Разработка технологических процессов сборки изделий

Сборочные работы являются заключительным этапом в производственном процес­се, на котором из отдельных деталей собирают узлы и готовые изделия. Их трудоем­кость составляет 10 - 50 % обшей трудоемкости изготовления изделия. В то же время из всего объема сборочных работ в настоящее время механизировано только 20 %, а ос­тальная часть - выполняется вручную.

Автоматическая сборка составляет всего 6 — 7 %. Поэтому одной из важнейших за­дач машиностроителей является сокращение трудоемкости сборочных работ путем их механизации и автоматизации.

Исходными данными для проектирования технологического процесса сборки являются:

1) чертежи сборочных узлов и изделий;

2) технологические условия на приемку и испытание изделий;

3) производственная программа сборки (программа сборочного цеха), составлен­ная по производственной программе завода;

4) спецификация поступающих на сборку узлов и деталей.

В спецификациях указывают наименование, номер, количество на одно изделие и из какого цеха оно поступило на сборку.

На основе изучения конструкций собираемых узлов и целой машины составляется схема сборки соединений, которая определяет взаимную связь и последовательность соединений отдельных элементов, узлов и целого изделия. Затем разрабатывается тех­нологический процесс сборки.

Под технологическим процессом сборки понимается соединение деталей в сбо­рочные единицы n-го порядка, отдельных деталей и единицы n-го порядка в единицы (n-1)-го порядка и деталей сборочных единиц n-го и (n-1)-го порядков и т.д. в машину.

В связи с этим все работы сборочного процесса разбивают на отдельные последова­тельные стадии: сборка сборочных единиц различного порядка (сборка подузлов и уз­лов) и общая сборка, которые далее расчленяются на отдельные последовательные опе­рации, установы, позиции и переходы.

Стандартизованные их определения даны в 1-й главе. Однако, для сборки требуют­ся некоторые уточнения.

Под операцией в сборочном процессе понимают часть сборочного процесса, осу­ществляемую по какому-либо узлу или машине одним или несколькими рабочими на одном рабочем месте.

Операция может выполняться при нескольких установах.

Под установом понимают придание определенного положения собираемым дета­лям и соединениям.

Операция состоит из переходов.

Под переходом понимают часть операции, которая вполне закончена, не может быть раздроблена и выполняется без смены инструментов одним или несколькими рабо­чими одновременно.

Содержание технологических переходов сборки заключается в соединении сопря­гаемых сборочных единиц и деталей путем приведения в соприкосновение основных баз деталей присоединяемой сборочной единицы к детали или сборочной единице со вспо­могательными базами, к которой они присоединяются; проверки, если необходимо, по­лученной точности относительного положения и движения сборочных единиц и деталей; внесения необходимых поправок для достижения требуемой точности путем пригонки, подбора или регулировки; фиксации относительного положения сборочных единиц и деталей, обеспечивающего правильность выполнения ими их служебного назначения.

К технологическому процессу сборки обычно относят также переходы, связанные с проверкой правильности действия сборочных единиц и деталей, например, плавности и точности относительных перемещений, действия смазочной системы, последовательно­сти включения отдельных механизмов, В сборочные процессы включают также перехо­ды, связанные с очистной мойкой, окраской и отделкой деталей, сборочных единиц и, нередко, машин в целом, а также переходы, связанные с регулировкой машины и ее ме­ханизмов, и переходы по разборке машины, если она отправляется потребителю в разо­бранном виде с целью удобства транспортировки.

Для установления последовательности общей сборки машины прежде всего необ­ходимо произвести анализ ее конструкции для выявления всех составляющих машину сборочных единиц и отдельных деталей, которые должны поступать на общую сборку.

Анализ надо начинать с выявления номенклатуры деталей и порядка сборочных единиц, из которых состоит конструкция машины.

В каждой сборочной единице должна быть найдена базирующая деталь, опреде­ляющая положение всех составляющих данную сборочную единицу других сборочных единиц и деталей.

Последовательность общей сборки машины определяется ее конструктивными осо­бенностями и заложенными в конструкцию методами получения требуемой точности.

Общая сборка машины должна начинаться с установки базирующей детали или ба­зирующей сборочной единицы машины, роль которой обычно выполняют рамы, стани­ны, основания и т.п. Базирующую деталь при этом можно установить в любом удобном для сборки положении.

Далее разрабатывают последовательность установки на нее всех сборочных единиц и деталей. При этом следует руководствоваться следующим:

1. Сборку следует начинать с тех сборочных единиц или деталей, размеры и отно­сительные перемещения поверхностей которых являются общими звеньями, принадле­жащими наибольшему количеству размерных цепей.

2. Следует постепенно переходить к сборке тех сборочных единиц и деталей, раз­меры и относительные повороты поверхностей которых являются общими звеньями, принадлежащими постепенно уменьшающемуся количеству размерных цепей.

3. В каждой из размерных цепей сборку следует начинать с тех сборочных единиц и деталей, размеры и относительные перемещения поверхностей которых являются звеньями основной ветви размерной цепи, т.е. ветви, не содержащей замыкающего звена.

4. При прочих равных условиях сборку следует начинать с той размерной цепи, при помощи которой решается наиболее ответственная задача.

5. В размерных цепях, где конструкцией машины намечено получить требующую точность замыкающего звена методом регулировки, находят компенсирующие звенья и детали, выполняющие роль неподвижных или подвижных компенсаторов, устанавлива­ют их размеры, допуски и потребное количество компенсаторов каждой ступени разме­ров. При подвижных компенсаторах следует проверить достаточность максимальной вели­чины компенсации и возможности перемещения на эту величину подвижного компенсатора.

6. В размерных цепях, в которых конструкцией машины намечено получить тре­буемую точность замыкающего звена методом пригонки, необходимо проверить пра­вильность выбора или произвести выбор компенсирующего звена и проверить правиль­ность его номинального размера с точки зрения обеспечения возможности пригонки за счет выбранного звена. При обнаружении ошибок следует произвести расчеты и внести изменения. Назначить методы пригонки.

7. В размерных цепях, точность замыкающего звена которых намечено получить методом групповой взаимозаменяемости, необходимо проверить правильность расчета допусков и количество намеченных групп деталей.

Эскизные разработки операций и переходов технологических процессов сборки производятся так же, как и при механической обработке. При разработке технологиче­ского процесса сборки для каждой операции, перехода и других частей сборочного про­цесса должно быть дано описание характера работ и способов их выполнения; должен быть указан необходимый инструмент и приспособления; определены потребное коли­чество времени, число рабочих и их квалификация.

Причем время, потребное на выполнение отдельных операций сборки узлов (агре­гатов, механизмов) и сроки подачи их вместе с деталями к местам общей сборки, долж­ны быть установлены так, чтобы обеспечить бесперебойный ход сборочного процесса.

Разрабатывая последовательность сборки машин, очень удобно изображать ее в ви­де графической схемы сборки.

Схема сборки помогает не только в разработке последовательности сборки машин, но и является основным документом, по которому персонал сборочного цеха знакомится с последовательностью сборки новой машины, организует выполнение сборочного про­цесса, производит комплектование машины, подачу сборочных единиц деталей в надле­жащей последовательности к местам сборки, ведет учет, расставляет рабочих, планирует производство и разрешает вносить усовершенствования в конструкцию, технологиче­ский процесс сборки и организацию производства машины.

Схема сборки должна отличаться наглядностью, показывать последовательность процессов и служить оперативным документом. Для этого схему сборки машины удоб­нее всего строить следующим образом.

1. Условно, в виде прямоугольника, вычерчивается основная базовая деталь (корпус).

2. Этот прямоугольник делят на три зоны: наименование, номер по чертежу, количество.

3. Проводится горизонтальная линия, к которой в порядке сборки подсоединяют в виде прямоугольников детали и сборочные единицы.

4. Детали располагаются слева, сборочные единицы справа относительно соответс­твующей базовой детали.

В качестве примера на рис. 6.14 приведена схема сборки предохранительного гид- роклапана, изображенного на рис. 6.15.

По схеме сборки устанавливаются сборочные операции, содержание которых в зна­чительной мере зависит от принятых организационных форм и видов производственных процессов сборки изделий (рис. 6.16).

Отличительными особенностями поточного вида сборки являются сборка сбороч­ных единиц или изделий в целом с соблюдением заданного такта.

Сборка, осуществляемая без соблюдения этого условия, относится к непоточному виду.

Собираемый объект может оставаться на одном месте (стационарная сборка) или перемещаться непрерывно или периодически в продолжение всего процесса сборки (подвижная сборка).

Стационарная сборка отличается от подвижной возможностью сохранения неиз­менности положения базирующей детали собираемого объекта в продолжение всего процесса сборки. Этим зачастую исключают влияние упругих деформаций недостаточно жесткой базирующей детали на точность собираемого объекта.

Непоточная стационарная сборка характеризуется тем, что собираемый объект ос­тается в продолжение всего процесса сборки на одном рабочем месте или сборочном стенде. Все сборочные единицы и детали подаются на место сборки. Рабочие приходят на рабочее место к собираемому объекту и ведут сборку.

Рис. 6.14 Технологическая схема сборки гидроклапана предохранительного

Рис. 6.15 Гидроклапан предохранительный

Рис. 6.16 Организационные формы и виды сборки

Места сборки или стенды обычно оборудуются универсальными приспособления­ми и подъемно-транспортным и средствами. Выполнение отдельных переходов на сборке распределяется между рабочими.

Цикл сборки при этом методе увеличивается, так как одновременно не могут вы­полняться все переходы. Технико-экономические показатели низкие.

Расчетное количество рабочих мест или стендов для параллельной сборки одинако­вых объектов подсчитывается по формуле

(6.7)

где Т₀ - расчетная трудоемкость всех переходов сборки одного объекта; Т_с - расчетная трудоемкость переходов, выполнение которых совмещено во времени с выполнением других переходов; T - расчетный такт сборки.

Непоточная стационарная сборка применяется в единичном производстве. Количество рабочих мест или позиций определяется по формуле

(6.8)

где - расчетное время на перемещение собираемого объекта с одной рабочей позиции во вторую; у - количество параллельных потоков, необходимых для сборки одинако­вых объектов, в зависимости от производственной программы.

(6.9)

где - продолжительность наиболее длительной сборочной операции.

Непоточная подвижная сборка применяется в мелкосерийном и серийном произ­водствах. При увеличении количества собираемых изделий непоточный вид организации сборки становится неэкономичным. На смену ему приходит поточная сборка.

Поточная сборка может быть стационарной и нестационарной.

Поточная стационарная сборка применяется в серийном и крупносерийном произ­водстве машин, отличающихся малой жесткостью базирующих деталей, большими раз­мерами и весом. (Пример: тяжелые станки, крупные дизели, тяжелые грузовые автомо­били, самолеты.)

При этом виде сборки рабочие бригады по сигналу все одновременно перехо­дят от одних собираемых объектов к следующим через периоды времени, равные такту. Т.е. получается, что каждый рабочий или бригада выполняют определенную, закреплен­ную за ними операцию на каждом из собираемых объектов.

Для подсчета количества рабочих или бригад сборщиков, необходимых для одного такта, служит формула

(6.10)

где - расчетное время для перехода рабочих или бригад от одного объекта к другому.

Преимуществом этого вида сборки является равномерный выпуск продукции, короткий цикл сборки, высокая производительность, высокий съем продукции с 1 м² площади и т.д.

При увеличении количества выпускаемых машин экономически целесообразно использовать поточно-подвижную сборку.

Поточно-подвижный вид сборки используется в крупносерийном и массовом производствах.

Перемещение собираемого изделия производится с помощью различного вида транспортных конвейеров (ленточных, цепных, рамных и т.д.)

Рабочие позиции или участки располагаются вдоль конвейера.

Скорость движения конвейера определяется из уравнения

(6.11)

Где L – длина собираемого объекта, измеряемая в направлении движения конвейера, мм;

L₁ – промежуток между собираемыми объектами, необходимый для удобства сборки, мм;

- количество потоков.

Однако подсчитанная по этой формуле величина v не должна превышать скорости, допускаемой техникой безопасности. В противном случае, для выполнения заданной программы при известных величинах L и L₁ увеличивают количество параллельных потоков.

Количество рабочих мест определяется из уравнений:

1) при сборке с непрерывным движением собираемого изделия

(6.12)

2) при сборке с периодическим движением собираемого изделия

(6.13)

Где t_п – время, необходимое рабочему для возвращения в исходное положение;

t_п – время перемещения заготовки с одной позиции на другую.

Преимущества поточно-подвижной сборки заключается в строгом выполнении программы выпуска и возможности совмещения времени сборки изделия со временем его транспортирования.

Недостатками являются:

1) большие затраты при усовершенствовании конструкции выпускаемых изделий;

2) низкий коэффициент использования оборудования.

Для механизации и автоматизации сборочных процессов все шире применяется типизация технологических процессов сборки и типовые средства механизации и автоматизации сборочных работ.

Типизация технологических процессов сборки базируется на классификации операций.

Классификация является первым этапом при разработке типовых и групповых сборочных процессов. Классификация производится по технологическим и конструктивным характеристикам сборочных элементов.