Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

Сборка является заключительным этапом технологического процес­са изготовления изделия. Основными выходными показателями процесса сборки являются геометрическая точность изделия, характеризуемая точ­ностью траектории движения движущихся элементов изделия и относи­тельного положения деталей, а также качеством соединения: натягом н неподвижных соединениях, зазором в подвижных соединениях.

Рассмотрим образование геометрических погрешностей изделия и процессе сборки. В результате сборки изделия требуется обеспечить точ ность относительного положения или движения исполнительных поверх­ностей деталей.

Причинами образования погрешностей относительного положения исполнительных поверхностей изделия или его сборочных единиц являются

Наличие зазоров в подвижных соединенных деталях;

Неполный комплект конструкторских баз;

Несоответствие конструкторских баз требованиям, предъявленным к базам;

Неправильное применение силового замыкания в соединенных деталях;

Упругие и тепловые деформации деталей.

Среди факторов, вызывающих геометрические погрешности сборки изделия, большее влияние оказывают геометрические неточности дета лей, поступающих на сборку, а также упругие и тепловые перемещения собираемых деталей, сборочных единиц и элементов самой технологиче ской сборочной системы. Ниже приводятся примеры влияния перечис ленных факторов на точность сборки изделия.

Рассмотрим влияние погрешностей формы деталей на образование размера Ал между торцами втулок, посаженных на вал без зазора (рис. 1.6.32). В обоих случаях, представленных на рисунке, на валу рас­положены одни и те же втулки 1 - 3. Но во втором случае (рис. 1.6.32, о) втулка 2 повернута относительно ее первоначального положения на 180' вокруг оси, перпендикулярной оси вала, что повлекло смену точек кон такта на торцах деталей, возникновение новых значений составляющих звеньев размерной цепи и изменение величины замыкающего звена на Д.

В тех случаях, когда детали, входящие в размерные цепи изделия, соединяются по подвижным посадкам, наличие зазора в соединении при­водит к появлению погрешностей на замыкающем звене.

На рис. 1.4.25 (с. 176) показано соединение трех секций бурового грехшарошечного долота, где каждая секция базируется с помощью плоскости двугранного угла и одного штифта. Таким образом, получает­ся неполный комплект баз, что приводит к большим погрешностям уста­новки секций долота при сборке из-за возможности каждой лапы вра­щаться вокруг штифта. Этот пример подробно рассмотрен в п. 1.4.6.

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

А)

Рис. 1.6.32. Схемы образования размера Ал:

А - конструкция из трех втулок; б - конструкция из трех втулок, где втулка вторая повернута перпендикулярно оси вала на 180°

6)

Большое влияние на точность установки детали при сборке и на ка­чество соединения оказывает силовое замыкание. Так например, при за­креплении винтами, болтами и шпильками с гайками детали и сборочные единицы попадают в сложные условия. Во-первых, отклонение формы и относительного поворота поверхностей, составляющих комплекты ОС­НОВНЫХ и вспомогательных баз соединяемых деталей, приводят к случай­ному местоположению их точек контакта в момент соприкосновения. Ito-вторых, отклонения поворота крепежных отверстий относительно баз /к-галей, неперпендикулярность площадок, на которые опираются гайки и
головки болтов относительно осей крепежных отверстий, а также непер­пендикулярность торцов болтов к их резьбе смещают точки приложения сил закрепления от осей крепежных деталей к краям гаек или головок болтов. В-третьих, из-за колебаний сил затяжки, сил сопротивления в резьбах силы закрепления отличаются от своих расчетных значений. В результате на закрепляемую деталь или сборочную единицу воздейст­вует случайно сформировавшаяся система сил, и немалую роль в ее фор­мировании будут играть конструктивные особенности детали, свойства материала, последовательность затяжки крепежных деталей и др.

Перечисленные факторы приводят к пластическому и упругому де­формированию стыков, самих деталей и сборочных единиц. При этом в процессе закрепления могут возникать деформации изгиба, кручения и других видов, снижающие качество сборки и работоспособность изделий

Схематично в утрированной форме искажение деталей в процессе приложения сил зажима показано на рис. 1.6.33 на примере сборки ре­дуктора.

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

Рис. 1.6.33. Характер соединения деталей редуктора при их деформировании и наличия погрешности формы поверхностей

При установке редуктора на основание отклонения формы поверх­ностей баз приведут к контакту корпуса редуктора с основанием в трех случайно расположенных точках, например, в точках / 3. Предполо­жим, что точки I и 2 расположены одна за другой. При закреплении вин­том 4 под воздействием сил N\N{' редуктор повернется относительно ли­нии, соединяющей точки / и 2, и соприкоснется с основанием с правой стороны. При закреплении сдеформируются не только донная часть и полки корпуса, но и его боковые стенки, что может нарушить положение подшипников и привести к защемлению вала; деформируются и крепеж­ные детали, из-за чего их работа не будет соответствовать расчетной схеме.

В связи с изложенным очевидно, что точность сборки во многом за­висит от того, как прикладываются силы зажима и в какой последова­тельности. На рис. 1.6.34 показано - на примере фиксации положения голов­ки блока автомобильного мотора, - как правильно завинчивать гайки, чтобы свести к минимуму погрешность, обусловленную деформацией крышки.

Правильная последовательность закрепления винтов или гаек на шпильках основывается на принципе сокращения упругих деформаций сопрягаемых деталей в направлении от середины к краям или, другими словами, на принципе "располовинивания" погрешностей. Для этого вна­чале необходимо закрепить винты или гайки, расположенные на пересе­чении осей симметрии сопрягаемых поверхностей деталей, затем, в на­правлении осей симметрии (крест на крест), переходить постепенно к винтам, расположенным на наиболее удаленных расстояниях. Правиль­ная последовательность затягивания гаек на рис. 1.6.34 показана после­довательностью номеров гаек.

Упругие деформации деталей оказывают существенное влияние на точность сборки в тех случаях, когда детали отличаются низкой же­сткостью. Так, например, базирующие детали многих машин отличаются не­достаточной жесткостью, благодаря че­му они легко деформируются в процессе монтажа на них ряда сборочных единиц, поэтому возникают трудности достиже­ния требуемой точности относительного положения сборочных единиц.

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

Рис. 1.6.34. Схема последова­тельности затягивания гаек при монтаже крышки с целью уменьшения ее деформации

При монтаже тонкостенных дета­лей они часто деформируются, что при­водит к искажению геометрической формы, особенно в тех случаях, когда соединение осуществляется с натягом. В
таких соединениях охватываемая деталь имеет больший наружный раз­мер, чем размер отверстия в охватывающей детали, в результате в мате­риалах соединенных деталей возникают напряжения и силы трения, пре­пятствующие их сдвигу. Вследствие натяга на поверхностях контакта возникают давления Р, определяющие характер деформирования охваты­ваемой и охватывающей деталей. Теоретическая диаграмма запрессовки и схема продольно-прессового соединения приведены на рис. 1.6.35. а и б.

Отклонения формы поверхностей сопряжения соединяемых деталей приводят к неравномерному распределению давления и деформаций де­талей как в процессе соединения, так и по завершении его. Это вызывает неравномерные расширения охватывающей и усадку охватываемой дета­лей в их продольном и поперечном направлениях. В результате могут возникнуть не только отклонения формы отверстия во втулке и наружной поверхности охватывающей детали, но и отклонения относительно по­ложения собранных деталей.

Аналогичные явления вызывает и неоднородность свойств материа­лов соединяемых деталей. Неравномерные упругие свойства материалом деталей в различных их частях отражаются на распределении давлений, а следовательно, на качестве и точности соединения деталей с натягом.

§

1

Л

Щ

/у //

N

N

//

У/

У/л

Я

Йі

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

6)

Рис. 1.6.35. Соединение деталей методом запрессовки:

А - теоретическая схема соединения: /-ориентация деталей; //-запрессовка; ///-полученное соединение; б - схема продольно-прессового соединения и возникших при этом напряжений

Другой причиной неправильного положения детали после ее мон­тажа является несоответствие конструкторских баз детали требованиям, предъявляемым к базам. В результате изменяется назначение этих баз, что приводит к другой схеме базирования и погрешности установки детали.

В процессе сборки требуется обеспечить заданную точность не только относительного положения деталей в изделии, но и точность их движения. Часто в изделиях требуется обеспечить точность вращения деталей, например, шпинделей, которая характеризуется радиальным и осевым биением. В связи с этим рассмотрим причины, порождающие эти биения.

Причинами биения в осевом направлении вращающихся деталей яв­ляется наличие у торцовых поверхностей отклонений от плоскостности и перпендикулярности к оси вращения у двух сопрягаемых деталей, из ко­торых одна вращается или вращаются обе с разной частотой.

Особенность влияния отклонений от перпендикулярности торцо­вых поверхностей сопрягаемых деталей на биение в осевом направле­нии заключается в избирательном законе их суммирования. Соглас­но этому закону, из двух отклонений от перпендикулярности сопрягае­мых торцов деталей на осевое биение влияет только наименьшая по­грешность.

Как следует из рис. 1.6.36 при вращении вала, когда торец у корпуса не имеет отклонения от перпендикулярности к оси отверстия, колебание стрелки индикатора будет 0.

В случае отклонения торцов корпуса сок и вала сов от перпендику­лярности при условии, что сок < сов, стрелка индикатора за оборот покажет величину отклонения, равную сок (рис. 1.6.36,5), а в третьем случае (рис. 1.6.36, в), когда сок > сов, стрелка индикатора покажет сов.

При наличии нескольких пар из вращающихся и невращающихся деталей (рис. 1.6.36, г), наибольшая суммарная погрешность осевого пе­ремещения будет равна сумме наименьших отклонений от перпендику­лярности поверхностей торцов сопрягаемых деталей в каждой паре. Так, осевое биение (0об = С0| + со3 + со5 + со7.

Другой погрешностью при сборке вращающихся деталей являет­ся радиальное биение центра сечения и пространственное биение оси летали.

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

Рис. 1.6.36. Схемы образования осевого биения врашаюшейся детали при отклонении от перпендикулярности:

А-торца вала; б-стенки корпуса и торца вала при сок<сов: в - стенки корпуса и торца вала при wK > сов; г - торцов колец, вала и стенок корпуса при а>2 > о)ь о>4 > о)3. со6 > 0)5, щ > о>7

Причинами радиального биения вращающихся деталей является на личие эксцентриситетов поверхностей вращения относительно осей вра­щения, а также наличие зазоров в опорах вращающихся деталей и по­грешностей формы сопрягаемых поверхностей. Например, радиальное биение е посадочного отверстия шпинделя зависит от модулей эксцен­триситетов еп и в передней и задней опорах, а также их направлений (рис. 1.6.37).

Одним из важных показателей качества неподвижного соединения деталей в процессе сборки изделия является натяг, величина которого в значительной степени зависит от контактных деформаций. В результате контактных деформаций деформируются микровыступы и нижележащие слои материала. Поскольку фактическая площадь контакта сопрягаемых деталей даже после шлифования составляет в начальный момент 25...30 %

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

Образование погрешностей изделия в процессе сборки

Рис. 1.6.37. Схемы образования радиального биения шпинделя:

А - при параллельном смещении оси шпинделя;

6 - при повороте и смещении оси шпинделя; в - при пересечении оси шпинделя с осью посадочных отверстий в корпусе; сплошная линия - ось шпинделя

В)

Расчетной, давление в соединениях может существенно увеличиваться против номинального.

Если контактируют гладкая и шероховатая поверхности, то в на­чальный момент времени под действием в процессе сборки нагрузки де­формируются наиболее выступающие микронеровности, а затем по мере роста нагрузки контактируют и другие выступы меньшей высоты. Если же контактируют две шероховатые поверхности, то в начальный момент сборки нагрузка деформирует противостоящие выступы, сумма высот которых оказывается наибольшей, а затем происходит деформирование и других пар выступов. Таким образом, контактные напряжения зависят от шероховатости сопрягаемых поверхностей деталей.

В процессе сборки неподвижных соединений тепловым методом происходит передача теплоты от нагретой охватывающей детали к охва - п. іваемой, в результате которой значение натяга будет во времени изме­няться. По мере остывания охватывающей детали размер отверстия будет уменьшаться, а в результате передачи от нее теплоты к охватываемой не тали последняя будет расширяться. При значительном превышении мпффициента линейного расширения охватываемой детали (особенно • єни охватываемая деталь - тонкостенная втулка) могут возникнуть оста­
точные деформации, что приведет к ослаблению натяга и искажению геометрической формы. Следует также учитывать, что при посадке на­гретой детали до упора, после ее охлаждения в месте упора может обра­зовываться зазор.

Кроме того, нагрев детали сложной формы может явиться причиной возникновения тепловых напряжений, местных деформаций, снижения твердости и окисления поверхности.

Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ЭБ - это множество связанных между собой элементов технологи­ческих процессов, обрабатывающих и сборочных технологических систем. Связи между элементами возникают из обслуживания изделий тех­нологическими процессами, а последних - технологическими системами. В …

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА И ОПЕРАЦИЙ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ

Разработка технологического маршрута сборки изделия начинается с установления последовательности сборочного процесса. В соответствии с делением изделия на сборочные единицы различают общую сборку из­делия и сборку его сборочных единиц. Разработку последовательности …

Разработка технологической операции

Исходными данными для разработки операции являются изготавли­ваемые на операции МП, МПИ, их МТИ, а также МТБ, заготовительные модули, тип станка, такт выпуска, общее количество изготавливаемых деталей и др. В результате …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.