4.4 Технологические методы сборки

Различают узловую и общую сборку машин.

При узловой и общей сборке осуществляют пригонку, соединение элементов изделия и регулировку его составных частей.

Пригонкой называют дополнительную обработку сопрягаемой поверхности детали для получения заданной посадки, геометрической точности и ее качества. Основными видами слесарно-пригоночных работ являются:

• спиливание;

• зачистка;

• шабрение;

• притирка;

• полирование.

Спиливание – одна из слесарных операций, заключающаяся в срезании

слоя материала с заготовки напильником вручную или на станках. Производят в основном для пригонки сопрягаемых деталей, снятия заусенцев и неровностей; точность спиливания 0,01-0,05 мм, снимаемый припуск 0,1-0,5 мм. Средства механизации для спиливания – переносные машины с абразивным кругом (для больших поверхностей) и установки с гибким валом, работающие напильником или абразивным кругом (для небольших деталей).

Шабрение – отделочная обработка поверхности, предварительно обработанной резанием путем снятия тонкой стружки инструментом – шабером вручную или механическим путем. Применяют для устранения неплоскостности сопрягаемых поверхностей; обеспечения герметичного и плотного прилегания поверхностей разъема соединяемых деталей; повышения прилегания поверхностей в подшипниках скольжения. Этот процесс малопроизводителен и трудоемок; его заменяют шлифованием и тонким растачиванием.

Притирка - доводка деталей, работающих в паре, для обеспечения наилучшего контакта рабочих поверхностей. Применяют для плотного и герметичного соединения сопрягаемых деталей (клапаны двигателей внутреннего сгорания, плунжерные пары топливной аппаратуры). Притирку сопрягаемых деталей производят вручную или на специальных станках. После совместной притирки детали передают на сборку спаренными.

Полирование - обработка материалов до получения зеркального блеска поверхности. При слесарно-пригоночных работах уменьшает шероховатость поверхности; ее осуществляют на специальных станках.

После сборки и выверки положения сопряженных деталей в них часто по месту сверлят и развертывают отверстия под контрольные штифты. В некоторых случаях сверлят и нарезают отверстия под стопорные винты. В зависимости от габаритных размеров сопрягаемых деталей эти операции производят на сверлильных станках, ручными пневматическими или электрическими сверлильными машинами, на переносных радиально-сверлильных станках (в тяжелом машиностроении).

Соединения деталей делят на неподвижные и подвижные. Как неподвижные, так и подвижные соединения выполняют разъемными и неразъемными.

Разъемными называют соединения, которые могут быть разобраны без повреждения сопряженных элементов или крепежных деталей.

Неразъемными называют соединения, разборка которых при эксплуатации не предусмотрена; она вызывает повреждение сопряженных элементов или разрушение крепежных деталей или скрепляющего шва.

К неподвижным разъемным соединениям относят резьбовые, шпоночные и шлицевые.

Резьбовые соединения – соединения деталей при помощи резьбы. Осуществляют с помощью шпилек, болтов и винтов. Трудоемкость сборки резьбовых соединений в массовом производстве составляет 25-40% общей трудоемкости сборочных работ; поэтому вопросы ее механизации актуальны.

Соединения резьбовыми шпильками применяют при непосредственном сопряжении плоских поверхностей или с прокладками между ними. Соединению предшествует ввертывание шпилек в корпусную деталь.

Ввертывание шпилек производят различными ключами или патронами, захватывая их за резьбовую или гладкую цилиндрическую поверхность. В единичном или серийном производстве применяют ручные ключи. В массовом производстве применяют электро- или пневмошпильковерты с самораскрывающимися головками, а также специальные многошпиндельные установки; они в несколько раз повышают производительность сборщиков. Шпильки должны быть перпендикулярны плоскости спряжения и иметь заданную высоту над этой плоскостью. Перпендикулярность шпильки может быть проверена угольником и щупом, а ее высота – предельным шаблоном.

Резьбовые соединения собирают с предварительной затяжкой тележных деталей, которая зависит от сил, нагружающих соединение. Для выполнения затяжки применяют предельные ключи, выключающиеся при достижении заданного момента затяжки, и динамометрические ключи с указателем момента затяжки.

Болтовые и винтовые соединения в единичном и мелкосерийном производстве собирают с помощью гаечных ключей, что трудоемко и не обеспечивает равномерность затяжки. Время на сборку резьбовых соединений сокращают применением усовершенствованных ручных инструментов. К ним относят торцовый ключ, применяемый для работы на открытых участках; торцовый коловоротный ключ; торцовый шарнирный ключ, а также трещоточный и фрикционный ключи; торцовый шарнирно-трещоточный ключ, применяемый в труднодоступных местах.

Механизация сборки резьбовых соединений в условиях массового и серийного производства, а также в тяжелом машиностроении достигается применением электрических и пневматических инструментов. Они ускоряют сборку резьбовых соединений и повышают их качество.

Сборку резьбовых соединений нередко автоматизируют. Более легко автоматизируется сборка винтовых соединений, труднее – сборка соединений с резьбовыми шпильками и болтовых соединений.

Шпоночное соединение – неподвижное соединение вала и надетой на него детали (зубчатого колеса, муфты и т. д.) с помощью шпонки. В шпоночных соединениях используют призматические, сегментные и клиновые шпонки.

Штифтовое соединение - неподвижное соединение, которое осуществляют посредством конических и цилиндрических штифтов. Штифты применяют в качестве соединительного и установочного элемента, координирующего взаимное положение сопрягаемых деталей.

К неподвижным неразъемным соединениям относят соединения, выполненные с гарантированным натягом, развальцовкой, отбортовкой, клепкой, сваркой, пайкой и склеиванием.

Соединения с гарантированным натягом осуществляют на прессах или путем теплового воздействия на сопрягаемые детали. Применяют разнообразные прессы: винтовые ручные, реечно-рычажные, маятниковые педальные, пневматические, винтовые и реечные приводные, гидравлические и пневмогидравлические.

Сборку соединений с гарантированным натягом автоматизируют для посадки небольших деталей типа втулок, пальцев и штифтов.

Сборка с тепловым воздействием повышает прочность соединения в 1,5-2,5 раза по сравнению со сборкой на прессе, так как в этом случае микронеровности не сглаживаются. Сборку с тепловым воздействием производят с общим и местным нагревом охватывающей детали.

Развальцовывание применяют при сборке герметичных неразъемных соединений, осуществляемых путем увеличения диаметра полой охватываемой детали под действием давления, создаваемого вращающимся роликовым инструментом.

Развальцовывание производят на сверлильных, токарно-револьверных станках и специальных станках и установках, а также вручную.При автоматизированной сборке операции развальцовывания выполняют на специальных полуавтоматах и автоматах.

Отбортовка – загиб кромки металлического листа для соединения его с другим листом.

Клепка – процесс создания неразъемного соединения элементов конструкции, преимущественно из листового металла при помощи заклепок. Клепка включает операции образования отверстий в соединяемых элементах, вставку заклепок, получение замыкающей головки, т. е. собственно заклепки. Применяют для прочного и герметичного соединения деталей. С развитием технологии сварочного производства удельный вес клепки постепенно сокращается. Ее применяют в тех случаях, когда нагрев соединяемых деталей нежелателен, а также при сборке деталей из разнородных материалов (сталь – чугун, металл – пластмасса), сварка и пайка которых затруднена, а склеивание не обеспечивает нужной прочности.

Клепку выполняют в горячем и холодном состояниях. Горячую клепку применяют для заклепок диаметром более 14 мм. При горячей клепке заклепки нагревают до 1000-1100°С; заканчивается клепка при температуре 450-500°С. Клепку производят ударами пневматическими клепальными молотками или под прессом.

Для заклепок диаметром 3-12 мм используют пневматические прессы, диаметром свыше 12 мм – гидравлические и пневмогидравлические прессы. Клепальные прессы указанных типов применяют в виде стационарных установок или подвесных скоб. Для заклепок диаметром до 3 мм используют вибрационные, винтовые и педально-рычажные прессы. Для заклепок диаметром до 1 мм (часовая промышленность, приборостроение) применяют клепальные соленоидные машины. Электронные регулирующие устройства их позволяют точно установить силу ударов и продолжительность клепки.

Полуавтоматы и автоматы применяют для холодной клепки с наибольшим диаметром заклепок до 4 мм.

Сварка – технологический процесс образования неразъемного соединения деталей машин путем их местного сплавления или совместного деформирования. Сварка находит все более широкое применение в машиностроении. Она обеспечивает значительную экономию материала и снижает трудоемкость изготовления изделий. Специальные электросварочные машины включают в общий поток обработки деталей в механосборочном цехе. Сборочные работы при сварке предусматривают правильное положение соединяемых деталей и их временное скрепление. Применяемые методы сварки приведены табл. 7.

Пайка металлов является процессом соединения, при котором в зазор между нагретыми элементами вводят расплавленный припой, смачивающий их поверхности и скрепляющий соединяемые элементы после охлаждения и затвердевания. Расплавленный припой благодаря хорошему смачиванию поверхностей собираемых деталей и капиллярности проникает в соединительный шов и образует сплав, обладающий после затвердевания более высокой прочностью, чем прочность припоя.

В единичном и мелкосерийном производстве применяют пайку термическим контактом (паяльником) и газовой горелкой; в крупносерийном и массовом производстве детали нагревают в ваннах и газовых печах, а также широко применяют электронагрев. На многих заводах внедрены различные средства механизации пайки, включая индукционный нагрев.

Таблица 7 Характеристика основных способов сварки

Продолжение табл. 7

Перспективно развитие технологии пайки металлов и неметаллических материалов ультразвуком. Этот метод пайки удобен для деталей из алюминиевых сплавов.

Склеиванием соединяют детали из разнородных материалов, уменьшают массу изделий, обеспечивают герметичность и коррозионную стойкость деталей в местах соединения, снижают себестоимость изделий.

По сравнению со сварными, паяными и клепаными деталями в склеенных деталях напряжения распределены равномерно и не вызывают их коробления. Клеевые соединения хорошо работают на сдвиг, равномерный отрыв, переносят динамические и переменные нагрузки. К недостаткам клеевых соединений относятся их незначительная тепловая стойкость (для большинства клеев она не превышает 100°С), а также длительная выдержка при полимеризации.

Отечественная и зарубежная промышленность выпускает большое количество клеев для металла и неметаллических материалов. Среди них можно выделить основные группы.

1. Клеи на основе эпоксидных смол применяют при холодном и горячем соединениях металлов, керамики, пластмасс, древесины и других материалов.

2. Клеи на основе фенольных смол

3. Полиуретановые клеи.

4. Специальные клеи.

При склеивании сопрягаемые поверхности деталей очищают, обезжиривают и в некоторых случаях обрабатывают для получения| шероховатости, обеспечивающей лучшее удержание клея.

Кроме клеевых соединений применяют комбинированные – клеесварные и клеезаклепочные соединения.