Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра автоматизации механосборочного производства

Федоров В.Б.

ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

Текст лекций

Челябинск

Издательство ЮУрГУ 2003

УДК 629.735.33.002.2(075.8)

Федоров В.Б. Технология сборки изделий авиационной техники: Текст

лекций. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. - 50 с.

Конспект лекций по курсу «Технология производства вертолетов» и «Спецглавы технологии» предназначен для студентов специальности 130100 - «Самолето- и вертолетосроение». В нем изложены теоретические основы обеспечения точности взаимного расположения узлов и агрегатов авиационной техники.

Может использоваться студентами других специальностей машиностроительного профиля при изучении вопросов сборки крупногабаритных, нежестких конструкций.

В составлении глав 1 и 2 принимал участие Пантилеев А.С., преподаватель кафедры «Летательные аппараты».

Ил. 27, табл. 8.

Одобрено учебно-методической комиссией механико-технологического факультета.

Рецензенты: к.т.н. Андрианов В.Н., к.т.н. Ямчук В.В.

 Издательство ЮУрГУ, 2003.

1. ОСОБЕННОСТИ СБОРКИ МАЛОЖЕСТКИХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

1.1.Основы сборки агрегатов летательных аппаратов

Конструкция летательного аппарата (ЛА) и технология его изготовления находятся во взаимосвязи. При этом, как правило, вначале изменяется конструкция ЛА, а затем, технология. Борьба за уменьшение массы планера, увеличения его ресурса и надёжности привела:

К отказу от конструктивных разъёмов по всем основным частям планера (переход на неразъёмные конструкции крыла и фюзеляжа на широкофюзеляжных самолётах);

К увеличению геометрических размеров панелей, балок, лонжеронов, шпангоутов, выполненных из монолитных заготовок (использование для изготовления панелей толстолистовых обшивок размером 25 на 2 метра).

К применению полиамидной бумаги и стеклопластиков, использование сварных панелей с сотовыми заполнителями из титановых и стальных сплавов, применению угле и боропластиков;

К использованию комбинированных монолитно-сборных панелей, состоящих из толстолистовых заготовок, подкреплённых мощным стрингерным набором, или панелей из склеенных тонколистовых заготовок. Существуют следующие типы сборок:

Механизмов;

Корпусных агрегатов и узлов; несущих аэродинамических поверхностей.

Сборка изделия состоит из следующих этапов:

1) установка собираемых изделий в требуемое положение относительно друг друга;

2) соединение установленных деталей соединительными элементами;

3) проверки собранного изделия в соответствии с чертежами, техническими условиями (ТУ), техническими требованиями (ТТ).

Время сборки - 50 ... 75 % цикла изготовления ЛА, а их трудоёмкость - 30 ... 40% трудоёмкости изготовления ЛА.

1.2.Обеспечение оптимальных аэродинамических форм ЛА

Особое значение при сборке агрегатов ЛА имеет значение - объёмная увязка деталей и узлов, обеспечивающих получение аэродинамических обводов заданной точности. Современный уровень проектирования предусматривает создание трёхмерной компьютерной модели создаваемого изделия. Параллельно создаётся модель технологической оснастки, обеспечивающей правильную взаимную ориентацию деталей при сборке.

Повышение производительности сборочных работ обеспечивается механизацией и автоматизацией проведения основных типовых технологических операций - разметки, кроя, сверления и клёпки. Силовые узлы конструкции планера ЛА типа лонжеронов, нервюр и шпангоутов. Их относят к плоскокаркасным узлам (ПКУ). Основной способ соединения ПКУ - заклёпочные соединения. На долю сверлильно-клепальных работ (СКР) приходится 30 ... 45% трудоёмкости сборочных работ. Трудоёмкость сверления составляет 30%, зенкования 13%, вставка заклёпок 4%, расклёпывание заклёпок 53%. В настоящее время при выполнении СКР широко используются клепальные автоматы. Однако, специфика производства, сложность конструкции ЛА, многообразие условий подхода к зоне клёпки, разница заклёпок по диаметру, малая протяжённость швов, обусловливают применение ручных дрелей и клепальных молотков, использование которых не позволяет достигнуть высокой производительности труда, не гарантирует стабильности качества соединений и вредно воздействует на организм человека.

Уровень механизации и автоматизации технологических процессов изготовления ПКУ определяется методом сборки. Распространены два метода сборки ПКУ - по сборочным отверстиям (СО) и в сборочном приспособлении (СП). Сущность первого метода заключается в том, что базирование деталей относительно друг друга осуществляется совмещением специальных предусмотренных в них технологических отверстий, а второго - в том, что базирование деталей относительно базовых поверхностей выполняется по элементам фиксации СП.

Важнейшей частью технологического процесса изготовления ЛА является процесс обеспечения оптимальных аэродинамических форм его агрегатов. Исходной базой при проектировании и изготовлении агрегатов и планера являются не только основные оси, но и внешняя поверхность агрегатов. Переход от неё к теоретическим осям и к базам сборки позволяет сохранить единство конструкторско-технологических баз.

Это, в свою очередь, определяет условия эксплуатационной, а также производственно-технологической взаимозаменяемости. При этом, важно обеспечить возможность изготовления агрегатов с точными размерами из деталей и подсборок с менее точными размерами. Это достигается путём установки и закрепления элементов собираемого объекта в базовых (обводообразующих) элементах СП. Положение и геометрические размеры СП увязываются с обводами формообразующей оснастки, которая используется для изготовления элементов собираемого объекта.

Для обеспечения идентичности положения обводообразующих элементов оснастки, возможности их монтажа в процессе постройки СП и периодического контроля, а также для возможности отстыковки обводообразующих элементов заготовительной и сборочной оснастки создаются специальные виды оборудования и средств увязки. Они представляют собой группу физических носителей форм и размеров, которые позволяют при всех видах процессов изготовления деталей получить конечные параметры геометрии обводов, соответствующие ТТ по точности. Проектирование средств увязки основывается на специально разрабатываемых схемах увязки, отражающих основные условия взаимосвязи этих агрегатов.

При необходимости дополнительного контроля или дублирования оснастки предусматриваются средства, обеспечивающие идентичность всех экземпляров или комплектов оснастки. В ряде случаев, такими средствами монтажа и контроля являются макеты и эталоны агрегатов и частей самолёта, т.е. жёсткие носители форм и размеров разъёмов и стыков самолёта. С их помощью определяются и подтверждаются основные размеры, правильность положения фиксаторов и т.д. Проверкой увязки оснастки с технологическими процессами сборки являются контрольные сборки.

Характерная для самолётостроения особенность увязки различных процессов изготовления деталей с процессами сборки и получения точных обводов в соответствие с заданными допусками состоит в том, что детали должны иметь размеры, соответствующие размерам средств увязки и изготовленной по ним оснастки. Точность таких деталей должна быть не выше и не ниже пределов, регламентированных увязкой оснастки в процессе сборки.

1.3.Необходимость подгонки по месту

Сравнительно частая сменяемость объектов сборки, малая жесткость деталей и узлов, необходимость постоянного увеличения точности выполнения наружных обводов и мест сопряжений конструкций самолетов приводят к введению на многих деталях и узлах определенных припусков, удаляемых при сборке механической обработкой, или к значительной неточности изготовления контуров деталей при холодном деформировании из листа, устраняемой при сборке дополнительным деформированием их до заданных размеров.

Наличие припусков на деталях и узлах, поступающих на сборку сборочных единиц, требует подгоночных работ, выполняемых по месту.

Объем подгоночных работ в сборочных цехах немалый. Процесс подгонки значительно увеличивает длительность сборки.

Любые технические мероприятия, связанные с ликвидацией подгоночных работ или уменьшением их объема, т. е. с повышением взаимозаменяемости деталей и узлов при сборке, приводят к увеличению производительности труда и повышению качества изделий. Однако не следует при этом забывать об экономической оценке целесообразности подгоночных работ. Подгонка деталей по месту иногда является технически необходимой, так как является единственным способом достижения высококачественного сопряжения в многозвенной размерной цепи.

Для большинства самолетов концевая часть лонжеронов крыла, сопрягающаяся с силовой корневой нервюрой, представляет многозвенную конструкцию, состоящую из нижнего и верхнего силовых поясов, соединенных между собой вертикальной стенкой и вертикальными стойками. К поясам крепят нижнюю и верхнюю обшивки панелей крыла. Для образования прочного и надежного стыка поясов, стоек и стенок лонжеронов в конструкцию вводят специальные фитинги, имеющие вырезы и пазы, в которые входят концы поясов, стоек и стенок. Вырезы и пазы могут быть выполнены и на концовках поясов и стоек. Соединение фитингов, стоек, поясов и обшивок производят болтами и заклепками.

Для обеспечения плотного прилегания сопрягаемых поверхностей деталей необходима их тщательная подгонка. Добиться выполнения практически беззазорного сочленения деталей без подгонки их по месту невозможно. Если подобную конструкцию упростить нельзя, то без подгоночных работ не обойтись.

Подгонка не исключена при любом методе сборки самолетных конструкций.

Подгонка осуществляется ручным и механизированным способами путем обрезки припусков на листовых деталях, опиливания кромок и плоскостей деталей, шабрения сопрягаемых плоскостей, фрезерования поверхностей, сверления и развертывания отверстий, подгибки листовых деталей по контуру, деформирования. Каждому методу сборки присущи свои способы выполнения подгоночных работ.

1.4.Оптимизация форм припусков

При использовании подгонки как средства достижения заданного качества собираемого изделия на заключительном этапе сборки необходимо стремиться к тому, чтобы припуски на детали или отклонения от заданных геометрических форм были оптимальны, т. е. обеспечивали бы высокое качество при минимальных затратах труда

Выбор припусков осуществляют следующим образом:

1. На основании анализа конструкции собираемого изделия определяют элемент конструкции (замыкающий элемент), на котором можно назначить припуски, удаляемые при сборке подгонкой по месту. При этом следует руководствоваться положением о недопустимости нарушения размеров других элементов конструкции; замыкающее звено выбирают из числа тех, на которых с наименьшими затратами труда и с определенным уровнем качества можно выполнить подгоночные работы.

2. На все элементы собираемого изделия назначают допуски, технически выполнимые в условиях конкретного производства. Допуски не должны выходить за пределы, установленные ТУ.

3. На замыкающем элементе конструкции припуски задают на тех поверхностях, которые сопрягаются с другими элементами конструкции и дают возможность компенсировать накопление погрешности формы без нарушения прочности стыкуемых элементов при обеспечении их функционального назначения.

Выполнение этих условий обеспечивает достижение заданной точности узлов и агрегатов самолета доработкой замыкающего элемента при практически выполнимых производственных допусках на все входящие элементы конструкции собираемого изделия.

В связи со значительной трудоемкостью операций удаления технологических припусков за период запуска нового самолета в производство необходимо рассчитать ожидаемую точность при различных методах сборки, экономически обосновать эти методы и только в том случае, если ожидаемая точность не обеспечивает заданную или экономически нецелесообразна, надо вводить припуски на детали, которые будут удаляться при сборке подгонкой по месту.

1.5.Точность и технико-экономические показатели различных методов

сборки

Планер самолета изготовляется в строгой последовательности. При сборке одного и того же узла (панели, отсека, агрегата) для установки деталей каркаса и обшивки в сборочное положение применяют различные сборочные базы (различные методы базирования).

Так, при сборке кессона крыла лонжероны в сборочное положение устанавливают по базовым отверстиям (БО), макетные и самолетные нервюры - по СО, а панели - по внутренней поверхности обшивки. При сборке носового отсека фюзеляжа шпангоуты в сборочное положение устанавливают по ложементам СП, стыковые узлы - по отверстиям под стыковые болты (ОСБ), панели - по наружной поверхности обшивки.

Во всех случаях применения при сборке одного изделия нескольких сборочных баз основным методом базирования считают тот, при котором формируется внешний обвод агрегата. В соответствии с требованиями к точности внешних обводов самолета определяют метод (или методы) базирования.

В табл.1 определена зависимость между Q М - расходом металла на технологическую оснастку; T осн - трудоемкостью изготовления оснастки; C осн - себестоимостью изготовления технологической оснастки N0 - объемом сборочного оборудования, и наименованием сборочной единицы и методом базирования.

При расчетах погрешности характерного размера по внешнему обводу контура ∆ H x =2δобв были приняты следующие исходные данные:

толщина обшивки δ 1 = 2 мм, допуск на толщину обшивки

∆δ 1 =+ 0,005мм; толщина панели δ 2 = 5 мм, допуск на механическую обработку полотна

панели ∆δ 2 =− 0,5мм; отклонения размеров H 1 ,H 2 ,H 3 , определяющих положения СО и КФО в

деталях, ∆H 1 = ∆H 2 = ∆H 3 = ±0,3 мм; расстояние между листами, панелями и базовыми поверхностями макетных

нервюр и обводами рубильников ∆H 1 ′ = ∆H′ 2 ′ = ±0,2 мм; погрешности из-за наличия зазоров в отверстиях при фиксации по СО и

КФО ∆Z =−0,025…0,125мм;

погрешности H СП при замкнутом контуре макетной нервюры ∆H СП = ±0,2мм, при разомкнутом контуре макетного шпангоута и при наличии рубильников ∆H′ СП = 0,6мм;

погрешность расстояния H СП между центрами КФО в вилках СП

∆HКФО− СП = 0,2мм; при цельноштампованной нервюре погрешность ∆H К =±0,3мм и при

механически обработанной нервюре (шпангоуте) ∆H К =±0,25мм; погрешность из-за деформаций и изменения температуры C i =±0,3мм.

Таблица 1 Технико-экономические показатели некоторых методов базирования при подготовке производства

Метод базирования	Наименование сборочной единицы	Показатели, %
Метод базирования	Наименование сборочной единицы	Q М	Tосн	Cосн	N0
По наружной поверхности обшивки	Узлы, панели, отсеки, агрегаты	100	100	100	100
По поверхности каркаса	Узлы, панели	95	95	90	80
По поверхности каркаса	Отсеки, агрегаты	95	95	90	100
По внутренней поверхности обшивки	Узлы, панели	40	35	35	45
По внутренней поверхности обшивки	Отсеки, агрегаты	60	70	60	95
По СО	Узлы, панели	25	30	25	35
По СО	Отсеки, агрегаты	75	60	55	85
По КФО	Узлы, панели	45	30	35	40
По КФО	Отсеки, агрегаты	55	75	80	90

Из табл.2 следует, что наибольшую точность обвода можно получить при базировании по наружной поверхности обшивки. В этом случае ожидаемая (расчетная) погрешность обвода на одну сторону профиля ∆H min = ±0,35мм. При базировании по внутренней поверхности обшивки δ обв min =±0,8 мм, а при базировании по СО и КФО погрешность почти одинаковая и δ обв min =−1K1,2мм.

При удовлетворении требований по точности несколькими методами базирования выбирают метод, имеющий наилучшие технико-экономические показатели.

В табл.1 и 3 приведены технико-экономические показатели для одной условно выбранной программы выпуска самолетов при некоторых методах базирования.

Таблица 2 Расчетные данные по точности внешнего обвода агрегата при различных методах базирования

Таблица 3 Технико-экономические показатели некоторых методов базирования при основном производстве

Технико-экономические показатели при базировании по наружной поверхности обшивки приняты за 100%Q М

При базировании по СО и КФО многие узлы и панели собирают без СП на столах, верстаках или в переналаживаемых СП. Это приводит к снижению расхода металла на оснастку, а следовательно, и к снижению ее себестоимости.

Затраты на подготовку производства для сборки отсеков и агрегатов с базированием по СО, КФО и внутренней поверхности обшивки меньше и составляют 55…90% затрат на подготовку производства при базировании по поверхности каркаса и наружной поверхности обшивки (табл.1).

Число необходимых СП для сборки отсеков и агрегатов практически одинаково при всех приведенных в табл.1, трех методах базирования. В то же время при базировании по СО, КФО и внутренней поверхности обшивки конструкция обшивки СП проще.

Согласно табл.3 себестоимость технологической оснастки при сборке и длительность цикла сборки при базировании по поверхности каркаса выше, чем при базировании по наружной поверхности обшивки. Объясняется это свойственным этому методу меньшим объемом панелирования и значительным объемом клепальных работ, выполняемых в СП общей сборки ручным инструментом (пневмодрелью, пневмомолотком, переносными прессами).

Большой объем панелирования, выделение участков сборки и клепки панелей с созданием поточных линий, применение более совершенных СП, уменьшение объема сборочно-клепальных работ при общей сборке отсеков и агрегатов - все это повышает технико-экономические показатели основного производства. При базировании по СО, КФО и внутренней поверхности обшивки все техникоэкономические показатели выше, чем при сборке с базированием по наружной поверхности обшивки и поверхности каркаса. Себестоимость изготовления технологической оснастки C осн составляет 25…80 %, площадь, занимаемая технологической оснасткой, на всех этапах производства изделия - 65…80 %, цикл сборки - 80…90 % от соответствующих показателей при сборке с базированием по наружной поверхности обшивки.

Приведенные в табл.1 и 3 технико-экономические показатели подготовки производства следует рассматривать как качественную оценку рассматриваемых методов сборки и базирования.

2. СБОРОЧНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

2.1.Основы виды сборочных приспособлений и требования

к ним предъявляемые

Основное назначение СП - обеспечение возможности установки базирования деталей, узлов, панелей в сборочном положении относительно базовых осей и создание условий для соединения деталей в сборочную единицу.

При выполнении основного назначения СП должно: обеспечивать сохранение точности базовых размеров в процессе сборки, иметь свободные подходы для установки деталей и их соединения, исключать промеры, подгонку и разметку при установке деталей, иметь средства механизации для подъема, опускания и закрепления СП, отвечать требованиям по технике безопасности при работе.

Сборочное приспособление представляет собой сложную пространственную конструкцию, состоящую из следующих элементов:

Каркаса (рам, балок, стоек, колонн);

Установочных (базирующих) элементов (рубильников, ложементов, плит стыка, дистанционных калибров, кронштейнов, установочных линеек, накладок и т д.);

Средств крепления и фиксации собираемых деталей в сборочном положении;

Механизмов для подъема и закрепления установочных элементов в исходном и рабочем положении;

Механизмов для установки и снятия деталей и сборочных единиц.

Существует большое разнообразие конструкций СП. В зависимости от конструкции СП объединяют по конструктивно-эксплуатационным признакам в следующие группы:

Сборно-разборные СП;

Упрощенные сборно-разборные СП;

Специализированные СП.

Рис.1.Сборно-разборное СП для сборки отсека фюзеляжа

В сборно-разборном СП установочные элементы строго зафиксированы относительно базовых осей собираемого изделия и соединены между собой. Установку собираемых деталей в сборочное положение производят только по базирующим поверхностям СП. Сборно-разборное СП служит для сборки узла, агрегата или отсека только одного типоразмера.

При смене объекта производства сборно-разборные СП полностью демонтируют, стандартизованные детали и элементы используют для других вновь проектируемых СП.

На рис.1 приведено сборно-разборное СП для сборки отсека фюзеляжа с базированием обшивки по поверхности каркаса. Каркас СП состоит из основания 1, блоков колонн 2, накладок 3, поперечных балок 5, продольных балок 9, 17 и 18, кронштейнов 4. Эти элементы СП стандартизованы. Детали и элементы каркаса СП соединены между собой болтами.

На каркас установлены все остальные элементы СП.

Базирующими элементами в рассматриваемом СП являются: плита стыка 6, по которой в сборочное положение по БО 23 устанавливают стыковой профиль 19, закрепляя его на ней технологическими болтами 20.

Рабочая поверхность рубильников сопрягается с поверхностью каркаса. По этим поверхностям устанавливают в сборочное положение шпангоуты 14 и стрингеры 15. Рубильники 21, рабочая поверхность которых сопрягается с поверхностью обшивки, устанавливают вместо рубильников 11, когда нужно прижать обшивку 22 к каркасу. Средствами крепления собираемых деталей в данном случае служат прижимы 12 и опоры 13, установленные на рубильниках 11, и технологические болты 20. Установочными элементами СП являются вилки 7, стаканы 8, механизмы для подъема 10 рубильников и 16 зажимов.

Также на рис. 1 показана схема координации точек крепления базирующих элементов сборно-разборного СП относительно базовых осей отсека. Точки крепления плиты стыка и рубильников относительно оси симметрии отсека закоординированы размерами x l , x2, а относительно строительной горизонтали - размерами y1, y2. Положение плит стыка и рубильников в продольном направлении определяет размер с.

В качестве базирующих элементов в упрощенных сборно-разборных СП используют базовые поверхности и специальные базовые отверстия в деталях собираемого изделия. В качестве (БО) используют СО, КФО. Введение в СП базовых отверстий СО, КФО значительно сокращает число базирующих элементов, что приводит к упрощению его конструкции. Упрощенные сборноразборные СП служат для сборки узла, агрегата или отсека только одного типоразмера.

2.2. Специализированные сборочные приспособления

Специализированное СП - это плоская или пространственная переналаживаемая координатная система, состоящая из каркаса, базирующих и крепежных элементов. Базирование деталей, узлов, панелей можно осуществлять по базирующим элементам СП (как в сборно-разборных СП) или по базирующим элементам СП и базовым отверстиям (как в упрощенных сборно-разборных СП).

Координатная система специализированных СП реализуется с помощью колонн, балок, координатных линеек, дистанционных калибров и различного вида накладок, в которых имеются отверстия для установки их в требуемое положение.

Каждое специализированное СП предназначено для сборки в условиях единичного или мелкосерийного производства однотипных узлов, панелей или отсеков. При переходе со сборки узла одного типоразмера на узел другого типоразмера СП не демонстрируют, а производят перестановку - переналадку базирующих и крепежных элементов на каркас. Переналадку СП производят на основании схемы (таблицы координатных точек) установки базирующих и крепежных элементов для узла, панели или отсека данного типоразмера.

На рис. 2 приведено специализированное СП для сборки группы панелей 11.

Рис.2.Специализированное СП для сборки панелей

Каркас СП состоит из двух секций. Каждая секция каркаса состоит из блоков колонн 2 с фиксирующими отверстиями 19, 20 и 21, балок 13 и 15 и ресивера 8. Каркас представляет собой жесткую систему, так как блоки колонн укреплены в полу цеха и соединены между собой ресиверами. На колонны устанавливают координатные плиты 1, 10 и 12, в которых имеется по два ряда координатных отверстий с шагом 100 мм, плиты закрепляют на колоннах болтами 24. На координатные плиты устанавливают кронштейны 4 с закрепленными в них балками 13 и 15. Система базовых отверстий в плитах 1 и 10 позволяет изменять расстояние между балками в вертикальном направлении (по оси х) с шагом 100 мм. Балка, закрепленная в кронштейне, координируется по высоте фиксатором относительно плиты 1, а кронштейн крепится в плите 1 и колонне 2 болтами 23. На балке 5 устанавливают базовые координатные плиты с дистанционными калибрами 6. В дистанционных калибрах просверлены координатные отверстия 22. Начало координат лежит в одной плоскости с координатными отверстиями базовой плиты 1 (сеч. В-В).

По направляющим базовой плиты балки 5 перемещается стакан 7 с укрепленными в нем ложементами 17 и рубильниками 18, на которых установлены цилиндры подъема 16. Положение стакана координируют относительно дистанционного калибра 6 фиксаторами 9. Рубильники и ложементы можно передвигать по балке 5 (по оси х) на любое расстояние по специальному калибру. Плита стыка 3 в рассматриваемом СП установлена неподвижно и закреплена в приваренных к балкам стаканах 14 и боковых подвижных стаканах 7. При переналадке СП со сборки панели одного типоразмера на сборку панели другого типоразмера производят перестановку балок по высоте и рубильников с ложементами по длине СП в соответствии со схемой установки базирующих и крепежных элементов

2.3.Элементы и детали сборочных приспособлений

Для сокращения времени и стоимости проектирования и изготовления СП большая часть их элементов стандартизована. Стандартизация проводится в пределах отрасли или предприятия.

На стандартизированные элементы и детали СП в централизованном порядке разрабатывают отраслевой ОСТ в виде таблиц с эскизами. Заводы изготовляют такие элементы и имеют их на складах в требуемом количестве для нужд производства.

Конструктор проектирует (компонует) СП из стандартизованных элементов и проектирует несколько специальных деталей и элементов, связанных непосредственно с конструкцией собираемого изделия (рубильники, ложементы, плиты стыка). На рис.3 и 4 показаны элементы СП, а в табл.4 и 6 даны размеры, необходимые для их изображения на чертежах.

Основания и плиты служат опорами для блоков колонн, эти элементы СП отлиты из чугуна и отбираются по привалочным плоскостям. Размеры рабочих поверхностей L и В, расстояния между центрами отверстий b и диаметры отверстий под крепежные болты согласуются с соответствующими размерами блоков колонн.

Рис.3.Основание каркаса

Рис.4.Прямоугольная плита

Таблица 4 Конструктивные параметры основания каркаса

Таблица 5 Конструктивные параметры прямоугольной плиты

L, мм	L 1 , мм	В, мм	B 1 , мм	b, мм	Площадь, занятая блоками колонн, мм	Масса, кг
600	750	300	450	200	300x300	115
900	1050	300	450	200	300x300	155
800	950	500	650	400	500x500	165
1100	1250	500	650	400	500x500	210
1300	1450	500	650	400	500x500	240

Таблица 6 Конструктивные параметры блоков колонн каркасов

В, мм	Н, мм	b, мм	b 1 , мм	Масса, кг	В1, мм			b 3 , мм	b 4 , мм	Н1, мм	Масса, кг
160	500	120	80	29	160	320	120	80	120	1500	97
160	1000	120	80	55	200	400	150	100	150	1500	126
200	500	150	100	35	300	600	200	200	100	2000	380
200	1000	150	100	66	-	-	-	-	-	-	-
300	1000	200	200	155	-	-	-	-	-	-	-
300	2000	200	200	290	-	-	-	-	-	-	-

Рис.5.Блоки колонн каркаса

Таблица 7 Конструктивные параметры блоков швеллеров

Н, мм	В, мм	J, см 4	W, Па
120	104	101	60,4
160	128	187	149,4
200	152	304	304,0
240	180	483	580,0
300	200	775	1162,0

Примечание. Длина L (рис.6) должна быть кратной 500 мм; J - момент инерции сечения балки; W - модуль упругости.

Рис.6.Швеллерная балка

Таблица 8

Конструктивные параметры сборной балки

Н, мм	В, мм	J, см 4	W, Па
250	260	593	866,2
300	260	917	1375,6
350	260	1161	2032,2
300	320	1128	1692,8
350	320	1418	2482,0
400	320	1727	3454,8

Примечание. Длина L (рис.7) должна быть кратной 500 мм.

Рис.7.Сборная балка

На чертеже СП вычерчивают в масштабе основные его элементы и детали собираемого изделия.

Рубильники являются основными базирующими элементами СП. Применяют рубильники, состоящие из одной детали (цельные), и рубильники, состоящие из нескольких деталей (рубильники с законцовками).

Рубильники изготовляют из стального проката или литья вторичного алюминиевого сплава. Ложементы служат для установки элементов каркаса собираемого изделия в сборочное положение. Они имеют такие же обводы, как и соответствующие им рубильники. Зазор между поверхностями рубильника и ложемента должен быть равен сумме толщин собираемых деталей плюс 2...3 см.

2.4.Образование рабочего контура базового элемента сборочного

приспособления

На рис.8 показано перенесение внешнего обвода эталона узла 3 (размеры А к 1, А к 2, А к 3) на базовые элементы 1 (рубильники) сборочного приспособления. Эталон узла устанавливается на плаз-кондукторе 2 по базовым отверстиям 5. Рубильники устанавливают также на плаз-кондукторе по отверстиям 6; рабочий контур их обработан неточно, между контуром рубильников и эталоном узла предусматривается зазор z, к размеру которого также не предъявляются высокие требования по точности. После того как эталон узла и рубильники зафиксированы в нужном положения, зазор между ними заполняется специальной цементной массой 4, которая после застывания точно копирует обвод узла. Цементная масса при помощи специальных поднутрений скрепляется с рубильниками и, таким образом, рабочий контур последних получается не механической обработкой, что является весьма трудоемким процессом, сопряженным с существенными погрешностями размеров, а копируется с эталона узла, который изготовлен с высокой степенью точности. Цементная масса играет в данном случае роль компенсатора при образовании на рубильниках размеров А к 1, А к 2, А к 3 на базе отверстий 6.

Рис.8.Образование рабочего контура базового элемента сборочного

приспособления (рубильника) по

эталону узла, сделанного по сечению нервюры крыла На рис.9 дан пример перенесения размера А п.к плаз-кондуктора на рубильник 1, где этот размер определяет расстояние А р между отверстиями 6, по которым рубильник устанавливают на сборочном приспособлении. Размер А р наносят на базе рабочего контура рубильника, который получен механической обработкой на основе контура шаблона 8. На плаз-кондукторе 2 по базовым отверстиям 5 устанавливается шаблон 3, обработанный по внешнему контуру сечения крыла. Рабочий контур рубильника 1 совмещается с рабочим контуром шаблона 3. Отверстия 6 рубильника просверлены лишь с примерным соблюдением размера А р они имеют заведомо больший диаметр с тем расчетом, чтобы в них можно было установить втулки 7. Втулки устанавливают в отверстия рубильника и фиксируют в нужном положении по отверстиям в плаз-кондукторе штырями 9.

После того как зафиксирован рабочий контур рубильника и точно зафиксированы втулки, их соединяют с корпусом рубильника при помощи цементной массы. В зазор между втулками 7 и рубильником 1 заливают цементную массу 4. Скрепление втулки с рубильником обеспечивается цементом за счет поднутрений, показанных на рис. 9 (см. разрез по А-А). Таким образом, размер А р рубильника копируется с плаз-кондукторз (размер А п.к), изготовленного с высокой точностью.

Рис.9.Образование размера А р рубильника по размеру А п.к эталона

(плаз-кондуктора)

Упоминаемый в последних двух примерах плаз-кондуктор представляет собой стол, на котором установлены массивные линейки с отверстиями. Расстояние между отверстиями, равное 50 мм, выполнено с допуском ± 0,01 мм. Сочетание продольных и поперечных линеек обеспечивает точную фиксацию двух отверстий на любом расстоянии друг от друга, кратном 50 мм.

На рис.10 показано использование правила компенсации при монтаже балок 2 сборочных приспособлений на колоннах 1. Так же на рисунке показаны: 3 - вилки-фиксаторы для базовых элементов приспособления (рубильников): 4 - монтажная плита; 5 - цементная масса (компенсатор); 6 - кронштейн; 7 - фиксаторы; 8 - болт для регулирования верхней балки; 9 - кронштейн верхней балки; 10 - болты крепления балки к кронштейну: 11 - основание приспособления.

Задача состоит в том, чтобы на кронштейнах 6, закрепленных на колонках 1, установить балки 2 с обеспечением размера А ур между отверстиями вилок 3, соответствующего размеру А д на эталонной монтажной плите 4.

Это делается так. Одну из балок устанавливают и закрепляют на кронштейнах с соблюдением лишь ее горизонтального, положения. Положение другой балки при установке на колонне регулируется болтами 8; ввертывая болты в основание, поднимают балку, вывертывая - опускают, тем самым зазор между основаниями балки и кронштейна то увеличивая, то уменьшается. Положение верхней балки регулируют до тех пор, пока отверстия в вилках 3 не совпадут с отверстиями в веденных к ним эталонных монтажных плитах 4. Совпадение отверстий в вилках и плитах в левой и правой частях балки дает возможность зафиксировать положение верхней балки штырями в результате этого балки устанавливаются точно по эталону, остается соединить их с кронштейном; это делается путем заполнения зазора между кронштейном и балкой цементной массой играющей роль компенсатора. Таким образом, размер А э эталона скопирован на сборочное приспособление (А пр). Отверстия в вилках 3 используются в дальнейшем для установки базовых элементов приспособления рубильников. Во многих случаях погрешности размеров деталей компенсируются их упругой деформацией при сборке. Это возможно тогда, когда жесткость одной из деталей относительно невелика

Рис.10.Образование размера А пр сборочного приспособления копированием размера А э с эталона (монтажной плиты)

2.5.Компоновка СП для хвостовой части руля направления

с вспенивающимся заполнителем

Разработаны технологические процессы сборки и склеивания хвостовых частей рулей, элеронов, закрылков, щитков самолетов и вертолетов и законцовок лопастей несущего и хвостового винтов вертолетов из металлических и композиционных материалов.

В качестве примера рассмотрим сборку и склеивание хвостовой части руля направления самолета. Сборку выполняют в ограничительном приспособлении (рис. 12) с базированием по наружной поверхности обшивки.

Хвостовая часть руля состоит из профиля 1, обшивок 2,3, торцевых нервюр 4, лонжерона 5 и вспенивающегося заполнителя 6.

Детали каркаса и обшивок выполнены из сплава Д16. Соединение деталей осуществляется клеем ВК-2. Допустимая погрешность по обводу составляет ± 0,5 мм на одну сторону.

Рис.12.Ограничительное приспособление для склеивания сборочного узла (а),схема базирования (б)

В качестве баз приняты:

Наружная поверхность обшивки и поверхности базовых плит 7, 8 при установке профиля 1 и обшивок 2 и 3 в СП. В продольном направлении профиль и обшивки ограничены базовыми плитами 9, 10;

Поверхность нервюр,4 и поверхность базовых плит 9, 10 при установке нервюр 4;

Внутренняя поверхность обшивок и поверхность лонжерона при установке и закреплении его в СП. Положение лонжеронов фиксируется обшивками и плитой-крышкой 11.

Профиль 1 вместе с приклепанными к нему обшивками 2 и 3 поступают на сборку с обработанными кромками и торцами. Нервюры 4 и лонжерон 5 поступают на сборку отформованными с обработанными торцами и стойками для установки нервюр. В стенке лонжерона имеются отверстия. На внутренние поверхности лонжеронов и нервюр нанесен подслой.

Сборку и склеивание производят в ограничительном приспособлении и выполняют в следующей последовательности.

Устанавливают профиль 1 с обшивками 2 и 3 между плитами 7, 8, 9, 10. Устанавливают торцевые нервюры 4, базируя их по поверхности плит 9, 10. Устанавливают лонжерон 5 и поджимают его к обшивкам плитой крышкой 11. Прикрепляют плиту-крышку 11 к плитам 7, 8.

В пространство между обшивками и нервюрами через отверстия М в лонжероне и плите-крышке 11 засыпают требуемое количество вспенивающегося заполнителя 6.

Закрывают отверстия в плите-крышке заглушкой 21. Включают электронагреватели 13. Нагрев, вспенивание и охлаждение заполнителя производятся в автоматическом режиме системой с программным управлением.

На рисунке так же обозначены: 12, 20 - дополнительные обшивки; 13 - электронагреватель; 14 - транспортировочный узел; 15 - винтовой прижим; 16 - основание; 17 - угольник; 18 - пульт; 19 - распределитель; 21 - заглушка; 22 - дренажная трубка.

2.6. Компоновка СП для лонжерона крыла и оперения

Сборочное приспособление СП для ложерона крыла и оперения разрабатывают для одного типоразмера (рис.13). В СП имеется оснащение для сверления и клепки. Рассмотрим конструкцию лонжерона и метод его базирования. Лонжерон состоит из стенки 1, стыкового узла 2, поясов 3 и 4, профилей жесткости. Все детали лонжерона выполнены из материала Д16 и соединены заклепками. Требуемая точность по контуру ± 0,5 мм на сторону.

В качестве баз приняты:

Поверхность каркаса при образовании обводов;

БО и поверхность ложементов 14 для установки и закрепления стенки в СП; ОСБ и торцевая поверхность плиты 6 стыка при установке стыкового узла 2;

Поверхность каркаса - обводообразующие поверхности поясов 3 и 4 при установке их на базовые поверхности ложементов 14;

СО в стенке 1 и стойках 5 при установке последних по нервюрам.

Стенка 1 подается на сборку с обрезанными кромками и торцами. В ней просверлены два БО по хорде и СО по стойкам 5.

Стыковой узел 2 подается на сборку лонжерона полностью собранным и с ОСБ. Диаметр ОСБ выполняется на 2 мм меньше диаметра болта для последующей разделки ОСБ под стыковые болты крыла на разделочном стенде.

В стыковом узле также просверлены направляющие отверстия под заклепки, соединяющие узел со стойкой и поясами.

Пояса 3 и 4 подаются на сборку с обрезанными торцами и направляющими отверстиями. Стойки 5 имеют СО и направляющие отверстия.

Сборку начинают с установки стенки 1 лонжерона по БО на штифты. Затем на поверхность плиты 6 СП устанавливают стыковой узел 2 и закрепляют на ней технологическими болтами 18, вставленными в ОСБ. Далее на рабочие поверхности ложементов 14 устанавливают пояса 3 и 4. В продольном направлении пояса фиксируют по плите 6, поджимая их к ней плитой-фиксатором 9. После этого пояса и стенку закрепляют в ложементах пневматическими прижимами 15. Стойки 5 закрепляют на стенке 1 по СО с помощью технологических болтов.

Сверление всех отверстий по направляющим отверстиям производят с помощью сверлильной установки, а клепку заклепок - с помощью подвесного пневморычажного пресса. По окончании сборки лонжерон снимают с СП и приступают к следующему этапу сборки.

Сборочное приспособление (СП) состоит из каркаса 7 типа рамы. На нем установлены ложементы 14 с быстродействующими прижимами 15. На каркасе также смонтированы плита 6 для фиксации стыкового узла 2 и подвижная опора - плита-фиксатор 9. На специальных кронштейнах 19 каркаса закреплены направляющие линейки 21, по которым перемещается в продольном направлении сверлильно-зенковальная установка 12.

Перемещение головки установки 12 по траверсе 22 осуществляется оператором с помощью маховиков 13 и 23.

На направляющей 17 каркаса 7 подвешен на роликовых опорах пневморычажный клепальный пресс 11. Пресс может перемещаться вдоль СП и по высоте. Каркас СП со встроенными механизированными средствами для сверления и клепки закреплен на стойках 10.

Съем собранного узла производят в следующем порядке: отводят пневморычажный пресс и сверлильное устройство из зоны обработки в исходное положение, снимают технологические болты 18, отводят плиты-фиксаторы 9 в начальное положение, крепят лонжерон к блоку подъемного крана, освобождают прижимы 15, снимают лонжерон краном и кладут на тележку.

2.7.Компоновка сборочного приспособления для плоско-каркасных узлов

Сборочное приспособление (СП) для соединений клепкой или сваркой ПКУ типа нервюр, шпангоутов, пожарных перегородок и полов приведено на рис. 14. Характерным признаком подобного СП является то, что оно позволяет собирать группу однотипных узлов. Наладку на конкретный типоразмер узла производят в соответствии с паспортом СП и информацией о его элементах.

Компоновку такого СП рассмотрим на примере сборки группы нервюр клепаной конструкции. В СП выполняют сверление всех отверстий под заклепки и предварительную сборку - соединение деталей между собой, а затем передают узел для клепки на клепальный пресс.

Клепаная нервюра состоит из стенки 1, поясов 2 и 3, стоек 4. Все детали нервюры выполнены из материала Д16 и соединены между собой заклепками из материала В65 Погрешность собираемой нервюры по контуру поверхности каркаса составляет ±0,5 мм на сторону.

В качестве базы приняты поверхности деталей каркаса, опорные поверхности СП и СО.

Стенка нервюры 1 поступает на сборку обработанной по обводам и торцам и с СО по стойкам 4. Пояса 2 и 3 поступают на сборку окончательно обработанными. При ручном управлении перемещением сверлильного агрегата в поясах и стойках сверлят направляющие отверстия, а при автоматическом управлении его перемещением направляющие отверстия не сверлят.

Стойки 4 имеют СО для установки их на стенку нервюры.

Сборку нервюры производят в следующем порядке. На опорные поверхности 5 и поверхности откидных фиксаторов 6, 7 устанавливают стенку 1 нервюры. При этом торец стенки в продольном направлении ориентируют по базовой плите 8 и прижимают к ней подвижным прижимом-фиксатором 9, а в поперечном направлении стенку ориентируют на базовые поверхности нижних откидных фиксаторов 6. Затем на стенку устанавливают пояса 2 и 3 и прижимают к рабочим контурам фиксаторов 6, 7 зажимами 10. Стойки 4 устанавливают на стенку 1 по СО и фиксируют технологическими болтами. После этого как при ручном, так и при автоматическом режимах управления сверлильной головкой сверлят все отверстия под заклепки.

В СП производят предварительную сборку - соединение деталей заклепками. Клепку производят переносными прессами и клепальными молотками. При этом устанавливают 15 ... 20 % заклепок, входящих в узел.

Затем сверлят по два отверстия СО 23 в торцах нервюры. Сверление СО производят сверлильной головкой 11 при ручном управлении перемещением сверлильного автомата и траверсы 12.

Указанные СО в торцах нервюры согласованы с СО в стойках лонжеронов крыла и оперения и служат базой для сборки секции крыла.

СП состоит из элементов каркаса (стойки 13, направляющих рам 14 и 15 и опоры 16). На направляющих рамах 14 и 15 установлена траверса 12, а на траверсе установлена сверлильная головка 11.

Движение траверсы и сверлильного агрегата осуществляется вручную маховиками 17 или автоматически по программе с помощью приводов 18 и 19. На дополнительных поперечных рамах 20 и 21 установлены пакеты пластинчатых откидных фиксаторов 6 и 7. Базовые поверхности фиксаторов выполнены в соответствии с внешними контурами поясов 2 и 3 и стенки 1 нервюры, собираемой в данном СП. На каждом откидном фиксаторе указан номер нервюры, соответствующей фиксатору.

Пакет откидных пластинчатых фиксаторов снабжен эксцентриковым зажимом 22, предназначенным для закрепления требуемого фиксатора в рабочем положении.

Перенастройка СП для сборки следующей нервюры осуществляется заменой одного комплекта фиксаторов 6 и 7 на другой комплект соответствующего типоразмера нервюры в соответствии с указанной на них информацией.

2.8.Компоновка сборочного приспособления для панелей клепаной

конструкции

Рассмотрим технологический процесс сборки герметичной панели одного

типоразмера (рис. 15).

Панель состоит из стыковых гребенок 1 и 2, обшивок 5, 6, 7 стрингеров 3 и 4. Гребенки соединены с обшивками болтами с потайными головками, а стрингеры - заклепками.

Все детали панели выполнены из материала Д16. Для внутришовной герметизации принят герметик У-ЗОмэс-5. Допустимая погрешность по обводу ±0,5 мм на одну сторону.

В качестве баз приняты:

Наружная поверхность панели при образовании наружного обвода;

ОСБ и торцевые поверхности стыковых плит 8 и 9 для установки и

закрепления в них гребенок 1 и 2;

Вырезы в ложементах 11 для установки и фиксации стрингеров З и 4;

Наружная поверхность обшивки и рабочие поверхности рубильников 15 для установки и закрепления обшивок 5, 6, 7.

Стыковые гребенки 1 и 2 поступают на сборку полностью обработанными с ОСБ. Диаметры ОСБ должны быть на 2 мм меньше диаметра стыкового болта для последующей разделки собранного из данных панелей крыла на разделочном стенде.

Стрингеры 3 и 4 поступают на сборку с обработанными торцами. Обшивки 5, 6, 7 поступают на сборку отформованными с обрезанными торцами и кромками.

Сборку производят в следующем порядке. Стыковые гребенки 1 и 2 устанавливают на плиты 8, 9 СП и закрепляют их технологическими болтами. Стрингеры 3 и 4 устанавливают по вырезам в ложементах 11 и закрепляют в них прижимами 12. На стрингеры 3 и 4 и опорные площадки 14 устанавливают обшивки 5, 6, 7. Закрывают рубильники 15. Прижимают обшивки к поверхностям рубильников прижимами 16 и 13, установленными на ложементах 11. Сверлильно-зенковальным устройством, встроенным в СП, сверлят и зенкуют все отверстия под заклепки и болты. Разбирают панель, проводят подготовку поверхностей деталей панели к нанесению внутришовного герметика. Наносят шпателем на поверхности деталей герметик У-ЗОмэс-5. Вновь устанавливают панель в СП и собирают ее с помощью контрольных болтов.

Соединяют детали и заклепывают 20 % заклепок. Разделывают отверстия под болты на сверлильно-зенковальной установке. Соединяют гребенки с обшивками болтами.

По окончании процесса сборки панель снимают с СП и передают на пресс.

В СП входит каркас 17, верхние и нижние балки 18, 19. Каркас опирается на основание 20. Верхняя балка закреплена на кронштейнах 21, а нижняя установлена на тумбах 22.

На балках смонтированы рубильники 15. Рубильники закрываются и поднимаются пневмогидравлическими цилиндрами 23. Закрепляются рубильники в рабочем положении гидрозажимами 24. Управляют подъемом, опусканием и фиксацией рубильников с пульта управления 25.

На ложементах 11 установлены прижимы 12 для установки стрингеров в продольном направлении, на других ложементах смонтированы прижимы 16, служащие для прижатия обшивки к рубильникам. Это обеспечивает получение требуемой точности обвода по наружной поверхности обшивки.

Сверление и зенкование отверстий производят сверлильно-зенковальной установкой. Сверлильная головка 26 установлена на копирлинейке 29 и перемещается по ее направляющим. Копир линейка вместе с головкой перемещается относительно панели в поперечном направлении по лекалам 27, выполненным эквидистантно теоретическому контуру панели. Лекала 27 закреплены на основании 20 и кронштейнах 21. Перемещение сверлильнозенковальной установки вдоль панели по траверсе производится автоматически с фиксацией в рабочем положении специальными штырями по отверстиям 28 в копир линейке 29, установленной на траверсе.

Фиксация траверсы в рабочем положении производится вручную по отверстиям 30 на лекалах.

Плита 8 стыка поворотная, что обеспечивает свободное снятие панели с СП. Плита 9 установлена на балках неподвижно.

После полной обработки отверстий под потайные заклепки и болты траверса со сверлильной головкой отводится в нижнее крайнее положение (сеч. Е – Е) для открытия рубильников и снятия панели краном с СП.

Для снятия панели необходимо опустить траверсу с головкой, прикрепить панель к крану, освободить фиксаторы и зажимы, снять технологические болты 10, поднять рубильники 15, отвести поворотную плиту 8.

2.9.Компоновка сборочного приспособления для кессона крыла

СП для кессонов крыла, а также стабилизаторов, килей самолетов и вертолетов приведено на рис. 16.

Сборку кессона крыла клепаной конструкции производят с базированием по внутренней поверхности обшивки.

Кессон состоит из следующих элементов: стыковых профилей 1 и 2, обшивки 3 лонжеронов 4, нервюр 5,10, монолитных панелей 7,9. В панели 7 имеются люки, через которые выполняют соединение нервюр с компенсаторами 8, установленными в панелях 7 и 9.

Все детали кессона выполнены из сплава Д16. Соединения панелей по внешним обводам выполнены заклепками с потайными головками, соединение элементов каркаса - заклепками. В стыковых профилях 1 и 2 имеются ОСБ.

Допустимая погрешность изготовления кессона по обводу ± 1,0 мм на сторону.

В качестве баз для сборки приняты:

ОСБ и поверхность плит 11 и 12 разъемов при установке профилей 1 и 2;

БО и поверхность опор 14, 15 СП при установке обшивки 3 лонжерона 4;

СО при установке и закреплении нервюр 5,10 и нервюр 6;

Внутренняя поверхность обшивки и поверхность нервюр 6 при установке

панелей 7 и 9.

Стыковые профили 1 и 2 поступают на сборку обработанными, с просверленными ОСБ. По торцевым поверхностям профилей дан припуск 3 мм, а диаметр ОСБ выполнен на 2 мм меньше диаметра стыкового болта.

Обшивка 3 и лонжерон 4 поступают на сборку собранными с просверленными БО. В стойках лонжеронов просверлены СО и направляющие отверстия.

Нервюры 5 и 10 поступают на сборку собранными и с просверленными СО по стыку со стойками лонжеронов.

Панели 7 и 9 поступают на сборку с приклепанными компенсаторами 8. В компенсаторах просверлены направляющие отверстия. По местам соединения панелей с профилями разъемов также просверлены направляющие отверстия. Герметизацию производят герметиком У-ЗОмэс-5.

Сборку производят в СП в следующей последовательности. Устанавливают стыковые профили 1 и 2 на плиты 11, 12 разъема и закрепляют технологическими болтами 13. Устанавливают обшивку 3 и лонжерон 4, базируя их по БО и опорам 14, 15, и закрепляют технологическими болтами. Устанавливают часть самолетных нервюр 5; базируя их по СО 30 в стойках лонжеронов, и закрепляют их технологическими болтами 16. По направляющим отверстиям в стойках лонжеронов сверлят отверстия в нервюрах 5. Соединяют нервюры с лонжеронами.

Между самолетными нервюрами устанавливают макетные нервюры 6, базируя их по СО 30 в стойках лонжеронов. Производят предварительную установку панели 7 на макетную нервюру 6. Панель базируют по ее внутренней поверхности. Прижимают панель к нервюре 6 прижимами 17. По направляющим отверстиям в компенсаторах 8 сверлят отверстия под заклепки в самолетных нервюрах. Снимают панель 7.

Производят предварительную установку панели 9, базируя ее по тем же базам, что и панель 7. По направляющим отверстиям в компенсаторах сверлят отверстия в самолетных нервюрах 5. Соединяют панель через компенсаторы с самолетными нервюрами технологическими болтами. Снимают макетные нервюры 6 и вместо них устанавливают самолетные нервюры 10, базируя их по СО. По направляющим отверстиям в компенсаторах 8 верхней панели сверлят отверстия под заклепки во вновь установленных нервюрах 10. Снимают технологические болты, отводят панель. Наносят герметик У-ЗОмэс-5 на панель 7, полки лонжеронов и стыковые профили. Соединяют панель с нервюрами и профилями заклепками. Если не допускается выполнение сверлильных работ при герметизации, окончательно устанавливают панель 7.

Наносят герметик У-ЗОмэс-5 на поверхность панели 9, полки лонжеронов и стыковые профили. Соединяют панель с лонжеронами и нервюрами. Сверление и клепку производят через технологический люк в верхней панели. Устанавливают сверлильно-зенковальную установку и пресс в исходную позицию. Включают сверлильно-зенковальное устройство на автоматический режим работы. По окончании сверления вставляют заклепки и клепают их прессом. Отводят сверлильно-зенковальное устройство и пресс в исходную позицию. Управляют работой сверлильно-зенковальной установки с пульта 29. Обводы контролируют шаблонами по контрольным сечениям. Наносят на нижнюю панель нивелировочные точки. Снимают кессон.

В СП входят колонны 23, 24, 25, 26, стойки, балки 20, 21. Стыковые плиты смонтированы на колоннах 23, 25. Плита 12 приводится в движение штурвалом.

Верхняя и нижняя балки 20, 21 стандартизованы и на них смонтированы опоры 14, 15 и дистанционные копирлинейки 22.

Кронштейны устанавливают на расстоянии 300...500 мм друг от друга. Установку кронштейнов по высоте осуществляют винтовым механизмом, а в рабочем положении их фиксируют штыревыми фиксаторами 28.

На дистанционных копирлинейках 22 установлены сверлильно-зенковальные установки 18, 19. Колонны СП установлены и закреплены на полу цеха.

3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА СОЕДИНЕНИЯ УЗЛОВ

3.1.Сверлильно-зенковальные установки для выполнения отверстий

в соединениях

Специфика авиационного производства требует создания и внедрения таких средств механизации и автоматизации сверлильно-зенковальных работ, которые можно эффективно использовать при частой смене объектов и малых партиях выпуска.

Основные направления решения этих задач следующие:

Создание разделочных стендов, универсальных стендов и установок для механизации сверлильных работ;

Применение встраиваемых в сборочную оснастку устройств для механизации сверлильно-зенковальных работ;

Использование переносных средств механизации сборочных процессов.

Отраслевая классификация предусматривает разделение всех сборочных единиц изделия на пять основных классов: плоские каркасные узлы;

Панели одинарной кривизны;

Панели двойной кривизны;

Панели плоские;

Существует ряд универсальных сверлильно-зенковальных установок, в которых в качестве рабочего механизма применяются серийные агрегаты СЗА-02, СЗА-02М и СЗА-03. Эти агрегаты встраиваются в установки или в специализированный стапель и выполняют операции сверления и зенкования отверстий под потайные головки заклепок и болтов при работе в автоматическом цикле с перемещением и фиксацией их по копир-шаблону и в полуавтоматическом - с установкой и пуском агрегата вручную. Возможно использование агрегатов для сверления отверстий без зенкования, для чего сверло-зенковку заменяют обычным сверлом, вставленным в специальную оправку.

На копир-шаблоне, управляющем работой агрегата, можно разместить двенадцать строчек отверстий, что позволяет обрабатывать двенадцать швов с различной разбивкой по шагу без его замены. Обработка отверстий производится в сжатом пакете.

Для сверления прямолинейных стыковых швов в плоских длинномерных панелях с толщиной пакета более 25 мм применяются установки с агрегатом СЗА02 (рис.17).

Рис.17.Сверлильная установка для длинномерных панелей с толщиной пакета более 25 мм

Сверлильная установка состоит из основания 1 сварной конструкции, кареток 2, стола с ложементами 3, копир-шаблона 4 и колонны 5. Каретки 2 могут перемещаться по основанию 1 в продольном направлении, а ползуны стола с ложементами 3 - по кареткам, приводимым в движение пневматическим двигателем и обеспечивающим поперечное перемещение агрегата. Пульт управления этим двигателем установлен на агрегате СЗА-02.

Обработка продольных стыков осуществляется по программе, предусмотренной в копиршаблонах. Обработка поперечных швов производится по разметке при перемещении изделия относительно агрегата СЗА-02. Высокая точность сверления достигается за счет малого вылета шпинделя относительно, направляющей.

Сверлильно-зенковальная установка СЗУ-ОЦП-1 (рис.18) применяется для сверления и зенкования отверстий в панелях центроплана.

Рис.18.Сверлильно-зенковальная установка СЗУ-ОЦП-1 для обработки отверстий в панелях центроплана

Отличительной особенностью установки, расширяющей ее технические возможности, является применение в конструкции двух поворотных колонок 1 с рабочими лекалами 2, выполненными эквидистантно с теоретическим контуром обрабатываемых панелей. В верхней части каждой поворотной колонки установлено неподвижное лекало 3, являющееся продолжением рабочих лекал.

Для обработки панели траверса 4 с агрегатом СЗА-02 и механизмом вертикального перемещения заводится на неподвижные лекала 3. С помощью червячных редукторов, обеспечивающих поворот колонок, подводится соответствующая пара лекал 2.

Чтобы исключить поворот колонок в момент, когда каретки 5 траверсы 4 находятся на рабочих лекалах, предусмотрена их автоматическая и механическая фиксация. Отключение автоматических фиксаторов происходит только в том случае, когда траверса находится в крайнем верхнем положении и своими упорами отжимает рычажки концевых выключателей. Механическая фиксация осуществляется с помощью штыря.

Обработка продольных швов панелей выполняется в автоматическом режиме, а поперечных - в ручном с использованием оптических головок.

Обработка установкой СЗУ-ОЦП-1 отверстий большего диаметра может производиться при уменьшении рабочей подачи шпинделя (до 0,04 мм/об), что достигается заменой шестерен привода рабочей подачи.

Установка СЗУ-ОКМП-1 (рис.19) предназначена для сверления и зенкования отверстий в монолитных панелях одинарной кривизны. Основными элементами ее являются станина 1, выравнивающее устройство (ВУ) 2, привод выравнивающего устройства 3 (пневмодвигатели с натяжными цепями Галя), сверлильно-зенковальный агрегат 5, его привод 4, блоки выравнивания - левый 6 и правый 7, записывающее и считывающее устройства.

Станина 1 состоит из колонн и балок, на которых монтируются все основные узлы установки. Внутри колонн размещены противовесы, позволяющие разгрузить привод выравнивающего устройства. На боковых колоннах расположены блоки выравнивания, корректирующие положение панели относительно агрегатов СЗА-03, на малых - установлены направляющие для сверлильных агрегатов.

Выравнивающее устройство 2 предназначено для крепления обрабатываемых панелей. Оно состоит из поперечных и продольных балок. На поперечных балках крепятся копиры, в пазы которых входят ролики блоков выравнивания 6, 7. Пазы в копирах выполнены эквидистантно контуру обрабатываемых панелей. На продольных балках установлены торцовые и промежуточные ложементы, позволяющие надежно крепить панели на выравнивающем устройстве.

Вертикальное перемещение выравнивающего устройства осуществляется специальным приводом, включающим в себя пневматический двигатель, коробку скоростей, приводной вал, четыре редуктора и натяжное устройство.

Основными рабочими агрегатами на установке являются один или два сверлильно-зенковальных агрегата СЗА-03, работающие по программе, записанной на перфорированной киноленте шириной 35 мм. Программа записывается при изготовлении первого изделия. Синхронное перемещение агрегатов обеспечивается двумя ходовыми винтами, которые вращаются от одного привода. Вместе с перемещением агрегатов производится перемотка перфоленты с записанной программой.

Рис.19.Сверлильно-зенковальная установка СЗУ-ОКМП-1 для обработки отверстий в монолитных панелях одинарной кривизны

Применение двух агрегатов СЗА-03 позволяет производить обработку отверстий в панелях попеременно с двух сторон (например, сверление и зенкование отверстий со стороны каркаса и последующее рассверливание и зенкование отверстий со стороны теоретического обвода). При работе одного из агрегатов в режиме сверления и зенкования второй работает в поддерживающем режиме, т. е. воспринимает усилия от сверления. В конструкции установки предусмотрена блокировка, исключающая работу агрегатов в одинаковых режимах. Сверление и зенкование производится комбинированным инструментом. При выполнении только операции сверления комбинированный инструмент заменяется обычным сверлом, закрепленным в специальной оправе.

Блоки выравнивания 6, 7 позволяют устанавливать панели по нормали к осям шпинделей агрегатов СЗА-03. Дополнительная корректировка положения панели относительно сверлильно-зенковальных агрегатов обеспечивается редуктором поворота роликов блоков выравнивания. Обработка отверстий, расположенных в продольных швах, осуществляется по программе, а в поперечных - по разметке. Подвод агрегата СЗА-03 к месту сверления (для выполнения поперечных заклепочных швов) производится оператором, который визуально совмещает световое перекрестие с разметкой на панели.

Электрооборудование установки включает в себя записывающее и считывающее устройства, пульты управления, электромагнитные муфты и другие элементы, обеспечивающие автоматический цикл ее работы, автоматическую регулировку размера перемычки, запись программы по первым панелям и др.

На рис. 20 показана сверлильно-зенковальная установка СЗУ-Ф1 с агрегатом СЗА-02 для обработки отверстий в панелях цилиндрической формы. На этой установке возможно также сверление и зенкование отверстий в стрингерах и шпангоутах. Производительность установки 20...25 отверстий в минуту.

Рис.20.Сверлильно-зенковальная установка СЗУ-Ф1 для обработки отверстий в панелях цилиндрической формы

Собранная обрабатываемая панель 1 монтируется на поворотной раме 5, связанной с механизмами поворота 8 и поперечного движения 7, с помощью которых она устанавливается и фиксируется неподвижно в требуемом положении относительно сверлильного агрегата 3. При обработке продольных швов сверлильный агрегат 3 и прижимная головка 9, связанные общим тросом и роликами, перемещаются синхронно. Перемещение сверлильного агрегата на шаг производится по отверстиям в копир-шаблонах 2, а сжатие пакета во время сверления - прижимной головкой 9 с прижимом. На прижимной головке установлен и пульт управления, где постоянно находится оператор. При работе в автоматическом цикле установленные на копир-шаблоне упоры позволяют прижиму 4 убираться для обхода шпангоутов, встречающихся на пути его перемещения.

При сверлении отверстий в поперечных швах шпангоута агрегат СЗА-02 фиксируется неподвижно, а панель поворачивается на требуемый угол в зависимости от заданного шага между заклепками.

Сверлильно-зенковальная установка СЗУ-К.З-М, предназначена для обработки отверстий в панелях отъемной части крыла (ОЧК) и средней части крыла (СЧК) одинарной кривизны. Собранная на технологических болтах панель устанавливается на ложементы рамы и закрепляется резиновыми поясами. Точная фиксация положения панели в ложементах рамы производится штырями.

Для обработки отверстий в продольных швах необходимо панель соответственно выставить относительно агрегата СЗА-02 с помощью оптических головок, установленных но ее краям на направляющих прижимной головки. Для этого световые лучи обеих оптических головок направляются на головки технологических болтов, которыми по краям крепятся стрингеры. При совпадении световых лучей с центром технологических болтов панель фиксируется. Для установки панели в требуемое положение и перемещения ее вверх и вниз на колоннах установлены два независимых пневматических привода, связанные с рамой цепью Галя. Наличие двух независимых приводов объясняется тем, что панели ОЧК и СЧК могут иметь швы и сходящиеся, и не сходящиеся в один луч.

Изменение положения рамы и ее фиксация также производятся пневматическими приводами.

Перемещение панели одинарной кривизны осуществляется по лекалам, в соответствующий паз которых устанавливается фиксирующий ролик, закрепленный в стойке. Сменные лекала закрепляются на раме и обеспечивают обработку определенной группы панелей.

Сверление и зенкование отверстий в продольном шве производится автоматически при включении агрегата СЗА-02, который вдоль обрабатываемого шва перемещается по отверстиям в копир-шаблоне.

Обработка отверстий в поперечных швах панели в местах соединения с профилями разъема производится вручную или в полуавтоматическом цикле.

Сверлильно-зенковальные устройства СЗУ-К.З, аналогичные установке СЗУКЗ-М, различной длины и с синхронным управлением пневматическими приводами применяются для обработки отверстий в панелях крыла с одинарной кривизной и параллельно расположенными швами, непосредственно в сборочном стапеле (рис.21), что значительно упрощает оснастку и технологический процесс сборки. При обработке панелей значительной длины целесообразно устанавливать несколько агрегатов СЗА-02 на одном общем копир-шаблоне.

Перемещение агрегатов 4 по траверсе 3, которая является копир-шаблоном, в этом случае осуществляется автоматически. Перестановка агрегатов 4 вместе с копир-шаблоном на очередной продольный шов производится с помощью привода по лекалам обвода 2 и фиксируется по предусмотренным отверстиям.

Рис.21.Схема установки агрегата СЗА-02 в сборочном стапеле для сверления отверстий в панелях под заклепки

3.2.Сверлильно-клепальные автоматы

Одним из путей получения качественных соединений с высокой производительностью и низкой трудоемкостью является комплексная автоматизация всех операций сверлильно-кле-пального процесса, т. е. создание и внедрение в производство сверл ильно-клепальных автоматов.

Типовые представители таких автоматов, весь цикл от сжатия пакета до расклепывания заклепки выполняют автоматически. Перемещение изделия на шаг клепки во всех автоматах осуществляется оператором вручную. В некоторых автоматах в рабочем цикле предусмотрены нанесение герметика на зенкованную часть отверстия и зачистка выступающей части потайной закладной головки заклепки.

Основными узлами сверлильно-клепальных автоматов являются: станина, сверлильная и зачистная головки, силовая головка, механизм вставки заклепок, бункеры, устройство для ориентирования и подачи заклепки, устройства электро-, пневмо- и гидроавтоматики, системы управления. Кроме того, в конструкцию автоматов могут входить поддерживающе-выравнивающее устройства, а также приводы относительного перемещения автомата и обрабатываемого изделия.

Станина . Наиболее часто в сверлильно-клепальном оборудовании в качестве станины используются портальные и силовые скобы. Станины портального типа, имеющие при одинаковых размерах поперечных сечений конструкции большую прочность и жесткость, чем силовые скобы, применяются при технологических усилиях (2,0 ... 2,5)·10 5 Н и более. Они состоят из двух стоек и двух балок, длина которых должна быть больше соответствующего размера обрабатываемого изделия, вследствие чего имеют большую металлоемкость. Так как технологические усилия автоматов (усилия подачи при сверлении и зенковании, усилие сжатия пакета и усилие клепки), применяющихся в настоящее время, относительно невелики (как правило, не превышают 1,6·10 3 Н), то чаще используется менее металлоемкая станина в виде скобы, которая обеспечивает, кроме того, хороший доступ в зону обработки. Станина воспринимает усилия, возникающие при обработке отверстия и расклепывании заклепки, и является базовым элементом конструкции, к которому крепятся другие силовые узлы.

Сверлильный агрегат предназначен для образования отверстий под заклепку или стержни. В зависимости от вида устанавливаемой заклепки (стержня) в качестве рабочего инструмента используется сверло соответствующего диаметра или сверло-зенковка.

Привод рабочего инструмента осуществляется от гидро-, пневмо- или электродвигателей, обеспечивающих соответствующую частоту вращения. Для поступательного перемещения используют автономные или встроенные пневматические или гидравлические цилиндры.

Для повышения производительности рабочий инструмент подводится к пакету ускоренно, а после касания изделия скорость его уменьшается до рабочей.

Зачистной агрегат . Для обеспечения требуемого качества аэродинамической поверхности и хорошего внешнего вида соединения в некоторых случаях используется зачистка закладной головки. При клепке стержнями эта операция является обязательной.

Рис.22.Схемы способов зачистки закладных головок заклепок

В настоящее время существуют четыре основных способа зачистки закладной головки (рис.22): фрезерование с боковой подачей (рис.22, а.), фрезерование грибковой фрезой (отслаивание) (рис.22, б.), фрезерование с осевой подачей (рис.22, в.), протягивание плоской протяжкой (рис.22, г.). Первые два способа могут использоваться только при большой толщине пакета и его значительной жесткости. При такой обработке образуется заусенец, вытянутый в направлении движения инструмента. Протягивание обеспечивает высокое качество обработки поверхности и является самым высокопроизводительным способом зачистки. Жесткость пакета в этом случае должна быть достаточной для восприятия усилий резания, а также необходимо иметь в виду, что поверхность относительно тонкой обшивки (до 1,5 мм) имеет некоторую волнистость, поэтому при перемещении протяжки возможно повреждение плакированного слоя обшивки вблизи обрабатываемой заклепки. Основным способом удаления выступающей части заклепки является фрезерование с осевой подачей. Рабочим инструментом в этом случае является специальная одноперая фреза, затылок которой должен быть расположен точно по оси вращения для обеспечения заданного качества обработки. Конструкция зачистных агрегатов для фрезерования с осевой подачей аналогично конструкции сверлильных агрегатов.

Силовой агрегат служит для сжатия пакета во время сверления, вставки заклепки, клепки и высадки замыкающей головки. Обычно в конструкции агрегата используются два гидравлических или пневматических цилиндра, один - для сжатия пакета, второй - для высадки. Они устанавливаются в нижней части станины один на другой или рядом.

Устройство для ориентирования и подачи заклепок . При автоматическом цикле клепки необходимо осуществить автоматическую подачу ориентированной заклепки в зону просверленного отверстия и вставку ее в отверстие. Для этого служит комплекс механизмов ориентирования и подачи заклепок, включающий в себя бункерное устройство с приводом, путепровод и досылатель заклепок в шпиндель вставки. В конкретных конструкциях отдельные из этих устройств могут отсутствовать или быть объединенными с другими.

Заклепки определенного типоразмера в требуемом количестве засыпаются в бункер. С целью использования при клепке заклепок различных типоразмеров обычно автомат имеет несколько бункерных устройств, которые устанавливаются в рабочую позицию автоматически или вручную. Наиболее часто применяются бункерные устройства двух типов: щелевые и шиберные. Каждый бункер может иметь индивидуальный привод. В этом случае необходимо иметь автоматическое устройство для переключения с одного бункера на другой при смене типоразмера заклепки.

Механизм вставки заклепок (питатель) предназначен для установки ориентированной заклепки в заранее обработанное отверстие и восприятия усилия, возникающего при последующей клепке.

Установка заклепки складывается из двух движений - первое движение обеспечивает совпадение оси заклепки с осью отверстия; второе - перемещение заклепки вдоль оси отверстия до соприкосновения закладной головки с отзенкованным гнездом или поверхностью пакета. Первое движение может быть вращательное или поступательное, второе - только поступательное.

Механизм смены шпинделей . Сверлильный, зачистной агрегаты (шпиндели) и механизмы вставки заклепок в определенной последовательности устанавливаются в рабочую позицию с помощью механизмов смены шпинделей, которые могут быть с вращательным, качательным и поступательным движением.

3.3.Компоновки сверлильно-клепальных автоматов

Рассмотрим типовые сверлильно-клепальные автоматы АКЗ-5,5-1,2 и АК-16-3,0.

Базовым элементом автомата АКЗ-5,5-1,2 (рис.23) является станина 16, выполненная в виде скобы. На станине смонтированы верхняя и силовая головки.

В верхней головке расположены сверлильный шпиндель 1, зачистной шпиндель 2 и шпиндель вставки заклепки 3, закрепленные на общей каретке 4. Перемещение каретки осуществляется сдвоенным пневматическим цилиндром 5 через коленно-шатунный механизм 6. Шибер 7 бункерного устройства 8 приводится в движение пневматическим цилиндром 9 (остальные бункеры на рисунке не показаны). Ориентированные заклепки по путепроводу 10 поступают к досылателю 11 и далее - в механизм вставки.

Силовая головка имеет гидравлический цилиндр 12, предназначенный для сжатия пакета с помощью втулки 14, и гидравлический цилиндр 13 для создания усилия клепки, передаваемого на обжимку 15.

Изделие устанавливается по световому лучу и предварительно нанесенной разметке. Режущими инструментами являются специальные комбинированные сверла-зенковки и зачистной инструмент (одноперая фреза) для зачистки выступающей части заклепки.

При нажатии на педаль втулка 14, поднимаясь, прижимает изделие к верхнему неподвижному прижиму. Автомат получает команду на вращение сверлазенковки, быстрый - подвод его к изделию, сверление и зенкование отверстия с соответствующей рабочей подачей. Одновременно заклепка подается в заклепкодержатель механизма вставки из направляющей путепровода, в который она ранее поступила из бункера. После окончания сверления и зенкования сверло отводится в исходное положение, после чего сверлильный шпиндель подает сигнал на поворот и опускание штанги механизма нанесения герметика. После нанесения герметика на зенкованную часть отверстия штанга отводится в исходное положение и подается команда на смену шпинделей.

Пневматические цилиндры смены шпинделей перемещают блок шпинделей вперед, механизм вставки устанавливает заклепку в отверстие. Гидравлический цилиндр силовой головки поднимает обжимку и производит клепку.

При помощи сдвоенного пневматического цилиндра смены шпинделей блок верхнем головки занимает среднее положение, при котором происходит подача зачистного шпинделя и обработка выступающей части закладной головки заклепки. Затем зачистной шпиндель возвращается в исходное положение, сдвоенный пневматический цилиндр возвращает в исходное положение шпиндельный блок, и прижимная втулка отходит от изделия.

Рис.23.Кинематическая схема автомата АКЗ-5,5-1,2 Компоновка автомата АК-16-3,0 показана на рис.24.

Рис.24.Схема автомата АК-16-3,0

Автомат выполнен в виде скобы 1, на которой смонтированы рабочие головки. Рядом со скобой установлены бункерные устройства для подачи заклепок и стержней, резервуар для смазочно-охлаждающей жидкости, а также насосная установка. Изделие (собираемая панель) устанавливается на поддерживающее устройство 2 с системой числового программного управления (ЧПУ) и следящими датчиками. Система ЧПУ служит для контроля за перемещениями изделия в продольном и поперечном направлениях. Вертикальное перемещение, а также поворот рамы поддерживающего устройства в горизонтальной плоскости осуществляются по командам трех датчиков поверхности, устанавливающих изделие нормально к оси сверления. Имеется также датчик контроля перемычки. На автомате АК-16-3,0 производится клепка панелей одинарной или двойной кривизны с односторонним силовым набором. Рассмотрим схему привода автомата.

Привод главного движения сверлильного 1 (рис.25) и зачистного 2 шпинделей осуществляется от гидравлических двигателей 4 и 5, смонтированных на штоках цилиндров, установленных на подвижной плите. Смена шпинделей осуществляется с помощью гидравлических цилиндров 6 и 7. Поступательное движение шпинделей 1,2. шпинделя вставки заклепки 3 в вертикальном направлении производится гидравлическими цилиндрами 4 и 5. Для подачи заклепок или стержней служат специальные бункерные устройства.

Рис.25.Схема привода сверлильно-клепального автомата АК-16-3,0

Поступательное вертикальное перемещение верхней плиты 8 осуществляется четырьмя гидравлическими цилиндрами 9.

Силовая головка 10 состоит из плунжера 11 со штампом и силового гидравлического цилиндра 12.

В конструкцию поддерживающего устройства автомата АК-16-3,0 входят две тележки 1 (рис.26) и рама 2 с ложементами, на которых закрепляется обрабатываемая панель. Перемещение тележек вдоль оси ох осуществляется с помощью привода продольного перемещения, состоящего из гидравлического двигателя 3 и червячного редуктора 4. Этот привод установлен только на левой тележке. Каретки 6 перемещаются в поперечном направлении гидравлическим двигателем 7 через шариковую винтовую пару 8. Подъем и опускание вертикальных кареток 9 вместе с рамой 2 производится приводом вертикального перемещения, в который входят гидравлический двигатель 10, червячные редукторы 11 и шариковые нары 12.

Рис.26.Схема поддерживающего устройства автомата АК-16-3,0

Поворот рамы 2 относительно оси ох обеспечивается с помощью гидравлического двигателя 13 и шариковинтовой пары 14. Рама смонтирована на двух шаровых опорах 15 вертикальных кареток. Тележки поддерживающего устройства скреплены между собой тягами. Движениями по осям ох и оу управляет система ЧПУ типа НЗЗ. Для поворота вокруг осей ох и оу по верхней головке скобы смонтированы следящие щупы контроля поверхности, которые устанавливают зону обработки панели перпендикулярно оси клепки. Датчик контроля перемычки устанавливается на нижней головке.

Автомат АК-16-3,0 может работать в полуавтоматическом и автоматическом режимах.

В полуавтоматическом режиме работы автомата постановка заклепки или стержня производится автоматически без перемещения обрабатываемого изделия (настроечный режим).

Цикл работы включает в себя: подъем силовой головки с пневматическим цилиндром сжатия пакета; вращение сверла и быстрый подвод его к изделию; сверление и зенкование с рабочей подачей; отвод сверла; подачу заклепки (стержня) в отверстие; клепку; зачистку закладной головки. При необходимости после сверления и зенкования подается команда на подачу герметика.

При клепке стержнями на автомате АК-16-3,0 стержень устанавливается в отверстие с помощью цилиндра 1 (рис.27). Пакет сжимается верхней плитой 2, к которой приложено усилие четырех пневматических цилиндров Р1и нижней плитой 3 с усилием Р2 Усилие Р1 больше усилия Р2 примерно на 2000 Н. Разность этих усилий воспринимается пакетом. Усилие Р в, приложенное к поддержке 4, значительно больше усилия клепки Р кл, поэтому перемещение поддержки при клепке исключается. После подвода обжимки 5 образуются небольшие «бочки» с обоих концов стержня, а затем под действием усилия Р кл окончательная замыкающая головка. Так как усилие Р кл передается на пакет, а через него на верхнюю плиту, после образования замыкающей головки на пакет снизу действует усилие, равное сумме Р2 + Р кл, которое больше усилия пневматических цилиндров Р1. В результате пакет приподнимается вверх и отжимает верхнюю плиту. При этом происходит окончательное образование закладной головки.

В автоматическом режиме работы автомата дополнительно осуществляется перемещение изделия. В этом случае команда от блока ЧПУ поступает на электрогидравлические преобразователи, управляющие гидравлическими приводами перемещений по осям Ох и Оу. Как правило, обработка ведется по одной координате, а перемещение панели по другой координате контролируется датчиком слежения за перемычкой. При поступательном перемещении панели осуществляется также контроль за положением поверхности с помощью соответствующих датчиков.

При перемещении изделия система ЧПУ может выдавать некоторые технологические команды, например на поворот штампа на угол 90°, 180°, 270°; на глубокое опускание и подъем штампа при обходе выступающих частей силового набора или поддерживающих ложементов; на отключение и включение следящего устройства контроля перемычки.

Сверлильно-клепальные автоматы АК-5,5-2,4 и АК.3-5,5-1,2 могут оснащаться специализированными поддерживающими выравнивающими устройствами. Для плоских панелей и лонжеронов длиной до 10 м это устройства типа УПЛ-А-1,0-8 и УПЛ-А-1,0-10, обеспечивающие перемещения в продольном направлении и позиционировании по программе. Для более длинных панелей и лонжеронов используются поддерживающие устройства УПЛ-А-1,0-12,5 и УПЛ-А-2,0-12,5 (первая цифра в марках обозначает ширину обрабатываемого узла, а вторая - его максимальную длину в метрах). Для установки шпангоутов диаметром до 3100 мм и массой до 100 кг используются поддерживающие устройства типа УПШ-А3,1, а также УПШ-А-4, обеспечивающие перемещение в продольном и поперечном направлениях, поворот узла и позиционирование по программе. Кроме того, используются подвесные поддерживающие устройства для шпангоутов УППКШ-А и УПП-А, в которых изделие подвешивается на стреле, а для нервюр, плоских панелей и стенок - напольные устройства типа УП-А.

Рис.27.Схема клепки заклепок

Во многих моделях автоматов предусмотрена избирательная настройка их, с пульта управления на выполнение одного из следующих автоматических циклов:

Полного автоматического цикла с перемещением от системы ЧПУ;

Сжатия пакета и сверления (или сверление и зенкование) отверстия;

Сжатия пакета, сверления (или сверление и зепкование) отверстия, вставки заклепки (или стержня), клепки;

Сжатия пакета, сверления (или сверление и зепкование) отверстия, вставки заклепки (или стержня), клепки, зачистки выступающей части потайной головки заклепки;

Сжатия пакета, вставки заклепки (или стержня) в заранее просверленное отверстие, клепки; сжатия пакета и клепки заранее вставленной в отверстие заклепки.

Цикловой график работы клепального автомата разрабатывается на каждую конкретную панель (узел, отсек) с учетом конструктивных параметров: толщины пакета в различных зонах; диаметра и длины заклепки; шага между заклепками и заклепочными швами; наличия выступающих элементов и др.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. В.В. Бойцов, Ш.Ф. Ганиханов, В.Н. Крысин. Сборка агрегатов самолета: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности

«Самолетостроение». - М.: Машиностроение, 1988.

2. В.А. Барвинок, П.Я. Пытьев, Е.П. Корнеев. Основы технологии производства летательных аппаратов: Учебник для высших технических учебных заведений.

Основы технологии машиностроения

Методические указания к выполнению курсовой работы

по дисциплине «Основы технологии машиностроения»

для студентов направления 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

всех форм обучения

2014
Кафедра: «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»

Составители: доцент, к.т.н. Батинов Игорь Васильевич, доцент, к.т.н. Иванова Татьяна Николаевна, ст. преподаватель Санников Игорь Николаевич.

Методические указания составлены на основании государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и утверждены на заседании кафедры

Основы технологии машиностроения: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы технологии машиностроения»

/ Составитель И.В. Батинов, Т.Н. Иванова, И.Н. Санников.- Сарапул, 2014 – 16с.

□ Соответствие содержания учебного и учебно-методического материала целям учебной дисциплины;

□ Соответствие современным научным представлениям по данной области знаний с учетом уровня профессиональных образовательных программ;

□ Корректность использования специальной терминологии и обозначений.

Номер протокола_________________ Дата заседания_________________

Зав. кафедрой _______________________________________ Подпись

Дата _________________

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 4

2. ЦЕЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ... 4

3. ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ... 4

3.1 Размерный анализ изделия. 5

3.2 Описание технологического процесса сборки. 9

3.3 Составление технологической схемы сборки. 11

3.4 Технологические и конструкторские базы.. 12

3.5 Технический контроль и его основные цели. 12

3.6 Техническое нормирование сборочных операций. 13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 14

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы технологии машиностроения» разработаны в соответствии с учебным планом по специальности 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» для студентов дневной, очно-заочной и заочной форм обучения.

В методических указаниях определяется объем и содержание курсовой работы, изложены основные требования к оформлению пояснительной записки, технологической документации и графической части работы, даются рекомендации по выполнению основных разделов курсовой работы, приводится перечень основной литературы.

ЦЕЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Целью выполнения курсовой работы по дисциплине «Основы технологии машиностроения» является закрепление, углубление и обобщение теоретических знаний студента, полученных во время изучения курса, а так же приобретение практических навыков по разработке технологических процессов.

ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

В качестве изделия, которое анализируется при выполнении курсовой работы применяется редуктор, спроектированный в ходе выполнения курсового проекта по курсу «Детали машин». Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки объемом 25-35 страниц, комплекта документации.

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА

1.1. Служебное назначение и принцип работы узла

1.2. Служебное назначение детали

1.3 Анализ технических требований

1.4. Анализ технологичности конструкции изделия

1.5. Определение типа производства

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Размерный анализ изделия

2.2. Описание технологического процесса сборки

2.3. Составление технологической схемы сборки

2.4. Технологические и конструкторские базы

2.5. Технический контроль и его основные цели

2.6. Техническое нормирование сборочных операций

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Графическая часть состоит из сборочного чертежа с размерным анализом (формат А1), анализа схем базирования (формат А2), чертежа детали (формат А3), технологической схемы сборки (формат А3).

Размерный анализ изделия

Размерной цепью называется замкнутая цепь размеров, определяющих точность относительного расположения осей и поверхностей одной детали или нескольких деталей в сборочном соединении . Размерная цепь, определяющая точность относительного расположения осей и поверхностей одной детали, называется подетальной размерной цепью. Размерная цепь, определяющая точность относительного положения осей и поверхностей нескольких деталей в сборочном соединении, называется сборочной размерной цепью. Подетальные и сборочные размерные цепи называются конструкторскими размерными цепями, так как они образуются в результате конструирования деталей и сборочных соединений. Каждая размерная цепь содержит одно звено, которое носит название исходного или замыкающего. Все остальные звенья цепи в этом случае носят название составляющих. В сборочных размерных цепях замыкающим звеном может быть зазор, линейный или угловой размер, точность которого оговаривается в технических требованиях к изделию.

При конструировании изделий требуемая точность замыкающего звена обычно устанавливается из условий эксплуатации изделия и его служебного назначении. Для достижения требуемой точности замыкающего звена размерной цепи существует пять методов :

а) полной взаимозаменяемости. Сущность метода заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена достигается на сборке без какого-либо выбора, подбора или дополнительной обработки деталей, размеры которых включаются в сборочную размерную цепь. Точность замыкающего звена рассчитывают по методу максимума и минимума. Основными преимуществами этого метода являются простота процесса сборки, сводящегося к выполнению различных соединений без пригоночных и регулировочных работ, обеспечение предпосылок для организации поточной сборки и ее автоматизации и простое решение вопроса об обеспечении изделия запасными частями. Этот метод достижения точности замыкающего звена используется тогда, когда допуск на его размер установлен достаточно широким, что позволяет назначать на составляющие звенья размерной цепи выполнимые в производственных условиях допуски;

б) неполной взаимозаменяемости. Сущность метода заключается в том, что требуемую точность замыкающего звена размерной цепи достигают на сборке не для всех собираемых объектов: некоторый процент объектов, величина которого устанавливается заранее, не будет собираться по методу полной взаимозаменяемости и потребуется либо замена некоторых деталей, либо их дополнительная обработка. Метод неполной взаимозаменяемости обеспечивается расчетом размерных цепей по методу, основанному на теории вероятностен. Достоинством этого метода является то, что использование его позволяет значительно расширить допуски на составляющие звенья размерной цепи по сравнению с методом полной взаимозаменяемости. Недостатком метода следует считать, что некоторый процент изделий не будет собираться по методу полной взаимозаменяемости и потребуется замена части деталей или их дополнительная обработка. Однако этот процент бывает настолько мал, обычно не более 0,27%, что затраты на дополнительную обработку деталей часто с избытком окупаются экономией, получаемой от сокращения трудоемкости механической обработки деталей за счет расширения допусков на их размеры;

в) групповой взаимозаменяемости. Метод заключается в том, что при конструировании изделия требуемая точность замыкающего звена обеспечивается по методу полной взаимозаменяемости, но вследствие трудности выполнения полученных расчетом допусков на размеры составляющих звеньев, которые могут выходить за пределы первого класса точности, они заменяются производственными или технологическими допусками, превышающими расчетные конструкторские допуски в несколько раз. Для обеспечения требуемой точности замыкающего звена непосредственно на сборке изделия производят сортировку сопрягаемых деталей на группы по их действительным размерам, а затем берут сопрягаемые детали из тех групп, в результате сборки которых получается допуск замыкающего звена, равный допуску, установленному конструктором, т. е. обеспечивается требуемая точность сборочного соединения. Сортировка деталей по размерам на группы оказывается возможной потому, что действительные размеры деталей являются случайными величинами и имеют рассеяние своих значений в пределах допуска. Сборка по методу групповой взаимозаменяемости носит название селективной сборки. Метод групповой взаимозаменяемости имеет ограниченное применение и используется главным образом для размерных цепей, состоящих из трех составляющих звеньев: для сборочных соединений, которые в процессе эксплуатации изделия не подвергаются разборке и сборке, а заменяются комплектно, например, плунжерные пары, подшипники качения и т. д.

г) пригонки. Метод заключается в том, что в размерную цепь включается так называемое компенсирующее звено за счет введения в конструкцию специальной детали – неподвижного компенсатора. При расчете такой размерной цепи на все ее составляющие звенья назначаются легкодостижимые допуски. Требуемая точность замыкающего звена достигается за счет дополнительной обработки (пригонки) неподвижного компенсатора на сборке. В качестве неподвижного компенсатора обычно используется прокладка, простановочное кольцо или одна из деталей сборочного соединения. Достоинством этого метода является то, что он позволяет при высоких требованиях к точности замыкающего звена назначать расширенные допуски па составляющие звенья размерной цепи, благодаря чему упрощается механическая обработка деталей и сокращается трудоемкость их обработки. Недостатком метода является то, что в процессе сборки иногда приходится производить предварительную сборку, затем разборку и повторную сборку для подгонки компенсатора, что приводит к увеличению трудоемкости сборки.

д) регулирования. Метод заключается в том, что в конструкцию изделия вводится специальная деталь, называемая подвижным компенсатором. В качестве подвижного компенсатора используют: винтовую пару, клин, набор прокладок, зазор в сопряжении типа вал – отверстие и т. п. На все звенья размерной цепи назначаются легко выполнимые допуски, а требуемая точность замыкающего звена достигается на сборке за счет перемещения подвижного компенсатора на необходимую величину. Этот метод по сравнению с методом пригонки имеет ряд преимуществ: 1) отпадает необходимость в повторной сборке и разборке; 2) в процессе эксплуатации изделия можно восстановить требуемую точность замыкающего звена, например, в связи с износом некоторых деталей сборочного соединения; 3) создаются предпосылки для организации поточной сборки. Расчет размерной цепи при использовании метода регулирования сводится по существу к расчету подвижного компенсатора.

В соответствии с принятыми методами достижения точности замыкающего звена различают и пять методов сборки, которые носят аналогичные названия.

Описание технологического процесса сборки

Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства . Выполняется на рабочих местах. Технологический процесс разделяется на операции, операции разделяются на переходы. Необходимость деления технологического процесса на порождается двумя причинами – физическими и экономическими.

Технологическая операция – законченная часть техпроцесса, выполняемая на одном рабочем месте .

Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством обрабатываемых поверхностей, применяемого инструмента при неизменном режиме работы оборудования .

Переход, непосредственно связанный с осуществлением технологического воздействия, называют основным. Переход, состоящий из действий рабочего или механизмов, необходимых для выполнения основного перехода, называют вспомогательным . К вспомогательным переходам относят такие элементарные действия как установка и закрепление заготовки в приспособлении, смена инструмента,

его подвод к заготовке, открепление и снятие заготовки, а в процессе сборки – установка базирующей детали на сборочном стенде или в приспособлении на конвейере, перемещение к ней присоединяемых деталей и т.д.

Разработка технологического процесса представляет собой решение сложной комплексной задачи. Для облегчения работ по проектированию технологических процессов сборки их разделяют на этапы :

1. в зависимости от объема выпуска (заданной программы) устанавливается целесообразная организационная форма сборки, определяются ее такт и ритм , , ;

2. осуществляется технологический анализ сборочных чертежей для отработки конструкции на технологичность , , ;

3. производятся размерный анализ конструкций, расчет размерных цепей и разрабатываются методы достижения точности сборки (полная, неполная, групповая взаимозаменяемость, регулировка и пригонка) , , ;

4. определяется целесообразная степень дифференциации или концентрации сборочных операций , ;

5. устанавливается последовательность соединения всех сборочных единиц и деталей изделия и составляются технологические схемы узловой и общей сборки , , ;

6. разрабатываются (или выбираются) наиболее производительные, экономичные и технически обоснованные способы сборки, способы контроля и испытаний , ;

7. разрабатываются (или выбираются) необходимое технологическое или вспомогательное оборудование и технологическая оснастка (приспособления, режущий инструмент, монтажное и контрольное оборудование) , ;

8. производятся техническое нормирование сборочных работ и определение экономических показателей , , ;

9. разрабатывается планировка, оборудование рабочих мест и оформляется техническая документация на сборку.

При разработке маршрута сборки целесообразно пользоваться рекомендациями , , .

Похожая информация.

ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Технология сборочных процессов

10.1. Значение сборки при изготовлении машин

Сборка является заключительным этапом изготовления машин и в значительной степени определяет ее эксплуатационные качества. Одни и те же детали, соединенные при разных условиях сборки, могут значительно изменять долговечность их службы.

Сборочные работы составляют значительную долю общей трудоемкости изготовления машины. В зависимости от типа производства трудоемкость сборки составляет от (20...30)% в массовом и до (30...40)% в единичном производстве. Основная часть слесарно-сборочных работ представляет собой ручные работы, требующие больших затрат физического труда и высокой квалификации рабочих.

Вышеизложенное показывает, что при изготовлении машины сборке принадлежит ведущая роль. Технологические процессы изготовления деталей в большинстве случаев подчинены технологии сборки машины. Следовательно. сначала должна разрабатываться технология сборки машины, а затем - технология изготовления деталей.

10.2. Основные виды сборочных соединений

Сборка - это образование соединении составных частей изделия. Соединения могут быть разъемными или неразъемными. Различают следующие виды соединений:

Неподвижные разъемные;

Неподвижные неразъемные;

Подвижные разъемные;

Подвижные неразъемные.

Разъемные соединения допускают разборку без повреждения сопрягаемых и скрепляемых деталей. Неразъемные соединения - такие, разъединение которых связано с повреждением или разрушением деталей.

К неподвижным разъемным соединениям относят: резьбовые, шпоночные, некоторые шлицевые, конические, штифтовые, профильные, соединения с переходными посадками.

К неподвижным неразъемным соединениям относят соединения, которые получают посадкой с гарантированным натягом, развальцовкой, отбортовкои. сваркой, пайкой,клепкой,склеиванием.

К подвижным разъемным соединениям относят соединения с подвижной посадкой.

К подвижным неразъемным соединениям относят подшипники качения, втулочно-роликовые цепи, запорные краны.

10.3. Исходные данные для проектирования технологических процессов сборки

Технологический процесс сборки представляет собой часть производственного процесса, содержащая действия по установке и образованию соединений составных частей изделия (ГОСТ 23887-79).

Исходными данными для технологического процесса сборки являются:

Описание изделия и его служебное назначение;

Сборочные чертежи изделия, чертежи сборочных единиц, спецификации деталей, входящих в изделие;

Рабочие чертежи деталей, входящих в изделие;

Объем выпуска изделий.

При проектировании технологического процесса для действующего предприятия необходимы дополнительные данные о сборочном производстве:

Возможность использования имеющихся средств технологического оснащения, целесообразность их приобретения или изготовления,

Местонахождение предприятия (для решения вопросов по специализации и кооперированию, снабжению);

Наличие и перспективы подготовки кадров;

Плановые сроки подготовки освоения и выпуска изделия. Кроме изложенных выше данных необходима руководящая и справочная информация: паспортные данные оборудования и его технологические возможности, нормативы времени и режимов, стандарты на оснастку и т.д.

10.4. Этапы и последовательность проектирования технологического процесса сборки

Технологический процесс сборки разрабатывают в следующей последовательности:

Установление серийности и целесообразности организационной формы сборки, определение ее такта и ритма;

Анализ сборочных чертежей на технологичность конструкции;

Выбор метода достижения точности сборки на основе анализа и расчета размерных цепей (полная, неполная, групповая взаимозаменяемость, регулировка, пригонка);

Определение целесообразной степени дифференциации или концентрации сборочных операций;

Установление последовательности сборки, составление схемы общей сборки и сборки отдельных сборочных единиц;

Выбор способа сборки, контроля и испытаний;

Выбор технологического оборудования и оснастки, проектирование специальных средств технологического оснащения (при необходимости);

Нормирование сборочных работ;

Расчет экономических показателей сборки;

Разработка планировки оборудования и рабочих мест;

Оформление технологической документации.

10.5. Организационные формы сборки

В зависимости от условий, типа и организации производства сборка может иметь различные организационные формы (рис. 10.1).

По перемещению собираемого изделия сборка подразделяется на стационарную и подвижную, по организации производства- на непоточную и поточную.

Непоточная стационарная сборка отличается тем, что весь процесс сборки выполняется на одном рабочем месте, куда поступают все детали и сборочные единицы. Стационарная сборка может осуществляться без расчленения (принцип концентрации) и с расчленением (принцип дифференциации) сборочных операций.

В первом случае вся сборка изделия выполняется одной бригадой рабочих последовательно. Область применения стационарной неподвижной сборки без расчленения работ - единичное и мелкосерийное производство тяжелого машиностроения, экспериментальные и ремонтные цехи.

Во втором случае производится параллельно сборка каждой сборочной единицы и общая сборка разными бригадами. Непоточная стационарная сборка с расчленением сборочных работ применяется в серийном производстве средних и крупных машин и имеет ряд преимуществ перед сборкой без расчленения: сокращаются длительность цикла сборки, трудоемкость и снижается себестоимость. Однако применение сборки с расчленением возможно, только если конструкция изделия позволяет разделить его на сборочные единицы, которые могут быть собраны независимо друг от друга.

Непоточная подвижная сборка отличается тем, что рабочие, выполняющие операции сборки, находятся на своих рабочих местах, а собираемое изделие перемещается от одного рабочего места к другому. Перемещение изделий может быть свободным или принудительным. Организация подвижной сборки возможна только на основе расчленения сборочных работ. Продолжительность выполнения каждой операции сборочного процесса неодинакова. Для компенсации разности времени выполнения операций создаются межоперационные заделы. Непоточная подвижная сборка применяется в среднесерийном производстве.

Поточная сборка отличается тем, что все сборочные операции выполняются за одинаковое время, равное или кратное такту. Обеспечение одинаковой продолжительности операции достигается их перестройкой, заключающейся в изменении числа переходов, их механизации, дублировании и т.п.

Поточная сборка по аналогии с непоточной может осуществляться со свободным или принудительным перемещением собираемого изделия. При свободном перемещении используются тележки, наклонные лотки, рольганги, при принудительном - конвейеры различных типов. Сборка с принудительным перемещением может производиться на конвейере с периодическим или непрерывным перемещением.

Поточная стационарная сборка отличается тем, что собираемые изделия остаются на рабочих местах, а рабочие по сигналу переходят от одних собираемых изделий к следующим через периоды времени, равные такту. При этом каждый рабочий (или каждая бригада) выполняет закрепленную за ним (бригадой) одну и ту же операцию. Поточная стационарная сборка применяется в серийном производстве машин, отличающихся недостаточной жесткостью базовых деталей, большими габаритами и массой, что неудобно для их транспортирования.

Поточная подвижная сборка осуществляется путем перемещения собираемого изделия от одного рабочего места к другому. При этом перемещение собираемого изделия может производиться на непрерывно движущемся конвейере или на конвейере с периодическим перемещением.

В первом случае сборка осуществляется в период остановки конвейера, во втором - на непрерывно движущемся конвейере, перемещающем собираемое изделие со скоростью, обеспечивающей возможность выполнения сборочных операций. Подвижная поточная сборка применяется в крупносерийном и массовом производстве.

10.6. Технологический анализ сборочных чертежей

На данном этапе анализируется конструкции сборочных единиц с точки зрения их технологичности. На основе анализа конструкции изделия вырабатываются предложения по его конструктивным изменениям, упрощающим сборку.

Требования к технологичности сборочных конструкций можно разделить на общие и специальные.

К общим относят следующие требования:

1. Следует предусматривать разделение изделия на самостоятельные сборочные единицы, допускающие независимую сборку, контроль и испытание. Это позволит производить параллельную сборку отдельных сборочных единиц и сократить производственный цикл сборки.

2. Сборочные единицы должны состоять из стандартных и унифицированных частей, что приводит к увеличению серийности и снижению трудоемкости их изготовления.

3. В конструкции сборочной единицы следует предусматривать возможность общей сборки без промежуточной разборки.

4. Предусматривать простоту замены быстроизнашиваемых частей.

5. Конструкция должна обеспечивать удобные сборочные работы с применением целесообразных средств технологического оснащения, средств механизации и автоматизации, исключать сложные сборочные приспособления. Базовая деталь должна иметь технологическую базу, обеспечивающую достаточную устойчивость собираемого изделия.

6. Минимальное число поверхностей и мест соединений составных частей.

7. Конструкция составных частей должна исключать дополнительную обработку и сокращать пригоночные работы.

8. Уменьшать количество деталей и составных частей и стремиться к их взаимозаменяемости.

9. Нормализация крепежных и других деталей для сокращения номенклатуры сборочных инструментов.

10. Возможность захвата сборочных единиц грузоподъемными устройствами для транспортировки и установки на собираемое изделие.

11. Для соблюдения принципа взаимозаменяемости избегать многозвенных размерных цепей, которые сужают допуски. Если сократить число звеньев невозможно, то в конструкции изделия предусмотреть компенсатор.

12. Для сокращения цикла сборки предусмотреть возможность одновременного и независимого друг от друга присоединения различных сборочных единиц к базовой детали изделия.

13. В тех случаях, когда по условиям сборки важно обеспечить определенное и единственно возможное относительное положение собираемых элементов в изделии, необходимо предусмотреть установочные метки, контрольные штифты или несимметричное размещение крепежных деталей для исключения субъективных ошибок при сборке или ремонте.

14. Предусмотреть возможность механизации и автоматизации сборочных работ.

В качестве примера специальных требований ниже приведена технологичность разъемных и неразъемных соединений.

1. При сборке соединений с гарантированным зазором и натягом вводить заходные фаски на наружной и внутренней поверхности и направляющие элементы (пояски) для устранения перекоса.

2. Для обеспечения сборки по двум поверхностям следует соединять их последовательно-параллельно. Поверхности сопряжения во избежание задиров выполнять ступенчатыми.

3. Центровку деталей большого размера (крышки и фланцы) по цилиндрическим пояскам заменять центровкой по двум контрольным штифтам.

4. Сборку резьбовых соединений облегчать заходными фасками или направляющими элементами на резьбовых поверхностях.

5. Предусматривать достаточное расстояние от оси резьбового элемента до стенки для возможности применения торцевых ключей, обеспечивающих большую производительность.

6. Расстояние между резьбовыми элементами должны быть достаточно "большими для использования многошпиндельных завертывающих устройств.

7. Гайки, расположенные на внутренних поверхностях деталей, шплинтовать

8. Для стопорения гаек и винтов предусматривать у них конические опорные поверхности. Отпадает необходимость шплинтовки и пружинных шайб. Требования к технологичности других соединений приведены в литературе .

Особенности технологичности конструкций сборочных единиц в условиях автоматической сборки

При автоматической сборке к технологичности конструкций предъявляются следующие требования:

1. Детали изделия должны иметь простые симметричные формы (упрощается ориентация). Если детали не симметричны, то асимметрия должна быть четко выражена

2. Конструкция деталей должна предотвращать их взаимное сцепление при выдаче из бункера.

3. Использовать в максимальной степени унифицированные стандартные детали для большого применения однотипных сборочных устройств.

4. Заменять разъемные соединения неразъемными (для неремонтируемых частей изделия), применяя методы сборки, основанные на пластическом деформировании (развальцовка, клепка и т.д.).

5. Сборка должна осуществляться при простых (преимущественно прямолинейных) движениях исполнительных устройств без поворота изделия.

6 .Для повышения надежности работы сборочных автоматов в ряде случаев целесообразно назначать более жесткие допуски на детали изделия.

10.7. Выбор метода достижения точности сборки

При соединении деталей машин при сборке необходимо обеспечить их взаимное расположение в пределах заданной точности. Вопросы, связанные с достижением требуемой точности сборки решаются с использованием анализа размерных цепей собираемого изделия. Достижение заданной точности сборки заключается в обеспечении размера замыкающего звена размерной цепи, не выходящего за пределы допуска.

В зависимости от типа производства различают пять методов достижения точности замыкающего звена при сборке.

1. Полной взаимозаменяемости.

2. Неполной взаимозаменяемости.

3. Групповой взаимозаменяемости.

4. Регулирования.

5. Пригонки.

Характеристики данных методов приведены в таблице 10.1 .

Метод полной взаимозаменяемости экономично применять в крупносерийном и массовом производстве. Основан метод на расчете размерных цепей на максимум - минимум. Метод прост и обеспечивает 100 %-ую взаимозаменяемость Недостаток метода - уменьшение допусков на составляющие звенья, что приводит к увеличению себестоимости изготовления и трудоемкости.

Метод неполной взаимозаменяемости заключается в том, что допуски на размеры деталей, составляющие размерную цепь, преднамеренно расширяют для удешевления производства. В основе метода лежит положение теории вероятности, согласно которому крайние значения погрешностей, составляющих звеньев размерной цепи встречаются значительно реже, чем средние значения.Такая сборка целесообразна в серийном и массовом производствах при многозвенных цепях.

Таблица 10.1. Методы достижения точности замыкающего звена,

применяемые при сборке (ГОСТ 23887-79, ГОСТ 16319-80,

ГОСТ 14320-81)

Метод		Сущность метода	Область применения
Полной взаимозаменяемости		Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у всех объектов путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений	Использование экономично в условиях достижения высокой точности при малом числе звеньев размерной цепи и при достаточно большом числе изделии, подлежащих сборке
Неполной взаимозаменяемости		Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у заранее обусловленной части объектов путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений	Использование целесообразно для достижения точности в многозвенных размерных цепях, допуски на составляющие звенья при этом больше, чем в предыдущем методе, что повышает экономичность получения сборочных единиц, у части изделий погрешность замыкающего звена может быть за пределами допуска на сборку, т.е. возможен определенный риск несобираемости
Групповой взаимозаменяемости	Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих одной из групп, на которые они предварительно рассортированы		Применятся для достижения наиболее высокой точности замыкающих звеньев малозвенных размерных цепей; требует четкой организации сортировки деталей на размерные группы, их маркировки, хранения и транспортирования в специальной таре
Пригонки	Метод, при котором точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена путем удаления с компенсатора определенного слоя материала		Используется при сборке изделий с большим числом звеньев, детали могут быть изготовлены с экономичными допусками, но требуются дополнительные затраты на пригонку компенсатора, экономичность в значительной мере зависит от правильного выбора компенсирующего звена, которое не должно принадлежать нескольким связанным размерным цепям
Регулирования	Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера или положения компенсирующего звена без удаления материала с компенсатора.		Аналогичен методу пригонки, но имеет большее преимущество в том, что при сборке не требуется выполнять дополнительные работы со снятием слоя материала, обеспечивает высокую точность и дает возможность периодически ее восстанавливать при эксплуатации машины.
Сборка с компенсирующими материалами	Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается применением компенсирующего материала, вводимого в зазор между сопрягаемыми поверхностями деталей после их установки в требуемом положении		Использование наиболее целесообразно для соединений и узлов, базирующихся по плоскостям (привалочные поверхности станин, рам, корпусов, подшипников, траверс и т. п..); в ремонтной практике для восстановления работоспособности сборочных единиц, для изготовления оснастки

Метод групповой взаимозаменяемости применяют при сборке соединений высокой точности, когда точность сборки практически недостижима методом полной взаимозаменяемости (например, шарикоподшипники). В этом случае детали изготовляют по расширенным допускам и сортируют в зависимости от размеров на группы так, чтобы при соединении деталей, входящих в группу, было обеспечено достижение установленного конструктором допуска замыкающего звена.

Недостатками данной сборки являются: дополнительные затраты на сортировку деталей по группам и на организацию хранения и учета деталей; усложнение работы планово-диспетчерской службы.

Сборка методом групповой взаимозаменяемости применяется в массовом и крупносерийном производствах при сборке соединении, обеспечение точности которых другими методами потребует больших затрат.

Сборка методом пригонки трудоемка и применяется в единичном и мелкосерийном производствах

Метод регулировки имеет преимущество перед методом пригонки, т.к. не требует дополнительных затрат и применяется в мелко- и среднесерийном производствах.

Разновидностью метода компенсации погрешностей является способ сборки плоскостных соединений с применением компенсирующего материала, (например, пластмассовой прослойки).

10.8. Последовательность и содержание сборочных операций. Схемы сборки

Для разработки последовательности сборочных операций необходимо провести расчленение собираемого изделия на составные части. При этом учитывают следующие требования.

1. Сборочную единицу не следует расчленять в процессе сборки, транспортировки и монтажа.

2. Сборочным операциям предшествуют подготовительные и пригоночные работы, которые выделяют в самостоятельные операции.

3. Габаритные размеры сборочных единиц устанавливают с учетом наличия подъемно-транспортных средств.

4. Сборочная единица должна состоять из небольшого числа деталей и сопряжении для упрощения организации сборочных работ.

5. Сокращать число деталей, подаваемых непосредственно на сборку, за исключением базовой детали и крепежа.

6. Изделие следует расчленять так, чтобы его конструкция позволяла осуществлять сборку с наибольшим числом сборочных единиц. Последовательность сборки зависит от:

Конструкции изделия;

Компоновки деталей;

Метода достижения требуемой точности,

Функциональной взаимосвязи элементов изделия;

Конструкции базовых элементов;

Условия монтажа силовых и кинематических передач;

Наличия легко повреждаемых элементов;

Размеров и массы присоединяемых элементов. Последовательность сборки (сборочных операций) разрабатывают, соблюдая следующие требования.

1. Предшествующие операции не должны затруднять выполнение последующих.

2. Для поточной сборки разбивка процесса на операции должна осуществляться с учетом такта сборки.

3. После операций, содержащих регулирование или пригонку, необходимо предусмотреть контрольные операции.

4. Если изделие имеет несколько размерных цепей, то сборку начинают с наиболее сложной и ответственной цепи.

5. В каждой размерной цепи сборку необходимо завершать установкой тех элементов соединения, которые образуют ее замыкающее звено.

6. При наличии нескольких размерных цепей с общими звеньями сборку начинать с элементов той цепи, которая в наибольшей степени влияет на точность изделия

Для определения последовательности сборки изделия и его составляющих частей разрабатывают технологические схемы сборки (рис. 10,2).

Эти схемы, являясь первым этапом разработки технологического процесса, в наглядной форме отражают маршрут сборки изделия и его составных частей. Технологические схемы сборки составляют на основе сборочных чертежей изделия.

На технологических схемах каждая деталь или сборочная единица обозначается прямоугольником, разделенным на 3 части (рис. 10.2, в). В верхней части прямоугольника указывают наименование детали или сборочной единицы, в левой нижней части - номер, присвоенный детали или сборочной единице на сборочных чертежах изделия, в правой нижней части - число собираемых элементов. Сборочные единицы обозначают буквами «Сб» (сборка). Базовыми называются детали или сборочные единицы, с которых начинается сборка. Каждой сборочной единице присваивается номер ее базовой детали. Например, «Сб.7» -сборочная единица с базовой деталью N 7. Порядок сборочной единицы указывают цифрой перед буквенным обозначением «Сб». Например, индекс «1С6.10» означает сборочную единицу 1-го порядка с базовой деталью N 10.

Технологическую схему сборки строят в следующей последовательности.

В левой части схемы (рис. 10.2, а) указывают базовую деталь или базовую сборочную единицу. В правой части схемы указывают собираемое изделие в сборе. Эти два прямоугольника соединяют горизонтальной линией. Выше этой линии прямоугольниками обозначают все детали, входящие непосредственно в изделие, в порядке последовательности сборки. Ниже этой линии прямоугольниками обозначают сборочные единицы первого порядка (непосредственно входящие в изделие), в порядке последовательности сборки.

Схемы сборки единиц первого порядка могут строиться как отдельно (по приведенному выше правилу - рис. 10.2, б), так и непосредственно на общей схеме, развивая ее в нижней части схемы (под линией).

Технологические схемы сборки сопровождаются подписями, если они не очевидны из самой схемы, например, «Запрессовать», «Сварить», «Проверить

на биение» и т.д.

Технологические схемы сборки одного и того же изделия многовариантны.

Оптимальный вариант выбирают из условия обеспечения заданного качества сборки экономичности и производительности процесса при заданном масштабе выпуска изделий. Составление технологических схем целесообразно при проектировании сборочных процессов для любого типа производства. Технологические схемы упрощают разработку сборочных процессов и облегчают оценку изделия на технологичность.

После разработки схем сборки устанавливают состав необходимых работ и определяют содержание технологических операций. В состав технологического процесса сборки в качестве технологических операций вносят разнообразные сборочные работы. Виды сборочных работ приведены в таблице 10.2.

Технологические процессы сборки типовых сборочных единиц, сборки неподвижных разъемных соединений (резьбовых, шпоночных, шлицевых и т.п.), сборки неразъемных соединений (пластическим деформированием, сваркой, пайкой, склеиванием), сборки различных передач машин и механизмов (зубчатые, цепные и др.) описаны в работе .

10.9. Технология балансировки

Вращающиеся детали и сборочные единицы в машинах должны быть отба-лансированы Несбалансированность сопровождается вибрациями и дополнительными нагрузками на опоры. Основные понятия технологии балансировки

предусматриваются ГОСТ 19534-74.

Дисбалансом называют векторную величину, равную произведению неуравновешенной массы на ее расстояние (эксцентриситет) до оси ротора. Ротором называют любую деталь или сборочную единицу, которая при вращении удерживается своими несущими поверхностями в опорах. Единицей дисбаланса являются грамм-миллиметр (г х мм) и градус, служащие для измерения собственно значения дисбаланса и градуса дисбаланса.

Все дисбалансы ротора приводятся к двум векторам - главному вектору и главному моменту дисбалаисов. Главный вектор дисбалансов равен произведению массы неуравновешенного ротора на эксцентриситет. Главный момент дисбалансов равен геометрической сумме моментов всех дисбалансов ротора относительно его центра масс. Отношение модуля главного вектора дисбалансов к массе ротора называют удельным дисбалансом.

Технология балансировки состоит из определения значений и углов дисбалансов ротора и уменьшения их корректировкой массы ротора. Корректировку массы ротора можно провести путем добавления, уменьшения или перемещения корректирующей массы, создающий дисбаланс такого же значения,что и у

неуравновешенного ротора, но с углом дисбаланса 180 градусов относительно дисбаланса ротора.

Различают балансировку статическую и динамическую. При статической балансировке определяют и уменьшают главный вектор дисбалансов, т.е. центр масс ротора приводится на ось вращения размещением соответствующей корректирующей массы. При динамической балансировке определяют и уменьшают главный момент и главный вектор путем размещения корректирующих масс в двух плоскостях коррекции.

Балансировочные операции могут выполняться на всех стадиях производственного процесса: в начале обработки заготовки, после завершения механо-обработки, в процессе сборки.

Таблица 10.2. Виды сборочных работ

Работы	Краткая характеристика	Удельный вес, %, в обшей трудоемкости сборки при производстве
Работы	Краткая характеристика			серийном	массовом
Подготовительные	Приведение деталей и покупных изделии в состояние, необходимое в связи с условиями сборки: расконсервация, мойка, сортировка на размерные группы, укладка в тару и др.		8- 10
Пригоночные	Обеспечение сборки соединений и технических требований к ним: опи-ливание и зачистка, притирка, полирование, шабрение, сверление, развертывание, правка, гибка	20-25
Собственно-сборочные	Соединение двух или большего числа деталей с целью получения сборочных единиц и изделий основного производства: свинчивание, запрессовывание, сварка, склеивание и др.	44-47	70-75
Регулировочные	Достижение требуемой точности взаимного расположения деталей в сборочных единицах и изделиях, балансировка
Контрольные	Проверка соответствия сборочных единиц и изделий параметрам, установленным чертежом и техническими условиями на сборку	10-12	8- 10
Демонтажные	Частичная разборка собираемых изделий с целью подготовки их к упаковке и транспортировке к потребителю

10. 9 .1 . Способы и средства статической балансировки

Ц ентр тяжести статически неуравновешенного ротора не совпадает с его осью.

Под действием силы тяжести создается момент относительно оси или точки подвеса ротора, который стремится повернуть ротор так, чтобы центр тяжести его переместился в нижнее положение.На этом принципе основано действие различных средств для выявления и определения статической неуравновешенности:

 роликовые или дисковые опоры (рис. 10.3,а);

 горизонтальные параллельные призмы (рис. 10.3,б).

При этих способах точность определения дисбаланса зависит от массы ротора и от трения между оправкой ротора и опорой. Для снижения трения и повышения точности используют наложение на опоры вибраций или подачу воздуха под шейки оправки.

Другой принцип, на котором основано действие устройств для выявления статической неуравновешенности, заключается в изменении положения центра масс ротора в горизонтальной плоскости при принудительном повороте ротора. Для этого применяют балансировочные весы.

Для тяжелых роторов с большим диаметром и не имеющим собственных опор применяют следующий способ. Ось ротора располагается вертикально, а под действием момента от главного вектора дисбалансов происходит поворот или качание ротора на пяте, шарике, острие, подвесе или платформе-поплавке.

Кроме данных способов применяется статическая балансировка в динамическом режиме. Способ заключается в принудительном вращении ротора с регистрацией давления или колебаний на специальных балансировочных станках. Статическую балансировку применяют для относительно коротких деталей типа шкивов и маховиков.

Для длинных деталей, у которых 1/ d >3 и скорость вращения V >6 м/с например, шпиндели станков, коленчатые валы необходима динамическая балансировка.

10.9.2. Способы и средства динамической балансировки

При динамической балансировке деталь или сборочная единица приводится в принудительное вращение на специальном балансировочном станке (рис.10.4.). При вращении неуравновешенных масс, находящихся на расстоянии от оси, возникают центробежные силы. Эти силы вызывают давление или вибрации в опорах ротора станка и через преобразователи фиксируются соответствующей измерительной системой.

10.9.3. Способы устранения дисбаланса ротора

Для уменьшения дисбалансов ротора используются корректирующие массы, которые удаляются из тела ротора, добавляются к нему или перемещаются по ротору. Удаление материала может производиться опиливнием, отламыванием специальных приливов, точением, фрезерованием, шлифованием, сверлением и др. Добавление материала может производиться приваркой, клепкой, пайкой, привертыванием, наклеиванием и др.

Перемещение корректирующих масс по ротору применяется в тех случаях, когда в процессе эксплуатации сборочных единиц наблюдается непрерывное изменение дисбаланса (например, шлифовального круга из-за его износа). Для этого применяют специальные конструктивные элементы (втулки, секторы, сухари, шары, винты), перемещаемые в нужное место ротора.

10.9.4. Точность балансировки

Точность балансировки характеризуется произведением удельного дисбаланса на наибольшую частоту вращения ротора в эксплуатационных условиях Согласно ГОСТ 22061-76 предусматривается 13 классов точности (от 0 до 12) балансировки. При назначении класса точности балансировки сборочных единиц можно пользоваться табл. 10.3 .

Таблица 10.3. Классы точности балансировки сборочных единиц, относящихся к жестким роторам

Класс точности балансировки	Типы жестких роторов
	Шпиндели прецизионных шлифовальных станков, гироскопы
	Приводы шлифовальных станков
	Турбокомпрессоры, турбонасосы, приводы металлорежущих станков, роторы электродвигателей с повышенными требованиями к плавности хода
	Роторы общих электродвигателей, крыльчатки центробежных насосов, маховики, вентиляторы, барабаны центрифуг
	Роторы сельскохозяйственных машин, карданные валы, коленчатые валы двигателей с повышенными требованиями к плавности хода
	Колеса легковых автомобилей, бандажи, колесные пары
	Коленчатый вал с маховиком, муфтой сцепления, шкивом высокооборотного шестицилиндрового дизельного двигателя
	То же для четырехцилиндрового дизельного двигателя
	То же для четырехтактного двигателя большой мощности
	То же для двухтактного двигателя большой мощности
	То же для низкооборотного судового дизеля с нечетным числом цилиндров

Рис.10.3. Устройства для статической балансировки: а- на вращающихся дисках; б- на параллелях

Рис 10.4. Схемы динамических балансировочвых станков.

10.10. Выбор сборочного оборудования,

оснастки и подъемно- транспортных средств

При серийном производстве оборудование и оснастку применяют универсального, переналаживаемого типа. Их размеры принимают по наиболее крупному прикрепленному к данному рабочему месту изделию.

В массовом производстве преимущественно применяют специальные оборудование и оснастку. Тип, размеры и грузоподъемность подъемно-транспортных средств определяют по установленным организационным формам сборки, размерам изделий и их массе.

10.10.1. Сборочное оборудование

Оборудование, используемое при сборке, делится на две группы: технологическое и вспомогательное. Технологическое оборудование предназначено для выполнения работ по осуществлению различных сопряжений деталей, их регулировке и контролю. Вспомогательное оборудование предназначено для механизации вспомогательных работ.

Технологическое оборудование

При сборке неподвижных разъемных соединений применяют одно- и многошпиндельные стационарные установки для навинчивания гаек и их затяжки. При сборке неподвижных неразъемных соединений с нагревом охватывающей детали применяют электропечи для нагрева мелких деталей в масляной ванне или индукционные печи. При сборке этих соединений с охлаждением охватываемой детали применяют специальное оборудование для охлаждения деталей сжиженным газом или твердой углекислотой.

При сборке неподвижных неразъемных соединений механически применяют различные прессы. Прессовое оборудование выбирают, исходя из расчетного усилия запрессовки с коэффициентом запаса 1.5…2 и габаритов собираемой сборочной единицы. Различают: винтовые ручные прессы, реечные верстачные прессы, пневматические прессы, гидравлические прессы, пневмогидравлические прессы, электромагнитные прессы и др. Характеристика различных прессов приведена в работе  13  .

Вспомогательное оборудование

Вспомогательное оборудование включает в себя транспортное, подъемное, установочное и др.

Транспортное оборудование применяют в основном для подвижной сборки.

К транспортному оборудованию относят:

Роликовые конвейеры (рольганги);

Сборочные тележки;

Ленточные конвейеры;

Приводные тележечные конвейеры;

Карусельные конвейеры;

Цепные напольные конвейеры;

Рамные (шагающие) конвейеры;

Подвижные конвейеры.

Классификация конвейеров для сборки приведена на рис. 10.5 .

Характеристика транспортного оборудования приведена в работе . Подъемное оборудование применяется для подъема и перемещения деталей и сборочных единиц при сборке. Наибольшее применение получили электрические тали, консольные подъемные краны, кран-балки, а для тяжелых изделий - передвижные краны, установленные на подкрановые пути.

Классификация подъемно-транспортных средств приведена на рис. 10.6 .

10.10.2. Сборочный и слесарный инструмент

При сборке применяют как ручной, так и механизированный инструмент с электрическим, пневматическим и гидравлическим приводами.

Сверлильные машины используют для сверления отверстий. Они имеют электрический или пневматический привод.

Шлифовальные машины используют для зачистки сварных швов, отливок, снятия заусенцев, шлифования и полирования. Их изготавливают с электро- и пневмоприводом. Для работы в труднодоступных местах применяют машины с гибким валом.

Ножницы применяют для прямолинейной и фасонной резки листовой стали и сплавов. Различают ножевые, вырубные, дисковые и рычажные ножницы.

Пневматические рубильные молотки используют для рубки и чеканки металла, доводки отливок, клепки заклепок и др.

Резьбонарезные пневматические машины предназначены для нарезания резьбы.

Для механизации сборки резьбовых соединений применяют ручные одношпиндельные резьбозавертывающие машины: гайко-, шпилько- и винтоверты. По принципу работы их подразделяют на машины вращательного действия,

часто ударные и редко ударные. Из нормализованных резьбозавертывающих силовых головок компонуют многошпиндельные гайковерты.

Для удержания механизированного инструмента при пользовании им применяют свободные или жесткие подвески Свободная подвеска более удобна в эксплуатации, однако, она не ограждает рабочего от реактивных моментов, и ее применяют для инструментов небольшой мощности.

Для механизации сборки клепаных соединений применяют клепальные молотки, ручные пневматические прессы, гидравлические и пневмогидравлические установки.

10.10.3. Сборочные приспособления

Сборочные приспособления служат для механизации ручной сборки, обеспечивают быструю установку и закрепление сопрягаемых элементов изделия. По степени специализации их подразделяют на универсальные и специальные.

Универсальные приспособления применяют в единичном и мелкосерийном производствах. К ним относят: плиты, сборочные балки, призмы и угольники. струбцины, домкраты, различные вспомогательные детали и устройства.

Специальные приспособления применяют в крупносерийном и массовом производствах для выполнения сборочных операций. Эти приспособления делят на два типа. К первому типу относят приспособления для неподвижной установки и закрепления базовых деталей и сборочных единиц собираемого изделия. Такие приспособления облегчают сборку и повышают производительность труда, т.к. рабочие освобождаются от необходимости удерживать объект сборки руками. Для удобства их часто выполняют поворотными. Данные приспособления могут быть одно- и многоместными, стационарными или передвижными.

Ко второму типу специальных сборочных приспособлений относят приспособления для точной и быстрой установки соединяемых частей изделия без выверки. Эти приспособления применяют для сварки, пайки, клепки, склеивания, развальцовки, посадки с натягом, резьбовых и других сборочных соединений. Приспособления этого типа могут быть одно- и многоместными, стационарными и подвижными.

При больших размерах изделий для изменения их положения в процессе сборки применяют поворотные устройства.

10.11. Нормирование сборочных операций

Структура нормы времени на сборочные операции аналогична структуре нормы на станочные работы. При сборке изделий партиями определяется штучно-калькуляционное время. При поточной сборке в состав штучного времени включается время на транспортирование собираемого изделия, если оно не перекрывается другими элементами штучного времени.

В условиях поточного производства длительность каждой операции по аналогии со станочными работами должна быть равна или кратна такту сборки машины. Обеспечение этого условия достигается различными способами:

Изменением содержания операций путем их совмещения или расчленения;

Применением более производительных средств оснащения и др.

Нормирование сборочных работ ведется по нормативам времени на слесарно-сборочные работы. Основное отличие нормирования сборочных операций от нормирования операций механической обработки заключается в значительно меньшем объеме машинного времени в структуре нормы времени и в отсутствии четкого разделения основного и вспомогательного времени на переходе. Это затрудняет внедрение техническим обоснованных норм, что делает норму зависимой от субъективных оценок нормировщиков. Для совершенствования нормирования сборочных работ необходима типизация нормирования времени.

На основе норм штучного или штучно-калькуляционного времени определяются трудоемкость сборки всего изделия и количество рабочих мест, необходимых для сборки.

10.12. Технико-экономическая оценка и основные показатели технологического процесса сборки

Критерии для оценки вариантов спроектированных технологических процессов сборки делят на абсолютные и относительные.

Абсолютные критерии:

Трудоемкость технологического процесса сборки, как сумма штучного времени по всем операциям сборки;

Технологическая себестоимость выполнения сборки;

Длительность цикла сборки партии изделий при непоточной сборке. При поточной сборке - длительность цикла сборки той же партии изделий с определением ритма и темпа выпуска;

Число единиц сборочного оборудования;

Число сборщиков,

Средний разряд сборщиков;

Энерговооруженность сборщиков.

Относительные критерии:

 Коэффициент трудоемкости сборочного процесса, равный отношению трудоемкости сборки изделия к трудоемкости обработки деталей изделия;

 Коэффициент себестоимости сборки равный отношению себестоимости сборки к себестоимости изделия в целом;

 Коэффициент загрузки рабочих мест и поточной линии. Определяются по аналогии со станочными работами;

 Коэффициент расчлененности сборочного процесса равный отношению суммарной трудоемкости узловой сборки к общей трудоемкости сборки изделия;

 Коэффициент совершенства сборочного процесса изделия равный отношению разности трудоемкости сборки изделия и трудоемкости пригоночных работ к трудоемкости сборки изделия

 Уровень автоматизации сборки равный отношению длительности сборки изделия на автоматизированных операциях к длительности сборки на всех операциях;

 Коэффициент оснащенности технологического процесса сборки равный отношению числа сборочных приспособлений, применяемых на всех операциях, к числу операций сборки данного изделия.

10.13. Документация технологического процесса сборки

При проектировании сборочных технологических процессов, также как в процессе изготовления деталей, применяется единая система технологической документации. По единой системе технологической документации предусмотрены ее следующие виды:

Маршрутная карта;

Операционная карта;

Карта эскизов;

Технологическая инструкция;

Ведомость оснастки;

Ведомость технологических документов.

Дополнительно для сборочных технологических процессов вводится комплектовочная карта. Комплектовочная карта- технологический документ, содержащий данные о деталях, входящих в собираемое изделие.

Технологическая документация сборки кроме указанных выше документов содержит также сборочные чертежи с техническими условиями приемки и технологические схемы сборки.

10.14. Испытание собранных изделий

Испытание собранных изделий является заключительной операцией их изготовления. Различают контрольные и специальные испытания. Контрольные испытания проводят с целью контроля качества продукции. Одним из видов контрольных испытаний являются приемосдаточные испытания. Приемосдаточные испытания проводятся изготовителем для принятия решения о пригодности собранного изделия к поставке или использованию.

Все виды контрольных испытаний изделия делятся на три группы:

Проверка в статическом состоянии,

Проверка на холостом ходу;

Проверка под нагрузкой.

В статическом состоянии проверяются:

Геометрическая точность изделия;

Жесткость изделия (для металлорежущих станков);

Плавность перемещения подвижных частей в ручном режиме и др.

На холостом ходу проверяются:

Правильность работы механизмов и систем изделия;

Мощность холостого хода;

Надежность блокировки;

Уровень шума;

Уровень вибраций;

Температура нагрева подшипников.

Под нагрузкой проверяют:

Безотказность работы механизмов и систем изделия при его максимальном нагружении;

К.п.д. при максимально допустимой нагрузке;

Качество работы машины в производственных условиях;

Эксплуатационные характеристики и др.

Машины специального назначения и опытные образцы подвергают испытанию на производительность. Машины, предназначенные для производства, сортировки и контроля продукции, испытывают на точность. Для машин распространенных типов (например: металлорежущие станки) порядок проведения испытаний регламентирован государственными стандартами.

Специальные или исследовательские испытания проводят по специальной программе в тех случаях, когда необходимо изучить пригодность конструктивных изменений, новых марок материалов и исследование каких-то определенных процессов в работе машины.

Основные виды столярных соединений. Столярные изделия состоят из отдельных деталей. Деталью называют простейшую составную часть столярного изделия. Размеры и формы детали задаются чертежом изделия. Детали могут быть цельными и составными.

Цельные детали изготовляют из массивной древесины, а составные склеивают из листов шпона, некондиционных обрезков столярных заготовок или вырезают из фанеры, столярной, древесноволокнистой или древесностружечной плиты.

Детали собирают в сборочные единицы. Основными сборочными единицами являются щиты, рамки и коробки.

Сборочные единицы собираются в группы, а группы - в изделия. Группой является оконная створка с форточкой, тумба письменного стола.

При сборке столярных изделий применяют неподвижные и подвижные, разъемные и неразъемные соединения.

Неподвижные и неразъемные соединения осуществляются с помощью столярных вязок на клею, а также путем соединения гвоздями, металлическими шпильками или скрепками и деревянными нагелями.

Подвижные и разъемные соединения крепят шурупами, болтами, специальными металлическими или пластмассовыми креплениями.

Имеются следующие типы столярных соединений (ГОСТ 9330-76):

шиповое соединение брусков под углом;
шиповое соединение щитов под углом;
сращивание брусков или соединение брусков торцами по длине;
сплачивание щитов или соединение делянок продольными

кромками.

При сборке соединяемые бруски и щиты должны иметь правильную геометрическую форму, точные в пределах допуска габаритные размеры, быть гладко выстроганы.

Соединения брусков под углом могут быть концевыми или серединными. Элементами соединения брусков под углом являются шип, гнездо, проушина, шкант и т.д. Шипом называется концевая часть бруска, обработанная на станке, которая входит в соответствующее отверстие (гнездо или проушину) другого бруска, сопрягаемого с первым. У шипа (рис. 4.7) различают боковые грани 2, заплечики 3 и вершину 1.

Концевые шиповые соединения брусков под углом имеют следующие виды: на шип открытый несквозной (см. рис. 4.7, а) и сквозной (см. рис. 4.7, 6 ), который может быть одинарным, двойным или тройным; на шип с полупотемком (часть шипа снимается не на полную длину) несквозной (см. рис. 4.7, в) и сквозной (см. рис. 4.7, г); на шип с потемком (укороченный) несквозной (см. рис. 4.7, д) и сквозной (см. рис. 4.7, е); на круглый вставной шип - шкант (см. рис. 4.7, ж) на «ус» со вставным шипом несквозным (см. рис. 4.7, з) или сквозным (см. рис. 4.7, и).

Серединные шиповые соединения брусков под углом могут выполняться на прямой шип несквозной и сквозной, в паз и гребень, в «ласточкин хвост» и на круглый вставной шип (шкант).

Угловое ящичное соединение может быть концевое, когда конец одного щита соединяют с концом другого, и серединное, когда конец одного щита соединяют с серединой другого.

Концевое ящичное соединение под углом может быть осуществлено на прямой открытый шип, на круглый вставной шип.

Рис. 4.7.

А - шип: 7 - вершина шипа; 2 - боковая грань; 3 - заплечик; Б - гнездо; В - проушина; а - открытый несквозной шип; б - открытый сквозной шип; в - с полу-потемком несквозной шип; г - с полупотемком сквозной шип; б - с потемком несквозной шип; е - с потемком сквозной шип; ж - круглый вставной шип (шкант); з - на «ус» со вставным несквозным шипом; и - на «ус» со вставным сквозным шипом

Серединное ящичное соединение под углом может быть в паз и гребень, на шип «ласточкин хвост», на круглый вставной шип (шкант).

Соединение брусков торцами по длине может быть выполнено тремя способами: соединением на зубчатый шип (рис. 4.8, а), на «ус» (рис. 4.8, б) и впритык (рис. 4.8, в). Зубчатое соединение выполняют по ширине детали и толщине.

Рис. 4.8. Соединение брусков по длине: а - на зубчатый шип; 6 - на «ус»; в - впритык

Соединение делянок продольными кромками (сплачивание щитов) может производиться на гладкую фугу, в паз и гребень, на рейку и в четверть.

Общая сборка сборочных единиц в изделия. Перед сборкой сборочные единицы и детали комплектуют. Сборка может быть последовательно-расчлененной и параллельно-расчлененной.

Последовательно-расчлененная сборка представляет собой порядок работы, когда все изделие собирают из деталей последовательно, начиная от каркаса. При этом никакие промежуточные сборочные единицы не собирают.

Параллельно-расчлененная сборка характерна тем, что вначале детали собирают в отдельные сборочные единицы, а затем уже из них собирают все изделие.

Технологический процесс сборки изделия разделяется на следующие операции: сборка каркаса или корпуса изделия; постановка и закрепление неподвижных сборочных единиц или деталей, усиливающих основную конструкцию; установка подвижных частей изделия, закрепляемых в направляющих или на шарнирах; крепление второстепенных деталей (раскладок, штапиков).

Каркас или корпус изделия собирают из основных сборочных единиц и деталей, несущих главную нагрузку. Общую сборку производят с помощью шиповых соединений, клея, болтов, винтов, металлических скреп и различного рода стяжек.

Общая сборка, как и сборка сборочных единиц, требует обжима собираемого изделия и фиксации собираемых частей в определенном положении в момент соединения. Для этой цели применяют сборочные станки (ваймы, стапеля) и различные приспособления.

Возможны случаи, когда общая сборка изделий не производится на предприятии. При соблюдении всех технических и технологических требований производства некоторые изделия, например корпусную мебель разборной конструкции, можно выпускать комплектами отдельных сборочных единиц и деталей и собирать в магазине или у потребителя. На предприятии производят контрольную сборку части комплектов из каждой партии изделий.

Организация общей сборки. Различают стапельную и конвейерную сборку изделий. При стапельной сборке изделия собирают от начала до конца на одном рабочем месте на сборочном станке или приспособлении, при конвейерной сборке - на ряде рабочих мест, расположенных последовательно одно за другим.

За каждым рабочим местом закрепляется определенная сборочная операция. Для перемещения собираемого изделия при конвейерной сборке применяют специальные конвейеры, которые могут быть распределительными и рабочими.

Распределительный конвейер предназначен для транспортирования собираемых элементов изделия. Рабочие места и сборочные станки располагаются последовательно вдоль конвейера с одной или двух сторон.

Рабочий конвейер - это такой вид поточного производства, при котором сборка изделий производится на самом транспортном устройстве без съема с него изделий.

Сборка на рабочем конвейере является более совершенным процессом по сравнению со сборкой на распределительном конвейере. Работа на рабочем конвейере протекает по единому ритму, т.е. каждая отдельная операция выполняется за одно и то же время.

Рабочие сборочные конвейеры имеют пульсирующее или периодическое движение. На время выполнения операции конвейер останавливается, по окончании операции он продвигается на длину рабочего места.

Сборка деталей и сборочные единицы. Детали в сборочные единицы собирают с помощью столярных соединений и клея. Последовательность сборки деталей такая:

нанесение клея на сопрягаемые поверхности;
предварительная сборка путем вставки шипов в гнезда и проушины;
обжатие сборочной единицы для плотного соединения всех деталей;
выдержка до отверждения клея.

Если собираемая сборочная единица должна иметь дополнительно крепление в виде винтов, металлических скреп, болтов, то их ставят после обжатия сборочной единицы.

Клей наносят на обе склеиваемые поверхности. В шиповом соединении намазывают клеем шипы и проушины. Обычно эта операция выполняется вручную путем окунания шипов в ванну с клеем, в проушины гнезда клей можно впрыскивать форсунками.

Предварительная сборка может отсутствовать, если обжатие сборочных единиц осуществляется в сборочных станках с многосторонним действием. Качественную и точную массовую сборку сборочных единиц можно обеспечить только при условии точного изготовления деталей на станках.

Детали должны быть взаимозаменяемыми. Для этого их изготовляют по системе допусков и посадок. Если это условие не соблюдено, то сборка потребует дополнительной ручной подгонки деталей. Операция подгонки часто оказывается более трудоемкой, чем весь процесс сборки сборочной единицы.

Оборудование для сборочных работ. Сборочные единицы для плотного соединения всех деталей обжимают на сборочных станках. Сборочные станки состоят из приспособления для фиксации собираемых деталей и обжимного механизма, приводимого в действие электродвигателем, сжатым воздухом или вручную.

Наибольшее распространение в столярно-мебельном производстве получили сборочные станки с пневматическим обжимным механизмом. В зависимости от конструкции сборочные единицы требуют обжатия в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях или в двух направлениях по диагонали (при сборке рамок соединениями на «ус»).

Станок, изображенный на рис. 4.9, а , обжимает рамку или коробку только в одном направлении, поэтому на нем собирают простые рамки и коробки без продольных средников. Второй

станок (рис. 4.9, б) обжимает рамку с двух сторон: на этом станке можно собирать сложные рамки и коробки с продольными средниками.

Рис. 4.9. Схемы сборочных станков:

а - с односторонним обжимом; б - с двусторонним обжимом; 7 - неподвижный упор; 2 - продольные бруски рамки; 3 - поперечные бруски; 4 - подвижный упор; 5 - направляющие; 6,8 - пневмоцилиндры; 7 - продольный средник

На станках работают следующим образом. Детали кладут на платформу станка в определенном порядке. При этом сопрягаемые поверхности располагают одну напротив другой на некотором расстоянии. Включают привод пневмоцилиндра, и рамка обжимается.

На станке с двусторонним обжимом цилиндры включаются поочередно. Вначале включают цилиндр 8 для соединения продольного средника 7 с поперечным, а затем пневмоцилиндры б для обжима всей рамки.

Точность изготовления сборочных единиц. Собранные единицы должны удовлетворять следующим основным техническим требованиям:

размеры должны соответствовать заданным по чертежу;
они должны иметь правильную геометрическую форму, без перекосов;
шиповые соединения должны быть плотными и прочными.

Выполнение этих требований зависит от точности изготовления собираемых деталей, от положения фиксаторов и направляющих в сборочном станке и от давления прижима.

Точность размеров собранной единицы определяется точностью размеров деталей. Величина возможных отклонений для разных измерений будет различной. Внутренние размеры рамки будут иметь меньшие отклонения, чем наружные.

Объясняется это тем, что отклонения внутренних размеров рамки определяются только отклонением в расстоянии между заплечиками шипов на брусках, в то время как отклонения наружного размера рамки складываются из отклонений внутреннего размера и отклонений ширины продольных брусков рамки.

Размеры собранных единиц могут колебаться также от неравномерного обжима или от неравномерностей усадки древесины ввиду разной твердости. Отклонения от правильной формы (перекосы) могут быть следствием неточной обработки деталей или неравномерного обжима сборочной единицы в разных частях.

Когда к точности внутренних размеров рамки или коробки предъявляются жесткие требования, при обжиме рамки необходимо в ее просвет вставлять жесткий металлический шаблон, который будет служить своего рода калибром. Для контроля формы сборочных единиц пользуются шаблонами и угольниками.

Выдержка сборочных единиц после сборки. Сборочные единицы, собранные на клею, перед последующей обработкой должны пройти выдержку для отверждения клеевых швов. Если сборочные единицы направить сразу после сборки на дальнейшую обработку, клеевой шов может разрушиться, сборочная единица потеряет прочность и форму.

Продолжительность выдержки зависит от вида клея, температурных условий, конструкции сборочной единицы и характера последующей обработки. Время выдержки без подогрева для сборочных единиц, собранных шиповыми соединениями, должно составлять 24 ч.

Продолжительность выдержки можно сократить (до 30-45 мин), если сборочные единицы подогревать, особенно при склеивании смоляными клеями, для чего их помещают в камеры с подогретым воздухом (65-70°С).

Самым эффективным методом подогрева является подогрев токами высокой частоты. Время выдержки может быть доведено до 1-2 мин.

Любая машина состоит из отдельных частей. Простейшей из них является деталь, т. е. изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе посредством сборочных операций, называется сборочной единицей. Таким образом, технологический процесс соединения, установки и фиксации деталей в сборочных единицах называется сборкой.

Сборка является заключительной стадией всего технологического процесса изготовления сложного изделия. От качества сборки зависят эксплуатационные показатели изделия, его надежность, работоспособность и долговечность. В ряде случаев сборка является наиболее трудоемким процессом: для многих машин, приборов, аппаратов трудоемкость сборки составляет от 40 до 60 % от общей трудоемкости изготовления. При разработке процессов производства изделий составляют технологические схемы сборки, определяющие базовые (с которых начинают сборку) детали, базовые сборочные единицы и последовательность сборки и комплектования деталей и сборочных единиц, имеющих для удобства сборки условные обозначения (индексы). На технологических схемах сборки условно изображают последовательность процесса с указанием индексов используемых деталей и сборочных единиц.

На этапе сборки получают разъемные или неразъемные соединения деталей.

Разъемные соединения позволяют собирать или разбирать изделия без разрушения деталей (резьбовые, шпоночные, шлицевые и др. соединения). Неразъемные соединения применяются для таких изделий (узлов), которые не нужно разбирать при контроле и ремонте.

Основные технологии неразъемных соединений

К неразъемным технологиям относятся: заклепочные соединения, сварка, пайка, склеивание и их комбинации.

заклепочные соединения – клепка – рабочий процесс, при котором происходит соединение двух или нескольких деталей посредством деформирования (расклепывания стержней) заклепок, вставленных в просверленные в деталях отверстия.

Заклепочные соединения широко применяются в производстве летательных аппаратов (от 25 до 40 % массы всех соединений), автомобилей и других машиностроительных изделий.

Недостатки заклепочных соединений: низкая производительность; высокая трудоемкость и материалоемкость; отсутствие постоянства показателей прочности; неравномерность распределения нагрузки по отдельным заклепкам в направлении действия усилия; трудность контроля.

Достоинства: высокая прочность при вибрационных нагрузках.

Заклепки изготовляются из алюминиевых сплавов, низкоуглеродистых сталей, латуни, меди, титановых сплавов.

Процесс соединения деталей заклепками состоит из следующих основных операций: сверление или пробивание отверстия под заклепку; зенкования или штамповки гнезда под закладную головку заклепки при потайной клепке; установки заклепки в отверстие; собственно клепка; контроль качества соединения.

По степени механизации клепочных работ различают клепку: ручную, механизированную (пневматическими молотками или переносными прессами); машинную (клепка на стационарном прессовом оборудовании); автоматическую, выполняемую на специальных клепочных автоматах.

сварка – процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частицами при их нагревании и (или) пластическим деформированием.

Для возникновения межатомных связей необходимо свариваемые поверхности сблизить на расстояние, соизмеримое с атомным радиусом (расстояние между центрами атомов составляет 0,2…0,5 нм), чтобы начали действовать силы межатомного сцепления. В реальных условиях такому сближению поверхностей препятствуют микронеровности, окисные и органические пленки, адсорбированные газы, а также отсутствие необходимой ориентации кристаллических решеток зерен, выходящих на эти поверхности.

Для получения качественного соединения необходимо устранить причины, препятствующие сближению контактируемых поверхностей, и сообщить поверхностным атомам энергию активации для перевода их в активное состояние.

Энергию активации передают в виде теплоты (термическая активация) или в виде упругопластической деформации (механическая активация). В соответствии с этим образование связей между атомами свариваемых поверхностей происходит в жидкой или твердой фазах, а все способы сварки можно разделить на две основные группы: сварка плавлением и сварка пластическим деформированием .

Сварка плавлением происходит в две стадии. На первой стадии происходит разогрев кромок до их оплавления. При этом разрушается кристаллическая решетка и образуется жидкая металлическая ванна, общая для двух свариваемых заготовок, называемая сварочной ванной. Поверхностные пленки разрушаются или всплывают на поверхность сварочной ванны. Жидкий металл смачивает оплавленные поверхности, что обеспечивает возникновение межатомных связей между соприкасающимися атомами жидкой и твердой фаз. На второй стадии при охлаждении происходит кристаллизация с образованием межатомных связей.

При сварке давлением сближение поверхностных атомов достигается за счет совместной пластической деформации в зоне соединения. Необходимо кратковременное механическое воздействие на заготовки для их сжатия и сближения атомов до возникновения межатомных сил связи. Очистка поверхности от пленок, а также сближение атомов достигается путем совместной пластической деформации в зоне соединения. Неровности снимаются, поверхностные пленки раздробляются. Заготовки контактируют по чистым поверхностям. Сварка давлением возможна лишь при том условии, что материал способен воспринимать значительные местные пластические деформации без разрушения. Часто для повышения пластичности материала места соединения нагревают.

Как при сварке плавлением, так и при сварке давлением в зоне соединения возникает тот тип связи между атомами, которой имеет место внутри свариваемых материалов. В обоих случаях в зону, где происходит образование соединения, вводится энергия.

В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, различают три класса сварочных процессов: термический, термомеханический и механический.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии, а именно: дуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменно-лучевая, ионно-лучевая, тлеющим разрядом, световая, индукционная, газовая, термитная и литейная.

К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления, а именно: контактная, диффузионная, индукционно-прессовая, газопрессовая, термокомпрессионная, дугопрессовая, шлакопрессовая, термитно-прессовая и печная.

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления, а именно: холодная, взрывом, ультразвуковая, трением и другие.

По техническим признакам виды сварки подразделяются по: способу защиты металла в зоне сварки (на воздухе, в вакууме, под флюсом, в защитных газах), непрерывности процесса (непрерывные и прерывистые), по степени механизации (ручная, механизированная, автоматизированная и автоматическая).

Сейчас известно более 70 технологических процессов сварки. Одни процессы применяются широко, другие – ограниченно, но сварка в целом является наиболее важным способом получения неразъемных соединений. Она применяется почти во всех областях техники. Сваривают не только металлы, но также стекло, некоторые виды керамики и пластмасс и разнородные материалы. Сварка осуществляется на земле, под водой и в космосе. Современные авиация, строительство, электроника уже просто немыслимы без сварки. В судостроении, например, использование сварки вместо клепки позволило сократить цикл строительства судов в 5…10 раз и на 20…25 % снизить их металлоемкость. В строительстве предварительная подготовка крупных сварных блоков и их последующая сборка и сварка на монтаже в 2…3 раза и более ускоряет сооружение мостов, крупных резервуаров, цементных печей, нефтеперерабатывающих установок, доменных печей. Сейчас практически все строительные металлоконструкции – сварные. Применение сварки позволяет более эффективно использовать прокат, поковки и отливки в конструкциях. Поэтому на изготовление сварных конструкций расходуется около половины выплавляемой стали, в обозримом будущем роль сварки не уменьшится.

Несмотря на успехи в разработке новых способов сварки, доминирующее положение в производстве уже около полувека занимает дуговая сварка. На нее приходится более 60 % всего объема сварочных работ. Пока еще нет другого способа, который по своей универсальности и простоте мог бы конкурировать с дуговой сваркой.

Ручная дуговая сварка металлическими электродами с покрытием является одним из самых распространенных способов сварки. Ее широко применяют для соединения заготовок малых и средних толщин (до 30 мм) короткими швами.

Ручную сварку начинают зажиганием дуги путем прикосновения конца электрода к свариваемому изделию и быстрого отвода на расстояние в несколько миллиметров. На дуге возникает напряжение 20...25 В, зависящее от длины дуги и марки электрода.

На рис.10 показана схема ручной дуговой сварки. Электрическая дуга горит между металлическим стержнем электрода 1 и свариваемой заготовкой 7. Стержень электрода плавится, и расплавленный металл в виде отдельных капель 8 переносится в сварочную ванну 4, образовавшуюся в результате плавления кромок заготовок. Вместе со стержнем плавится электродное покрытие 2, образуя газовую защитную атмосферу 3 вокруг дуги (температура, которой 4000…6000 С) и жидкий шлак, покрывающий поверхность металлической сварочной ванны и капли жидкого металла. По мере движения дуги происходит затвердевание сварочной ванны и образование сварного шва 6. Затвердевший шлак образует на поверхности шва твердую шлаковую корку 5.

пайка - процесс получения неразъемного соединения заготовок без их расплавления путем смачивания сопрягаемых поверхностей жидким припоем с последующей его кристаллизацией. Проникновение жидкого припоя в зазор между соединяемыми поверхностями происходит за счет капиллярных явлений, для протекания которых необходимы определенные условия. Для обеспечения растекания припоя по поверхности заготовок и хорошего смачивания заготовки нагревают, а также обрабатывают флюсами, которые растворяют и удаляют с поверхности оксиды, уменьшают поверхностное натяжение.

Пайка стала очень быстро развиваться в последнее время в связи с развитием авиа- и ракетостроения, атомной техники, двигателестроения и электроники. По прочности паяное соединение уступает сварному. Однако во многих случаях пайка имеет преимущества перед сваркой. Она экономичнее сварки, не вызывает существенных изменений химического состава и механических свойств деталей. Разработка новых припоев и методов пайки позволила создавать паяные соединения иногда даже более прочные и надежные, чем сварные. Остаточные деформации при пайке меньше, чем при сварке, что обеспечивает большую точность конструкции. С помощью пайки можно соединить разнородные металлы, а также металлы со стеклом, керамикой, графитом и другими неметаллическими материалами, что трудно или невозможно сделать сваркой. Кроме того, при пайке можно за один прием получить много соединений, что очень удобно при изготовлении сложных узлов и при массовом производстве. Все это делает пайку весьма перспективным процессом, область применения которого в последние годы быстро расширяется со все возрастающей скоростью.

Припои представляют собой сплавы цветных металлов сложного состава. За счет изменения химического состава можно получать припои с разной температурой плавления. Все припои по температуре плавления подразделяются на особо легкоплавкие (Тпл. < 145 С), легкоплавкие (Тпл = 145…450 С), среднеплавкие (Тпл = 450…1100 С) и тугоплавкие (Тпл > 1050 С).

Особо легкоплавкие и легкоплавкие припои изготовляют на основе висмута, индия, кадмия, цинка, олова, свинца. Их применяют для образования соединений, не требующих высокой прочности. Широко известны оловянно-свинцовые припои ПОС - 61, ПОС - 40 с содержанием олова 61 и 40 % соответственно.

Среднеплавкие и высокоплавкие припои содержат медь, цинк, никель, а также благородные металлы – серебро, золото, платину.

Припои изготовляют в виде прутков и проволок, а также отдельными порциями определенной массы и формы, которые укладывают в место соединения.

Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, твердые сплавы, цветные металлы, чугуны. При этом необходимо правильно выбрать соответствующий припой и флюс. Флюс не должен химически взаимодействовать с припоем, температура его плавления должна быть ниже температуры плавления припоя, он должен растворять и удалять окисные пленки, уменьшать поверхностное натяжение, улучшать смачиваемость и растекаемость расплавленного припоя. Применяют твердые, пастообразные и жидкие флюсы. Наибольшее применение в качестве флюсов находят бура

Nа В О, борная кислота Н ВО, хлористый цинк ZпСI , фтористый калий КF.

Способы пайки классифицируют в зависимости от используемых источников нагрева. При пайке в печах заранее собирают соединяемый узел, закладывают в него припой и наносят флюс, а затем помещают в печь. Припой расплавляется и заполняет зазоры между соединяемыми заготовками.

Пайку погружением выполняют в ваннах с расплавленными солями или припоями. На паяемую поверхность наносят флюс, припой размещают между поверхностями заготовок, заготовки скрепляют и погружают в ванну. Соленая ванна предохраняет место пайки от окисления.

Нагрев заготовок можно осуществлять токами высокой частоты, газовым пламенем, плазменной горелкой, кварцевой лампой, паяльником. Припой можно размещать заранее у места пайки или вводить его в процессе пайки вручную.

склеивание – технологический процесс соединения деталей с помощью клея или растворителя, образующих прочную клеевую пленку, выдерживающую внешние нагрузки на деталь.

Прочность клеевого соединения характеризуется силами адгезии и когезии. Адгезия характеризуется силами сцепления между клеем и склеиваемым материалом. Когезия – свойство частиц клея соединяться между собой молекулярными или межатомными силами.

В последние годы разработаны различные клеевые композиции, обеспечивающие высокую прочность, надежность и долговечность клеевых соединений. Современные клеи склеивают практически все однородные и разнородные материалы: металлы, пластмассы, резину, древесину, керамику, композиционные материалы.

Клеями называют коллоидные растворы пленкообразующих полимеров, способных при затвердевании образовывать прочные пленки, хорошо прилипающие к различным материалам (обладающие адгезией).

По природе происхождения клеи различают:

а) растительные – крахмал, декстрин, натуральный каучук, канифоль;

б) животные – казеиновый, столярный;

в) синтетические;

г) клеи на основе эфиров целлюлозы;

д) клеи на основе конденсационных смол;

е) клеи на основе полимеризационных смол.

По способу поставки клеи разделяют на жидкие, порошкообразные, растворяющиеся перед употреблением, пленочные.

По теплостойкости клеи характеризуются: 60…80 С, 100…130 С, 200…350 С, 700…1200 С.

В состав клея входят пленкообразующие вещества (синтетические смолы и каучуки), растворители (спирт, ацетон, бензин и др.), пластификаторы (каучук), наполнители (окись алюминия, кварцевая мука, графит).

Универсальные клеи БФ-2, БФ-4, БФ-6 – применяются для склеивания металлов, пластмасс, керамики и стекла.

Эпоксидные клеи состоят из эпоксидной смолы, пластификатора и отвердителя. Склеивают металлы с металлами и с пластическими массами.

Клеи бывают холодного и горячего отверждения.

Технологический процесс склеивания включает следующие основные операции: подготовка деталей (сборка); подготовка поверхности; нанесение клея; открытая выдержка; сборка (соединение) деталей; отверждение клея по заданному режиму, включающему подбор давления, температуры и времени отвердения; контроль качества склеивания (простукиванием, вихревыми токами, ультразвуковыми приборами и т. д.)

Подготовка поверхности имеет очень важное значение, от качества ее подготовки зависит прочность соединения. Подготовка поверхности включает следующие процессы: очистку от окислов и загрязнений, обезжирование, создание шероховатости для повышения сил адгезии. В некоторых случаях создают специальные покрытия с наличием шероховатости или пористости: анодирование, цинкование и т. д.

Клей наносится тонким слоем (чем тоньше слой, тем выше прочность соединения), не более 0,1…0,2 мм. Способы нанесения клея: кистью, штапелем, пульверизатором и т.д. Склеенные детали закрепляются в струбцинах или используются зажимы с применением давления 5…300 МПа.

К недостаткам технологии склеивания следует отнести: необходимость подогрева конструкции; недостаточную разработку технологии и зависимость прочности соединения от подготовки поверхности; ненадежность методов контроля качества клеевых соединений, недостаточная стабильность прочности клеевых соединений.