Слесарное дело

11.1. Основные понятия о сборке и ее элементах

Сборка является заключительным этапом в производственном процессе.

Сборочный процесс , как правило, состоит из таких последовательных стадий, как:

● ручная слесарная обработка и подготовка отдельных деталей к сборке (зачистка заусенцев, снятие фасок и др.), применяется преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве и в малых объемах — в серийном;

● узловая сборка — соединение деталей в комплекты, подузлы, агрегаты (механизмы);

● общая сборка — сборка всей машины;

● регулирование — установка и выверка правильности взаимодействия частей и испытание машины.

Технологический процесс сборки — это соединение деталей в сборочные единицы, а сборочных единиц и отдельных деталей — в механизмы (агрегаты) и машины. Технологический процесс сборки подразделяется на операции, установки, позиции, переходы и приемы.

Операция — основная часть технологического процесса сборки, выполняемая над определенным изделием, группой, узлом, подузлом или комплектом на одном рабочем месте слесарем-сборщиком или бригадой.

Установка — часть сборочной операции, выполняемая при неизменном положении собираемого комплекта, узла, группы или изделия (машины).

Позиция — каждое из различных положений собираемого комплекта, подузла или узла (как в сборочном приспособлении, так и без него).

Переход — это законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке.

Прием — это часть технологического перехода, состоящая из ряда простейших рабочих движений, выполняемых одним рабочим (например, зажать деталь в тисках или взять гаечный ключ и т. п.).

Число выпускаемых изделий определяется типом производства и степенью расчлененности технологического процесса сборки на отдельные операции.

Все изделия состоят из сборочных единиц.

Изделие — это любой предмет или набор предметов основного производства, изготовляемых на предприятии. Изделиями машиностроительных заводов являются разнообразные машины: станки, автомобили, тракторы, экскаваторы, прессы и др., а также отдельные механизмы и агрегаты машин (двигатели, насосы, карбюраторы и др.) или отдельные детали (поршневые кольца, поршни, метизы).

Деталь — это первичный элемент изделия, выполненный из однородного материала без применения сборочных операций, но с использованием, если это необходимо, защитных или декоративных покрытий.

Комплект представляет собой соединение двух или нескольких деталей машин в простейшую сборочную единицу (например, вал с пригнанной шпонкой, зубчатое колесо со стопорным винтом, крышка с шариковым подшипником).

Подузел — соединение нескольких деталей с одним или несколькими комплектами (например, вал коробки скоростей токарного станка с насаженными на него зубчатыми колесами, втулками, подшипниками и др.).

Сборочная единица (узел)  — это элемент изделия, состоящий из двух и более составных частей (деталей или комплектов и подузлов), соединенных между собой сборочными операциями (свинчиванием, склеиванием, сваркой, пайкой, клепкой, развальцовкой и др.) на предприятии-изготовителе (например, муфта, суппорт, редуктор и т. д.).

Узлы при сборке комплектуют в сборочные группы.

Группой называется узел или соединение между собой узлов и деталей, входящих непосредственно в состав станка или машины. Узел, входящий непосредственно в группу, называют подгруппой первого порядка; узел, входящий непосредственно в подгруппу первого порядка, называют подгруппой второго порядка и т. д.

При составлении схемы сборочной единицы используют понятия «базовая деталь» и «базовая сборочная единица».

Базовой деталью называют основную деталь, с которой начинается сборка сборочной единицы, а базовой сборочной единицей — основную сборочную единицу, с которой начинается сборка изделия.

Взаимное соединение деталей при сборке машин и механизмов определяется степенями свободы их относительного перемещения. Соответственно с этим все соединения, применяемые при сборке, подразделяют на неподвижные и подвижные.

Подвижные соединения применяют для достижения определенного вида движения одной детали относительно другой.

Неподвижные соединения используют для крепления деталей в требуемом постоянном положении.

Подвижные и неподвижные соединения разделяют на разъемные (разбираемые) и неразъемные (неразбираемые).

Разъемными называются такие соединения, которые разбирают без повреждения соединяемых и соединяющих деталей. Сюда относятся все виды резьбовых соединений, соединения штифтами, клиньями, шпоночные, шлицевые и другие соединения, которые можно назвать профильными.

К соединяемым деталям относятся разнообразные по назначению и конструкции детали машин. Стандартные детали: заклепки, шпонки, болты, винты, шпильки, гайки, шайбы — относятся к соединяющим, или к так называемым крепежным деталям.

Разъемные соединения применяют при многократной разборке и сборке их во время эксплуатации и ремонта.

Подвижные разъемные соединения — соединения при помощи подвижных посадок по цилиндрическим, коническим, сферическим, винтовым и плоским поверхностям различными способами, например соединения шеек коленчатых валов с коренными подшипниками и нижней головкой шатуна.

К неподвижным разъемным соединениям относятся резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые и штифтовые соединения.

Неразъемными называются соединения, разборка которых в условиях эксплуатации и ремонта машин возможна лишь с повреждением соединяемых и соединяющих деталей. Вследствие этого для повторной сборки поврежденные детали оказываются непригодными.

Неразъемные соединения применяют обычно тогда, когда деление конструкции на составные части не вызывается удобством или экономичностью изготовления, а также требованиями эксплуатации.

Подвижные неразъемные соединения — это отдельные виды подвижных соединений, собираемых с применением клепки или развальцовки. Например, для разборки шарикоподшипника требуется срубить заклепки сепаратора.

К неподвижным неразъемным соединениям относят соединения, осуществляемые запрессовкой или развальцовкой, а также заклепочные, сварные, полученные пайкой, склеиванием, загибанием краев и т. п.

Перед разработкой технологического процесса сборки детально знакомятся с конструкцией машины, взаимодействием ее частей, техническими условиями на изготовление, приемку и испытание машины.

11.2. Формы организации и методы сборки

В зависимости от вида производства, трудоемкости сборочных работ и других факторов формы организации сборочных работ могут быть различными. Различают две основные формы сборки — стационарную и подвижную.

Стационарная сборка может выполняться двумя способами:

● без расчленения процесса сборки на части;

● с расчленением процесса сборки на узловую и общую сборку. При стационарной сборке без расчленения процесса сборки на части весь сборочный процесс (начиная с получения деталей и заканчивая испытанием собранной машины) выполняется на одном рабочем месте одной бригадой.

При таком способе сборки квалификация слесарей-сборщиков должна быть высокой, так как каждому приходится выполнять разнообразные работы. Недостатки этого способа сборки — большая продолжительность процесса и потребность в дополнительных площадях для размещения всех деталей и проведения подготовительных сборочных работ, поэтому его применяют главным образом при единичном производстве.

При стационарной сборке с расчленением процесс сборки машины расчленяется на узловую и общую сборку. На узловой сборке одновременно несколькими рабочими или бригадой выполняется сборка узлов, которые затем подаются на общую сборку, где отдельной бригадой производится сборка всей машины. Этот способ дает возможность одновременно вести сборку нескольких отдельных узлов или машин, в результате чего значительно сокращается длительность сборки. При таком способе слесари-сборщики специализируются на сборке отдельных узлов, в результате повышается производительность труда и улучшается качество изготовляемой продукции.

Рабочие места оснащаются специальными приспособлениями, применение которых уменьшает трудоемкость сборки.

Этот способ сборки применяется в основном при серийном производстве. При увеличении выпуска машин можно еще больше расчленить процесс сборки на отдельные сборочные операции. При этом отдельные рабочие или бригады выполняют только одну какую-нибудь операцию. Выполнив ее на первом сборочном стенде, переходят ко второму, затем к третьему и т. д. Этот способ сборки носит название стационарной сборки с передвижными бригадами . Особое распространение такой способ имеет при сборке громоздких и тяжелых машин или тогда, когда по условиям сборки не допускается перемещение машины.

Подвижная сборка может выполняться также двумя способами:

● сборка со свободным перемещением собираемой машины;

● сборка с принудительным перемещением собираемой машины.

При сборке со свободным перемещением собираемой машины рабочий, закончив свою операцию, сам, с помощью механизированных средств или вручную перемещает собираемую машину или изделие на следующий сборочный пост. Машины могут также собираться на тележках на рельсовом пути, на рольгангах и т. п.

При сборке с принудительным передвижением машина или изделие в процессе сборки передвигается при помощи конвейера или тележек, замкнутых ведомой цепью. Сборка может выполняться как на самом конвейере, так и возле него. В последнем случае собираемая машина снимается с движущегося конвейера для выполнения сборочной операции, а после ее окончании снова ставится на конвейер для перемещения к следующему сборочному посту.

Такая организация сборки, при которой относительное движение происходит непрерывно, называется поточной .

При сборке с принудительным передвижением собираемой машины точно выдерживается темп сборки, рационально используется рабочее время, повышается дисциплина труда.

Темпом сборки называется промежуток времени между выпуском двух последовательно изготовленных машин с последней операции поточной линии. Например, с конвейера через каждые 10 мин сходит один автомобиль, следовательно, темп сборки равен 10 мин.

Подвижная сборка типична для массового и серийного производства.

Наиболее эффективными методами сборки, отвечающими требованиям передовой организации производства, являются поточные методы . Они получили большое распространение в различных отраслях промышленности: в машиностроении и металлообработке, металлургии, химии, пищевой промышленности и ряде других отраслей.

Основная особенность поточной сборки — последовательное перемещение собираемой машины или прибора (изделия) от одного рабочего места (сборочного поста) к другому.

Поточные методы работы обладают характерными чертами передовой организации производства: специализацией цехов, участков и рабочих мест, незначительной номенклатурой продукции, параллельным выполнением операций, пропорциональностью мощностей, ритмичностью и непрерывностью. Основное звено поточного производства — поточная линия . Она представляет собой совокупность рабочих мест, расположенных в последовательности технологического процесса и предназначенных для выполнения закрепленных за ними операций.

Поточные линии весьма разнообразны и делятся на несколько групп:

● по номенклатуре изготовляемых изделий;

● по степени непрерывности процесса;

● по охвату производства.

В частности, по охвату производства все поточные линии подразделяются на участковые, цеховые и сквозные заводские. Наиболее часто встречаются участковые поточные линии , охватывающие процесс изготовления отдельных частей и деталей изделий на производственном участке.

Сборочные конвейеры — это обычно цеховые линии , которые охватывают процесс производства по цеху в целом. При наличии межцехового конвейера или безостановочного межцехового перемещения изготовляемой продукции другими транспортными средствами поток предприятия получает сквозной характер .

Как было сказано выше, поточная (подвижная) сборка производится в двух вариантах: со свободным движением или с принудительным перемещением собираемого изделия. В первом случае процесс сборки, как правило, производится на стационарных рабочих местах, а изделие перемещается лишь между сборочными операциями.

Сборка с принудительным перемещением изделия совершается непосредственно на конвейере (ленточном или цепном), на котором неподвижно закрепляется объект сборки, при этом различают поточную сборку с непрерывным движением и сборку с периодическим движением . В последнем случае конвейер периодически (через равные заданные интервалы времени) перемещает изделие от поста к посту, размещенных на равных расстояниях друг от друга.

Высшей формой организации поточных методов являются автоматические поточные линии , охватывающие участки, цехи и целые заводы. Они характеризуются объединением в единый комплекс технологического и вспомогательного оборудования, транспортных устройств, а также автоматическим централизованным управлением процессами обработки и перемещения предметов труда.

Для сборки машин детали, входящие в ее состав, необходимо изготовить так, чтобы при их сборке получить посадки, обеспечивающие машине или изделию заданную точность. Получение абсолютно точных размеров при обработке деталей является невозможным, поэтому на номинальные размеры деталей устанавливают допуски. При этом посадки сопрягаемых деталей должны соответствовать предъявленным к ним требованиям, обеспечивающим окончательную точность машины.

Для получения необходимой точности соединения деталей машин пользуются следующими методами: полной взаимозаменяемости, неполной (частичной) взаимозаменяемости, групповой взаимозаменяемости, пригонки, регулировки с помощью подвижного компенсатора, регулировки с помощью неподвижного компенсатора.

Метод полной взаимозаменяемости является наиболее совершенным, так как детали можно собирать без пригонки, обеспечивая заданную точность сборочной единицы. Здесь детали являются взаимозаменяемыми. Это качество имеет особое значение при массовом и крупносерийном производстве, однако оно может иметь место и в серийном производстве.

Применение взаимозаменяемых деталей удешевляет сборку, облегчает использование запасных частей. Применение метода полной взаимозаменяемости определяется экономическими соображениями. Точность деталей не должна быть выше необходимой.

Метод неполной (частичной) взаимозаменяемости заключается в том, что допуски на размеры деталей увеличиваются до экономической точности обработки их на станках. При этом для деталей, выполненных по крайним пределам допусков, требуется некоторая пригонка при сборке или замене одной детали другой.

Метод групповой взаимозаменяемости применяется в случаях, когда по условиям работы соединения требуемый зазор или натяг настолько мал, что допуски основных размеров деталей, входящих в соединение, технологически выполнить трудно. Поэтому детали изготовляют по размерам с расширенными допусками, а заданная точность соединения обеспечивается соответствующим подбором деталей. Этот метод может быть успешно применен, когда детали изготовляются большими партиями.

Метод пригонки . Если сборку неэкономично решать способом полной или неполной взаимозаменяемости, то можно применить способ пригонки (изготовления по месту). Для этого расширяют допуски на отдельные размеры обрабатываемых деталей. Образующаяся при этом повышенная неточность будет компенсироваться замыкающим размером детали, которая будет изготовляться по месту, т. е. пригоняться. Пригонка является трудоемкой работой, требующей высококвалифицированных рабочих. Метод пригонки применяется в условиях индивидуального производства, а также при выполнении экспериментальных работ.

Регулировка с помощью неподвижного компенсатора . Неподвижный компенсатор — это деталь, дополнительно вводимая в размерную цепь для устранения погрешности (размера) замыкающего звена. Компенсирующий размер при сборке обычно является замыкающим цепь. Для правильной работы узла зазор получается за счет прокладочного кольца 1 (рис. 11.1, а), являющегося замыкающим звеном цепи. Толщина кольца пригоняется с таким расчетом, чтобы были компенсированы ошибки входящих в цепь размеров и, кроме того, образовался бы требуемый зазор.