Теоретические основы технологии машиностроения

Отсутствует необходимость наличия большого числа сборщиков высокой квалификации.

Более рационально используются производственные помещения.

Снижается количество производственных участков, оборудованных мощным подъёмно-транспортным оборудованием.

Себестоимость сборки значительно снижается.

Для того, чтобы метод можно было реализовать, конструкция изделия должна предусматривать возможность расчленения его на технологические сборочные единицы, которые могут быть собраны независимо друг от друга.

Метод используется при серийном производстве средних по размеру машин.

Непоточная подвижная сборка характеризуется последовательным перемещением собираемого изделия от одной позиции к другой. Перемещение собираемого объекта от одной рабочей позиции к другой может быть свободным или принудительным. Технологический процесс сборки при этом разбивается на отдельные операции, выполняемые одним рабочим или малым числом рабочих.

При сборке со свободным перемещением собираемого объекта рабочий после окончания своей операции перемещает собираемую сборочную единицу на следующую рабочую позицию вручную или при помощи механических средств, например, с использованием рольганга.

При сборке с принудительным перемещением собираемого объекта его транспортирование осуществляется вертикально или горизонтально замкнутым транспортным органом, например конвейером. Подвижная сборка возможна только при возможности расчленения сборочных работ.

Поскольку продолжительность выполнения каждой сборочной операции колеблется и зависит не только от квалификации и интенсивности рабочего-сборщика, но и от качества собираемых деталей, то для компенсации времени сборки создаётся межоперационный задел.

Расчетное количество сборочных позиций, которое последовательно проходит собираемое изделие определяется по формуле:

где: tn- расчетное время перемещения собираемого изделия с одной сборочной позиции на другую;

1 - количество параллельных потоков, необходимых для выполнения производственной программы.

Для определения и используется формула:

где: Топmax - продолжительность наиболее длительной сборочной операции.

Непоточная подвижная сборка используется в условиях серийного производства.

Поточная сборка характеризуется тем, что отдельные операции процесса выполняются за одинаковый промежуток времени - такт, или за время, кратное такту.

В этом случае на наиболее продолжительных операциях работают сразу несколько рабочих-сборщиков. Для того, чтобы разные операции выполнялись за одинаковый промежуток времени, одни из них механизируют, снижают число переходов (при необходимости ускорения их выполнения) или, наоборот, вводят дополнительные переходы (в случае, если трудоёмкость операции меньше установленного такта).

Поточная сборка может быть со свободным или с принудительным ритмом. В первом случае рабочий передает изделие на следующую операцию после того, как выполнит работу сам. Во втором случае время передачи изделия определяется скоростью движения конвейера или по специальному световому или звуковому сигналу.

Виды конвейеров, которые используются при сборке, представлены на рис. 67.

Общее время поточной сборки определяется по формуле:

где: Т - такт сборки;

nn - число рабочих мест на поточной линии.

Главным условием, при котором, возможна организация поточной сборки является обеспечение взаимозаменяемости собираемых узлов и отдельных деталей, которые входят в поточную сборку. Если при сборке нужна пригонка, то она должна осуществляться отдельно и заранее за пределами потока, а на сборку подаются подогнанные, полностью проверенные детали и узлы.

Конструкция изделия, собираемого методом поточной сборки, должна быть отработана на технологичность.

При поточной сборке большую сложность вызывает промежуточный контроль собираемого изделия, поскольку он должен осуществляться без установленного ритма сборки, что не всегда возможно,

Поточная сборка используется в крупносерийном и массовом производствах при больших объемах выпуска изделий.

Поточная стационарная сборка применяется при изготовлении крупных и неудобных для транспортировки изделий, например, самолётов, ракет, турбин и т.д., когда все собираемые объекты остаются на рабочих позициях в течение всего процесса сборки. Через периоды времени, равные такту, бригады рабочих-сборщиков одновременно переходят от одних собираемых объектов к другим и выполняют каждая закрепленную за ней операцию.

Поточная стационарная сборка имеет следующие преимущества:

высокая производительность труда;

эффективное использование цеховых площадей;

равномерный выпуск продукции.

Метод используется при серийном выпуске крупных изделий (самолетов, тяжёлых автомобилей типа "Белаз", тяжелых станков, турбин, судов и т.д.).

При этом виде сборки широко используются подъёмно-транспортные средства, классификация которых представлена на рис. 68.

Подвижная поточная сборка используется при массовом производстве малых и средних по размерам изделий, которые периодически или непрерывно перемещаются. В ряде случаев возможно совмещение времени, затрачиваемого на транспортирование со временем сборки.

Условия, обеспечивающие эффективность сборки.

При организации сборки необходимо, чтобы каждая сборочная единица состояла из минимального числа деталей. Это может быть достигнуто путем упрощения всей конструкции изделия или объединения в одной детали нескольких функций других деталей. Так, например, выполнение винт? с буртиком совмещает функции винта и шайбы. Выполнение на торце винта зубьев уменьшает возможность самоотвинчивания и т.д. Изготовление таких деталей может быть выполнено литьём, штамповкой, вальцеванием.

Сокращение числа деталей, особенно крепежных (штифтов, шпонок, прокладок, шайб) может быть обеспечено за счет использования упругих втулок, крышек, пальцев, упорных колец. Перед сборкой такие детали предварительно растягиваются или сжимаются, а в готовом соединении компенсируют зазоры или создают их. Кроме того, они могут компенсировать тепловые деформации .

Деталь, которая имеет наибольшие габаритные размеры должна быть базовой и выполнять функции сборочного приспособления. Она не должна деформироваться, в процессе сборки её нежелательно кантовать, её положение должно быть устойчивым и постоянным. Центр тяжести такой детали должен быть как можно ниже. Все присоединяемые детали должны свободно устанавливаться на базовую деталь, причем желательно сверху.

Для облегчения сборки все детали должны иметь на сопрягаемых поверхностях заходные фаски с малыми углами. Наиболее сложной и ответственной является сборка тонкостенных втулок, резьбовых соединений, зубчатых зацеплений, подшипников и пружин. В ряде случаев для облегчения сборки заходные фаски выполняют ступенчатыми: вначале с углом 30...45° для облегчения установки детали в отверстие корпусе или посадки их на вал, а затем с углом 10...I50 для уменьшения силы запрессовки и деформаций кольце или втулки.

При сборке используются разъемные корпусные детали, которые позволяют упростить процесс сборки и сократить время.

В процессе проектирования изделия конструктор должен учесть весь комплекс движений, который необходимо выполнить при сборке.

Сборка изделий путем отливки базовой детали.

С развитием химической промышленности появилась возможность использования композиционных материалов в качестве конструкционных, заменяющих чугун и сталь. Композиционные материалы состоят из разнородных материалов, совместная работа которых даёт эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих.

Все композиционные материалы в зависимости от вида армирующего компонента могут быть разделены на дисперсно-упрочненные и волокнистые; они отличаются между собой структурой и механизмами образования высокой прочности.

При изготовлении станин, корпусов коробок скоростей и подач высокоточных станков, координатных измерительных машин и деталей измерительного инструмента в настоящее время используется синтегран (синтетический гранит). Синтегран представляет собой разновидность полимербетона и является композиционным материалом, состоящим из полимерного связующего на основе эпоксидных смол, высокопрочного минерального заполнителя типа габбро-диабаза (размер фракций шебня 0,6...20 мм) и мелкодисперсного наполнителя (размер частиц менее 60 мкм).

Синтегран имеет следующие физико-механические характеристики:

Плотность, кг/м3 2400...2700

Предел прочности, МПа:

при сжатии 120...250

при растяжении 20...30

Статический модуль упругости, ГПа 25...45

Коэффициент Пуассона 0,25..0,36

Коэффициент теплопроводности Вт/(м °С) 1,6...1,75

Температурный коэффициент линейного расширения, 1/°С (12...20)-10-6

Коэффициент демпфирования по отношению к чугуну 0,6

Синтегран имеет ряд положительных свойств, которые позволяют использовать его при сборке изделий путем отливки базовой детали:

в исходном состоянии материал обладает высокой текучестью;

материал изготавливается и отвердевает при комнатной температуре;

при затвердевании материал практически не дает усадку;

коэффициенты температурного линейного и объёмного расширения синтеграна практически равны аналогичным коэффициентам стали и чугуна;

литейные формы могут быть выполнены из легкоплавких материалов: дерева, пластмасс, цветных сплавов и т.д. Сборка изделий путем отливки базовой детали осуществляется следующим образом:

выявляется деталь, которая является базовой в изделии;

изготавливаются из металла закладные элементы (детали);

изготавливается литейная форма;

подготавливается заливочная смесь (синтегран);

закладные элементы устанавливаются на свои места в литейную форму;

отливается базовая деталь, формирующая сборочную единицу или готовое изделие.

В качестве примера рассмотрим процесс сборки узла путем отливки базовой детали - вала.

Для выполнения сборки изготавливается литейная форма, показанная на рис. 69. Форма содержит корпус 1 в виде трубы, в который устанавливаются разрезные диски 2, 3, 4, 5 и 6, дно 7 и крышку 8 с центральным отверстием. Заранее выполненные закладные элементы: зубчатое колесо 9, шкив 10 и подшипники 11 и 12 устанавливаются в полости дисков 3, 5, 6 и крышки 8. Дно 7 и крышка 6 крепятся к корпусу 1 винтами (не показаны).

Через отверстие крышки 8 заливается синтегран и выдерживается в течение 8 часов. После отвердевания синтеграна форма разбирается и извлекается готовое изделие в виде вала с насаженными на нем зубчатым колесом, шкивом и подшипниками.

Аналогичным образом изготавливается редуктор или коробка скоростей или другое корпусное изделие:

сборочные единицы (например, валы с зубчатыми колёсами, подшипниками, муфтами и т.д.) ориентируются между собой в нужных положениях и фиксируются, например путем заливки парафином;

зафиксированная конструкция устанавливается в литейную форму и заливается синтегран;

после затвердевания синтеграна конструкция извлекается из формы и парафин вытапливается (например, через специальное отверстие).

В результате получается готовая коробка скоростей с цельнолитым синтеграновым корпусом.

Такой вид сборки имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными видами сборки:

повышается точность сборки, которая зависит от точности литейной формы или ориентации деталей. При этом размерные цепи упрощаются;

отсутствует необходимость наличия шпонок, шпоночных пазов, стопорных колец, втулок, компенсаторов и т.д. поскольку крутящий момент и другие виды нагрузок передаются за счет сил адгезии композиционного материала и закладных элементов;

возможна полная автоматизация процесса сборки;

значительно снижается себестоимость и время сборки.

отсутствует необходимость точного изготовления посадочных отверстий зубчатых колёс, муфт, шкивов и т.д., поскольку в процессе сборки эти поверхности заполняются композиционным материалом.

Для повышения производительности такого вида сборки можно использовать сразу большое количество форм, кроме того, подбирать композиционные материалы, имеющие малое время отвердевания, например, 4...5 часов.

Возможности такой сборки весьма широки, поскольку с развитием химической промышленности будут появляться новые составы композиционных материалов, которые будут обладать более высокими Физико-механическими характеристиками и специальными свойствами, что позволит значительно снизить использование металлов в конструкциях машин.

ЛИТЕРАТУРА

Баранчукова И.К., Гусев А.А., Крамаренко С.Б. и др. Проектирование технологии. М.: Машиностроение, 1990. - 416 с.

Братухин А.Г., Шалин Р.Е., Ромашин А.Г., Черкасов В.В. Новые конструкционные и функциональные материалы и возможности их более широкого применения. Санкт-Петербург,: Политехника, 1992. - 54 с.

Ковшов А.Н. Технология машиностроения. М.: Машиностроение, 1987. - 320с.

Кувшинский В.В. Автоматизация технологических процессов в машиностроении. М.: Машиностроение, 1972. - 272 с.

Малкин А.Я. Основы технологии деталей машин. М. РУДН, 1972. - 331 с.

Матаяин А.А. Технология машиностроения. Л-д.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

Мосталыгин Г.П. и Толмачевский Н.Н. Технология машиностроения. М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. М.: Машиностроение, 1987. - 327 с.

Полевой С.Н. и Евдокимов В.Д. Упрочнение машиностроительных материалов. М.: Машиностроение, 1994. - 495 с.

Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов. Справочник/ Под ред. В.И. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1990. - 399 с.

Рогов В.А., Позняк Г.Г. и Барт В.Е. Исследования резцов с синтеграновыми вставками// Станки и инструмент, 1993, № 1, с. 29-31.

Рогов В.А. Токарные резцы с комбинированными державками// Станки и инструмент, 1994, № 5, с.13-15.

Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. - 495 с.

Размещено на Allbest.ru