Технологические процессы сборки машины
7.1. Технологический процесс сборки машин и механизмов
Технологический процесс сборки машин и механизмов представляет собой часть производственного процесса, характеризующуюся последовательным соединением деталей в подгруппы, группы и готовое изделие. Эта часть процесса является совокупностью операций по соединению готовых деталей в определённой последовательности с целью получения машины или механизма, полностью отвечающих установленным для них техническим требованиям.
В машиностроении готовые изделия обычно собирают на том же предприятии, где изготовляют детали для этого изделия. Лишь в тех случаях, когда изделия громоздки (мощные турбины, тяжёлые прессы, подъёмные краны и т. п.) их собирают на месте у потребителя. Однако, даже в тех случаях, когда окончательную сборку машины ведут одновременно с установкой её на фундамент, первоначальную (предварительную) сборку всей машины или отдельных её узлов производят на заводе-изготовителе.
В ряде случаев окончательную сборку машины (комбайна, самолёта и т. п.) на заводе-изготовителе не делают с целью сохранения транспортабельности продукции при железнодорожных перевозках её к потребителю в пределах установленных габаритов.
Первичным элементом всякой собираемой машины, её основой является деталь.
Деталью называют часть машины, в которой нет никаких соединений. Несколько деталей, собранных и скреплённых между собой каким-либо способом, составляют узел.
Узлом называют такую составную часть машины, которая может быть собрана самостоятельно, отдельно от других элементов машины. Если механизм машины не может быть собран отдельно, а образовывается в процессе сборки с другими элементами изделия, то он не может рассматриваться с технологических позиций как узел машины. Он может быть составлен из нескольких деталей или нескольких простых подузлов, связанных между собой посредством крепёжных деталей.
Узел, непосредственно входящий в изделие, называется группой, узел, входящий в изделие не непосредственно, а через группу, называется подгруппой.
На рисунке 7.1 приведены общий вид натяжного ролика в сборе и принципиальная схема этого изделия, расчленённого на составные элементы (детали). Каждый элемент изделия изображён на схеме в виде прямоугольника, в верхней части которого указан номер элемента, в средней — наименование, а в нижней части — количество собираемых элементов.
Базовой деталью, или узлом, называют основной элемент, с которого начинается процесс сборки. В приведённом примере базовой деталью является ось ролика (деталь 4).
В современном машиностроении сборка расчленяется на узловую и общую сборку. Под узловой понимают последовательную сборку подгрупп и групп, а под общей — сборку готовых изделий.
Технологические схемы узловой и общей сборки строят обычно отдельно. В них приводят порядок комплектования узлов и изделия в целом. Такие схемы сборки можно также использовать для оценки технологичности конструкции, так как если схема позволяет выполнить общую сборку из предварительно собранных узлов, то, следовательно, собирать эти узлы можно параллельно, то есть сокращать общий цикл сборки.
Рисунок 7.1 — Схема расчленённого изделия
В приборостроении и аппаратостроении там, где в изделии имеются элементы, образующие электрические и магнитные цепи, различают электрическую сборку и монтажные работы. Особую, весьма сложную часть сборочных работ, составляют регулировочные, наладочные, настроечные и испытательные работы.
Общей сборкой называется та часть технологического процесса сборки, в течение которой происходит соединение и фиксация составляющих изделий групп и подгрупп, входящих в готовое изделие. В результате общей сборки должно получиться готовое изделие, соответствующее всем предъявленным к нему техническим требованиям или техническим условиям.
Соответственно узловой сборкой называется та часть технологического процесса сборки, которая имеет целью образование самих групп и подгрупп, входящих в данное изделие.
Технологический процесс сборки состоит из ряда отдельных операций, среди которых основными являются различного вида операции соединения сопрягаемых элементов изделия путём приведения в соприкосновение их основных и вспомогательных базовых поверхностей. Кроме того, в процессе сборки проверяют или контролируют требуемую точность взаимного положения элементов изделия, внесение, если необходимо, соответствующих исправлений путём регулирования, пригонки или подбора и, наконец, фиксируют правильное положение.
Сборка у токопроводящих соединений отдельных конструктивных элементов и электромагнитных систем являются предметом электрической сборки и монтажа.
В состав монтажных работ входят заготовка соединительных проводов для монтажных схем, изготовление (вязка) жгутов, внутренний электрический монтаж и соединение элементов монтажной схемы.
Далее идут механические, электрические и климатические испытания.
К технологическому процессу сборки относятся также операции, связанные с контролем (проверкой) правильности действия всего изделия или его отдельных узлов.
Сборочные операции часто перемежаются и другими необходимыми по ходу работ операциями, связанными с очисткой, промывкой, пропиткой, окраской и отделкой деталей, узлов или всего изделия в целом. В сборочном цехе выполняют также комплектовочные работы, имеющие весьма важное значение для бесперебойной работы цеха, и некоторые несложные заготовительные операции.
При построении технологического процесса сборки и зависимости от взаимосвязи подгруппы с группой различают подгруппы различных порядков (подгруппы первого порядка, подгруппы второго порядка и т. д.).
Проектирование технологического процесса сборки машин
Трудоемкость сборки в среднем составляет 25-30% общей трудоемкости изготовления машин. При большом объеме пригоночных работ трудоемкость сборки может составлять 40-50%. Качество готовой машины в значительной мере зависит от технологии сборки.
Проектирование ТП сборки имеет своей целью дать подробное описание процессов сборки, выявить необходимое техническое оснащение, потребные площади, рабочую силу, материальные и трудовые затраты.
Разработка ТП сборки включает в себя следующие основные этапы:
1. Анализ исходных данных для проектирования ТП сборки.
2. Технический контроль конструкторской документации и техусловий.
3. Размерный анализ конструкции изделия и выявление методов точности сборки.
4. Составление технологических схем общей и узловой сборки.
5. Разработка маршрута общей и узловой сборки.
6. Проектирование технологических операций сборки.
7. Нормирование ТП сборки.
8. Выбор или разработка мероприятий по технике безопасности.
9. Оценка технико-экономической эффективности разработанного ТП сборки.
10. Оформление технической документации.
Исходными данными для разработки ТП являются сборочный чертеж изделия, техусловия на сборку и приемку изделия, описание служебного назначения изделия, рабочие чертежи деталей, входящих в изделие, объем выпуска, условия выполнения ТП сборки, предполагаемый срок выпуска изделия.
К исходным данным относятся также различные справочные, нормативные материалы по сборке, каталоги, паспорта, альбомы сборочного и подъемно-транспортного оборудования, рекомендации по улучшению технологичности конструкции изделия, примеры сборки аналогичных изделий и др.
На этапе анализа исходных данных и технического контроля конструкторской документации рассматриваются все данные, необходимые для выполнения процесса сборки, выявляется количество разрезов и сечений на чертежах, размеры, выдерживаемые при сборке, допуски в сопряжениях и другие сведения.
В техусловиях рассматриваются требования к методам достижения точности, жесткости стыков, их герметичности, наличие сведений о способах эксплуатации оснастки, моменты затяжки резьбовых соединений, допускаемая величина дисбаланса вращающихся частей и другие сведения. Выдвигаются предложения по совершенствованию технологичности конструкции в сборке, что может упрощать сборочные операции. Выявляется степень механизации и автоматизации сборочных операций.
На этапе размерного анализа конструкции выявляются методы достижения точности замыкающих звеньев размерных цепей и полнота их отражения в рабочих чертежах.
На основе анализа исходной информации изучения конструкции изделия приступают к разбивке изделия на составные части. Прежде всего, выявляется номенклатура составных частей (узел, комплект, узел I, II порядка и др.). В каждой сборочной единице выявляется основная базирующая деталь или сборочная единица.
При разбивке изделия на составные части руководствуются следующими положениями:
1. Изделие не должно состоять из большого количества составных частей, быть большим по габаритам и массе. Однако излишнее дробление усложняет процесс сборки и комплектации.
2. Если в процессе сборки необходимо проведение испытания, обкатки, регулировки или пригонки, то узел выделяется в самостоятельную сборочную единицу.
3. При последующем монтаже сборочной единицы в машине она не должна подвергаться какой-либо разборке, а в случае необходимости в технологии должны предусматриваться сборочно-разборочные работы.
4. Большинство деталей машины должны входить в те или иные сборочные единицы с тем, чтобы сократить до минимума количество отдельных деталей, подаваемых на общую сборку.
5. Трудоемкость сборочных операций для всех сборочных единиц должна быть по возможности примерно одинаковой.
После разбивки изделия на составные части приступают к составлению технологических схем общей и узловой сборки.
 |
Технологическая схема является первым этапом проектирования маршрута сборки. Технологические схемы изображают различными способами. Каждая составная часть, поступающая на сборку, изображается в виде прямоугольника или имеет другое обозначение, где указывается наименование, обозначение и количество. Схема сборки представляет собой горизонтальную линию в направлении от базового элемента к готовому изделию, сверху линии размещают детали, поступающие на сборку, в технологической последовательности. Снизу линии указывают сборочные единицы в порядке их поступления на сборку.
Схемы сборки могут поясняться различными надписями, характеризующими процесс сборки или выполняемую механическую обработку в процессе сборки (например: сверлить три отверстия при сборке, клепать, паять).
При выборе последовательности сборки исходят из следующих положений:
1. Сборку начинают с установки основной базирующей детали, определяющей положение других деталей и сборочных единиц.
2. В первую очередь монтируют сборочные единицы и детали, размеры и относительные повороты поверхностей которых являются общими звеньями, принадлежащими к наибольшему количеству размерных цепей.
3. Устанавливаемые в первую очередь сборочные единицы и детали должны выполнять наиболее ответственные функции в машине.
4. Установленные в первую очередь сборочные единицы и детали не должны мешать последующей сборке деталей и сборочных единиц.
Сборка может быть поточной, групповой, стационарной. Она может быть с непрерывным перемещением собираемого объекта и с периодическим перемещением.
При разработке маршрута сборки устанавливается последовательность и содержание технологических и вспомогательных операций сборки, определяется оборудование, инструменты, оснастка.
Содержание операции в массовом производстве должно быть таким, чтобы её продолжительность соответствовала или была кратна такту сборки. Выполняемая работа должна быть однородной и характеризоваться определенной законченностью. Средняя загрузка рабочих мест на сборочной линии должна быть достаточно высокой (порядка 0,9-0,95).
Содержание операций в серийном производстве должно быть таковым, чтобы обеспечить на рабочих местах общей и узловой сборки достаточно высокую загрузку.
При выборе технологических баз исходят из соблюдения принципа совмещения и постоянства баз, при этом также учитывают удобство установки и снятия собираемого изделия, надежность его закрепления, возможность подвода собираемых деталей и сборочных инструментов.
При разработке сборочных операций уточняется их первоначально намеченное содержание, выявляется возможность совмещения переходов во времени, определяется схема установки и закрепления базового элемента, окончательно уточняется технологическое оснащение, выбираются режимы работы, оборудование. При проектировании сборочных операций исходят из принципов концентрации и дифференциации переходов.
Принцип концентрации переходов в сборке характерен для опытного, единичного, иногда мелкосерийного производства. В этом случае сборка производится, как правило, на одном рабочем месте одним или несколькими работающими.
При дифференциации переходов сборки за рабочими местами закрепляются определенные операции, обеспечивается возможность применения средств автоматизации и механизации. При необходимости выдается задание на проектирование специального оборудования и оснастки.
Следующим этапом разработки техпроцесса сборки является нормирование технических операций на основе нормативов на слесарно-сборочные работы.
Штучное время определяется:
где k – поправочный коэффициент к оперативному времени, определяемый в зависимости от числа приемов, выполняемых рабочим.
Следующим этапом является разработка или выбор мероприятий по технике безопасности.
Технологическая документация на сборку включает маршрутно-операционные карты, карты эскизов, технологические инструкции, комплектовочные карты, включающие сведения о деталях, сборочных единицах и материалах, входящих в комплект собираемого изделия, ведомость технологической оснастки и др. документы.
Технологические процессы сборки автомобилей и мотоциклов и их агрегатов
Технологическим процессом сборки автомобиля, мотоцикла или агрегата (двигатель, коробка скоростей и т.п.) называется совокупность операций по соединению, координированию, фиксации, закреплению деталей и сборочных единиц для обеспечения их относительного положения и движения, необходимого функциональным назначением сборочной единицы и общей сборки машины. Трудоемкость процессов сборки в общем объеме производства современных автомашин составляет 30-50%. Сборочный процесс охватывает механическую сборку деталей, сборку электроэлементов и монтаж их пайкой, наладку и регулировку, а также контрольные проверочные операции.
Сборка – этообразование разъемных или неразъемных соединений составных частей, узлов или других изделий автомобиля или мотоцикла. Узловая сборка – это сборка, объектом которой является составная часть автомобиля или мотоцикла. Общая сборка – этосборка, объектом которой является изделие в целом (автомобиль, мотоцикл). Комплектующие изделия – это изделия предприятия-поставщика, применяемые как составная часть изделия выпускаемого предприятием. Сборочный комплект (кит комплект при тюнинге автомобиля или мотоцикла) – этогруппа составных частей изделия, которые необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его составной части.
Устанавливаются следующие виды изделий: детали, сборочные единицы, комплексы и комплекты.
Деталь – этоизделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций. К деталям относятся также изделия, подвергнутые покрытиям и изготовленные с применением местной пайки, сварки, склейки и т.п.
Сборочная единица – это изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии изготовителе (свинчиванием, клепкой, сваркой и т.д.). Это понятие адекватно понятию «узел», реже «группа», но может быть и законченным изделием. Следует учесть, что технологическое понятие «сборочная единица» шире конструкторских терминов, т.к. может быть разбита на несколько единиц при разработке технологического процесса.
Комплекс – дваили более специфицированных изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (например, автомобиль и автомагнитола или парктроник, станок с программным управлением, вычислительная машина и т.п.).
Комплект – дваили более изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (комплект запасных частей, инструмента и принадлежностей автомобиля или мотоцикла и т.п.).
Классификация видов соединений.
1. По целостности соединений: разъемное и неразъемное соединение.
2. По подвижности составных частей: подвижное и неподвижное соединение.
3. По форме соприкасаемых поверхностей: плоская, цилиндрическая,
коническая и т.п.
4. По методу образования соединений: резьбовое, шпоночное, штифтовое,
Классификация видов сборки.
По объекту сборки: узловая и общая.
По последовательности сборки: последовательная, параллельная,
По стадиям сборки: предварительная, промежуточная, окончательная.
По подвижности объекта сборки:
1. подвижная с непрерывным перемещением (конвейер);
2. подвижная с периодическим перемещением;
3. неподвижная (стационарная).
По методу обеспечения точности сборки:
1. с полной взаимозаменяемостью;
2. селективная сборка;
3. с неполной взаимозаменяемостью;
5. с компенсационными механизмами;
6. с компенсационными материалами.
Сварка – одиниз наиболее распространенных способов неразъемного соединения деталей, применяемых в автомобилестроении.
Сварка это процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. В настоящее время создано очень много видов сварки (их число приближается к 100). Все известные виды сварки принято классифицировать по основным физическим, техническим и технологическим признакам. По физическим признакам, в зависимости от формы используемой энергии, предусматриваются три класса сварки:
— термическая сварка металлов
— термомеханическая сварка металлов
— механическая сварка металлов
Термический класс включает все виды сварки с использованием тепловой энергии (дуговая сварка, газовая сварка, плазменная сварка и т. д.).
Термомеханический класс объединяет все виды сварки, при которых используются давление и тепловая энергия (контактная сварка, диффузионная сварка).
Механический класс включает виды сварки, осуществляемые механической энергией (холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка, сварка взрывом).
Виды сварки классифицируются по следующим техническим признакам:
— по способу защиты металла в зоне сварки (в воздухе, в вакууме, под флюсом, в пене, в защитном газе, с комбинированной защитой);
— по непрерывности процесса (непрерывная, прерывистая);
— по степени механизации (ручная, механизированная, автоматизированная, автоматическая);
— по типу защитного газа (в активных газах, в инертных газах);
— по характеру защиты металла в зоне сварки (со струйной защитой, в контролируемой атмосфере).
Технологические признаки установлены для каждого вида сварки отдельно.
Дуговая сварка металла – этосварка плавлением, при которой нагрев свариваемых кромок осуществляется теплотой электрической дуги. Наибольшее применение получили четыре вида дуговой сварки.
Ручная дуговая сварка металла
Может производиться двумя способами:
Ручная дуговая сварка металла неплавящимся электродом предусматривает следующее: свариваемые кромки изделия приводят в соприкосновение. Между неплавящимся (угольным, графитовым) электродом и изделием возбуждают дугу. Кромки изделия и вводимый в зону дуги присадочный материал нагреваются до плавления, образуется ванночка расплавленного металла. После затвердевания металл в ванночке образует сварной шов. Этот способ используется при сварке цветных металлов и их сплавов, а также при наплавке твердых сплавов.
При сварке металла плавящимся электродом используется электрод, этот способ является основным при ручной сварке. Электрическая дуга возбуждается аналогично первому способу, расплавляет электрод и кромки изделия. Получается общая ванна расплавленного металла, которая, охлаждаясь, образует шов.
Автоматическая и полуавтоматическая сварка металла под флюсом выполняется путем механизации основных движений, выполняемых сварщиком при ручной сварке металла — подачи электрода в зону дуги и перемещения его вдоль свариваемых кромок изделия. При полуавтоматической сварке механизирована подача электрода в зону дуги, а перемещение электрода вдоль свариваемых кромок производит сварщик вручную. При автоматической сварке металла механизированы все операции, необходимые для этого процесса. Жидкий металл в ванночке защищают от воздействия кислорода и азота воздуха расплавленным шлаком, образованным от плавления флюса, подаваемого в зону дуги. Такая сварка металла обеспечивает высокую производительность и хорошее качество сварного шва.
Дуговая сварка металла в защитном газе выполняется неплавящимся (вольфрамовым) или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов формируется за счет металла расплавленных кромок изделия. При необходимости в зону дуги подается присадочный материал. Во втором случае подаваемая в зону дуги электродная проволока расплавляется и участвует в образовании шва. Защиту расплавленного шва от окисления и азотирования осуществляют струей защитного газа, оттесняющего атмосферный воздух из зоны дуги.
Электрошлаковая сварка металла осуществляется путем плавления металла свариваемых кромок изделия, расположенных вертикально или под углом 45о, и электрода теплотой, выделяемой током при прохождении через расплавленный шлак. Кроме того, шлак защищает расплавленный металл от воздействия воздуха. Снизу к свариваемым изделиям приваривается вручную поддон. По обе стороны зазора между изделиями прижимаются формирующие шов медные ползуны с водяным охлаждением. Затем на поддон насыпается специальный флюс, над которым располагаются одна или две электродные проволоки. Дуга возбуждается под флюсом между электродами и поддоном. В зону горения дуги электродная проволока подаётся специальным механизмом. За счёт тепла дуги электродная проволока и флюс расплавляются, в результате образуется ванна расплавленного металла и над ней шлаковая ванна. В дальнейшем необходимое тепло образуется за счёт прохождения тока через расплавленный шлак, обладающий высоким сопротивлением (согласно закону Ленца-Джоуля). По мере накопления в ванне жидкого металла и шлака медные ползуны вместе с механизмом подачи электродной проволоки и флюса перемещаются автоматически снизу вверх со скоростью подъёма жидкого металла.
Особые виды сварки металла
В автомобильной промышленности все более широкое распространение получают тугоплавкие и химически активные металлы и сплавы. Они применяются в особо ответственных узлах. Для получения высококачественных швов в этих случаях используют источники с высокой концентрацией теплоты и осуществляют сварку в среде с очень низким содержанием кислорода, азота и водорода. Наиболее часто применяются электронно-лучевая и плазменная сварки.
Электронно-лучевая сварка металла осуществляется путем использования кинетической энергии концентрированного потока электронов, движущихся с большой скоростью в вакууме. Устройство для электронно-лучевой сварки похоже на устройство кинескопа (катод, ускоряющий электрод, магнитная линза, напряжение 30-100 кВ).
Плазменная сварка металла основана на использовании струи ионизированного газа — плазмы, содержащего электрически заряженные частицы и способного проводить ток. Энергия дуговой плазменной струи зависит от сварочного тока, напряжения, расхода газа и др. факторов. Источники питания дуги должны иметь рабочее напряжение более 120 В. Плазмообразующий газ служит также защитой расплавленного металла от окружающего воздуха.
Пайка. Паяние, — процесс получения неразъёмного соединения материалов (стали, чугуна, стекла, графита, керамики и др.), находящихся в твёрдом состоянии, расплавленным припоем. При паянии происходят взаимное растворение и проникновение основного материала и припоя, заполняющего зазор между соединяемыми частями изделия. По механизму образования паяного шва различают пайку готовым припоем, контактно-реактивную, реактивно-флюсовую, металлокерамическую, диффузионную в активной и нейтральной газовой среде, в вакууме и др., по источнику нагрева – пайкупаяльником, инфракрасными лучами, лазером, индукционную, злектродуговую, газопламенную и др.
Склеивание – методполучения неразъемного соединения (клеевого соединения) деталей, основанный на адгезии клеевой прослойки и склеиваемого материала. Клеевая прослойка формируется из клея путем заполнения им зазора между соединяемыми деталями и образует самостоятельную фазу. Если имеет место (напр., вследствие диффузии клея) непрерывный структурный переход между соединяемыми материалами, то правильнее говорить не о склеивании, а о сварке. Помимо адгезии прочность клеевого соединения определяется когезией клеевой прослойки и соединяемого материала, а также конструкцией соединительного шва.
Склеивание позволяет соединять разнородные материалы, сохраняя их структуру и свойства, объединять большие поверхности (в т. ч. сложной формы и в труднодоступных местах), придает конструкции повышенную трещиностойкость по сравнению с монолитной, экономит энергию (по сравнению со сваркой). Недостатки склеивания: значительная продолжительность рабочего цикла, особенно в случае использования реактивного клея, необходимость применения многооперационной технологии, рост технологических затрат при повышенных требованиях к качеству соединения, высокая трудоемкость подготовительных операций.
Склеивание включает следующие основные операции: приготовление клея, подготовку соединяемых поверхностей, нанесение клея (иногда с открытой выдержкой), приведение поверхностей в контакт, отверждение (или затвердевание) клея, контроль качества клеевого соединения.
В маршрутной технологии устанавливается последовательность сборочных и контрольных операций. Маршрутной технологией сборки, в которой перечисляются только операции в их технологической последовательности для всего процесса сборки, можно ограничиться при индивидуальном и мелкосерийном производстве.
Методы контроля и его оснащение разрабатываются в непосредственной связи и одновременно с проектированием процесса сборки, когда составляются технические задания на разработку специального инструмента, приспособлений и установок для контроля.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет