому признаку. Составная часть первого порядка входит непосредственно в составную часть изделия, составная часть второго порядка – в составную часть первого порядка. Она может разделяться на составные части третьего порядка и детали и т. д. Составная часть высшего порядка разделяется только на детали.

Комплекс – это два и более изделия, не соединенных сборочными операциями, но служащих для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. В комплекс входят изделия, выполняющие основные функции, а также детали, сборочные единицы, предназначенные для выполнения вспомогательных функций, например, монтажа комплекса на месте его эксплуатации.

Комплект представляет собой два и более изделия, которые не соединены посредством сборочных операций. Эти изделия имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например, комплект запасных частей и т. д.

Сборку разделяют на общую и сборочных единиц (узлов). При общей сборке собирают изделие, при сборке сборочных единиц (узлов) – собирают составные части этого изделия. Элемент (деталь), с которого начинают сборку изделия или его составной части, называют базовым. Базовым элементом, например, металлорежущего станка, является станина.

Построение процессов общей сборки и сборки сборочных единиц представляют с помощью технологических схем сборки. Эти схемы показывают структуру и последовательность соединения сборочных единиц в изделие и их составных частей. В единичном, мелкосерийном и серийном производстве сборку сборочных единиц и общую сборку выполняют в сборочных цехах или сборочных участках механосборочных цехов. В крупносерийном и массовом производстве сборку сборочных единиц изделий осуществляют в конце поточных линий. Общую сборку выполняют в сборочном цехе.

В зависимости от характера производства, определяемого размером изделий, трудоемкости сборочных работ и факторов сборка может быть стационарной и подвижной.

Стационарная сборка выполняется на определенном рабочем месте, к которому подают необходимые детали. Существует два вида стационарной сборки:

• сборка по принципу концентрации операций, когда работу выполняют на одном рабочем месте одним рабочим или одной бригадой, которые собирают изделие, начиная с получения деталей и кончая испытанием. Эту форму сборки применяют главным образом при единичном производстве и иногда при мелкосерийном (например, сборка турбин);
• сборка изделия по принципу расчленения операций на узловую и общую сборку, когда сборочные единицы собирают несколько рабочих или бригад одновременно; собранные сборочные единицы подают на общую сборку, где из них специальная бригада собирает изделия. Так собирают металлорежущие станки и автомобили.

В производстве крупных изделий, имеющих значительную массу и большие габариты, применяют поточную сборку на подвижных стендах, при которой рабочий или бригада рабочих выполняют одну и ту же операцию, переходя от одного стенда к другому.

Подвижную сборку выполняют также двумя способами:

• сборка со свободным перемещением собираемого изделия от одной операции сборки к другой с помощью крана, конвейера, тележек на рельсовом пути, рольгангов и т. п.;
• сборка с принудительным передвижением собираемого изделия с помощью конвейера или тележек, замкнутых ведомой цепью.

Участок подвижной сборки может включать рабочие места, на которых выполняется стационарная сборка сборочных единиц и подготовка деталей к сборке.

Технология сборки машин

Технология сборки машин.

Тема: Основные понятия и определения.

Цели урока: дать основные понятия о принципах и методах сборки. Научиться составлять технологическую схему сборки.

План изложения материала:

1. Основные понятия и определения.

2. Методы сборки.

3. Стадии сборки.

4. Технологическая документация процесса сборки.

5. Технологическая схема сборки.

, «Технология изготовления деталей на станках с ЧПУ» М. Машиностроение, 1989г., стр. 221…233.

1. Основные понятия и определения.

Сборка является заключительным этапом в производственном процессе, предусматривающим получение готовых изделий из отдельных деталей и сборочных единиц путём их соединения. Любая машина состоит из отдельных, не поддающихся разборке частей – деталей, каждая из которых изготовлена из одного куска материала без каких-либо соединений. Детали бывают разнообразных форм и размеров. Иногда используются комбинированные детали: сварные и армированные. Основные определения и понятия, используемые при сборке.

Изделием в машиностроении называют предмет, подлежащий изготовлению на данном предприятии.

Установлены следующие виды изделий: деталь, сборочная единица, комплекс, комплект.

Деталь — изделие (составная часть), изготовленная из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.

Сборочная единица (узел) — изделие, составные части которого соединяют на предприятии – изготовителе.

Технологическим признаком сборочной единицы является возможность её сборки обособленно от других элементов изделия. Она может включать в себя отдельные детали или составные части высших или низших порядков. Деление на составные части производится по технологическому признаку. Составная часть первого порядка входит непосредственно в составную часть изделия, составная часть второго порядка – в первую и т. д. Составная часть высшего порядка делится только на детали.

Комплекс – два или более специализированных изделий, не соединённых на предприятии – изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций.

В комплекс могут входить кроме изделий детали, сборочные единицы и комплекты (например, запасных частей).

Комплект – два или более изделий, не соединённых на предприятии – изготовителе сборочными операциями и представляющих собой набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например, комплект инструментов и т. д.

Сборка – это образование разъёмных или неразъёмных соединений, составных частей заготовки или изделия. По содержанию сборку делят на общую и узловую.

2. Методы сборки.

При соединении деталей машин в процессе сборки необходимо обеспечить их взаимное расположение в пределах заданной точности это достигается применением одного из следующих методов.

1. Полной взаимозаменяемости.

Этот принцип заключается в том, что любая деталь может быть поставлена на машину без каких либо пригоночных работ; точно также деталь, снятая с машины данной модели, должна без всякой пригонки подойти к любой такой же машине. Этот принцип применяется в массовом и крупносерийном производстве, т. к. при этом методе себестоимость изготовления деталей увеличивается, а сборки – уменьшается. Процесс сборки разбивают на ряд операций. Высокая квалификация рабочих необходима только на некоторых операциях, а на большинстве есть возможность использовать рабочих низкой квалификации.

2. Групповой взаимозаменяемости.

Сборка путём группового подбора деталей применяется тогда, когда по условиям работы соединения требуемый зазор или натяг настолько мал, что допуски основных размеров деталей, входящих в соединение, технологически выполнить трудно. В этом случае расширяют поля допусков размеров, а заданную точность соединения обеспечивают соответствующим подбором деталей. Этот вид сборки позволяет получить весьма точные соединения, его можно успешно применять, когда детали изготавливаются большими партиями. При этом методе детали сортируют на размерные группы в пределах одного и того же допуска. Например: собирается узел из двух деталей и посадка осуществляется путём установки вала в отверстие. Валы и детали, имеющие отверстия сортируют на группы. При сборке к деталям, имеющим максимальное значение отверстия, подбирают группу валов, имеющих максимальное значение наружного размера.

Этот вид сборки применяют в единичном и мелкосерийном производствах, а также при экспериментальных работах. При механической обработке деталей расширяют поля допусков отдельных размеров. Получающаяся неточность компенсируется замыкающим размером детали, который будет изготавливаться по месту, т. е. пригоняться. Перед отправкой на общую сборку детали подвергаются ручной слесарной обработке для получения окончательной формы и размеров, после чего их пригоняют по месту опиливанием, пришабриванием, притиркой, шлифованием, развёртыванием и т. д. Пригонка является трудоёмкой операцией, требующей рабочих высокой квалификации.

5. С помощью компенсирующих материалов.

Эти методы близки к методу пригонки и заключаются в том, что точность замыкающего звена достигается изменением значения компенсирующего звена без удаления слоя материала. При методе регулирования изменение значения компенсирующего звена осуществляют путём изменения положения одной из деталей или путём введения специальной детали требуемого размера. В первом случае такую деталь называют подвижным компенсатором, во втором – неподвижным. Подвижный компенсатор в виде втулки устанавливают в отверстие стенки корпуса и закрепляют, выдерживая требуемый зазор. Компенсатор является подвижным вследствие того, что в продольном направлении его можно установить в нужном положении, зафиксировав затем это положение стопорным винтом. При этом не требуется пригоночных работ. Широко распространены компенсаторы в виде мерных втулок, шайб, прокладочных колец. Этот метод применяется часто при регулировании подшипников.

3. Стадии сборки.

По стадиям сборку разделяют на:

1. предварительную (сборка заготовок);

2. промежуточную (сборка заготовок, выполняемая для их совместной обработки);

3. сборку под сварку;

4. окончательную (сборка, после которой не предусмотрена разборка).

По методу образования соединения различают слесарную сборку, монтаж, электромонтаж, сварку, пайку, клёпку, склеивание.

В зависимости от видов и условий производства применяют поточную и не поточную форму организации сборочных работ.

4. Технологическая документация процесса сборки.

К технологической документации относят: технологические карты сборки, технологические схемы узловой и общей сборки, карты маршрутной технологии, операционные карт, комплектовочные карты, карты оснастки сборки.

В условиях единичного производства вместо технологической карты используют технологические схемы сборки или карты маршрутной технологии и сборочные чертежи.

В серийном и массовом производстве следующий комплект документов: сборочный чертёж, технологические карты, комплектовочные карты и карты оснастки.

Техпроцесс сборки разрабатывают в следующей последовательности:

1) устанавливают организационную форму сборки, такт, ритм;

2) отработка конструкции на технологичность;

3) размерный анализ, выбор метода сборки;

4) определяют степень расчленения сборочного процесса;

5) устанавливают последовательность соединения и составляют схему сборки;

6) определяют способы соединения, определяют содержание операций, методы контроля и испытания;

7) разрабатывают необходимую оснастку;

9) оформляют документацию.

5. Составление технологической схемы сборки.

Для разработки ТП сборки составляют технологические схемы сборки. В этих схемах условно изображают последовательность сборки машины из элементов (деталей, групп или подгрупп). Схему сборки обычно составляют в соответствии со сборочным чертежом и спецификацией. Типовая схема разбивки изделия на сборочные элементы представлена на рисунке, где каждый элемент изображён в виде прямоугольника, внутри которого (или рядом с ним) пишется наименование и номер сборочного элемента, а иногда и трудоёмкость сборки. В технологических схемах подписывают название методов соединения там, где они не определены типом соединения деталей. Так указывают: «приварить», «запрессовать», «набить смазкой» (но не делают указание «заклепать», если показана установка заклёпки). На основе технологической схемы сборки разрабатывается технологический процесс, который, так же как процесс механической обработки, состоит из отдельных операций, которые в свою очередь расчленяются на более мелкие составные части – элементы технологического процесса при сборке. Рассмотрим примеры выполненных технологических схем сборки.

Технологическая схема сборки.

Порядок составления технологической схемы сборки разберём на примере узла, показанного в методическом пособии по проведению практической работы № 16.

Работу проведём в следующей последовательности:

1. Изучить сборочный чертеж, спецификацию и описание работы узла.

2. Установить последовательность сборки.

3. Составить технологическую схему сборки.

4. Сравнить составленную схему со схемой, показанной в методическом пособии.

5. При необходимости внести коррективы в составленную схему.

Практическая работа № 16.

Составление технологической схемы сборки

Тема: Сборка типовых соединений

Цели урока: разобрать последовательность сборки типовых соединений.

План изложения материала

1. Сборка подшипников.

2. Сборка зубчатых соединений.

3. Сборка резьбовых пар.

, «Технология изготовления деталей на станках с ЧПУ», М., Машиностроение,1989г., стр. 233…237.

1. Сборка подшипников.

Сборка подшипников включает установку внутренних и наружных колец, регулировку натяга, проверку и испытание. Внутренние кольца соединяют с валом по посадкам с натягом. Наружные кольца с корпусом соединяют по посадкам с зазором, переходным и посадкам с натягом при тяжелом режиме работы.

Этапы, предшествующие сборке подшипников:

1. Расконсервация. (непосредственно перед монтажом.)

2. Промывка. (6% раствор мыла в бензине или горячем антикоррозионном растворе.)

3. Контроль. (Визуально проверяют внешний вид, отсутствие коррозии, прижогов, трещин, повреждений, наличие маркировки, лёгкость вращения, размеры, радиальное и осевое биения, радиальный зазор и т. д.)

4. Выбор способа монтажа.

5. Предварительная регулировка. (устранение зазоров и создание предварительного натяга)

Способы монтажа подшипников:

· Запрессовка с помощью пресса или молотка.

· Запрессовка с помощью съёмника.

· Сборка с нагревом.

· Сборка с охлаждением.

Процесс сборки подшипников состоит из их установки, пригонки, укладки вала и по необходимости в регулировании опор.

2. Сборка зубчатых зацеплений.

Сборка зубчатых зацеплений с валами подразделяется на сборку зубчатых колёс на валу, установки валов с колёсами в корпус и регулировки их зацепления. Зубчатые колёса устанавливают на вал с зазором или с натягом вручную или с помощью пресса в холодном состоянии; при больших размерах колёс с нагревом колёс или с охлаждением вала. Нормальное зацепление зубчатых колёс обеспечивается правильным положением ведущего и ведомого валов в корпусе, т. е. при расположении их осей в одной плоскости, их параллельности и соблюдении межцентрового расстояния. Правильность положения валов осуществляется регулированием положения гнёзд под подшипники в корпусе.

Правильность зацепления проверяется по пятну контакта поверхностей зубьев с помощью краски. В передачах, работающих на средних скоростях пятно – 60…65% рабочей длины зуба. В передачах, работающих на высоких скоростях – 70…80%.

В конических передачах правильность заце6пления регулируется перемещением вдоль осей одного или обоих зубчатых колёс. Боковой зазор контролируется щупом, краской, пластиной и регулируется мерными шайбами.

При сборке червячных передач особое значение имеют правильное расположение оси червяка и червячного колеса, боковой зазор и пятна касания (не меньше 65…70% от рабочей длины зуба).

3. Сборка резьбовых пар.

Качество сборки резьбовых пар зависит от правильной затяжки болтов и гаек, от чистоты поверхности и перпендикулярности торца гайки или болта и бобышки под них. Перекос гайки может вызвать обрыв болта.

Сборку болтовых соединений следует производить завинчиванием от руки до соприкосновения болта с деталью, а затем постепенно завинчивать болт ключом до полной затяжки. Длина рукоятки ключа не должна превышать 15 диаметров резьбы, что обеспечивает нормальную затяжку и предотвращает срыв резьбы. При большом количестве болтовых соединений вначале затягивают гайки, расположенные посередине, а затем по концам детали. При большом количестве болтовых соединений по окружности затягивают гайки крест накрест.

Существует ряд способов затяжки гаек, обеспечивающих достаточную плотность соединения:

· затяжка с замером удлинения болта (шпильки);

· затяжка с замером угла поворота гайки;

· затяжка тарированным ключом на величину крутящего момента.

Сборка резьбовых пар.

Винтовое соединение. Болтовое соединение.

Завинчивание шпилек в деталь производится с помощью двух гаек, навёрнутых на свободных конец шпильки, или специальных ключей, обеспечивающий нужный натяг. Наибольшая производительность при этих работах достигается применением электрошпильковёртов и гайковёртов.

1. Какие требования предъявляют к сборке подшипников.

2. Какие требования предъявляют к сборке резьбовых пар.

3. Какие требования предъявляют к сборке зубчатых зацеплений.

Тема: Нормирование сборочных работ

Цели урока: Разобрать порядок нормирования сборочных работ.

План изложения материала:

1. Нормирование сборочных работ.

2. Пример расчёта.

, «Техническое нормирование труда в машиностроении», М., Машиностроение, 1990г., стр.192…204.

1. Нормирование сборочных работ.

Сборка является заключительным этапом производства машины. ТП сборки может включать слесарные, монтажные работы и работы, связанные с разборкой изделия. При нормировании границей расчленения ТП обычно служит сборочная единица, т. е. комплект, который хранится, перемещается и подаётся на дальнейшую сборку как единое целое (с одного рабочего места на другое). Расчленение операции является необходимым условием нормирования и изучения ручного труда.

В слесарно-сборочных работах трудовые приёмы, как основные (соединение или изменение размеров), так и вспомогательные (перемещение деталей и т. д.), являются ручными, поэтому при нормировании оперативное время не подразделяется на основное и вспомогательное.

Выбор методов и способа нормирования производят в зависимости от того, с какой степенью точности и обоснованности должна быть установлена норма. При этом учитывают тип производства, в котором выполняется работа.

При массовом и крупносерийном производстве ТП разрабатывается подробно, каждый вид работы закреплён за конкретным рабочим местом, используют аналитический метод расчёта норм времени.

В серийном производстве при применении универсального и специализированного оборудования применяют укрупнённые нормативы времени.

В мелкосерийном и единичном производстве при использовании универсального оснащения, маршрутного ТП нормирование производят по типовым нормам методом сравнения или хронометража.

Норма штучного времени на сборочную операцию рассчитывается по формуле:

где m – число i-х расчётных комплексов в операции;

— нормированное время на выполнение расчётного комплекса приёмов;

— суммарный поправочный коэффициент i – му комплексу приёмов в зависимости от характера и условий выполняемой работы;

К’ – коэффициент, учитывающий тип производства.

2. Пример расчёта.

Работа выполняется на месте сборки агрегата при ограничении вращения гаечного ключа. Производство среднесерийное, партия сборки 200 изделий. Количество и характеристика собираемых деталей: корпус цилиндра – один, уплотнитель D = 18 мм – один, штуцер М181,5, L = 20 мм – один.

1. Подразделяем операцию на расчётные комплексы приёмов согласно нормативам: а) смазывание и установка уплотнителя на штуцер; б) ввёртывание штуцера в сборе в корпус цилиндра.

2. Определяем нормативную продолжительность выполнения каждого комплекса приёмов. Содержание расчётного комплекса (а) включает: взять кисть, окунуть в клей, смазать уплотнитель, отложить кисть, установить уплотнитель по месту, прижать по всей поверхности вручную. По нормативам t= 0,15 мин. Содержание расчётного комплекса (б) включает: взять штуцер, ввернуть предварительно вручную, взять ключ и завернуть окончательно, отложить ключ. По нормативам t= 0,3 мин. В условиях ограниченного движения инструмента вводится поправочный коэффициент 1,4. Тогда t=0,31,4 = 0,42 мин.

3. Определяем время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности рабочего, и подготовительно — заключительное время. Для серийного производства установку штуцера можно отнести к простой группе сложности поэтому, а=1,5%, а=2,5%, а=1% от оперативного времени. Поправочный коэффициент 0,9 при партии сборки 200 изделий.

4. Рассчитываем норму штучного времени на операцию (мин): Т=(0,15+0,42)<1+(1,5+2,5+1)/100>0,9=(0,15+0,42)1,050,9=0,54 (мин)

5. При повышенных требованиях к точности расчёта можно пользоваться аналитическими формулами.