Сборка — заключительный технологический процесс. От правильно выбранного технологического процесса и качественного выполнения всех операций зависят надежность и долговечность электрических машин и аппаратов, а также их энергетические показатели.

Процесс сборки состоит из двух этапов: сборка из отдельных деталей сборочных единиц (узловая сборка) и сборка из предварительно собранных сборочных единиц, деталей и покупных деталей изделий, выпускаемых заводом (общая сборка).

Детали при соединении в сборочные единицы и сборочные единицы при соединении в готовое изделие должны сохранять определенное положение в пределах заданной точности. В одних случаях при сборке должен быть выдержан зазор, обеспечивающий взаимное перемещение деталей, в других — необходимый натяг, обеспечивающий прочность соединения.

При конструировании машин и аппаратов и проектировании технологических процессов их изготовления производят размерный анализ, с помощью которого достигают правильного соотношения взаимосвязанных размеров и определяют допустимые отклонения (допуски). Подобные расчеты выполняют на базе теории размерных цепей.

Размерной цепью называют совокупность — взаимосвязанных размеров, образующих замкнутый контур и определяющих взаимное положение поверхностей (или осей) одной или нескольких деталей.. Замкнутость размерной цепи приводит к тому, что размеры, входящие в цепь, не могут назначаться независимо, т. е. значение и точность по крайней мере одного из размеров определяются остальными. Размерная цепь состоит из отдельных звеньев.

Звеном называется каждый из размеров, образующих размерную цепь. Ее звеньями могут быть любые линейные или угловые параметры. Любая размерная цепь имеет одно замыкающее (исходное) и два или более- составляющих звеньев. Замыкающим является звено, исходное при постановке задачи или получающееся последним; в результате решения этой задачи. Таким образом, замыкающее звено непосредственно не выполняется, а представляет собой результат выполнения (изготовления) всех остальных звеньев цепи.

В соответствии с ГОСТом предусматриваются следующие методы достижения точности замыкающего звена (ранее назывались методами сборки):

1. полной взаимозаменяемости;
2. неполной взаимозаменяемости;
3. групповой взаимозаменяемости;
4. пригонки;
5. регулирования.

Метод полной взаимозаменяемости предусматривает, сборку без какой-либо дополнительной обработки деталей, их подборки или пригонки. Он экономичен там, где капитальные затраты на оснащение производства окупаются экономией, получаемой при сборке большого количества изделий. При использовании этого метода ускоряется сборка, снижается ее трудоемкость и увеличивается .выпуск изделий. При эксплуатации и ремонте обеспечивается быстрая замена изношенных деталей и сборочных единиц без какой-либо пригонки. К недостаткам метода относят меньшие допуски на составляющих звеньях, чем при всех остальных методах, что может привести к увеличению трудоемкости механической обработки и общей неэкономичности метода.

Метод неполной взаимозаменяемости предусматривает сборку, как правило, без пригонки, регулировки, подбора, при этом у небольшого количества изделий (обычно 3 изделия на 1000) значения замыкающего звена могут выйти за установленные пределы, вследствие чего возможны дополнительные затраты на замену или подгонку некоторых деталей. Преимущества этого метода те же, что и метода полной взаимозаменяемости плюс экономия, получаемая .при механической обработке за счет расширения полей допусков.

Метод групповой взаимозаменяемости (селективной сборки) предусматривает сборку без пригонки и регулировки. После изготовления собираемые детали рассортировывают по фактическим размерным группам. При сборке соединяют детали соответствующих (одинаковых) групп для получения размера замыкающего звена в заданных пределах. Преимущества метода, заключаются в возможности достижения высокой точности замыкающего звена при экономически целесообразных допусках размеров составляющих звеньев. К недостаткам относят увеличение незавершенного производства, дополнительные затраты на проверку и сортировку деталей, усложнение снабжения запасными частями.

Метод пригонки предусматривает сборку за счет пригонки заранее намеченной детали (компенсатора), на которую при механической обработке (под сборку) устанавливают определенный припуск. Величина необходимого съема припуска компенсатора определяется после предварительной сборки деталей и измерений. Преимущества метода заключаются в возможности установления экономически целесообразных допусков на изготовляемые детали. Недостатками являются значительное удорожание сборки и удлинение ее. сроков.

Метод регулирования предусматривает сборку за счет изменения размера компенсирующего звена без снятия стружки. Это изменение обеспечивается подбором сменных деталей типа прокладок, колец, втулок или специальными конструкциями компенсаторов с помощью непрерывных либо периодических перемещений деталей по резьбе, клиньям, коническим поверхностям. Преимущества метода заключаются в возможности установления экономически обоснованных допусков и регулирования размера замыкающего звена не только при сборке, но и в эксплуатации для компенсации износа. При этом методе усложняется конструкция, увеличивается количество деталей в размерной цепи, усложняется сборка.

Электрические машины и аппараты различны по конструкций, назначению, массе и другим показателям. Производство, электрических машин осуществляется от единичных экземпляров до нескольких сотен тысяч. При их сборке применяют все указанные методы.

В поточно-массовом производстве при сборке машин из готовых узлов в основном используют метод полной взаимозаменяемости. Статор, ротор, подшипниковые щиты взаимозаменяемы. Однако отдельные узлы собирают методом пригонки. Например, при сборке сердечника статора и корпуса для достижения необходимой соосности внутреннего диаметра сердечника и замков корпуса механическую обработку замков производят, на базе внутреннего диаметра сердечника. Таким же методом получают соосность наружного диаметра сердечника ротора и шеек вала под посадку подшипника.

В крупных электрических машинах при сборке обмотки и сердечника используют метод регулирования. Для плотного расположения катушек в пазу перед забивкой клина устанавливают необходимое число прокладок под клин, чтобы заполнить все оставшееся пространство между клином и катушкой. При скреплении лобовых частей катушек «между ними также ставят нужное количество прокладок для заполнения всего промежутка между катушками.

При сборке различают два вида соединений: подвижные и неподвижные. Подвижные соединения обеспечиваются посадками с зазором, на шпонку и шлицы. Такие соединения допускают разборку деталей без их повреждения. Неподвижные соединения обеспечивают неизменное положение собранных деталей.

Неподвижные неразбираемые соединения выполняют сваркой, клепкой, пайкой, склеиванием, а также посадками с натягом, неподвижные разбираемые соединения — посадками с зазором, при этом неподвижность собираемых деталей обеспечивается шпонками, болтами, штифтами. Разбираемые соединения должны быть точны, прочны, допускать многократную сборку и разборку и иметь хороший внешний вид, без вмятин, забоин и прочих дефектов.

Тема 5.2 Методы достижения точности при сборке

В производстве ЭТИ различают геометрическую и физическую точность. Геометрическая точность определяет соответствие формы, размеров и размерных соотношений, заданных рабочим чертежом.

Физическая точность определяет степень соответствия физических параметров готового изделия требуемым величинам, физические погрешности выражаются рядом показателей (электрических, магнитных, силовых).

При сборке геометрические погрешности могут вызывать физические погрешности. Например, неточность магнитного зазора в магнитной цепи из-за отклонения вызывает изменение магнитных параметров, характеристики изделия в целом. Поэтому при сборочно-монтажных необходимо тщательно учитывать появление геометрической и физической погрешности.

Метод сборки определяется степенью геометрической взаимозаменяемости деталей, которая характеризуется тем, насколько допуски их обеспечивают заданный допуск замыкающего звена размерной цепи.

где d_зам – величина допуска замыкающего звена;

d_i – величина допуска i-ого звена;

В зависимости от степени жесткости допусков звеньев и замыкающего звена сборка изделия и узла может быть осуществлена размразмечеными методами.

1. Сборка методом полной взаимозаменяемости производится в том случае, если жесткие допуски изготовление деталей позволяет собрать любую пару из произвольного числа деталей и узлов без дополнительной их обработки. Для обеспечения метода необходимы современные способы обработки деталей, точные приспособления и контрольно измерительные приборы, что экономически целесообразно при большом объеме производства, простой форме деталей, коротких размерных цепях высокой точности.

Метод прост и обеспечивает 100% взаимозаменяемость, но имеет подостаток – уменьшает допуск на составляющие звеньев, приводит к увеличению трудоемкости их изготовления, потому применяют в массовом и крупносерийном производстве.

2. Сборка методом неполной взаимозаменяемости заключается в том, что в результате сборки партии изделий требуемая точность замыкающего звена достигается не у всех изделий, а только у большей их части, т. е. имеет место определенный риск. Использование этого метода целесообразно в многозвенных размерных цепях, допуски на составляющие звенья больше, что снижает трудоемкость изготовления. Изделия, имеющие отклонение замыкающего звена, получается не много (

0.3%) и при правильной организации производства они могут быть исправлены путем пригонки. Условия использования метода:

— Расчет и установление допусков на все звенья исходя из процента риска;

— Выдерживание отклонений на каждом из звеньев размерной цепи в пределах установленных допусков;

— При сборке отсутствует выбор или подбор деталей.

3. Сборка методом групповой взаимозаменяемости (селективная сборка) заключается в изготовление деталей по технически выполненным или расширенным допускам, сортировка их на равное число групп с более узкими допусками и сборке деталей после комплектования по группам. Селективная сборка повышает точность сборки без уменьшения допуска на детали, используется в малозвенных размерных цепях для изделий с высокой точностью замыкающего звена. Сборку производят:

— Предварительной сортировкой на группы;

— Требуются дополнительные затраты на сортировку деталей по группам

— Необходима четкая организация хранения и учета деталей по группам

— Сложности при ремонте сборочной единицы.

Однако эти затраты окупаются при массовом и крупносерийном производстве.

4. Метод пригонки заключается в том, что требуется точность замыкающего звена размерной цепи достигают изменением величины одного из заранее выбранных размеров деталей посредством снятия необходимого слоя материала во время процесса сборки. При этом детали изготавливают по экономическим целесообразным допускам, а измененную величину погрешности замыкающего звена за счет компенсирующего звена. Метод применяют в единичных и малосерийных производствах.

5. Метод регулировки заключается в том, что заданную точность замыкающего звена достигают путем изменения величины заранее выбранного компенсирующего звена без снятия с него слоя материала. При этом все остальные звенья используют по расширенным допускам. Применяется метод при большом числе звеньев размерной цепи и малом допуске замыкающего звена. Взаимозаменяемость обеспечивается введением в конструкцию изделия специальной компенсирующей детали:

Метод регулировки не требует дополнительных затрат для достижения точности, применяется в серийном производстве.

В производстве ЭТИ сборка простых узлов по методу полной взаимозаменяемости; сборка электрических машин – метод регулировки.

Методы обеспечения точности сборки

Качество сборочных работ определяется:

1. качеством деталей, сборочных единиц;

2. качеством проведения комплектовочных работ.

Точность сборки – степень соответствия действительных параметров соединения параметрам, регламентированным технической документацией.

Требуемая точность сборки достигается следующими методами:

1. Метод полной взаимозаменяемости— метод, при котором требуемая точность сборки достигается путем соединения деталей без их выбора, подбора или изменения размеров (подгонки), например сборка коренных и шатунных подшипников двигателя.

Этот метод целесообразен при сборке соединений, состоящих из наибольшего количества деталей.

2. Метод неполной взаимозаменяемости – метод, при котором требуемая точность сборки достигается не у всех соединений при сопряжении деталей без их выбора, подбора, подгонки, а часть соединений не удовлетворяют точности сборки и требуют разборки и повторной сборки.

3. Метод групповой взаимозаменяемости (селективный метод) – метод, при котором требуемая точность сборки достигается путем соединения деталей, принадлежащих к одной из размерной групп, на которые они предварительно рассортированы. В пределах размерной группы требуемая точность сборки достигается методом полной взаимозаменяемости. Например, соединение поршневой палец – отверстие в поршне – отверстие в шатуне – 4 размерных группы

1. высокая эффективность;

2. экономическая точность;

3. более низкая стоимость обработки деталей

1. дополнительный 100% контроль;

2. добавочная сортировка работы и маркировка;

3. более точные измерительные средства

4. незавершенное производство

4.Метод регулирования – метод, при котором требуемая точность сборки достигается путем изменения размера одной из деталей соединения (компенсатора – кольца, шайбы, прокладки, регулировочные болта и др.) без снятия слоя металла.

5. Метод пригонки – метод, при котором требуемая точность достигается путем изменения размера компенсатора со снятием слоя металла, например соединение клапан-седло клапана в головке цилиндров, в плунжерной паре.

Размерные цепи

Сборочные и рабочие чертежи автомобиля, его сборочных единиц (узлов и механизмов) создаются на основе расчетов (динамического, кинематического и размерного).

Размерными расчетами устанавливаются размеры деталей и допустимые отклонения взаимного их положения, а также взаимосвязь между размерами сборочных единиц и нескольких деталей, входящих в сборочную единицу (все это предопределяет качество машины и ее составных частей).

Точность сборки определяют решением сборочных размерных цепей.

Размерная цепь – замкнутый контур взаимосвязанных размеров одной детали (или нескольких деталей) с допусками.

Замкнутость размерного контура – необходимое условие для составления и анализа размерной цепи.

Классификация размерных цепей:

1. по степени детализации

1.1.1 общей компоновки — характеризуют взаимосвязь между размерами сборочных единиц автомобиля, собираемых в единое целое.

1.1.2 узловые — предопределяют взаимосвязь между размерами нескольких деталей, входящих в сборочную единицу.

1.2 детальные — характеризуют взаимную связь размеров или поверхностей, относящихся к одной детали. Расчетом детальной размерной цепи достигается заданная точность взаимного расположения поверхностей и осей деталей.

2. по расположению звеньев в пространстве

2.1 линейные — все звенья, входящие в размерную цепь, расположены параллельно между собой (линейные размеры)

2.2 плоские – все звенья в одной или нескольких параллельных плоскостях (но некоторые звенья не параллельны между собой)

2.3 пространственные — некоторые или все звенья не параллельны между собой и лежат в непараллельных плоскостях.

2.4 угловые — звеньями которых являются угловые размеры

3. в зависимости от поставленной задачи

3.1 конструкторские — задача обеспечения точности решается при конструировании изделий.

3.2 технологические — задача обеспечения точности решается при изготовлении детали по мере выполнения технологического процесса.

3.3 измерительные — когда решается задача измерения величин, характеризующих точность изделия.

Размерные цепи можно изображать графически в виде схем. Размеры, образующие размерную цепь, называются звеньями размерной цепи. Отдельные звенья размерной цепи обозначаются буквами, а в индексе дается порядковый номер звена (А₁, А₂).

Размерная цепь состоит из следующих звеньев:

1. исходное (замыкающее) звено – звено, возникающее в результате постановки задачи при проектировании (или получаемой в цепи последним в результате решения задачи при изготовлении и ремонте) – А_Δ , Б_Δ;

2. составляющее звено – звено, изменение которого вызывает изменение исходного (замыкающего) звена – А₁, А_2…Б₁, Б₂…;

2.1увеличивающее звено —звено, при увеличении которого увеличивается замыкающее звено.

2.2уменьшающее звено —звено, при увеличении которого уменьшается замыкающее звено.

3. компенсирующее звено – звено, изменением размера которого достигается требуемая точность замыкающего звена – А_4к , Б_7к и т.д.; В качестве компенсаторов используются шайбы, установочное кольцо, набор прокладок, пружины, соединительные и шлицевые муфты.

4. общее звено – звено, принадлежащее одновременно несколько размерным цепям А₅ – Б₉ и т.д.;

В каждой размерной цепи есть только одно замыкающее или исходное звено, все остальные звенья являются составляющими.

Замыкающее звено может быть положительным, отрицательным и равным нулю. Решение размерных цепей позволяет определить номинальные размеры и допуски замыкающего звена, а затем, сопоставив их с действительным размером, судить о величине погрешностей.

Звено сборочной размерной цепи, которое определяет функционирование механизма, и для обеспечения точности которого, решается размерная цепь, называется исходным (функциональным) размером (зазор, натяг).

На схеме стрелки над буквенным обозначением направленные вправо – увеличивающий размер (звено), влево – уменьшающий.