Расчет режимов сборочных операций

 

Цель работы: приобретение практических навыков по проектированию сборочных операций.

4.1. Теоретический раздел

При сборке соединений с натягомпод действием осевой силы необходимо точное центрирование деталей. При запрессовке осевая сила растет от нуля до максимальной величины. Усилие запрессовки без теплового воздействия шкивов, шестерен и втулок определяют по формуле

 

(4.1)

 

где - коэффициент трения в сопряжении, зависит от материала пары трения:

сталь-сталь =0,06...0,22;

сталь-чугун =0,06...0,14;

сталь-латунь =0,05...0,10;

сталь-алюминий и его сплавы =0,02...0,08;

d – средний диаметр контактирующих поверхностей, мм;

L – длина запрессовки детали, мм;

p – удельное давление на поверхности контакта, МПа, определяемое по зависимости

, (4.2)

 

где – наибольший расчетный натяг, мкм:

 

(4.3)

 

где – номинальный (табличный) натяг, определяемый как разность нижнего отклонения отверстия и верхнего отклонения вала, мкм, [2];

Rz₁ и Rz₂ – высоты микронеровностей сопрягаемых поверхностей деталей, их значения берут из рабочих чертежей деталей (при расчетах можно принять Rz₁ = Rz₂ = 3,2 мкм).

Е₁ и Е₂ – модули упругости материалов охватывающей (отверстие) и охватываемой вал деталей, МПа;

С₁ и С₂ – безразмерные коэффициенты, зависящие от материала сопрягаемых деталей и отношения их диаметров:

Рисунок 4.1 – Схема продольно-прессового соединения

, (4.4)

где μ₁ и μ₂ – коэффициенты Пуассона для тех же материалов (табл. Б.1 приложения Б);

D – диаметр наружной поверхности втулки, мм (см. рис. 4.1);

d_o– диаметр отверстия пустотелого вала, мм (при сплошном вале d_o =0 и С₁ =1-μ).

Значения коэффициентов С₁ и С₂ для различных материалов приведены в приложении Б (табл. Б.2).

Запрессовку рекомендуется выполнять при скорости 2…20 мм/с, для облегчения ориентации детали рекомендуют делать фаску с углом 10º. Для запрессовки применяют винтовые, пневматические, гидравлические и другие виды прессов. При большом натяге сборку производят с термовоздействием. При этом прочность соединений по сравнению с механической запрессовкой повышается в 1,5…2,5 раза. При сборке либо нагревается охватывающая, либо охлаждается охватываемая деталь. Сборку с нагревом производят в основном на автоматизированном оборудовании. Деталь нагревают до температуры 320…350ºС, при которой сохраняются физико-механические свойства материала. Нагрев производят токами высокой частоты и в масляных ваннах (130ºС). При сборке с охлаждением в качестве хладоносителей применяют твердую углекислоту (-78ºС) и жидкий азот (-195ºС).

При сборке с тепловым воздействием необходимо определить температуру нагрева охватывающей или температуру охлаждения охватываемой детали, достаточной для сборки соединения (утечками тепла пренебрегают):

 

, (4.5)

 

где - увеличение или уменьшения диаметра, мкм;

- гарантированный зазор при сборке, принимается равным минимальному зазору для посадки для значения диаметра d [2];

- коэффициент линейного расширения, 1/ºС (табл. Б.3 приложения Б.).

Соединение, собираемое тепловыми методами необходимо проверить на прочность:

, (4.6)

 

где - предел текучести материала охватывающей детали, МПа (табл. Б.4 приложения Б.).

 

4.2. Ход работы

Расчитаем усилие напрессовки подшипника

 

По формулам (4.1)…(4.4) рассчитаем режимы сборки.

 

(мкм)

(МПа)

(кН)

Вывод: Расчитали напрессовку детали.

 

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5

НОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ

Цель работы: изучить методику нормирования технологического процесса сборки.

 

Теоретический раздел

Нормирование сборочных операций выполняют по установленным методикам. Для массового производства подготовительно-заключительное время равно нулю. Штучное время вычисляется как сумма основного, вспомогательного времен, времени на организационно-техническое обслуживание рабочего места и отдых.

При нормировании операций технологического процесса серийного производства определяют штучно-калькуляционное время по зависимости

, (5.1)

где Т_пз – подготовительно-заключительное время, связанное со сборкой партии изделий (10...15 мин);

n – число изделий в партии;

Т_шт - штучное время.

Для массового производства подготовительно-заключительное время равно нулю. Штучное время вычисляют как сумму основного Т_о, вспомогательного Т_в времен, времени на организационно-техническое обслуживание рабочего места Т_{орг.тех. об.} и отдых Т_е.

 

Т_шт=Т_о+Т_в+Т_{орг.тех.об.}+Т_е (5.2)

Составляющие времен можно определять по типовым технологическим процессам и справочной литературе [6]. Определить основное время сборочных работ с 5…15 % точностью можно на основе имеющихся эмпирических зависимостей, приведенных в таблице 5.1.

Если сборочная операция имеет несколько переходов, то основное время на операцию определяется суммированием основных времен отдельных переходов.

Вспомогательное время составляет 15 …60 % от основного, а оперативное время равно:

. (5.3)

Дополнительное время на сборочные операции составляет примерно 6…10 % от оперативного, а подготовительно-заключительное – 3…6 %. Тогда штучно-калькуляционное время можно подсчитать по формуле:

. (5.4)

 

Таблица 5.1 - Эмпирические зависимости для расчета основного времени

Воздействие	Эмпирическая зависимость
Завертывание гаек
Завертывание болтов
Завертывание штуцеров
Завертывание винтов
Завертывание шпилек
Установка шплинтов и штифтов
Установка шайб, прокладок, втулок
Установка сальников, пыльников
Запрессовка втулок, колес, заглушек
Запрессовка шарико- и роликоподшипников
Сверление по месту электродрелью
Установка заклёпок
Подгонка шпонок к шпоночному пазу
В таблице 2.1 - среднее арифметическое значение элемента детали (длина, ширина и т.п.), мм; - количество одинаковых элементов, используемых при сборке.

 

Рекомендуется следующая последовательность нормирования операции:

1) Рассчитать нормы времени на одну операцию (таблица 5.2). При выполнении сборочной операции в ней выделяют следующие переходы:

· Проверить наличие клейм на деталях и состояние сопроводительной документации.

· В содержание перехода входят ключевые слова, характеризующие метод обработки, выраженные глаголом в неопределенной форме. Ключевые слова: закрепить, запрессовать, зачистить, застопорить, контрить, клепать, маркировать, нарезать, опилить, отрубить, очистить, отрезать, притереть, пломбировать, развинтить, распрессовать, сверлить, смазать, свинтить, собрать, установить, штифтовать и т.п.

· В конце всех переходов записывается контроль исполнителем.

Пример записи переходов:

Установить шайбу поз.5. Свинтить детали поз.5 и 6, выдерживая размер 1, собрать детали поз.2 и 3, выдержав размер 1.

2) Выполнить эскиз технологической наладки выполнения операции.

 

 

Ход работы

Для операции, рассмотренной в практической работе №4, в зависимости от типа производства рассчитать по формулам (5.1)…(5.4) штучное время.

Результаты расчётов сведём в табл. 5.2.

 

 

Таблица 5.2 - Нормирование технологической операции напрессовки подшипника на вал

№ перехода	Содержание перехода	Основное время, мин
	Разконсервация подшипника
	Нагрев подшипника
	Установить и закрепить вал приспособления
	Установить на вал подшипник и напрессовать его при помощи оправки и пресса
	Контроль качества сборки
Основное время суммарное, мин	То=60+1,008=61,008
Вспомогательное время, мин	Тв=61,008*0,4=24,4
Время на организационно-техническое обслуживание рабочего места и отдых	(Торг.тех.об.+Те)=(24,4+61,008)*0,08=6,83
Штучное время, мин	Тшт=61,008+24,4+6,83=92,24

 

Вывод: Штучное время напрессовкиподшипника на вал составит 92,24 минуты.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6

ВЫБОР ЗАГОТОВКИ

Цель работы: изучить основные способы получения заготовок, факторы, определяющие выбор способа получения заготовки, выбрать наиболее экономически целесообразный способ получения заготовки.

 

Теоретический раздел

 

Заготовкой называется предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и материала изготавливается деталь. Заготовка отличается от готовой детали по размерам (на величину припусков и напусков на механическую обработку).

Припуск на механическую обработку – это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки с целью получения требуемых по чертежу формы и размеров детали. Напуск –избыток металла на поверхности заготовки (сверх припуска), обусловленный технологическими требованиями упростить конфигурацию заготовки для облегчения условий её получения. В большинстве случаев напуск удаляется последующей механической обработкой.

Основные способы получения заготовок: литьё, обработка металлов давлением (ОМД), сварка, пайка. К заготовительным операциям технологического процесса относятся также правка прутков и проволоки, отрезка заготовок, прессование и редуцирование заготовок, подготовка под сварку, отжиг заготовок, обработка торцов и центрование заготовок и т.д.

 

6.2. Ход работы

Произведём выбор заготовки для детали рулевой сошки рулевого механизма конструкция и служебное назначение которой записано выше. Учитывая тип произволдства-серийное, а также конфигурацию и материал детали в качестве способа получения заготовки можно предложить штамповку.

Штамповка осуществляется с помощью специального инструмента – штампа. Штампы – это массивные стальные формы, состоящие из двух частей. Верхняя часть штампа крепится к верхней подвижной части кузнечной машины, нижняя – к нижней неподвижной части кузнечной машины. В каждой части имеются полости. При смыкании обеих частей штампа образуется ручей, форма и размеры которого соответствуют изготавливаемому изделию.

Штамповка может быть открытой и закрытой. Штамповка в открытых штампах (открытая штамповка) характеризуется тем, что между двумя частями штампа имеется зазор, в который вытекает излишек металла, образуется заусенец (облой), который необходимо удалять. Штамповка может быть объемной и листовой, холодной и горячей. Холодная объемная штамповка более точная по сравнению с горячей, лучше качество поверхности (нет окалины), но она требует больших усилий оборудования. Холодной объёмной штамповкой можно получить гвозди, болты, заклёпки. Заготовкой для листовой штамповки служит лист. Толстолистовая штамповка осуществляется в горячем состоянии Операции листовой штамповки делят на разделительные и формообразующие. К разделительным операциям относят: вырубку, пробивку. К формообразующим – вытяжку, гибку, формовку и др.

Осуществляют штамповку на молотах, механических и гидравлических прессах, горизонтально-ковочных машинах и другом оборудовании.

По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ:

1) штамповкой получают более сложные поковки;

2) штампованная поковка требует меньшей последующей механической обработки;

3) производительность штамповки значительно выше.

В то же время, штамп – дорогостоящий инструмент, поэтому штамповку экономически целесообразно применять в массовом и крупносерийном производстве.

Факторы, определяющие способ получения заготовки:

- материал детали;

- размеры и конфигурация детали;

- требования к точности и шероховатости;

- тип производства;

- служебное назначение детали.

 

Эскиз заготовки приводиться в приложении Б

а)   б)   в)   Рисунок 6.1 – Зубчатое колесо: а) эскиз; б) заготовка, полученная штамповкой на ГКМ; в) заготовка, полученная из калиброванного проката

Рисунок 6.2 - Корпус: отливка (сталь 40Л по ГОСТ 977—75); технические требования: нормализация. 143…229 НВ; 2-й класс точности по ГОСТ 2009—55; смещение по плоскости разъема не более 1,6 мм; неуказанные формовочные уклоны по ГОСТ 3212—80; неуказанные радиусы не более 6 мм     Рисунок 6.3 - Колесо зубчатое: штамповка (сталь 18ХГТ, ГОСТ 4543—71); технические требования: группа 2, 156..229 НВ, ГОСТ 8479—70; 2-й класс точности по ГОСТ 7505—.74; неуказанные радиусы не более 2,5 мм; неуказанные штамповочные уклоны 5°; перекос (сдвиг осей штампов) до 1 мм

Вывод: Выбрали оптимальный способ получения заготовки

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №7

РАЗРАБОТКА МАРШРУТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ

Цель работы: изучение последовательности и методов проектирования маршрутов технологических процессов обработки деталей автомобиля.

 

Теоретический раздел

 

Проектирование маршрута технологического процесса выполняется после анализа служебного назначения детали, определения типа производства, анализа технологичности конструкции детали и определения организационной формы производства.

Исходные данные, необходимые для проектирования маршрута обработки детали: чертеж детали со всеми необходимыми видами, разрезами и сечениями, чертёж заготовки, программа выпуска деталей.

 

7.1.1. Выбор методов обработки на основе требований к точности и качеству поверхностей деталей

Для обоснования выбора варианта технологического процесса определяются методы обработки отдельных поверхностей, из которых формируют маршруты обработки детали. Выбор метода обработки зависит от конфигурации детали, её габаритов, точности и качества обрабатываемых поверхностей, вида принятой заготовки. Решение задач выбора метода и конкретного вида обработки облегчается при использовании справочных таблиц экономической точности обработки (см. приложение В), в которых содержатся сведения о технологических возможностях обработки резанием различными методами. С помощью этих таблиц можно выбрать метод окончательной обработки поверхности и наметить виды промежуточной. Маршруты обработки поверхностей сводятся в таблицу 7.1. Маршрут обработки детали сводится в таблицу 7.2.

 

Таблица 7.1 – Маршруты обработки поверхностей детали

 

№ поверхности	Размер, мм	Требования к поверхности	Маршрут обработки	Технологический приём, обеспечивающий технические требования
Точность, квалитет	Шерохова-тость Ra, мкм	Технические требования

 

Таблица 7.2. – Последовательность выполнения операций при обработке детали

 

№ операции	Операция	Содержание операции (обрабатываемые поверхности)	Точность, шероховатость, тех. требования, обеспечиваемые при выполнении операции

 

7.1.2. Составление технологического маршрута обработки

Основной задачей этого этапа является составление общего плана обработки детали, описание содержания операций технологического процесса и выбор типа оборудования. Результаты работы оформляются в виде маршрутной карты.

При установлении общей последовательности обработки рекомендуется учитывать следующие положения:

· каждая последующая операция должна уменьшать погрешности обработки и улучшать качество поверхности;

· в первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить технологическими базами для последующих операций;

· затем необходимо обрабатывать поверхности, с которых снимается наибольший слой металла, что позволит своевременно обнаружить возможные внутренние дефекты заготовки;

· операции, при которых возможно появление брака из-за внутренних дефектов в заготовке, нужно производить на ранних стадиях ее обработки;

· обработка остальных поверхностей ведется в последовательности, обратной степени их точности: чем точнее должна быть поверхность, тем позже она обрабатывается;

· заканчивается процесс изготовления детали обработкой той поверхности, которая должна быть наиболее точной и имеет наибольшее значение для эксплуатации детали; если она была обработана ранее, до выполнения других смежных операций, может возникнуть необходимость в её повторной обработке;

· отверстия нужно сверлить в конце технологического процесса, за исключением тех случаев, когда они служат базами;

· не рекомендуется совмещение черновой и чистовой обработок немерным инструментом на одном и том же станке;

· если деталь подвергается термической обработке по ходу технологического процесса, механическая обработка расчленяется на две части: до термической обработки и после нее;

· технический контроль намечают после тех этапов обработки, где вероятна повышенная доля брака, перед сложными и дорогостоящими операциями, после законченного цикла, а также в конце обработки детали;

Приведенные рекомендации по разработке технологического маршрута не являются обязательными и требуют творческого подхода в каждом конкретном случае. Работа по составлению маршрутов обработки существенно облегчается при использовании типовых технологических процессов на данную группу деталей [5].

Для каждой технологической операции обосновывают схемы базирования, выбирают оборудование и технологическую оснастку. Выбор оборудования и технологической оснастки выполняют по справочной литературе [3], [4], [5].

 

7.1.3. Выбор технологических баз

Схема базирования и закрепления, технологические базы, опорные и зажимные элементы и устройства приспособления должны обеспечивать определеннее положение заготовки относительно режущих инструментов, надёжность её закрепления и неизменность базирования в течение всего процесса обработки при данной установке. Поверхности заготовки, принятые в качестве баз, и их относительное расположение должны быть такими, чтобы можно было использовать наиболее простую и надёжную конструкцию приспособления, должны обеспечивать удобство установки, закрепления, открепления и снятия заготовки, возможность приложения в нужных местах сил зажима и подвода режущих инструментов.

Если конструкция детали, вытекающая из ее служебного назначения, не удовлетворяет этим требованиям, в ней предусматривают специальные элементы или поверхности, используемые только при базировании (платики, отверстия и др.).

При выборе баз следует учитывать основные принципы базирования. В общем случае полный цикл обработки детали от черновой операции до отделочной производится при последовательной смене комплектов баз. Однако с целью уменьшения погрешностей и увеличения производительности обработки деталей нужно стремиться к уменьшению переустановок заготовки при обработке.