Nikitenko

Технологические контуры связаны со специфическими способами производства; технико-экономические контуры характеризуют трудовые, стоимостные и материальные затраты в проектировании, производстве и эксплуатации изделия – трудоемкость, себестоимость, материалоемкость, цикл производства и т. д.

Все контуры сборочной единицы и входящих в нее элементов конструкции разделяются на контуры самих элементов конструкции, рассматриваемых как единое целое, и контуры соединений этих элементов.

Контуры самих элементов сборочной единицы включает в себя геометрические, физические, химические и биологические контуры, рассматриваемые отдельно от других элементов сборочной единицы. Эти контуры реализуются в процессе изготовления элементов сборочной единицы. Контуры любого элемента αi имеют иерархическую структуру. Особенно сложную структуру имеют геометрические контуры, описывающие форму и взаимное расположение поверхностей, образующих геометрическое тело элемента конструкции. Помимо иерархической подчиненности между этими поверхностями существуют структурные связи, определяемые их смежностью и размерными связями.

Контуры соединений характеризуют свойства сопряженных элементов конструкции в зоне их соединения и свойства соединительных элементов конструкции. По своей природе контуры соединений включают в себя, наряду с геометрическими, физические, химические и биологические свойства.

Контур соединения имеет сложную структуру, компонентами которой являются:

-контуры пакета соединяемых деталей ;

-контуры соединительных элементов конструкции (если они входят в данное соединение).

Контуры пакета соединяемых деталей включают в себя перечень соединяемых деталей и состав сопрягаемых поверхностей этих деталей. Если соединительные элементы конструкции отсутствуют, то контуры пакета соединяемых деталей определяют весь контур соединения. Если соединение включает в себя соединительные элементы, то в дополнение к контуру пакета соединяемых деталей включаются контуры соединительных элементов.

При решении конкретных конструкторских, производственных или эксплуатационных задач рассматриваются, как правило, не все контуры, а только те, которые влияют на решение данной задачи. Состав таких контуров определяется на основе анализа служебного назначения и конструкции изделия.

Почти каждый контур сборного изделия представляет собой иерархическую структуру с большим количеством входящих контуров низших уровней. Эта структура последовательно раскрывается в конструкторской документации,

ипрежде всего– в схемах и чертежах изделия, которые служат для представления геометрической информации в графическом виде. Сопутствующие количественные данные и информация о физических, химических и других контуров представляются в текстовом (символьном) виде в спецификациях и других конструкторских документах

201

Важнейшими данными чертежа, наряду с изображением геометрических контуров, являются размеры. На сборочном чертеже это габаритные размеры, установочные (определяют положение входящих элементов конструкции) и присоединительные размеры (характеризуют контуры сопряжений входящих элементов конструкции). На деталировочном чертеже это габаритные размеры детали и размеры, определяющие форму и взаимное расположение ее поверхностей.

Схемы сборки изделия. Любое изделие проектируется так, чтобы наилучшим образом обеспечивать выполнение требований функционального назначения, производства и эксплуатации. Результатом такого комплексного подхода является широкое расчленение конструкции изделия, позволяющее:

-сокращать сроки проектирования изделия за счет разделения труда и параллельного выполнения проектно-конструкторских работ;

-сокращать производственный цикл за счет параллельного изготовления, независимого контроля и испытаний отдельных элементов конструкции, снижать трудоемкость сборочных работ за счет применения высокопроизводительного оборудования, оснастки, средств механизации и автоматизации;

-применять широкую кооперацию производства;

-сокращать циклы, затраты труда и материалов на техническое обслуживание и ремонт за счет улучшения эксплуатационных свойств изделия.

Расчлененность конструкции представляется в виде схем членения изделия. Различают схемы функционального (конструкторского), технологического

иэксплуатационного членения. Схема функционального членения отражает разделение элементов конструкции на звенья основных функциональных контуров.

Последовательность выполнения сборочных операций. Основными факторами, влияющими на последовательность операций технологического процесса сборки сборочной единицы, являются:

-последовательность установки деталей сборочной единицы;

-условия базирования элементов конструкции сборочной единицы и средств технологического оснащения (инструмента, элементов оборудования и сборочных приспособлений);

-условия доступа деталей сборочной единицы и элементов соединений к месту их установки, а также условия доступа элементов технологического оснащения в рабочую зону сборки;

-размерные связи элементов конструкции сборочной единицы.

Условия базирования деталей. Для получения требуемого качества геометрических контуров сборочной единицы необходимо обеспечить определенность базирования устанавливаемых деталей.

Под определенностью базирования детали понимается «неизмененность» ее положения относительно поверхностей другой детали или деталей, с которыми она соединена и которая или которые определяют ее положение при работе в машине или в процессе изготовления. Следовательно, при определенности базирования, деталь занимает требуемое положение в сборочной единице и

202

сохраняет это положение неизменным под действием возмущающих сил, неизбежных при выполнении сборочных операций.

Определенность базирования обеспечивается за счет механических связей устанавливаемой детали со сборочной базой, реализуемой установленными ранее деталями и (или) базовыми элементами сборочного приспособления. Наличие механических связей описывается графом сопряжений элементов конструкции сборочной единицы и сборочной оснастки. Состав механических связей описывают относительно базовой системы координат сборочной единицы с помощью единичных баз. Единичная база – векторная величина, обусловленная существованием механической связи. Элемент конструкции ,лишенный всех

возможных перемещений, будет иметь двенадцать единичных баз: шесть поступательных :B+x, B-x, B+y, B-y, B+z, B-z и шесть вращательных :B+x, B-x, B+y, B-y,

B+z, B-z. Определенность базирования обеспечивается только при наличии всех двенадцати единичных баз. Возможные составы сборочных баз – составы элементов, при наличии которых обеспечивается определенность базирования элемента αi, описываются логическим уравнением B(αi).

Влияние условий базирования и доступа на последовательность установки деталей наглядно иллюстрируется при сборке изделия. Установка очередной детали возможна, если может быть обеспечена определенность базирования данной детали (с учетом фиксации) относительно установленных ранее, и если возможно перемещение детали к месту ее установки.

При сборке необходимо обеспечить относительное положение деталей в собранном соединении с точностью в пределах величины зазора в соединении.

Технология сборки. Последовательность выполнения работы такова:

к месту сборки поступает базовая деталь по транспортеру, а присоединяемые детали по загрузочно-транспортному лотку с отсекателями; начинается движение набора оправок с центром, которые охватывают присоединяемую деталь по внутреннему и наружному ее контуру и упираются в торец присоединяемой детали; часть оправок и центр движутся дальше, осуществляется закрепление базовой детали и выверка присоединяемой детали относительно базовой; оправки, ранее опиравшиеся в торец присоединяемой, производят установку ее на базовую деталь.

В качестве транспортных устройств возможно использование поворотных столов периодического движения, замкнутых цепных, ленточных транспортеров, а также штанговых транспортеров.

Возможно использование в роторных машинах.

Режимы сборочного процесса. Режимы сборочного процесса должны обеспечить качество соединения и сохранить качество соединяемых деталей.

Средства технологического оснащения. Технологическая оснастка – набор подпружиненных телескопических коническо-цилиндрических оправок с центром для базирования, выверки относительного положения соединяемых деталей и установки присоединяемой, а также загрузочно-транспортные лотки.

Технология сборки. Базирование завинчиваемой детали целесообразно осуществлять по резьбовой поверхности по двойной направляющей базе.

203

В этом случае головку резьбовой детали используют в качестве двойной опорной базы. Короткие винты вынуждены базировать по торцу головки – установочная база, резьбовой поверхности – двойная опорная база, а шлиц или грань служит опорной базой. Упругие компенсаторы относительных поворотов соединяемых резьбовых деталей можно создать только при базировании винта или болта по резьбовой поверхности по двойной направляющей базе, в ином случае – при базировании по двойной опорной базе возможна лишь компенсация относительных смещений, поэтому завинчивание деталей будет затруднено из-за повышенных требований к точности технологической системы. Вследствие этого лучше ввинчивать болт в гайку, чем навинчивать гайку на болт.

Для облегчения соединения отверстия под крепеж в базовой детали должны размещаться равномерно и точность их положения необходимо регламентировать. Число типов посадочных и сопрягаемых поверхностей, а также применяемых видов соединений деталей должно быть минимальным. Длина стержней винтов и болтов должна быть по возможности одинаковой и превышать на 20– 30% диаметр резьбы детали. Короткие винты желательно подавать в сборочную машину в виде стержней и отделять их по одному в процессе сборки

Если возможно, то целесообразно использовать самонарезающие винты, а также винты, осуществляющие сверление, нарезку или накатку резьбы в сопряженной детали и затем затяжку соединения.

Сущность контроля в машиностроении: проверка соответствия свойств,

параметров и характеристик материалов, полуфабрикатов и готовых изделий стандартам и техническим условиям на всех этапах изготовления изделий (разработки, производства, испытания).

Контролируемые параметры. Физико-химико-механические свойства и химический состав сырья и исходных материалов; свойства, структура и внутренние дефекты материала изделий в ходе технологического процесса и готовых изделиях; геометрические параметры и дефекты поверхности деталей на стадии изготовления и в готовом изделии; динамические характеристики и техническое состояние деталей, узлов и конструкций в процессе изготовления и эксплуатации, технические параметры и свойства готовых изделий в процессе приемки, испытаний и эксплуатации.

Назначение контроля. Назначением производственного контроля является обеспечение качества выпускаемой продукции, под качеством продукции понимается совокупность свойств, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Уровень свойств, которым должка удовлетворять продукция, оформлен в её технической характеристике. Для того чтобы обеспечить свойства изделий, заложенные в технической характеристике, при их проектировании формируются требования к геометрическим параметрам, структуре и свойствам отдельных деталей и сборочных единиц. Таким образом, на всех стадиях изготовления, приемки, испытания и эксплуатации изделий необходимо проверять свойства сырья, исходных материалов, полуфабрикатов; геометрические параметры, свойства и

204

структуру деталей; параметры технической характеристики готовой продукции, т. е. осуществлять производственный контроль.

Сущность процесса контроля представляет собой определение того, находится ли значение контролируемого параметра между предельно допустимыми его значениями. Видом контроля является обнаружение нарушения целостности материала деталей (трещин, раковин), локальных нарушений структуры и других внутренних и поверхностных дефектов.

Результаты контроля используются для изъятия негодных материалов и изделий из технологического процесса или для прекращения эксплуатации дефектных изделий; для рассортировки деталей на различные группы качества; для управления технологическим процессом.

Виды контроля. Классификация видов контроля производится в зависимости от назначения, способов проведения, контролируемых параметров и других признаков. При входном контроле проверяются свойства сырья, исходных материалов, качество заготовок, полуфабрикатов и покупных изделий. В процессе пооперационного контроля проверяются параметры, свойства и дефекты деталей, сборочных единиц и изделий в ходе технологического процесса, а задачей приемочного контроля является контроль изделий на конечных этапах технологического процесса. При инспекционном контроле контролируется состояние и технические характеристики изделий в процессе эксплуатации.

Если контроль производится без воздействия на процесс производства, то имеет место так называемый пассивный контроль. При активном контроле проверку изделий или технологического процесса осуществляют в процессе изготовления и используют для управления процессом производства.

При визуальном контроле проверка ведется осмотром невооруженным взглядом. В зависимости от того, нарушается ли целостность изделий после контроля, различают разрушающие и неразрушающие методы контроля. Сплошной контроль предусматривает 100%-ную проверку изделий, если же проверке подвергается часть изделий из партии, то имеет место статистический или нестатистический выборочный контроль.

В зависимости от контролируемых параметров различают контроль геометрических параметров, контроль поверхностных дефектов, контроль химического состава, контроль физико-механических свойств и т. п.

Пути совершенствования контроля. Основным направлением совер-

шенствования контроля является его автоматизация, т. е. создание таких систем контроля, в которых установка деталей, контроль и рассортировка выполняются без участия оператора. Перспективными, особенно при неразрушающих методах контроля, являются роботизированные технологические системы, комплексы и линии контроля, управляемые от ЭВМ.

Важнейшим направлением является также автоматизация процесса обработки сигналов, вырабатываемых средствами измерения в процессе контроля. Так созданы системы, которые позволяют строить двух- и трехмерные изображения контролируемого объекта, выделять на них разной яркостью или различными цветами зоны дефектов или области с различным уровнем свойств и

205

структур. Кроме этого, на изображение наносятся цифровые данные о размерах

илокализации дефектов, эпюры сил, напряжений, температур.

Споявлением гибких автоматизированных производств широкое применение находят координатные измерительные машины, осуществляющие автоматический процесс измерений, в том числе при пооперационном контроле на станках с ЧПУ.

Сущность контроля геометрических параметров: сопоставление действи-

тельных значений геометрических параметров со значениями, определяемыми техническими требованиями к изделию. Контроль осуществляется методом измерений, т. е. с выражением параметра в числовой форме, либо сравнением параметра с мерой или с измерительными поверхностями приборов, настроенных по мере.

Объекты контроля: исходные материалы, заготовки, детали, сборочные единицы и готовые машины на разных стадиях изготовления, приемки и испытания.

Контролируемые параметры: линейные размеры (длина, высота, глубина, зазоры, расстояния, диаметры и т. п.); угловые размеры (углы между плоскостями, осями, между плоскостями и горизонтальной плоскостью, углы конусов

ит. п.); геометрические параметры сложных поверхностей (расположение точек или участков относительно заданных баз и относительно друг друга; геометрические характеристики зубчатых и червячных зацеплений, резьбовых, шлицевых и шпоночных соединений; отклонения форм и расположения поверхностей (отклонения от цилиндричности, плоскостности, параллельности, перпендикулярности и т.п.).

Область применения: все отрасли промышленности и научные исследования, где необходимо контролировать геометрические параметры изделий и объектов исследования.

Особенности процесса контроля геометрических параметров. Значе-

ние геометрических параметров изделий задаются при их проектировании, как правило, в числовой форме и проставляются на чертежах или хранятся в кодированном виде в памяти ЭВМ. В процессе изготовления изделий необходимо контролировать соответствие действительной величины и параметров значениям, установленным в технической документации. Большинство геометрических параметров представляют собой или оцениваются через числовые значения, линейных и угловых величин. Эти числовые значения называются размерами, а процесс их контроля - размерным контролем.

Таким образом, целью размерного контроля является сопоставление действительных геометрических параметров изделий, выраженных через размеры, со значениями этих параметров, которые определены при проектировании изделий. Размерный контроль завершается определением годности изделия или выдачей сигнала управления, который используют для отбраковки или для управления технологическим процессом.

Если в процессе контроля значение размера выражают в числовом виде, то такой процесс называют измерением. Определение числового значения раз-

206

мера производят с помощью мер и с помощью измерительных приборов. Для измерений применяют концевые и штриховые меры. На практике используют наборы мер, позволяющие составить любой линейный или угловой размер. Штриховые меры (линейки, рулетки, угломеры и др.) имеют шкалы с нанесенными на них делениями, соответствующими определенным единицам измерения.

Определение размера производят совмещением измерительных поверхностей концевой меры с поверхностями изделия, составляющими контролируемый размер, или наложением штриховой меры на изделие. Специальные меры (калибры, шаблоны, угольники и др.) воспроизводят одно или несколько значений размеров и предназначаются, в основном, для контроля годности изделия без определения численного значения размера.

Чаще всего измерения осуществляются с помощью измерительных приборов. Измерительные приборы– это средства измерения, предназначенные для выработки численного показания размера или сигнала измерительной информации, доступного для непосредственного восприятия наблюдателем. Поверхности, образующие размер, совмещают с измерительными поверхностями приборов или с визирными марками окуляров. Перемещение измерительных поверхностей или марок в процессе совмещения скоординировано с относительным перемещением указателя и отсчетной шкалы, либо с перемещением активного элемента преобразователя. При этом, если действительное значение размера считывается по шкале или на экране цифрового прибора, то измерение проводится по методу непосредственной оценки.

Измерительные поверхности приборов можно настраивать с помощью мер на определенный размер, с которым сравнивается контролируемый геометрический параметр. По этой схеме проводят контроль методом сравнения. Существуют бесконтактные методы контроля, использующие регистрацию параметров оптического, радиоволнового и акустического излучений, реагирующих на расстояние между измеряемыми поверхностями.

Особенности процесса. Для выявления внутренних дефектов используют разрушающие и неразрушающие методы контроля. В разрушающих методах дефекты наблюдают и измеряют непосредственно на изломах и разрезах контролируемого объекта. В неразрушающих методах используют проникающие поля и излучения, взаимодействующие с материалом контролируемого объекта. Внутренние дефекты, изменяя физические характеристики материала, будут тем самым изменять некоторые параметры прошедшего или отраженного излучения или поля. Преобразовывая прошедшую или отраженную часть излучения в видимые изображения или электрические сигналы, определяют вид дефекта, его размеры и месторасположение в объекте. Неразрушающие методы позволяют контролировать 100% изделий, проводить автоматическую отбраковку негодных изделий, осуществлять контроль непосредственно в ходе технологического процесса.

Область применения. Методы выявления внутренних дефектов используются в металлургическом производстве для контроля слитков, проката, труб;

207

в заготовительном производстве для контроля отливок, поковок, сварных, паяных и клеевых соединений; для контроля качества изделий электронной промышленности, химического и энергетического машиностроения; для обнаружения дефектов в строительных конструкциях; для регистрации возникающих в процессе эксплуатации опасных нарушений в материале различных конструкций и деталей машин.

Пути совершенствования методов выявления внутренних дефектов.

Основным направлением в развитии методов выявления внутренних дефектов является создание более простых, но более надежных и чувствительных средств неразрушающего контроля, максимально освобождающих оператора от обработки результатов контроля и рассортировки изделий. Например, создаются автоматизированные системы контроля на базе ЭВМ, производящие автоматическую обработку изображений с определением вида и размеров дефектов. Весьма перспективной является промышленная рентгеновская вычислительная томография (ПРВТ). Машинная обработка сигналов по особому алгоритму позволяет воспроизвести на экране дисплея внутреннюю структуру изделий путем визуального анализа отдельных плоских сечений (томограмм). Метод имеет в десятки раз большую чувствительность, чем традиционные методы радиографии. Томографы оснащаются устройствами документирования и архивирования результатов контроля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современный общественный прогресс предъявляет новые требования к развитию науки, техники, производства, к повышению уровня автоматизации, а также экологичности всех сфер деятельности человека. Важными направлениями при этом является разработка и создание эффективных технологий для получения новых материалов, разработка комплексных технологических процессов металлургии, машиностроения и приборостроения с эффективным использованием металлов, создание экономичных и безопасных транспортных средств, разработка новых аппаратов и систем для управления производством. Данный курс лекций соответствует стандарту специальности и является самодостаточным для последовательного и систематического изучения дисциплины «Технологические процессы в машиностроении», преподаваемой в технических университетах.

Методика работы над материалом:

1.Внимательно прослушать лекцию, читаемую преподавателем, законспектировать материал, не вошедший в основной курс.

208

2.Желательно, чтобы студент ознакомился с материалом лекции до изложения ее преподавателем.

3.При самостоятельной подготовке : прочитать лекцию, попытаться восстановить общую структуру лекции в памяти .

4.При необходимости рекомендуется обращаться к литературе, перечень которой приводится ниже.

209

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Антонов, Л. П. Обработка конструкционных материалов/ Л. П. Антонов, Е. М. Муравьев.– М. : Машиностроение, 1982. – 431 с.,ил.

2.Бутовский, К. Г. Материалы приборостроения: учебное пособие / К. Г. Бутовский, А. В. Лясникова и др. – Саратов : Изд-во Сарат. техн. ун-та, 2005. –236 с. : ил.

3.Дальский, А. М. Технология конструкционных материалов : учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / А. М. Дальский,

Т. М. Барсукова, Л. Н. Бухаркин и др.; под общ. ред. А. М. Дальского . –3-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1992. – 448 с.: ил.

4.Журавлев, В. Н. Машиностроительные стали : справочник/ В. Н. Журавлев, О. И. Николаева.– М. : Машиностроение, 1992. – 480 с.

5.Зубцов, М. Е. Листовая штамповка / М. Е. Зубцов. – Л. : Машиностроение, 1980. – 431 с.

6.Ковка и штамповка. Справочник в 4 т. Листовая штамповка / под ред.

А . Д. Матвеева; ред. совет: Е. И. Семенов (председатель) и др . – М. : Ма-

шиностроение, 1985–1987. – 544 с.

7.Ковшов, А. Н. Технология машиностроения / А. Н Ковшов. – М. : Машино-

строение, 1987. – 320 с.: ил.

8.Маталин, А. А. Технология машиностроения: учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металло-

режущие станки и инструменты» / А. А. Маталин . – Л. : Машиностроение, 1986. – 496 с.

9.Металлы. Методы механических и технологических испытаний. – М. : Издательство стандартов, 1988. – 388 с.

10.Методические указания. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов / РДМУ 109-77, Введено 01.07.87.

– М. : Издательство стандартов, 1987. – 64 с.

210