Основы технологии сборки в машиностроении

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Серия основана в 2001 году



И.В. ШРУБЧЕНКО
Т.А. ДУЮН
А.А. ПОГОНИН
А.В. ХУРТАСЕНКО М.Н. ВОРОНКОВА




                ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ В МАШИНОСТРОЕНИИ





УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ



Рекомендовано
                    Межрегиональным учебно-методическим советом профессионального образования в качестве учебного пособия для учебных заведений, реализующих программу среднего профессионального образования по специальности (профессии) 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)», 15.02.08 «Технология машиностроения» (протокол № 2 от 28.01.2019)



Электронно
znanium.com
Москва
ИНФРА-М
2023

УДК 621.79(075.32)
ББК 34.68я723
     Ш86



      Рецензенты:
         Пастухов А.Г., доктор технических наук, профессор Белгородской государственной сельскохозяйственной академии имени В.Я. Горина;
         Шарапов Р.Р., доктор технических наук, профессор Белгородского государственного технологического университета имени В.Г. Шухова

      Шрубченко И.В.
Ш86 Основы технологии сборки в машиностроении : учебное пособие / И.В. Шрубченко, Т.А. Дуюн, А.А. Погонин [и др.]. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 235 с. — (Среднее профессиональное образование).
         ISBN 978-5-16-014867-0 (print)
         ISBN 978-5-16-107680-4 (online)
         В учебном пособии рассмотрены виды соединений в машиностроении и методы обеспечения точности их сборки. Приведены технологические основы сборки типовых соединений, сведения об их допусках и посадках, формулы для определения режимов сборки и выполнения проверочных расчетов на стадии технологического анализа конструкторской документации при проектировании технологии. Рассмотрены технологические основы сборки типовых сборочных единиц и устройств для передачи движения. Приведена методика проектирования технологического процесса сборки изделий.
         Предназначено для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по специальностям 15.02.08 «Технология машиностроения» и 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)», и бакалавров, обучающихся по направлениям подготовки 15.03.01 «Машиностроение», 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

УДК 621.79(075.32)
ББК 34.68я723

ISBN 978-5-16-014867-0 (print)
ISBN 978-5-16-107680-4 (online)

© Шрубченко И.В., Дуюн Т.А., Погонин А.А., Хуртасенко А.В., Воронкова М.Н., 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ


Введение..................................................

5

1. Сборка изделий машиностроения и понятие о точности их
сборки...................................................... 6
 1.1. ' Классификация соединений деталей машин.............. 6
 1.2. Понятие о точности сборки............................. 7
 1.3. Методы выявления размерных цепей и расчета их допусков... 9
    1.3.1. Выявление размерных цепей изделия.................9
    1.3.2. Расчет на максимум и минимум, обеспечивающий полную взаимозаменяемость................................ 10
    1.3.3. Вероятностный метод расчета при неполной взаимозаменяемости............................................ 14
    1.3.4. Расчет количества размерных групп и групповых допусков при методе групповой взаимозаменяемости........... 19
    1.3.5. Расчет наибольшей возможной компенсации при методе пригонки и регулирования.............................. 21
    Контрольные вопросы.................................... 24

2. Технология сборки соединений............................ 25
 2.1. Разъемные соединения................................. 25
    2.1.1. Резьбовые соединения............................ 25
    2.1.2. Затяжка резьбовых соединений.................... 29
    2.1.3. Сборка шпоночных соединений..................... 34
    2.1.4. Сборка шлицевых соединений...................... 37
    2.1.5. Сборка соединений посадкой на конус............. 41
    2.1.6. Сборка соединений с упругими элементами......... 43
    2.1.7. Сборка соединений с натягом..................... 55
 2.2. Неразъемные соединения............................... 63
    2.2.1. Сборка соединений методом пластической деформации... 63
    2.2.2. Сборка соединений клепкой....................... 64
    2.2.3. Сборка соединений сваркой....................... 70
    2.2.4. Сборка соединений пайкой........................ 79
    2.2.5. Сборка соединений склеиванием................... 83
    Контрольные вопросы.................................... 84
3. Сборка типовых сборочных единиц......................... 85
 3.1. Сборка изделий, базирующихся по плоскостям........... 85
 3.2. Сборка изделий с подшипниками качения................ 89
 3.3. Сборка изделий с подшипниками скольжения............ 100
 3.4. Сборка составных валов и муфт....................... 108
 3.5. Сборка шатунно-поршневых групп...................... 112
 3.6. Сборка цилиндрических зубчатых передач.............. 113

3

3.7. Сборка конических зубчатых передач...................
3.8. Сборка червячных передач.............................
3.9. Сборка цепных передач................................
3.10. Сборка ременных передач.............................

    Контрольные вопросы....................................
4.  Проектирование технологических процессов сборки...........
4.1. Исходные данные.......................................
4.2. Назначение и конструкция изделия......................
4.3. Тип производства и организационная форма сборки.......
4.4. Анализ чертежа и технических условий..................
4.5. Анализ технологичности конструкции изделия............
4.6. Выбор методов обеспечения точности сборки.............
 4.7. Установление порядка комплектования изделия и составление технологической схемы сборки..............................
4.8. Анализ вариантов схем сборки..........................
4.9. Разработка технологического маршрута сборки...........
4.10. Назначение технологических баз.......................

126
132
142
150

155
156
156
156
160
162
165
170

172
178
179
183

4.11. Выбор оборудования.................................. 184
4.12. Определение режимов работы сборочного оборудования.   186
4.13. Проверка качества сборки соединений................. 188
4.14. Нормирование времени сборочных работ................ 189
4.15. Проектирование сборочных операций................... 192
4.16. Разработка схем и выбор оборудования для контроля..  195
4.17. Оформление технологической документации............. 197
    Контрольные вопросы................................... 202
Заключение................................................ 202
Приложения................................................ 203

Приложение 1. Коэффициенты линейного расширения и сжатия...203
Приложение 2. Температура нагрева охватывающей стальной детали при сборке соединений с натягом, t° С.............203
Приложение 3. Диаметры сверл для отверстий под шплинты, мм.203
Приложение 4. Диаметры сверл для отверстий под болты и

              шпильки, мм....................................204

Приложение 5. Слесарно-монтажный инструмент и приспособления................................................. 204
Приложение 6. Устройства для нагрева деталей перед запрессовкой................................................... 207
Приложение 7. Вспомогательные устройства..................209
Приложение 8. Инструмент, приспособление и устройства для механизации сборочных работ.......................... 213
Приложение 9. Дополнительные сведения.................... 232
Библиографический список................................. 233

4

ВВЕДЕНИЕ

   Технологией машиностроения называют область науки, занимающуюся изучением закономерностей, действующих в процессе производства изделий, с целью использования этих закономерностей для обеспечения требуемого качества изделий и наименьшей их себестоимости. Технология машиностроения является основной профилирующей дисциплиной специальности «Машиностроение», определяющей уровень профессиональной подготовки инженеров этой специальности и ее специализаций. Она изучается в следующих самостоятельных, но тесно связанных между собой разделах:
   —  основы технологии машиностроения;
   —  технология изготовления типовых деталей машин;
   —  технология сборки;
   —  технология ремонта машин.
   В производстве изделий машиностроения сборочные работы занимают одно из первостепенных мест. Объемы этих работ значительны и по трудоемкости составляют от 20 до 60% общей трудоемкости изготовления. На всех стадиях проектирования как конструкторской, так и технологической документации вопросам, касающимся конструкции сборочных единиц и их сборки, уделяют особое внимание. Сборка — это выполнение различных видов соединений деталей с конкретными входными и выходными параметрами. Поэтому вопросы анализа конструкторской и другой исходной информации по сборочной единице, анализ технологичности конструкции и другие разделы в проектировании технологии сборки требуют от проектировщика знаний и умения применения не только специальных, но и общеинженерных дисциплин. В настоящем учебном пособии приведены кроме специальных разделов технологии сборки, основные положения о допусках и посадках, формулы для выполнения проверочных расчетов, требования к обозначениям на чертежах применительно к конкретным видам соединений и типовым сборочным единицам изделий машиностроения. Все это позволит повысить значимость фундаментальных наук в подготовке инженера по проектированию технологии.
   При подготовке учебного пособия авторы опирались на материалы учебников и справочников, таких как: «Основы технологии сборки машин и механизмов» М.П. Новикова, «Технология машиностроения» А.А. Гусева, Е.Р. Ковальчука, И.М. Колесова и других, «Допуски и посадки» под редакцией В.Д. Мягкова, «Качество машин» под редакцией А.Г. Суслова, а также учебных пособий [25, 26], изданных в Белгородском государственном технологическом университете имени В.Т. Шухова.

5

1. СБОРКА ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ И ПОНЯТИЕ О ТОЧНОСТИ ИХ СБОРКИ

     Сборочные работы являются заключительным этапом в производственном процессе, когда из отдельных деталей и других сборочных единиц собирают готовое изделие. Качество сборки во многом определяет качество изделия, его надежность и долговечность. Поэтому этой стадии сборочного производства, технологической подготовке уделяют особое внимание. Основными видами работ при сборке является выполнение различных видов соединений деталей.

1.1. Классификация соединений деталей машин

    Сборку двух или нескольких деталей можно выполнить в виде подвижного или неподвижного их соединения. При неподвижном соединении детали сохраняют неизменное относительное положение.
    При подвижном соединении детали имеют возможность определенного перемещения.
    Неподвижные и подвижные соединения могут быть неразъемными или разъемными (рис. 1).

Рис. 1. Основные виды соединений деталей машин

     Неподвижные разъемные соединения осуществляют путем соединения деталей посадкой с натягом, использованием резьбовыми соединениями, посадкой на конус и т.п.
     Неподвижные неразъемные соединения выполняют сваркой, пайкой, склеиванием, клепкой, посадкой под прессом с большими натягами и с температурным воздействием.

Соединения деталей машин

11одвижные

11еподвижные

неразъемные

разъемные

неразъемные

разъемные

6

     Подвижные разъемные соединения осуществляются с использованием посадок с гарантированным зазором, а также при соединении шаровых. винтовых и других поверхностей.
     Неподвижные неразъемные соединения используют в тех случаях, когда в процессе эксплуатации разборка изделия не предусматривается (комплектные подшипники качения, масленки и т.п.).
     При соединении двух и более изделий необходимо обеспечить точность их взаимного положения.

1.2. Понятие о точности сборки

     Под точностью сборки понимаю! свойство процесса сборки обеспечивать соответствие значений параметров изделия заданным в конструкторской документации (ГОСТ 23887-79).
     В результате сборки необходимо обеспечить такое положение деталей и сборочных единиц, чтобы их исполнительные поверхности в своем относительном движении и в статическом положении не выходили за пределы установленных допусков при сборке и эксплуатации.
     С достижением требуемой точности сборки эти задачи решают с использованием теории размерных цепей.
     Существуют следующие методы достижения точности замыкающего звена, применяемые при сборке:
     -  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 величин.
     Использование этого метода экономично в условиях достижения высокой точности при малом числе звеньев размерной цепи, подлежащих сборке;
     -  неполной взаимозаменяемости.
     Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у заранее обусловленной части объектов без выбора, подбора или изменения их величин.
     Использование этого метода целесообразно для достижения точности в многозвенных размерных цепях. Допуски на составляющие звенья при этом больше, чем в предыдущем методе, что повышает экономичность изготовления сборочных единиц. У части изделий погрешность замыкающего звена может оказываться больше допустимой, т.е. возможен брак;
     -  групповой взаимозаменяемости.
     Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на которые они предварительно рассортированы.

7

    Этот метод применяют 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;
    -  метод пригонки.
    Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена путем удаления с компенсатора определенного слоя материала.
    Метод используют при сборке изделий с большим числом звеньев. Детали могут быть изготовлены с экономическими допусками, но требуют дополнительные затраты на предварительную сборку и разборку, на пригонку компенсатора. Экономичность в значительной мере зависит от правильного выбора компенсирующего звена, которое не должно принадлежать нескольким связанным размерным цепям;
    -  метод регулирования.
    Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена достигается изменением размера или положения компенсирующего звена без удаления материала с компенсатора.
    Аналогичен методу пригонки, но имеет большие преимущества в том, что при сборке не требуется выполнять дополнительные работы со снятием слоя металла. Обеспечивает достаточно высокую точность и позволяет периодически восстанавливать ее в процессе 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 требуемое положение.
    Использование метода наиболее целесообразно для соединений с базированием по плоскостям (привалочные плоскости станин, рам, корпусов и т.п.), а также в ремонтной практике для восстановления работоспособности изделий.

8

1.3. Методы выявления размерных цепей и расчета их допусков

1.3.1. Выявление размерных цепей изделия

    Одной из основных задач технолога является анализ конструкторской документации. Чтобы проверить достаточность и правильность простановки размеров и назначение технических требований на сборочном чертеже, разработчику рекомендуется выявить все замыкающие звенья, которые необходимо выдержать при сборке, методы достижения их точности, которые конструктор предусмотрел при конструировании и отразил в чертежах. Для этого сначала необходимо установить, какие поверхности изделия являются основными и вспомогательными базами. Так как это основные функциональные поверхности изделия, то между ними должны быть заданы основные размерные связи (замыкающие звенья). Если на замыкающее звено оказывают влияние несколько составляющих звеньев, то требуется выявить размерную цепь. Выявление размерной цепи начинают с обозначения размера замыкающего звена (рис. 1). Далее необходимо определить, к какой из поверхностей и какой детали принадлежит одна из размерных линий замыкающего звена? Например, подшипнику. Делаем предположение, что его размер оказывает влияние на замыкающее звено цепи. Если действительно это так, то наносим этот размер на эскиз изделия. Таким образом размерная линия переместилась к другой, противоположной поверхности подшипника. Далее нужно определить с какой деталью контактирует подшипник - с поверхностью вала. Предполагаем, что и эта деталь оказывает влияние на замыкающее звено и наносим очередной размер. Осуществляем такие действия до тех пор, пока размерная линия не совпадет со второй размерной линией замыкающего звена, т.е. размерная цепь окажется замкнутой. Это одно из основных требований к размерной цепи. Далее необходимо проверить и убедиться, что все выявленные составляющие звенья действительно оказывают влияние на точность замыкающего звена. Для этого, мысленно изменяем проверяемый размер. Если при этом размер замыкающего звена изменяется (остальные же составляющие звенья должны оставаться неизменными), то это звено действительно принадлежит к данной размерной цепи. По степени влияния на замыкающее звено составляющие звенья подразделяются на увеличивающие и уменьшающие. Если с увеличением составляющего звена замыкающее звено увеличивается - то это звено увеличивающее. Если же при увеличении составляющего звена замыкающее звено уменьшается, то это звено - уменьшающее. Если в составе размерной цепи оказалось хотя бы одно звено, не оказывающего влияния на замыкающее звено, то такая цепь построена неверно и ее последующее решение не имеет ни какого смысла.


9

1.3.2. Расчет на максимум и минимум, обеспечивающий полную взаимозаменяемость

Расчет поля рассеивания (допуска) замыкающего звена (обратная задача)
     При решении обратной задачи все составляющие звенья размерной цепи известны и требуется найти замыкающее звено.
     Номинальный размер замыкающего звена АЛ размерной цепи А (рис.2).
А ~ Л - (д + А-, + А₃ + Д, + Aₕ )
или в общем виде для любого количества составляющих звеньев цепи
Л - (Л + А₂ +... + Д,)- (д,₊₁ + А„₊₂ + ...+ Aₘ_ₜ);
п _   /л-1 _
А = ЕЛ- ЕЛ> 1=1         >=л+1
где Д - увеличивающие размеры составляющих звеньев; Д - умен ь-шающие размеры составляющих звеньев; т- общее количество составляющих звеньев размерной цепи, включая и замыкающее; и- количество увеличивающих звеньев цепи.

Рис. 2. Размерная цепь А, определяющая величину теплового зазора ведущей ступени редуктора в осевом направлении
     Наибольший предельный размер замыкающего звена для размерной цепи А (см. рис. 2)

А™ ₌ ^max _       ₊     ₊ Jjmin ₊ Jjmin ₊

или для любого количества составляющих звеньев

10