Техпроцессы в машиностроении_лек

7.Чем отличается строгание от долбления?

8.Какие поверхности обрабатывают на строгальных станках?

9.Чем отличается протягивание от прошивания?

10.В каких случаях используют: рассверливание, зенкерова-

ние, цекование, развертывание?

11.В чем различие методов обката и копирования при обра-

ботке зубчатых венцов?

12.Какими способами можно шлифовать отверстия в корпус-

ных деталях?

13.Что такое хонингование?

14.Какие отделочные методы обработки наружных поверхно-

стей Вы знаете?

15.Почему зубчатые колеса с односторонней ступицей пред-

почтительнее колес с двусторонней ступицей?

454

ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ

5.1. Изделия в машиностроении и их составные части

Структура изделий в машиностроении определяется ГОСТ 2.101-68*.

Изделие – предмет производства, подлежащий изготовлению на пред-

приятии и предназначенный для поставки (реализации). Изделия в зависимо-

сти от наличия или отсутствия в них составных частей подразделяются на две группы: неспецифицированные (не имеют составных частей - деталей) и

специфицированные (состоят из двух и более составных частей - сборочные единицы, комплексы, комплекты и т.д.).

Деталь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат сборке на предприятии – изготовителе.

Комплекс – два и более изделия, не соединяемые на предприятии – из-

готовителе сборочными операциями, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций.

Комплект – набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назна-

чение вспомогательного характера (комплект запасных частей, комплект ин-

струмента и т.д.).

При разработке технологического процесса сборки изделия, последнее разбивается на группы и подгруппы.

Группа – сборочная единица, для которой целесообразна самостоятель-

ная организация производства. В группу входят детали, другие группы и под-

группы, покупные изделия. Группа может являться частью изделия или ча-

стью другой группы.

Подгруппа – составная часть группы. Если она входит непосредственно в группу, то её называют подгруппой первого порядка. В подгруппу первого порядка могут входить подгруппы второго порядка и так далее.

Каждая подгруппа состоит из деталей соединенных между собой.

455

Различают соединения подвижные и неподвижные (рис. 5.1).

Рис. 5.1.

Виды соедине-

ний:

1 – под-

вижное по плос-

кости, разъем-

ное; 2 – неподвижное, неразъёмное сварное; 3 – подвижное зубчатое, разъём-

ное; 4 – неподвижное по сфере, разъёмное; 5 – неподвижное, заклепочное,

неразъёмное; 6 – неподвижное, по плоскости неразъёмное; 7 – неподвижное,

резьбовое разъёмное; 8 - неподвижное, коническое, неразъёмное; 9 – под-

вижное, вал – втулка разъёмное.

Детали подвижного соединения обладают возможностью перемещения по некоторой траектории, определяемой кинематической схемой механизма,

звеньями которого они являются. Неподвижные соединения подразделяются на разъёмные (соединение можно демонтировать не разрушая составляющих его деталей) и на неразъёмные (демонтаж соединения возможен только с раз-

рушением составляющих его деталей).

К неподвижным неразъемным соединениям относятся: соединения с силовым замыканием (неподвижность обеспечивается механическими сила-

ми, возникающими в результате пластических деформаций); соединения с геометрическим замыканием (соединения осуществляется благодаря форме деталей); молекулярные соединения (в основе соединения лежат молекуляр-

ные или межатомные силы). В машиностроении наиболее часто применяют соединения: с гарантированным натягом; сварные; паянные; склеиваемые и заклепочные.

456

5.2. Соединения с гарантированным натягом

Возможно два варианта соединений с гарантированным натягом: со-

единения на основе пластической деформации деталей и соединения на ос-

нове тепловых методов.

Пластическую деформацию используют при сборке соединений, натяг в которых создается радиальным расширением охватывающей и радиальным сжатием охватываемой деталей - посадки с натягом (рис. 5.2). Посадки с на-

тягом применяются для передачи крутящего момента или осевой силы, как Рис. 3.28. Схема холодной

запрессовки:

D и d – диаметры вала и от-

верстия при комнатной темпера-

туре; Р - усилие запрессовки; т и ф – теоретический и фактический натяг.

правило, без дополнительного крепления. Только при работе узла в условиях знакопеременных нагрузок, применяют дополнительное крепление штифта-

ми. Простота конструирования и сборки предопределили широкое распро-

странение данных соединений. Величина передаваемого усилия (крутящего момента) определяется величиной натяга т D d . Однако, при запрессов-

ке вала, сминаются гребешки микронеровностей, поэтому фактический натяг

(∆ф) будет несколько меньше. Величина натяга определяется условиями ра-

боты узла. Наибольшая сила запрессовки Р равна: Ð fç p DL, где: fз – ко-

эффициент трения при запрессовке; р - давление на поверхности контакта, в

МПа; D – диаметр вала, в мм; L – длина запрессовки, в мм. Для правильного направления деталей, на валу и в отверстии обычно выполняют заходные фаски.

457

ет, получит натяги меньше, чем при сборке с нагревом. Однако, вследствие простоты и возможности применения сложных, охватывающих деталей, ши-

роко применяется в автомобилестроении (например, установка седла клапа-

на).

5.3. Пайка

Пайка – способ образования неподвижных соединений за счет смачи-

вания твердых поверхностей более легкоплавким расплавленным металлом

(припоем). При смачивании устанавливаются межатомные связи между со-

единяемыми деталями и припоем. С помощью пайки ведут сборку различных типов соединений: внахлест, в стык, тавровые, телескопические и т.д.

Паяное соединение состоит из трех зон: припой и две диффузионные зоны «припой – соединяемый металл». Для обеспечения смачивания припоем паяных поверхностей необходимо удаление жировых и окисных пленок.

Удаление пленок ведут механическим (стальными щетками, абразивной или ультразвуковой обработкой) или химическим (травление) путем.

Элементами паяного соединения являются: зазор между соединяемыми поверхностями; галтель – валик припоя вокруг паяного соединения, образуе-

мый после пайки; паяный шов.

Технологический процесс пайки включат в себя: подготовку поверхно-

стей; сборку деталей; укладку припоя (возможно, с нанесением флюса); пай-

ку (местный или общий нагрев); обработку соединения после пайки (удале-

ние лишнего припоя, флюса).

Припой – чистый металл или сплав, вводимый в зазор между паяными поверхностями. Для низкотемпературной пайки обычно применяют припои на основе сплава олово-свинец. Припои специального назначения имеют до-

бавки: Ga, In, Bi, Cd, Sb, Cb, Ag, Au. Характеристика и назначение некоторых припоев приведена в таблице 6.1.

Флюсы – химические вещества, используемые для разрушения окис-

ных пленок; улучшения смачиваемости паяных поверхностей и для их защи-

459

ты от окисления. Флюсы должны иметь: высокую жидкотекучесть; стабиль-

ность химического состава и активность в широком интервале температур расплавленного припоя; минимальное химическое взаимодействие с паяны-

ми металлами. Флюсы и продукты их взаимодействия должны легко удалять-

ся промывкой или испарением после пайки.

Для низкотемпературной пайки медных или покрытых серебром про-

водников применяют канифоль и стеарино-парафиновые (нейтральные) флю-

сы. Для пайки стали, меди, никеля используют пасты на основе вазелина (10 … 15% ZnCl2 или NH4Cl); для высоколегированных сталей и нержавеющих сталей применяют 25 … 30% раствор ZnCl2 в воде (кислотный флюс – хоро-

460

шо растворяет оксидные пленки, но требует тщательной промывки места спая в воде).

По механизму образования соединения различают: Пайка готовым припоем – обычная капиллярная пайка, при которой расплавленный припой под действием капиллярных сил затекает в зазор. Пайка контактно - реактив-

ная основана на получении жидкого припоя в результате плавления двух раз-

нородных металлов, образующих сплав. Эта пайка может происходить само-

произвольно между паяными металлами и покрытиями, нанесенными на них.

Реактивно – флюсовая пайка предполагает образование припоя при химиче-

ской реакции между паяными металлами и флюсом. Металлокерамическая пайка выполняется при помощи порошковых припоев, способных заполнять большие зазоры. Порошковый припой состоит из тугоплавкого наполнителя близкого по составу к паяемому металлу и легкоплавкой основы, обеспечи-

вающей хорошее смачивание. Диффузионная пайка основана на диффузион-

ном взаимодействии паяемого металла и припоя при кристаллизации шва.

Нагрев припаиваемых деталей производят: при низкотемпературной пайке – паяльником, паяльной лампой, газовыми горелками, горячим газом или в печах; при высокотемпературной пайке – в индукционных, газопла-

менных или иных печах, лазерным или электронным лучом.

5.4. Заклепочные соединения

Заклепочные соединения применяют при сборке узлов, подверженных динамическим нагрузкам и в случаях невозможности применения сварки.

Клепка – процесс соединения нескольких деталей 2 и 4 (рис. 5.4, а, б)

посредством расклепывания стержня 3 заклепки, вставленной в заранее при-

готовленное отверстие. Закладная головка 1 изготовлена заранее, замыкаю-

щая головка 4 получается на противоположном конце стержня после обра-

ботки.

Подготовка заклепочного отверстия имеет решающее значение для ка-

чества заклепочного шва. Отверстия получают сверлением или пробивают.

461

Пробитые отверстия дают худшее соединение, чем просверленные. При про-

бивке образуется нагартовка краев отверстия, что вызывает появление тре-

щин при клепке. Кроме того, пробитые отверстия получаются выпученными,

что не позволяет плотно прижать плоскости заготовок друг к другу. Диаметр заклепочного отверстия выбирают в зависимости от диаметра стержня за-

клепки - D d 0,1...0,5 , где D и d – диаметры отверстия и стержня заклепки,

мм.

Рис. 5.4. Заклепочные соединения:

а – с потайной головкой; б – с

полукруглой головкой; 1 – закладная головка: 2, 5 – соединяемые детали;

3 – стержень заклепки.

Замыкающую головку заклепки можно образовать прямым и обратным методом (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Методы получения за-

мыкающей головки заклепки:

а – прямой; б – обратный.

При прямом методе удары наносятся со стороны замыкающей головки, поэтому необходимо тщатель-

ное обжатие склепываемых деталей. При обратном методе удары наносятся со стороны закладной головки, плотное соединение достигается одновремен-

но с образованием головки. Технология ручной клепки показана на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Технология ручной клепки:

а – осадка листа; б – получе-

ние замыкающей головки; в –

обжимка замыкающей го-

ловки; г – зачеканка; 1, 2, 3 – удары.

462

После размещения заклепки в заклепочном отверстии необходимо оса-

дить листы и устранить зазоры между ними – натяжка листа. Далее, легкими ударами молотка осаживают стержень (удар 2) и расклепывают замыкающую головку (удары 2, 3). Окончательное формирование головки производят об-

жимкой. При необходимости, шов зачеканивают специальным чеканом.

5.5. Клеевые соединения

Клеевые соединения, по сравнению с другими видами соединений, по-

зволяют: соединять различные материалы в различных сочетаниях; более стойки к коррозии; более технологичны при ремонте изделий; позволяют со-

единять тонкие изделия и т.д. Органическая природа многих клеев определя-

ет их низкую длительную теплостойкость (до 350 С). Клеи на основе крем-

нийорганических и неорганических полимеров имеют повышенную тепло-

стойкость (до 1 000 С).

Процесс склеивания деталей предусматривает следующие операции:

подготовка поверхностей и клея (удаление жирового слоя, очистка поверхно-

сти); нанесение клея на поверхности; подсушивание поверхностей; соедине-

ние деталей; выдержка их под давлением или прогрев; зачистка и контроль соединения.

Клеи относятся к пленкообразующим материалам. В состав этих мате-

риалов входят:

Пленкообразующие вещества (термореактивные смолы, каучук), рас-

творители (спирты, бензин).

Пластификаторы, для устранения усадочных явлений при склеивании,

идля повышения эластичности пленки.

Отвердители и катализаторы, для перевода пленкообразующего веще-

ства в термостабильное состояние.

Наполнители, для повышения прочности и других характеристик клее-

вого слоя.

Клеи классифицирую по ряду признаков.

463