|
|
ОглавлениеКурсовое проектирование по технологии машиностроения. Предисловие Глава 1. Общие вопросы курсового проектирования Глава 2. Проектирование технологического процесса сборки узла Глава 3. Проектирование технологического процесса изготовления детали Глава 4. Конструирование и расчет приспособлений Глава 5. Оформление расчетно-пояснительной записки к курсовому проекту Глава 6. Особенности курсовых проектов различной тематики Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ УЗЛА2.1. Назначение узла в машине, краткое описание его конструкции и анализ технических требований на сборкуКаждая сборочная единица (узел) при эксплуатации машины выполняет определенное множество функций. При выполнении одноименного пункта задания студент должен выявить эти функции и кратко сформулировать основное назначение узла. Затем необходимо описать конструкцию узла с указанием его основных деталей не простым их перечислением, а с отражением функций, выполняемых каждой деталью при его эксплуатации. При необходимости описывают взаимодействие деталей при эксплуатации узла. Объем описания не ограничивают, однако оно должно содержать сведения о всех основных деталях узла, указанных в его спецификации. Завершают описание конструкции узла указанием условий его эксплуатации, под которыми обычно понимают: — диапазон изменения и характер нагрузок (статический, динамический, знакопеременный и т.д.), действующих на узел или возникающих при его эксплуатации; — диапазон температур эксплуатации как узла в целом, так и его отдельных деталей; — диапазон давлений (окружающей среды, рабочего тела) эксплуатации; — характер внешних сред (агрессивный, нейтральный), воздействующих на узел или его отдельные детали при эксплуатации; — сведения о возможных диапазонах изменения любых параметров, характеризующих специфику эксплуатации данного узла. При невозможности точной оценки условий эксплуатации узла их оценивают приближенно, используя справочную литературу, сведения, полученные при прохождении практики, а также сведения специальных дисциплин. Пример 2.1. Описание конструкции задней опоры оси шпиндельного узла токарного станка (рис. 2.1). Рис. 2.1. Задняя опора оси шпиндельного узла токарного станка: 1 — корпус; 2 — фланец; 3 — пружина; 4 — наружное кольцо подшипника; 5 — сепаратор подшипника; 6 — внутреннее кольцо подшипника; 7 — штифт; 8 — шпиндель; 9 — гайка; 10 — фиксатор; 11 — пружина; 12 — втулка; 13 — стакан в сборе; 14 — прокладка; 15 — винт; 16 — прокладка Задняя опора оси шпиндельного узла предназначена для ориентации шпинделя токарного станка в пространстве и удержания его в требуемом положении в течение всего срока эксплуатации станка. Опора представляет собой прецизионную сборочную единицу: точность посадок ее соединений достигает 2—4-го квалитетов ISO. Основу опоры образует фланец 2, устанавливаемый с гарантированным натягом в корпус 1 шпиндельной бабки. Во фланце 2 по точной посадке (Н4/12) установлено наружное кольцо конического роликового подшипника 4 с пружинами 3, расположенными по периферии его торца. Положение фланца 2 относительно корпуса регулируют с помощью прокладок 16, после чего фланец закрепляют винтами 15. Внутреннее кольцо конического роликового подшипника 6 напрессовано на шпиндель 8, пропущенный через отверстие опоры. Сепаратор подшипника 5 с роликами размещен между кольцами 4 и 6. Втулка 12 фиксирует подшипник в осевом положении, от проворачивания ее предохраняет штифт 7. Пружины 3 поджимают наружное кольцо подшипника 4 к сепаратору с роликами 5 и внутреннему кольцу подшипника 6. Стакан в сборе 13 с манжетой предохраняет подшипник опоры от загрязнений и удерживает смазку. Втулку 12 к торцу внутреннего кольца подшипника 6 поджимает гайка 9, застопоренная подпружиненным фиксатором 10. Опора оси шпиндельного узла эксплуатируется при динамических нагрузках на шпиндель, определяемых условиями и режимом обработки. Максимальная частота вращения шпинделя 3500 об/мин. Узел эксплуатируется при нормальной температуре окружающей среды (20 °С). После тепловой стабилизации возможно повышение средней температуры опоры на 20—25 °С. На сборочном чертеже узла должны быть указаны: — габаритные размеры (длина, ширина, высота); — присоединительные размеры (диаметр и длина выступающих частей валов с размерами шпонок или шлицев; диаметр и длина отверстий, центрирующих и направляющих элементов-шпонок, буртиков и т.д.); — основные расчетные размеры с предельными отклонениями (межосевые расстояния зубчатых и червяных передач; модуль и число зубьев зубчатых и червячных колес; расстояния между центрирующими и направляющими элементами и т.д.); — размеры сопряжений (диаметры и посадки сопрягаемых цилиндрических поверхностей; диаметры и посадки поршней и штоков гидро- и пневмоцилиндров, плунжеров насосов, толкателей и т.д.). Характеристики и ориентировочная применяемость некоторых посадок приведены в табл. 2.1. Таблица 2.1 Характеристики и ориентировочная применяемость посадок в системе отверстия при номинальных размерах от 1 до 500 мм Технические требования на изготовление изделия, сборочной единицы (узла) характеризуют основные параметры их качества, проверяемые при окончательном контроле или испытаниях. В технических требованиях на изделие или сборочную единицу (узел) отражают: — точность взаимного расположения собираемых деталей и сборочных единиц: допуски перпендикулярности и параллельности осей валов и плоскостей, радиальные и торцевые биения валов, роторов, зубчатых колес, фланцев и т.д.; — точность монтажных зазоров и натягов, обеспечивающих нормальную работу подшипников, зубчатых и червячных зацеплений; — характер и точность выполнения сопряжений; — требуемое усилие или момент затяжки резьбовых соединений (шпилек, гаек болтов, винтов); — плотность и герметичность стыков; — вид балансировки и допустимый остаточный дисбаланс валов и роторов. Анализ технических требований состоит не в простом их перечислении, а в мотивированном заключении о целесообразности из назначения с точки зрения функционирования узла в изделии и возможности их технологического обеспечения. Анализ выполняют в такой последовательности: 1. Приводят полную формулировку анализируемого технического требования, например: — «Допуск перпендикулярности торца кронштейна оси головки не более 0,02 мм на длине 100 мм»; — «Допуск радиального биения периферии диска компрессора оси ротора не более 0,03 мм». 2. Указывают, из каких соображений исходил конструктор узла, назначая приведенное техническое требование. При возможности обоснованность назначения требования может быть подкреплена небольшим расчетом. 3. Решают, что может произойти в работе изделия, если данное требование не будет обеспечено при сборке. Ответ должен быть конкретным и технически обоснованным. Запрещается использовать формулировки вроде: «...изделие будет работать плохо...» или «...могут возникнуть нарушения в работе изделия.». 4. Определяют методы проверки технических требований, средства и принципиальные схемы контроля (табл. 2.2). Схема должна отражать физическую сущность контроля требования в условиях реального производства и при необходимости может быть и конструктивной. 5. Приводят рекомендации по технологическому обеспечению анализируемого технического требования, например: — «Совпадение оси червяка с осью симметрии червячного колеса в пределах ±0,04 мм может быть обеспечено регулировкой положения червяка и червячного колеса при помощи набора компенсационных прокладок»; — «Допуск соосности вала электродвигателя и входного вала механизма перемещения в пределах 0,05 мм обеспечивается: в вертикальной плоскости — установкой компенсационных прокладок под электродвигатель, в горизонтальной — выверкой при помощи индикаторного приспособления с последующим центрированием штифтами механизма перемещения, отверстия под которые окончательно обрабатывают при сборке». Рекомендации должны быть конкретными. Запрещается использовать формулировки вроде: «...обеспечивается инструментом...» или «...обеспечивается рабочим при окончательной сборке...». Таблица 2.2 Схемы контроля некоторых технических требований при сборке Пример 2.2. Обеспечить расчетный натяг в соединении внутреннего кольца радиальноупорного подшипника передней опоры ротора компрессора газотурбинного двигателя с валом (посадка ∅80Н6/js6). Требование назначено исходя из условия гарантированного обеспечения соединения внутреннего кольца подшипника с валом в условиях нестационарных тепловых полей, возникающих при работе двигателя. Невыполнение данного требования может привести: при недостаточности натяга — к потере прочности соединения вследствие теплового расширения внутреннего кольца; к нерасчетному изменению рабочего зазора между телами качения и внутренней поверхностью беговой дорожки наружнего кольца подшипника. Последнее в условиях нестационарных тепловых полей может привести к заклиниванию и разрушению подшипника вследствие увеличения сил трения на поверхностях тел качения. Номинальный диаметральный натяг в соединении составляет 0,009 мм. Проконтролировать натяг в собранном соединении не представляется возможным, поэтому его обеспечивают подбором внутреннего кольца подшипника к валу по результатам контроля посадочных диаметров (рис. 2.2). Рис. 2.2. Контроль размеров посадочных поверхностей внутреннего кольца подшипника (а, б) и вала (в): 1 — внутреннее кольцо подшипника; 2 — индикаторный нутромер; 3 — вал; 4 — приспособление Диаметр внутреннего кольца подшипника 1 (рис. 2.2, а, б) измеряют с помощью индикаторного нутромера 2 повышенной точности с ценой деления отсчетного устройства 0,001 мм (предельная погрешность измерения — 0,0015 мм). Измерение выполняют в трех сечениях по ширине кольца и в трех направлениях (ку, к2, к3) по окружности. Диаметр вала 3 измеряют (рис. 2.2, в) с помощью приспособления 4 головкой рычажно-зубчатой с ценой деления деления 0,001 мм и пределом измерения ±0,05 мм в трех сечениях по оси посадочной поверхности и трех направлениях (d{, d2, d3) по окружности. Результаты измерений усредняют и делают заключение о целесообразности образования соединения вала с контролируемым подшипником. При целесообразности такого соединения описанные действия повторяют для другого подшипника. Пример 2.3. Обеспечить правильность зацепления червячного колеса редуктора с червяком. При нарушении правильности зацепления контакт звеньев зубьев колеса и червяка смещается относительно средней плоскости червячного колеса, что приводит к одностороннему неравномерному изнашиванию рабочих поверхностей элементов зацепления. Правильность зацепления червячного колеса с червяком проверяют по краске. Краску наносят на винтовую поверхность червяка и, поворачивая его, получают отпечатки на зубья червячного колеса. При правильном зацеплении червяка краска должна покрывать поверхность зуба не менее чем на 50—70%, а пятно контакта должно располагаться по обе стороны оси симметрии зуба (рис. 2.3). При одностороннем расположении пятна контакта на поверхностях зубьев положение червячного колеса относительно червяка исправляют перемещением колеса в осевом направлении, а иногда и разворотом наружных колец подшипников червяка и вала червячного колеса для направления эксцентриситетов колец в нужную сторону. Рис. 2.3. Пятно контакта червячного зацепления Пример 2.4. Допуски радиального биения цапфы ротора компрессора высокого давления газотурбинной установки (поверхность Е, рис. 2.4) и периферии барабана (поверхность И, рис. 2.4) на поясе L, не более: — поверхность Е — 0,02 мм; — поверхность И — 0,04 мм. Рис. 2.4. Контроль радиальных биений ротора компрессора высокого давления газотурбинной установки Требование назначено исходя из обеспечения минимального дисбаланса собранного ротора. Поверхность Е (см. рис. 2.4), кроме того, является поверхностью сопряжения ротора компрессора высокого давления и ротора компрессора низкого давления. Выполнение требования способствует тому, что собранный ротор будет вращаться относительно оси установки, а не относительно оси поверхности Е. Поверхность И — наиболее удаленная от оси поверхность периферии барабана. Схема контроля радиальных биений ротора установленного в центровые стойки показана на рис. 2.4. Требование обеспечивается тонким (алмазным) точением поверхностей Е и И собранного ротора с установленными рабочими лопатками. 2.2. Тип производства и метод работыТип производства заданного узла обычно указывают в задании на проект. В этом случае при выполнении данного пункта задания студент должен лишь обоснованно выбрать один из трех методов работы — непрерывно-поточный, переменно-поточный, непоточный [35]. Непрерывно-поточный (поточный) метод работы характерен для производств массового и крупносерийного типов. Для его реализации при сборке необходим высокий уровень автоматизации ТП и тщательная отработка конструкции изделия на технологичность. Основной формой реализации рассматриваемого метода является поточная линия со строгим разделением процесса сборки и синхронно выполняемые операции. При курсовом проектировании процессов сборки непрерывно-поточный метод работы выбирают сравнительно редко. Переменно-поточный метод работы характерен для производств серийного типа. Сборку изделий (узлов) осуществляют партиями, объемы которых принимают равными: — для сложных изделий — трехмесячному объему; — для изделий средней сложности — месячному объему; — для простых изделий и большого годового объема выпуска — двухнедельному объему. Переменно-поточный метод может быть рекомендован для сборки изделий, точность которых достигается методами полной и неполной взаимозаменяемости. Непоточный метод работы применяют при сборке изделий в производствах серийно-единичного типов. Его используют при незначительных объемах выпуска, частых сменах выпускаемых изделий, сборке крупногабаритных изделий, а также изделий высокой ответственности, например газотурбинных двигателей. При непоточном методе строгого закрепления операций за конкретными рабочими местами не проводят, длительность операций не синхронизируют, на рабочих местах создают заделы сборочных единиц, необходимые для обеспечения загрузки рабочих мест. На каждом рабочем месте стремятся осуществить максимальное технологическое воздействие на предмет производства, операции строят по принципу концентрации переходов. Непоточный метод также рекомендуют при использовании методов групповой взаимозаменяемости, пригонки и регулировки для обеспечения заданной точности сборки. Таким образом, выбранный метод работы может быть уточнен после выбора метода обеспечения заданной точности сборки. Внимание! Авторские права на книгу "Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Учебное пособие" (Кондаков А.И.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
