Испытания собранных машин и сборочных единиц

Классификация соединений деталей в машинах

Определения

Сборочной единицей называется изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, клейкой, пайкой, опрессовкой и т.д.) например станок, автомобиль, редуктор, сварной корпус…

Сборка – образование разъемных или неразъемных соединений составных частей изделия.

Узловая сборка – сборка, объектом которой является составная часть изделия – СЕ (узел).

Общая сборка – сборка, объектом которой является изделие в целом.

Сборочный комплект – группа составных частей изделия, которые необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его составной части.

В условиях единичного и мелкосерийного производства основная часть сборочных работ выполняется на общей сборке и лишь малая их доля осуществляется над отдельными сборочными единицами. С увеличением серийности пр-ва сборочные работы все больше раздробляются по отдельным СЕ и в условиях массового и крупносерийного производства объем узловой сборки становится равным или даже превосходит объем общей сборки. Это в значительной мере способствует механизации и автоматизации сборочных работ и повышает их производительность.

По стадиям процесса сборка подразделяется на следующие виды:

Предварительная сборка т.е. сборка заготовок, составных частей или изделия в целом, которые в последующем подлежат разборке. Например, предварительная сборка узла с целью определения размера неподвижного компенсатора.

Промежуточная сборка т.е. сборка заготовок, выполняемая для дальнейшей их совместной обработки. Например, предварительная сборка корпуса редуктора с крышкой для последующей совместной обработки отверстий.

Сборка под сварку т.е. сборка заготовок для их последующей сварки.

Окончательная сборка т.е. сборка изделия или его составной части, после которой не предусмотрена его последующая разборка при изготовлении.

В процессе узловой и общей сборки соединяют разнообразные детали. Метод образования соединения назначает конструктор с учетом условий работы изделия, экономики его производства и эксплуатации. По конструкции и условиям эксплуатации соединения подразделяются на подвижные и неподвижные. Первые характеризуются возможностью относительного перемещения составных частей, вторые такого перемещения не имеют. Все соединения можно подразделять на разъемные и неразъемные. К разъемным соединениям относятся те, которые могут быть полностью разобранными без нарушения целостности собираемых деталей. Разъемные соединения наиболее распространены (65 – 85%). Сочетанием приведенных признаков все соединения можно разбить на четыре класса: I – неподвижные разъемные; II – неподвижные неразъемные; III – подвижные разъемные; IV – подвижные неразъемные. Наиболее распространены в машиностроении соединения класса III, затем I и II. Соединения класса IV встречаются редко.

Соединения классифицируют также, по способам сборки и технологической характеристике.

К классу I относят наиболее распространенные соединения, осуществляемые установкой сопрягаемых деталей по охватывающим (охватываемым) поверхностям или по установочным элементов сборочных приспособлений. Соединения осуществляют с гарантируемым зазором вручную или автоматически без приложения сил. Этот вид соединений применяют как при узловой, так и при общей сборке изделий.

К классу II относят соединения, выполняемые пластическим деформированием крепежных деталей (сплошных или трубчатых заклепок) или соединяемых деталей (раскернивание, расклепывание, развальцовывание, отбортовка, соединение в фальц, отгибка или скручивание специальных выступов, обжимка, постановка шплинтов, постановка рифленых штифтов). Данный класс относят к неразъемным, неподвижным соединениям.

Соединения класса III выполняют упругим деформированием соединяемых или соединенных деталей: запрессовкой(осуществляемой приложением осевой силы или тепловым воздействием на сопрягаемые детали), постановкой стопорных упругих колец на валы и в канавки корпусных деталей, постановкой упругих разъемных шайб, сборкой с помощью упругих защелок, пружинных фиксаторов положения сопрягаемых деталей, пустотелых упругих штифтов, применением клемм и упругих элементов. К достоинствам данного класса соединений относятся малые габариты, удобство и быстрота сборки и разборки, что важно не только для производства, но и для обслуживания машин. В большинстве случаев усилие для сборки и разборки соединений невелико, а надежность их работы высокая даже в условиях толчков и вибраций. Соединения с упругими элементами применяют как при узловой, так и при общей сборке.

Класс IV объединяет разъемные соединения осуществляемые различными крепежными и фиксирующими деталями (резьбовые детали, клинья, цилиндрические и конические штифты). Наиболее распространены резьбовые соединения; их выполняют отдельными крепежными деталями (винтами, болтами, шпильками) а также специальными крепежными деталями. При сборке данных соединений обеспечивают требуемый натяг и стопорение резьбовых деталей различными способами.

К классу V относят соединения, осуществляемые введением в зону контакта сопрягаемых деталей дополнительного материала (расплавляемого металла при сварке, припоя, клея, пластмасс, мастик). Эти соединения являются неподвижными и неразъемными. Их применяют при выполнении заготовок (сваркой, пайкой), на промежуточных этапах механической обработки (перед окончательной обработкой), а также на сборочных операциях (при отдельных методах сварки и пайки, склеивания). В последнем случае сварка допускается, если обработанные поверхности расположены достаточно далеко от швов и допуски на расположение обработанных поверхностей в соединенных элементах достаточно широки.

К классу VI относятся соединения, получаемые специальными методами (заливкой деталей расплавленным металлом или пластмассой, обвязкой проволокой, соединением тонкостенных деталей из мягких листовых металлов или пластмасс скрепками, сшивкой тонких листовых деталей из неметаллов и др.). Эти методы имеют ограниченное применение.

При выборе способа соединения учитывают условия работы изделия, обеспечение необходимой его надежности, технологии обработки и сборки, условия эксплуатации, включая необходимую разборку, ремонт и сборку соединения, а также затраты на изготовление и эксплуатацию в течение заданного срока службы изделия.

Из нескольких возможных вариантов, удовлетворяющим требованиям работы и эксплуатации, окончательно отбирается метод, обеспечивающий наименьшие затраты на изготовление и эксплуатацию соединения.

Организационные формы сборки.

В различных типах и при различных условиях пр-ва организация сборки приобретает различные формы. По перемещению собираемого изделия сборка подразделяется на стационарную и подвижную, по организации на непоточную, групповую и поточную.

1. Непоточная стационарная сборка характеризуется тем, что весь процесс сборки изделия и его СЕ выполняется на одной сборочной позиции. Все детали поступают на эту позицию.

Достоинства: 1) сохранение неизменного положения основной базовой детали, что способствует достижению высокой точности изделия; 2) использование универсальных транспортных средств, приспособлений и инструментов, что сокращает продолжительность и стоимость ТПП.

Недостатки 1) длительность общего цикла сборки, выполняемого последовательно; 2) потребность в высококвалифицированных рабочих, способных выполнять любую сборочную операцию; 3) увеличение потребности в больших сборочных стендах, т.к. машина длительно время занимает монтажный стенд.

Область применения – единичное и мелкосерийное производство тяжелого и энергетического машиностроения, экспериментальные и ремонтные цехи.

2. Непоточная стационарная сборка с расчленением сборочных работ предполагает дифференциацию процесса на узловую и общую сборку. Сборка каждой СЕ и общая сборка выполняется в одно и тоже время различными бригадами и многими сборщиками. Собираемая машина остается неподвижной на одном стенде. В результате длительность процесса сборки значительно сокращается.

Преимущества: 1) значительное сокращение длительности общего цикла сборки; 2) сокращение трудоемкости выполнения отдельных сборочных операций за счет: а) специализации рабочих мест и их оборудования соотв. приспособлениями и механизирующими устройствами; б) специализации рабочих-сборщиков; в) лучшей организации труда; 3) снижение потребности в дефицитной рабочей силе сборщиков высокой квалификации; 4) более рациональное использование помещений и оборудования; 5) уменьшение размеров высоких помещений сборочных участков оборудованных мощными подъемно-транспортными устройствами; 6) сокращение себестоимости сборки.

Область применения – серийное производство средних по размеру и крупных машин.

3. Непоточная подвижная сборка характеризуется последовательным перемещением собираемого изделия от одной позиции к другой. Перемещение может быть свободным или принудительным. ТП сборки при этом разбивается на отдельные операции.

Сборка со свободным перемещением собираемого объекта заключается в том, что рабочий закончив свою операцию, с помощью средств механизации или вручную перемещает собираемую СЕ на следующую рабочую позицию, СЕ также могут собираться на тележках, рольгангах и т.п.

Сборка с принудительным перемещением собираемого объекта состоит в том, что он передвигается при помощи конвейера или тележек, замкнутых ведомой цепью.

Фактическая продолжительность выполнения каждой операции колеблется, для компенсации таких колебаний создается межоперационный задел.

Область применения – переход от сборки единичных изделий к их серийному изготовлению.

Поточная сборка характеризуется тем, что при построении ТП сборки отдельные операции процесса выполняются за одинаковый промежуток времени – такт, или за промежуток времени, кратный такту. При этом на более продолжительных операциях параллельно работают несколько рабочих-сборщиков. Межоперационное перемещение собираемого изделия осуществляется: вручную или с помощью тележек наклонного лотка или рольганга, с помощью конвейера с периодическим или непрерывным перемещением.

Поточная сборка сокращает длительность производственного цикла и уменьшает межоперационные заделы деталей, повышает специализацию сборщиков и возможности механизации и автоматизации сборочных операций, что в конечном итоге приводит к снижению трудоемкости сборки на 35 – 50%.

4а. Поточная стационарная сборка является одной из форм поточной сборки, требующих наименьших затрат на ее реализацию. Она применяется при сборке крупных и громоздких изделий (самолеты и т.д.). При этом виде сборки все собираемые объекты остаются на рабочих позициях в течении всего процесса сборки. Рабочие (или бригады) по сигналу все одновременно переходят от одних собираемых объектов к следующим через периоды времени, равные такту. Каждый рабочий (или бригада) выполняет закрепленную за ним одну и ту же операцию на каждом из собираемых объектов.

Область применения – серийное производство машин, отличающихся недостаточной жесткостью базовых деталей, большими габаритами и массой (станков, крупных дизелей, самолетов и т.п.).

4б. Поточная подвижная сборка становится экономически целесообразной в тех случаях, когда выпуск машин и СЕ значительно возрастают.

Этот вид сборки может осуществляться с непрерывно или периодически перемещающимися собираемыми объектами.

Содержание и ТП сборки.

ТП сборки заключается в соединении деталей в узлы и узлов и отдельных деталей в механизмы и целую машину. В связи с этим все работы сборочного процесса разбиваются на отдельные последовательные стадии, которые далее расчленяются на отдельные последовательные операции, переходы, приемы.

Под операцией в сборочном процессе понимается часть ТП, осуществляемая по какому-либо узлу или машине одним или несколькими рабочими на одном рабочем месте.

Под переходом понимается часть операции, которая вполне закончена, не может быть расчленена на другие переходы и выполняется без смены инструментов одним или несколькими рабочими одновременно.

Приемом называется часть перехода, состоящая из ряда простейших рабочих движений выполняемых одним рабочим.

Под установкой понимается придание определенного положения собираемым деталям и соединениям.

1. Контроль точности при сборке

Осуществляемые в процессе сборки контрольные операции дают возможность установить в соединениях, СЕ и в машине степень соответствия относительного положения, и перемещения исполнительных поверхностей техническим требованиям на сборку. В общем случае методы контроля могут быть разделены на визуальные и с применением технических средств измерений (универсальных, специальных, механизированных, автоматизированных).

В практике сборки без специальных приборов проверяют, например, форму и размеры пятен касания при контроле на краску, плотность посадки простукиванием «на звук», состояние поверхностей, кромок, стыков и пр. Понятно, что этот метод субъективен, и точность таких измерений весьма мала.

С помощью технических средств измерений контролируют зазоры в сопряжениях и относительное положение деталей. Для этого применяют концевые и штриховые меры длины, щупы, штангенинструменты, микрометрические инструменты, рычажно-механические, электрические и пневматические приборы, а также различные специальные контрольные приспособления и установки.

К основным видам геометрических проверок, осуществляемых при сборке СЕ и механизмов с помощью технических средств, относятся контроль зазоров, проверка на радиальное, торцевое и осевое биение, контроль параллельности и перпендикулярности, соосности, прямолинейности и плоскосности, положения деталей в некоторых СЕ.

Для обеспечения требуемой точности измерений необходимо, чтобы контролируемая СЕ и прибор или контрольные приспособления находились в удобном для рабочего положении и базировались на жестких опорах. Поэтому контрольные посты целесообразно оборудовать плитами, подставками для измерительного инструмента и средствами для закрепления проверяемых СЕ.

Номенклатура приборов и приспособлений, применяемых при механизированных измерениях, достаточно широка. Особенно часто используют приспособления с индикаторами часового типа.

Автоматизированные измерения осуществляются путем использования контрольно-сборочных инструментов и приспособлений, автоматически обеспечивающих создание необходимых для контроля сил, крутящих моментов, давлений и пр. применяют электроконтактные, пневмоэлектрические, фотоэлектрические и индуктивные системы.

Заключительной контрольной операцией ТП изготовления машин является испытание, т.е. проверка работы машины со снятием необходимых характеристик в искусственно создаваемых условиях, сходных с эксплуатационными.

Действительно если детали какого-либо тяжело нагруженного соединения, работающего на истирание, неправильно термически обработаны и не имеют необходимой поверхностной твердости, то как бы качественно не была выполнена сборка, это не будет гарантировать надежности работы СЕ. Следовательно, причиной погрешности, обнаруживаемой при испытании машины, в данном случае будет несоблюдение технологии термической обработки.

При нарушении режима механической обработки, в частности шлифования, на рабочих поверхностях детали возможно появление мельчайших трещин. Детали с таким дефектом, даже если они смонтированы в машине с соблюдением всех технических требований на сборку, могут при испытании изделия нарушить нормальную работу сочленений.

Нарушение технологии заливки подшипников антифрикционным сплавом нередко вызывает отслаивание последнего при работе подшипниковой СЕ, что также обычно обнаруживается лишь в процессе испытания машины.

Эти примеры свидетельствуют о том, что тщательное испытание машин играет очень большую роль в деле повышения качества выпускаемой продукции.

Существует много различных видов производственных испытаний машин, но все их можно свести примерно к следующим: приемочные, контрольные и специальные.

Приемочные проводят для определения фактических эксплуатационных характеристик машины, например: мощности, затраты горючего, геометрической точности, чистоты и точности на обрабатываемом изделии и пр., а также установления правильности работы механизмов и СЕ – зубчатых, цепных и других передач, подшипников, уплотнений, регуляторов и т.д.

Машина, поступающая из сборочного цеха на испытательную станцию, должна иметь сопроводительную карту, в которую контролеры сборки заносят замечания о результатах проведенной проверки.

Приемочные испытания металлорежущих станков в соответствии с общими ТУ на их изготовление и приемку проводят на холостом ходу для проверки работы механизмов и под нагрузкой для определения производительности, точности и чистоты обработки. В процессе испытаний проверяют все включения, переключения и передачу органов управления для определения правильности их действий, взаимной блокировки, надежности фиксации и отсутствии самопроизвольных смещений, отсутствия заедания, провертывания и пр.

В процессе испытаний используют специальную автоматику, позволяющую, например, автоматически изменяется число оборотов, нагрузка, мощность и пр.

Контрольным испытаниям подвергают не все машины, а лишь те, у которых при приемочных испытаниях были обнаружены недостатки.

Изделия, которые должны отвечать особо высоким требованиям надежности, после сборки, обкатки и испытания частично или полностью разбирают, проверяют состояние деталей, а затем вновь собирают и тоже подвергают кратковременным контрольным испытаниям.

Специальные испытания проводят при необходимости изучения какого-либо явления в машине (например износа), при проверке новой конструкции СЕ или детали, установлении пригодности новой марки материала на ответственных деталях или измерении качества обработки поверхностей и пр. Программу и режимы этих испытаний разрабатывают в зависимости от целей их проведения.

Полученная при испытании ряда машин информация кодируется, подвергается статистической обработке и на основе этого анализа появляется возможность выявить с большой достоверность недостаточно надежные СЕ, механизмы и детали и принять меры для их доработки.

Кроме испытаний машин-изделий часто такой же проверке подвергают некоторые СЕ, например, масляные и водяные насосы, коробки передач, редукторы и т.д. Собранные СЕ обычно испытывают на стендах либо по методу искусственного нагружения, имитирующего условия работы СЕ в изделии.