Методические указания к выполнению расчётно-графического задания

Контрольные семестровые задания по дисциплине, методические указания по выполнению

Технология и автоматизация механосборочных работ. Расчётно-графическое задание.

Целью выполнения расчётно-графического задания является применение приобретенных студентом знаний для разработки вопросов, связанных с технологическим маршрутом сборки.

Каждый студент решает свой вариант расчётно-графического задания. Выполненные не по своему варианту контрольные работы не зачитываются. Расчётно-графическое задание студент должен выполнять самостоятельно. При выполнении расчётно-графического задания студент должен следовать следующим советам: задание выполнять полностью, выполнение заданий располагать в той последовательности, в какой они даны; каждое действие расчета должно сопровождаться предварительной надписью, указывающей определяемый параметр. Формулы выписываются отдельно, за ними дается пояснение каждой входящей величины с указанием ее размерности, после чего дается подстановка численных величин. Все расчеты выполняются в международной системе единиц СИ, необходимо указать, какими источниками информации студент пользовался при изучении дисциплины и выполнении расчётно-графического задания.

Методические указания к выполнению расчётно-графического задания.

Сборка - часть технологического процесса изготовления изделия, которая состоит из работ по соединению отдельных деталей в сборочные единицы и из них - готовых изделий, соответствующих своему назначению. В технологический процесс сборки включаются также работы по регулированию, наладке и испытанию изделия. Трудоемкость сборочных работ составляет в массовом производстве до 20%, в крупносерийном - 20...25%, в серийном - 30...35%, в мелкосерийном - 40...50% от трудоемкости механической обработки. По форме организации сборка бывает стационарной и подвижной. При более прогрессивной подвижной сборке изделие в процессе сборки перемещается от одного рабочего места к другому и на каждом рабочем месте выполняется постоянно одна и та же операция одним рабочим или бригадой. Подвижная сборка характерна для крупносерийного и массового типов производства. Дифференциация работ на ряд мелких операций оказывается высокопроизводительным и прогрессивным процессом. В современном производстве все большее место занимает автоматическая сборка, при которой операции сборки, контроля, окраски, сушки производятся без непосредственного участия человека. При автоматической сборке используются сборочные автоматы, в конструкцию которых входят бункерно-ориентирующие устройства, накопители, устройства для скрепления собираемых деталей и контроля качества их соединения. Автоматическая сборка, как правило, выполняется по принципу полной взаимозаменяемости, а следовательно, соединяемые детали должны быть изготовлены с малыми допусками. Для сборки несложных сборочных единиц, а также для покрасочных и других, вредных для человека, работ, для транспортирования изделий, установки и снятия заготовок могут использоваться промышленные роботы, представляющие собой универсальные автоматы с большим числом (до 10) степеней подвижности рабочего органа и управляемые по программе.

При проектировании поточных линий сборки возникает необходимость определения такта выпуска изделий с линии. Такт выпуска изделий (мин) определяется по формуле Т_в =60Ф_д.г./Д_изд.г. (1)

где Ф_д.г. - действительный годовой фонд времени работа сборочного конвейера с учетом заданной сменности (при двухсменной работе и с учетом времени на ремонт оборудования Ф_д.г = 4008 ч);

Д_изд.г - годовой объем выпуска.

Число сборочных мест определяется по формуле М_сб = Т_сб.пр/(Т_в Р_ср), (2)

где Т_сб.пр - трудоемкость сборочного процесса, мин; Р_ср = 1,2...1,8 - средняя плотность работы (число рабочих на одном рабочем месте).

Общее число сборочных мест с учетом контрольных (М_к) и резервных мест (М_р) составит

М_{сб. общ.} = М_сб + М_к + М_р. (3)

Скорость движения конвейера при непрерывном его движении равна υ = l / Т_в (4)

Здесь l - расстояние между осями двух смежных собираемых объектов, т. е. шаг рабочих мест или станций сборочного конвейера: l = l_н + l _пр (5)

где l_н - длина собираемого объекта или длина сборочного места (станции); l _пр = 0,3...1 - расстояние между объектами сборки или между рабочими местами (станциями), м. Рабочая длина поточной сборочной линии (конвейера) определяется так: l _конв = l М_сб.общ. (6)

При решении ряда технологических вопросов, связанных со сборкой машин и механизмов, возникает необходимость решения задач по определению отдельных параметров плоских размерных цепей.

Достижение заданной точности замыкающего звена достигается за счет полной взаимозаменяемости, неполной взаимозаменяемости, групповой взаимозаменяемости, пригонки и регулирования.

В технологической практике чаще встречаются задачи, в которых по установленным номинальным размерам, допускам и предельным отклонениям составляющих звеньев определяют номинальный размер, допуск и предельное отклонение замыкающего звена («обратная задача»). Последовательность решения обратной задачи методом полной взаимозаменяемости такова: 1) рассматривая сборочный чертеж или технологическую схему, выделяют размерную цепь со всеми ее звеньями и выделяют замыкающее звено, а остальные звенья разбивают на увеличивающие и уменьшающие; 2) составляют уравнение размерной цепи и определяют номинальный размер замыкающего звена по уравнению

А_Z = (7)

где т и п - число увеличивающих и уменьшающих звеньев соответственно; 3) рассчитывают среднее отклонение поля допуска замыкающего звена

Δ_сZ = (8)

где Δ_с.ув и Δ_с.ум - средние отклонения полей допусков увеличивающих и уменьшающих звеньев соответственно; 4) рассчитывают поле допуска замыкающего звена по формуле

T _Z = (10)

где Т_i - допуск каждого составляющего звена; 5) определяют предельные отклонения: верхнее Δ S _Z и нижнее Δ J _Z и предельные размеры замыкающего звена: наибольший A _Zmax, и наименьший A _Zmin

Δ S _Z = Δ_cZ + 0,5 T _Z; (10)

Δ J _Z = Δ_cZ - 0,5 T _Z; (11)

A _Zmax = A _Z + Δ S _Z (12)

A _Zmin = A _Z + Δ J _Z (13)

Сборка деталей машин, осуществляемая по посадкам с натягом, предназначается для осуществления неподвижных соединений без дополнительных средств крепления. Этот способ соединения деталей обладает рядом достоинств (простота конструкции деталей и сборки, высокая точность центрирования и др.) и поэтому широко распространен в машиностроении.

Имеется два основных способа сборки деталей при посадке с натягом:

1) продольная запрессовка - сборка осуществляется при нормальной температуре с помощью пресса (сборка под прессом);

2) поперечная запрессовка, или «способ термических деформаций», - сборка осуществляется при предварительном нагреве охватывающей детали («отверстия») или охлаждения охватываемой детали («вала»).

В задачи технолога при разработке и реализации операции продольной запрессовки входит определение необходимой максимальной силы пресса. Она определяется по формуле:

F_n = f_np_maxπd_н.с.l (14)

где f_n = (1,15...1,2) f / - коэффициент трения при запрессовке (при соединении стальных деталей f = 0,06...0,13, при соединении деталей чугуна f = 0,07…0,12); l - длина контактной поверхности соединения, м; p_max - давление на контактных поверхностях сопрягаемых деталей при максимальном натяге N_max, мм, выражается в Па по формуле

p_max = (15)

γ_ш - поправка, учитывающая смятие шероховатостей контактных поверхностей деталей при их соединении, определяется через параметры шероховатости поверхностей отверстия и вала:

γ_ш = 1,2(R _zD + R _zd); γ_ш = 5(R _zD + R _zd); (16)

d _н.с. - номинальный диаметр соединения, мм; C₁ и C₂ - коэффициенты Ляме, соответственно для охватываемой («вал») и охватывающей («отверстие») поверхностей:

С₁ = С₂ = (17)

d₁ - диаметр отверстия в охватываемой («вале») детали (при d₁ = 0, т. е. в сплошном вале. получаем С₁ = 1 - μ₁); d₂ - наружный диаметр охватывающей (втулки, корпуса) детали (при массивном корпусе, когда d₂ → ∞ получаем С₂ = 1 + μ₂); μ₁ и μ₂ - соответственно коэффициенты Пуассона материалов деталей «вала» и «отверстия» (для стальных деталей μ = 0,3, для чугунных μ = 0,25; для бронзовых μ = 0,35; для латунных μ = 0,38; Е₁ и Е₂ - модули упругости, Па, материалов соответственно деталей «вала» и «отверстия» (для стали Е = (1,96...2)·10¹¹ Па, для чугунного литья Е = (0,74...1,05)·10¹¹ Па; для бронзы Е = 0,84·10¹¹ Па; для латуни Е = 0,78·10¹¹ Па)

В задачи технолога при проектировании операции сборки поперечной запрессовкой входит определение температуры нагрева охватывающей детали («отверстия») или температуры охлаждения охватываемой детали («вала»):

t_D = [(N_max + S _сб)/(ad)] + t _сб; (18)

t_d = t _сб - [(N_max + S _сб)/(ad); (19)

где N_max - наибольший натяг соединения, мм; S _сб - минимально необходимый зазор при сборке, мм, принимаемый равным зазору в посадке Н7/g6; а - температурный коэффициент линейного расширения материала детали (для алюминия а = (23,9...26,5) • 10^-6 К^-1; для бронзы а = (17,6...18,2) • 10^-6 К^-1; для латуни (17...21) • 10^-6 К^-1; для стали а = (11,5...12) • 10^-6 К^-1; d - номинальный диаметр соединения, мм; t _сб - температура в помещении сборки, °С. Нагрев можно осуществлять в кипящей воде (t_D ≤ 100°С), масляной ванне (t_D ≤ 110... 130°С), газовыми горелками, в нагревательных шкафах и печах, в индукционных печах с нагревом ТВЧ и др. Для охлаждения охватываемой детали можно применять твердый диоксид углерода (t_d = - 79°С), его смесь со спиртом (t_d = - 100°С), жидкий азот (t_d = - 196°С). Применяется также комбинированный способ одновременного температурного воздействия на обе детали соединения.