Структура сборочного процесса до настоящего времени еще не определена в такой степени, как это сделано для процесса механической обработки. Сборку трудно выделить из общего процесса производства, так как за основу берут организационный принцип всей работы.

К технологии сборки относят работы, выполняемые производственными рабочими. Транспортные и другие работы, выполняемые вспомогательными рабочими в сборочном цехе, относят к технологическим элементам производственного процесса.

Технологический процесс сборки машин является составной частью производственного процесса, который последовательно соединяет детали в подгруппы, группы, а из них — готовое изделие, отвечающее техническим требованиям.

Как правило, машины собирают на том же заводе, который производит обработку всех деталей, за исключением крупных и громоздких машин — мощные турбины, подъемные краны и другие, которые собирают на месте у потребителя.

Каждая машина состоит из совокупности деталей и узлов, являющихся ее элементами. Деталью называют первичный элемент машины, характеризующим признаком которого является отсутствие в ней каких-либо соединений.

Узлом принято называть такую составную часть машины, которую можно собрать из нескольких деталей, независимо от вида соединений (разъемных или неразъемных) в самостоятельный (обособленный) элемент машины.

Цель сборки — соединить отдельные детали в одно целое таким образом, чтобы они имели заданное взаимное расположение основных поверхностей, имеющих большое значение в работе машины.

Сборка машины или отдельного узла начинается с установки базовой детали на стенд или рабочее место. В качестве базовой детали берут деталь, поверхность которой в дальнейшем используется при установке машины на фундамент. К базовой детали в соответствии с планом сборки последовательно крепят остальные детали узлов, при разработке технологического процесса на сборку машин узлы машины целесообразно делить на группы и подгруппы. В группы включают узлы, непосредственно входящие в машину, а подгруппы — узлы, входящие в машину в составе группы.

Узел, входящий непосредственно в группу, называют подгруппой первого порядка, а узел, входящий непосредственно в подгруппу первого порядка, называют подгруппой второго порядка и т. д.

Общей сборкой принято называть ту часть технологического процесса, в которой происходят фиксация и соединение групп и подгрупп, вводящих в собираемую машину.

Узловой сборкой называют ту часть технологического процесса, которая имеет возможность образовывать группы и подгруппы в узле изделия.

При составлении технологических схем на сборку изделий следует пользоваться индексацией (номерами), принятой при конструировании каждой детали и узла машины.

В технологический процесс сборки входят токопроводящие соединения отдельных конструктивных элементов и электромагнитных систем, относящихся к электрической схеме и монтажу, а также операции контроля работы отдельных узлов и машины в целом.

2. Понятие о сборочных единицах

Технологическая организация производства сборки узлов машин зависит от вида производства (единичного, серийного и массового).

При индивидуальном производстве сборки машин применяются универсальное оборудование и универсально-измерительный инструмент и требуется высокая квалификация рабочих. При таком производстве широко используются слесарно-пригоночные работы.

В индивидуальном производстве не разрабатывают детально технологического процесса, а составляют маршрутную технологическую карту с указанием последовательности операций и ориентировочно подсчитывают время по статистическим данным предыдущей сборки. Это можно объяснить тем, что детальный технологический процесс в опытном и индивидуальном производствах экономически не оправдывается.

Технологический процесс индивидуального производства отличается от серийного и массового производства тем, что он не расчленен на более мелкие и простые операции сборки, а также не имеет высокопроизводительной технологической оснастки (приспособлений и инструментов), так как она экономически не может быть оправдана.

В условиях штучного производства заготовки обрабатывают без специальной оснастки на универсальном оборудовании по разметке. Изготовленные таким образом детали не могут быть взаимозаменяемыми, вследствие чего на сборке допускаются слесарно-пригоночные работы.

Увеличение объема пригоночных работ зависит от степени обработки конструкции машины и ее технологичности. Нетехнологичная конструкция машины вызывает дополнительные пригоночные работы и ухудшает се качество.

При индивидуальном производстве цикл сборки машины очень велик по сравнению с крупносерийным и массовым производством, вследствие чего требуется большое количество производственных площадей.

В серийном производстве выпуск собираемых машин происходит не единицами, как в индивидуальном производстве, а сериями (партиями) в определенный промежуток времени.

Для серийного производства целесообразно разрабатывать детальный технологический процесс сборки с полной технологической оснасткой, что экономически оправдано; при этом значительно сокращаются слесарно-пригоночные работы, а следовательно, и улучшается качество собираемой машины.

В серийном производстве применяют метод взаимозаменяемости, однако могут быть допущены некоторые пригоночные работы.

Сборка машин в массовом производстве значительно отличается от технологического процесса в индивидуальном и серийном производстве тем, что каждый рабочий повторяет одну и ту же операцию, закрепленную за каждым рабочим местом (постом). Это дает возможность применять специальную высокопроизводительную операционную оснастку транспортеры, конвейеры и т. д. позволяющую наиболее производительно организовать процесс сборки. В условиях массового производства технологический процесс составляют по принципу параллельного выполнения операций, что позволяет резко сократить цикл собираемых машин и повысить съем продукции с 1 м1 производственной площади.

Основным условием массового производства является осуществление метода полной взаимозаменяемости, обеспечивающей изготовление деталей с определенной точностью без дополнительных пригоночных работ на собираемых узлах машины.

Как правило, технологический процесс для массовой сборки машин разрабатывают с учетом полной дифференциации отдельных операций и оснащают специальным высокопроизводительным технологическим оборудованием, так как в массовом производстве технологический процесс сборки машин непрерывно повторяется.

3. Виды сборки: стационарная и подвижная

К основным формам сборки машин относятся стационарная (стендовая) и подвижная.

Стационарная сборка характеризуется тем, что все детали и узлы подаются на собираемый пост (стенд).

При подвижной сборке собираемые узлы машины последовательно перемещаются по всем постам в определенный промежуток времени. При этом каждый пост оснащен специальным оборудованием и инструментом, которые необходимы для выполнения собираемых работ на рабочем посту.

Стационарную сборку можно производить двумя способами:

а) концентрированным (без расчленения сборочных работ) и

б) дифференцированным (по методу расчленения).

Концентрированный метод сборки предусматривает выполнение всех сборочных работ машины одним рабочим или бригадой. Этот способ имеет слишком продолжительный цикл сборки и особенно, когда собираемая машина имеет большую трудоемкость. Кроме того, концентрированный метод сборки при большом количестве машин требует больших производственных площадей, оборудования и специального сборочного инструмента.

Концентрированный метод сборки может быть экономически оправдан в опытном и индивидуальном производствах.

Характерной разновидностью концентрированного метода сборки является бригадный. Причем бригадный метод является первым шагом к расчленению процесса сборки и специализации отдельных рабочих (сборщиков) на определенной группе операции узлов машины.

В сборочных цехах имелись попытки закрепить за каждым рабочим бригады по отдельному узлу собираемой машины. Это дало бы хорошую специализацию сборщиков на определенных работах (узлах). Но по конструктивным условиям машины вести сборку одновременно всех узлов невозможно. При этом методе сборки большое значение имеет правильное планирование начала и конца сборки объекта с учетом трудоемкости и последовательности постановки каждого узла на собираемую машину.

Бригадный метод сборки находит широкое применение при индивидуальном производстве и особенно при повторной сборке узлов машины. Этот метод заключается в следующем: сборку узлов или общую Сборку машины производят из деталей, поступающих с промежуточных складов. В процессе сборки тщательно хронометрируют трудоемкость всех операций и переходов как чисто сборочных, так и пригоночных.

Значение этих трудосмкостей пооперационно заносят в общую ведомость. После этого окончательно собранный узел (или изделие) разбирают, а затем производят повторную сборку, снова хронометрируя трудоемкость операций. При этом трудоемкость повторной сборки меньше первоначально зафиксированной трудоемкости. Например, по данным ряда заводов трудоемкости повторных сборок составляют 40—50% от фактической трудоемкости первичной сборки по отдельным операциям, причем можно точно установить, за счет каких работ происходит снижение трудоемкости.

Метод повторных сборок узлов или машин можно принять тогда, когда технологические процессы в механических цехах освоены и эти цехи дают проверенные детали на сборку.

Обычно и технология сборки к этому времени уже находится в стадии освоения. Поэтому при установлении причин, дополнительно повышающих трудоемкость сборки изделия, приходится вносить ряд изменений в освоенный технологический процесс. Это является большим недостатком метода повторных сборок.

В тех случаях, когда технология сборки только разработана, но еще не внедрена в производство, анализ технико-экономических характеристик сборочного процесса можно произвести по методу, разработанному доктором техн. наук Н. А. Бородачевым.

Для этой цели все операции разработанного технологического процесса сборки группируют следующим образом:

Ogs — собственно сборочные операции, требующие простого сочленения деталей (свинчивание. постановка на место и др.), т. е. не требующие никаких пригонок и регулирования;

Ор — операция по нормальному регулированию сопряжений, производимому перемещением или поворотом деталей с последующим их закреплением, но без пригонки и повторной разработки и сборки;

Оц„ — операция, подобная предыдущей, но с последующей штифтовкой без разборки;

Ош — штифтовка деталей, требующая последующей разборки, промывки и повторной сборки;

Опр — пригоночные операции;

Опав — операции по повторной разборке и сборке, вызванные конструкцией изделия (невозможность) постановки на место предварительно собранного и отлаженного узла, без частичного снятия некоторых деталей и т. д.

4. Сварка плавлением

Дуговая электрическая сварка. Дуговая электрическая сварка является наиболее распространенным способом. При дуговой сварке тепло для нагрева и расплавления металла получают за счет электрических разрядов (дуги), образующихся между электродами или электродом и свариваемым металлом, присоединяемым к источнику питания электрическим током.

Электрическая дуга представляет собой непрерывный поток электронов, образующийся между электродами в газовой среде, который сопровождается выделением большого количества тепла и света. Температура электрической дуги находится в пределах: при угольных электродах для катода 3200, для анода — 3900°С; соответственно при металлическом (стальном) 2400—2600° С. В центре столба дуги по его оси температура достигает 6000—8000° С, вполне достаточная для расплавления металла и осуществления процесса сварки.

Возбуждение (зажигание) дуги производится при мгновенном соприкосновении концов электродов с последующим разведением их при соединении электродов в электрической цепи, подключенной источнику питания током, образуется короткое замыкание и концы электродов нагреваются, а при отведении они расплавляются.

Пространство между электродами заполняется парами металла — ионами, которые являются частичными переносчиками электронов.

Величина напряжения электрической дуги зависит от теплового состояния дугового пространства длины дуги и от степени ионизации) электродного пространства. Для поддержания устойчивой дуги необходима беспрерывная ионизация дугового промежутка. Эта ионизация обеспечивается соответствующим материалом электродов, составом газон, давлением окружающей среды, видом тока и его силой, но в основном она определяется длиной дуги.

Сварочную дугу можно питать постоянным и переменным токами. Дуга, питаемая переменным током, менее устойчива вследствие того, что ток в ней при частоте 50 периодов изменяет свое направление 100 раз в секунду, и в эти моменты при малой ионизации дуга может оборваться. Для повышения устойчивости дуги, питаемой переменным током, применяют ионизирующие покрытия на электродах и на дугу от осциллятора пропускают токи высокой частоты.

Ручная сварка металлическими электродами. Для ручной сварки металлическим электродом характерны три движения первое — непрерывное и равномерное вдоль его оси по мере расплавления металла для поддержания постоянной длины дуги 5; второе - вдоль оси шва под углом 15 -30° и третье — поперечное колебательное движение электрода, осуществляемое для получения валика шва 2.

Электрошлаковая сварка. Сущность процесса электрощлаковой сварки состоит в том, что тепловая энергия выделяется в расплавленном шлаке при прохождении через него электрического тока. Поэтому шлаки должны обладать электропроводностью.

Процесс электрошлаковой сварки ведут как на переменном, так и на постоянном токе. Особенность этого процесса по сравнению с электродуговой сваркой заключается в следующем:

1. При прохождении тока через слой шлака газы выделяются, не образуя разбрызгивания шлака и металла, как при дуговом разряде. Это позволяет вести сварку с открытой поверхностью шлаковой ванны и при таком количестве шлака, которое необходимо для образования шлаковой корки.

2. Под шлаковым слоем исключается образование газовых раковин и пор даже при влажном флюсе и окисленных кромках свариваемых деталей; поэтому этот процесс сварки можно вести на открытом воздухе и при любой погоде, получая качественное сварное соединение.

3. Можно сваривать металл любой толщины без предварительной подготовки кромок для сварки.

Атомно-водородная сварка. Атомно-водородную сварку ведут при помощи двух вольфрамовых или угольных электродов. Образующаяся дуга между электродами и свариваемыми деталями горит в атмосфере водорода. Водород по специальным каналам электродержателей направляется в область сварочной ванны. Водород, поступающий в область высокой температуры дуги, диссоциирует на атомы. Процесс диссоциации протекает по реакции H2->2H—100600 кал!г-моль с поглощением большого количества тепла. Атомы водорода в месте сварки, соприкасаясь с менее нагретым металлом, вновь соединяются в молекулу, выделяя при этом поглощенное тепло, которое в основном нагревает свариваемый металл. Во время сварки образуется растянутая дуга веерообразной формы; температура в средней части дуги достигает 4000° С.

В качестве газа при атомноводородной сварке обычно применяют азотно-водородную смесь, получаемую путем диссоциации аммиака. Диссоциированный аммиак взрывобезопасен.

Контактную сварку производят на специальных сварочных машинах, поэтому она представляет собой высокопроизводительный процесс. Эту сварку делят на три основных вида: стыковую, точечную роликовую (шовную).

При стыковой сварке свариваемые детали соединяются теми поверхностями, на которых образуется сварное соединение. На стыковых сварочных установках производят сварку деталей из низкоуглеродистой стали и цветных металлов, площадь сечения которых не более 1000 мм2

5.Сварка давлением

Холодная сварка металлов. В сварочном производстве длительное время применяются процессы, связанные с использованием высокочастотных источников тепла, при этом металл в местах соединения доводится до плавления или пластического состояния, в последние годы установили, что сварку можно производить при комнатных температурах, не нагревая металл,—холодной сваркой.

При холодной сварке соединения получаются в результате взаимодействия электронов и ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки и определяющих прочность кусков металла. При сближении двух металлических поверхностей происходит объединение электронов, в результате чего возникают силы взаимодействия между поверхностями. При достаточном сближении образуется общее «электронное облако» и, следовательно, единое соединение из двух кусков металла.

В реальных условиях все металлы покрыты окислами и имеют неровности на поверхности, что существенно изменяет характер взаимодействия поверхностей при их сближении. При сближении поверхностей с неровностями сначала возникают сближения в отдельных, наиболее высоких точках.

При достижении определенной степени деформации происходит объединение отдельных точек контакта в общую площадь контакта. При этом важно чтобы в области контакта не возникали большие напряжения, способные разрушить соединение после удаления внешней нагрузки. На всех металлах, кроме благородных (золото, платина и др.), в атмосферных условиях очень часто образуются пленки окислов, которые препятствуют образованию металлической связи. Большую вредность соединяемым металлам приносят органические соединения (масла).

Для осуществления холодной сварки необходимо со свариваемой поверхности удалить окислы и загрязнения и сблизить эти поверхности на расстояние параметра критической решетки, что на практике приводит к значительным деформациям соединяемых металлов.

Методом холодной сварки можно осуществлять соединения встык, внахлестку и в тавр. Перед сваркой поверхности, подлежащие соединению, обезжиривают и очищают вращающейся проволочной щеткой — шабрением. Встык свариваются проволоки; внахлестку — листы толщиной 0,2—15 мм. Соединения выполняются в виде отдельных точек путем вдавливания в металл с одной или двух сторон пуассонов или непрерывного шва (вдавливанием штампа или прокатыванием ролика).

Холодная сварка нашла широкое применение в производстве бытовых приборов (чайников, кастрюль и т. п.), в приборостроении, для заварки оболочек алюминиевых кабелей, при изготовлении теплообменников, для холодильников и в других отраслях.

Ультразвуковая сварка металлов. В настоящее время ультразвук находит широкое применение для исследования некоторых физических явлений и свойств веществ. Ультразвуковые колебания используют также для обработки металлов и дефектоскопии. В сварочном производстве ультразвук можно использовать в различных целях. Например, воздействуя им на сварочную ванну в процессе кристаллизации, можно улучшить механические свойства металла шва; его можно использовать и для удаления газов. Ультразвук может быть источником энергии для создания точечных и шовных соединений.

Сварка взрывом. В последние годы проведены исследовательские работы по использованию энергии взрыва для соединения (сварки) однородных и разнородных металлов в твердом состоянии. Сущность этого способа сварки состоит в том, что на жесткое основание укладывают пластину, к которой нужно приварить вторую с расположенным на ней зарядом взрывчатого вещества. Пластины в момент взрыва устанавливаются не параллельно, а под небольшим углом друг к Другу. Энергия взрыва сообщает большую скорость верхней пластине и в результате удара пластин образуются зеркально-чистые поверхности и пластины соединяются.

Разработка процесса сварки взрывом находится в начальной стадии, и поэтому трудно определить области применения этого способа. Однако уже сейчас сварку взрывом можно использовать для проката биметалла, т. е. металла, состоящего из двух слоев, при сварке заготовок и некоторых деталей из разнородных металлов.

Диффузионная сварка. Диффузионная сварка осуществляется в твердом состоянии металла при повышенных температурах с приложением сдавливающего усилия к месту сварки.

Использование повышенных температур при диффузионной сварке позволяет уменьшить сопротивление металлов пластическим деформациям. Вследствие этого имеющиеся в зоне действительного контакта выступы на металле деформируются при значительно меньших нагрузках, что облегчает сближение атомов металла на всей площади свариваемой поверхности.

Сварка металлов трением. Сварка металлов трением происходит в твердом состоянии при воздействии тепла, получаемого от трения поверхностей свариваемого изделия. Трение поверхностей осуществляется путем вращения или возвратно-поступательного перемещения свариваемых деталей, сжимаемых определенным усилием.

6. Специальные методы сварки

На современном этапе развития физики широкое применение в различных областях находит энергия электронов. Свободные электроны получаются в термоэлектрических катодах. В этих катодах металлы нагреваются до таких температур, при которых электроны приобретают скорость, достаточную чтобы покинуть металл и перейти в окружающее катод пространство.

Свободные электроны под действием электрических или магнитных полей могут перемещаться и им могут быть сообщены большие ускорения.

Сущность процесса сварки электронным лучом состоит в использовании кинетической энергии электронов, быстро движущихся в вакууме.

Электронный луч, используемый для сварки, получается в специальной электронной пушке. Электронная пушка представляет собой устройство, с помощью которого получают узкие электронные пучки с большой плотностью энергии. Пушка имеет катод , который нагревается до высоких температур.

Для увеличении энергии в луче после выхода, анода фиксируются магнитным полем в специальных магнитных линзах. Летящие электроны, сфокусированные в плотный пучок ударяются с большой скоростью о малую, резко ограниченную площадку на изделии 6; при этом кинетическая энергия электронов в следствии торможения в веществе превращается в тепло. Нагревая металл до очень высоких температур.

Для перемещения луча по свариваемому; изделию на пути электронов находится магнитная отклоняющаяся система, позволяющая устанавливать луч точно по линии сварки. Сварочный процесс ведется в глубоком вакууме, чтобы обеспечить полную безопасность работы установки.

Электронный луч является легкоуправляемым источником тепла. Он позволяет в широких пределах и очень точно регулировать температуру нагрева изделия, легко перемещать зону нагрева по изделию и переносить энергию на значительные расстояния.

Электроннолучевая сварка находит применение как для соединения малогабаритных изделий электроники и приборостроения, так как для соединения различных крупногабаритных изделий — длиной и диаметром в несколько метров. Поэтому область применения электронно-лучевой сварки практически не ограничена.

Квантовые генераторы оптического диапазона появились совсем недавно. Но уже сейчас с их помощью можно получать интенсивные и остронаправленные пучки света, сконцентрировав энергию на очень малые площадки, равные тысячным долям миллиметра. Созданное на этом принципе технологическое оборудование позволяет обрабатывать различные материалы и производить сварку основу принципа действия квантового генератора и усилителя положено индуцированное излучение, которое поглощает электромагнитные волны или фотоны атомными системами. При поглощении фотона его энергия передается атому, который переходит в «возбужденное» квантовое состояние. Этот атом может испускать фотон под действием внешнего фотона. В результате падающая волна усиливается волной, излучаемой атомом. Важным в этом процессе является то, что испускаемая волна в точности совпадает по фазе с той, под действием которой она возникает. Это явление используется в квантовых усилителях.

В квантовых генераторах в качестве основного энергетического элемента используется рубин. Квантовый генератор света на кристалле рубина питается от импульсной лампы, при вспышке которой большинство атомов хрома в рубине переводится в возбужденное состояние. Однако к. п. д. квантовых генераторов на рубине невелик в настоящее время ведутся разработки квантовых генераторов на полупроводниках.

Квантовые генераторы пока еще не могут соперничать с электроннолучевой сваркой и поэтому наиболее перспективной областью их применения является сварка микросоединений.

7. Методы соединения сборочных элементов

В технологических процессах сборочных работ существуют два вида соединений:

а) подвижные; б) неподвижные, которые делятся на разъемные и неразъемные.

Разъемные соединения получают путем применения тугих, глухих, напряженных и плотных посадок, винтовых и клиновых соединений и конических посадок.

Неразъемные соединения можно получить сваркой, клепкой, папкой, горячей прессовой посадкой, заливкой металлом и склеиванием карбинольным клеем и т. д.

Подвижные соединения образуются подвижными (скользящими) посадками.

Посадкой, как уже известно, называют соединения деталей, входящих одна в другую с определенным зазором или натягом. Посадки с зазором относят к подвижным, а посадки с натягом к неподвижным соединениям.

Сборку подвижных и неподвижных соединений производят строго но технологическому процессу и узловому чертежу машины.

При разработке технологического процесса составляют схему сборки, которая необходима для указания последовательности постановки деталей, групп и подгрупп в собираемых узлах машины. Как правило, схему сборки составляют в соответствии со сборочным чертежом и спецификацией деталей машины.

В схеме технологического процесса производят указания методов соединения деталей в узле машины, например, запрессовать, сварить, склепать, смазать, зашплинтовать и т. д.

При составлении технологических схем на сборку различных видов машин можно выбрать наиболее технологическую конструкцию собираемой машины.

Технологичной конструкцией машины (с точки зрения сборки) можно считать ту, которая позволяет скомпоновать ее из предварительно собранных узлов, она имеет доступную сборку и разборку, что позволяет сократить цикл сборки и уменьшить затраты, связанные со сборочными работами.

Список использованной литературы

1. Баринов Н.А. Технология металлов. Металлургиздат.1963

2. Сидоров И.А. Основы технологии важнейших отраслей промышленности, Москва, “высшая школа”, 1971

3. Кован В.М. (и др.) Основы технологии машиностроения “Машиностроение”, 1965

4. Никифоров В.М. (и др.) Технология важнейших отраслей промышленности, ч.1, изд. ВПШ при ЦК КПСС, 1959

5. Данилевский В.В. Технология машиностроения.

“Высшая школа”, 1965

Если Вам пригодился мой реферат, сообщите мне об этом, буду Вам очень признателен!

My E-mail: talk2000@mail.ru