Лукашук В.С. Нестандартное оборудование вагоносборочного производства. Конструкция, проектирование, расчет

Подождите немного. Документ загружается.

150

Рис. 7.13. Схема выполнения размерного анализа при сборке узла без зазоров

в соединениях

Методика выполнения размерного анализа при сборке с применением

ограничительной оснастки аналогична рассмотренной выше и показана на

рис. 7.14. При выполнении размерного анализа по приведенной методике

необходимо по уравнениям (3.7)—(3.10) определить расчетные значения па-

раметров замыкающего звена.

151

Рис. 7.14. Схема выполнения размерного анализа при сборке узла с применением

ограничительной оснастки

152

Расчетное значение номинального размера зазора может оказаться от-

рицательной величиной. Поэтому при расчете минимального или макси-

мального размеров зазора номинальный размер необходимо подставлять с

полученным знаком. Наличие отрицательного зазора в соединении свиде-

тельствует о необходимости применения сборки с пригонкой по месту.

Корректировка размеров, выполняемая в блоке 5 (см. рис. 7.14), по-

зволит довести максимальный зазор в соединении до допускаемого и све-

сти до минимума долю подгоняемых деталей. Расчет ориентировочной

доли подгоняемых деталей, выполняемый в блоке 6, базируется на пред-

положении, что распределение действительных размеров корректируемой

детали подчиняется закону равной вероятности. При других законах рас-

пределения эта доля изменится. Кроме того, при корректировке размеров

автоматически задается припуск на обработку при сборке.

Замечание 7.2. Рассмотренная методика является универсальной и

применима для размерного анализа соединений любого технологического

узла. Действительно, если моделировать размерной цепью процесс обра-

зования соединений буксового узла в осевом направлении, то получим раз-

мерную цепь для сборки без зазоров в соединениях.

Замыкающим звеном этой размерной цепи будет зазор между торцом

корпуса буксы и фланцем крепительной, крышки, по наличию и величине

которого можно судить об отсутствии осевых зазоров в соединениях.

Размерные цепи радиального направления позволят проанализировать

величины зазоров (натягов) в соединениях.

Пример 7.1. Проверить возможность применения сборки рамы (см. рис. 7.11)

без зазоров в соединениях стенок профилей при следующих исходных данных:

А = 3000

-8

, Б = 2982

-3

, В = 10

-1,5

Решение

Определим расчетный допуск размера А ∙ Т

Ар

= 2,5 + 3 +2,5 = 8 мм. Заданный

допуск размера А будет Т

= 2 – (–8) = 10 мм. Имеем ситуацию Т

Ар

< Т

, сле-

довательно принятый способ сборки возможен. Найдем другие расчетные пара-

метры размера А:

рном

= 10 + 2982 +10 = 3002 мм;

Ар

= 1 + 1 = 2 мм; EI

Ар

= –1,5 – 3 – 1,5 = –6 мм;

153

рmax

= 3002 + 2 = 3004 мм; A

pmin

= 3002 + (–6) = 2996 мм.

Заданный максимальный размер будет А

max

= 3000 + 2 = 3002 мм. Имеем си-

туацию А

рmax

≠ А

max

. Выполним корректировку номинального размера поперечной

балки Б:

ΔБ = (3004 – 3002) + (10 – 8)/2 = 3 мм.

Размер Б — увеличивающее звено. Следовательно, Б = 2982 – 3 = 2979 мм.

Найдем новое значение номинального размера А:

рном

= 10 + 2979 + 10 = 2999 мм.

Отклонения этого размера остались прежними, поэтому будем иметь следую-

щие расчетные значения предельных размеров:

Аʹ

рmax

= 2999 + 2 = 3001 мм; Aʹ

pmin

= 2999 + (– 6) = 2993 мм.

Расчетные значения предельных размеров замыкающего звена находятся внут-

ри заданного диапазона, следовательно, применима сборка по методу полной

взаимозаменяемости.

Пример 7.2. Выбрать метод сборки рамы (см. рис. 7.11) при формировании

соединений стенок профилей при следующих исходных данных:

А = 3000±2; Б = 2982

-3

; В =10

-1,5

Решение

При сборке такой рамы без зазоров в соединениях стенок профилей расчетный

допуск узлового размера А останется прежним (Т

Ар

= 8 мм), а заданный допуск

= 4 мм. Имеем ситуацию: Т

Ар

> Т

, что соответствует блоку 3 на рис. 7.13.

Сборка без ограничительной оснастки не позволяет обеспечить требуемую точ-

ность узлового размера. Закрепим профили в размер А сборочным приспособле-

нием.

Пусть требуется соединить профили ручной дуговой сваркой по ГОСТ 5264-

80 сварным швом Т3 6 (двухсторонний сварной шов без разделки кромок). По

ГОСТ 5264-80, табл. 45 в соединении допускается зазор δ = 0

. Следовательно,

заданные предельные размеры зазора δ

min

= 0; δ

max

= 2. Допуск зазора Т

= 2 мм.

Найдем расчетный допуск зазора:

2δр

= 2,5 + 3 + 2,5 + 4 = 12 мм; Т

δр

= 6 мм.

154

Имеем ситуацию Т

δр

> Т

. Выполним указания по блоку 3 рис. 7.14, т.е. оп-

ределим расчетные параметры зазора:

2δ

рном

= 3000 – (10 + 2982 + 10) = –2 мм; δ

рном

= –1 мм;

2δp

= 2 – (–1,5 – 3 – 1,5) = 8 мм; ES

2δp

= 4 мм;

2δp

= – 2 – (1 + 1) = –4 мм; EI

2δp

= –2 мм;

рmax

= –1 + 4 = 3 мм; δ

рmin

= –1 + (–2) = –3 мм.

Имеем δ

рmax

≠ δ

max

. Выполним указания блока 5 (см. рис. 7.14), т.е. откор-

ректируем номинальный размер поперечной балки Б (уменьшающее звено):

Бʹ

ном

= 2982 + 2(3 – 2) = 2984 мм.

Определим новый расчетный номинальный размер зазора:

2δʹ

рном

= 3000 – (10 + 2984 + 10) = –4 мм; δʹ

рном

= –2 мм.

Расчетные предельные отклонения зазора остались прежними, поэтому

рmax

= –2 + 4 = 2 мм; δ

рmin

= –2 – 2 = –4 мм.

После корректировки размера Б имеем δ

рmax

= δ

max

, а δ

рmin

— величина отрица-

тельная, т.е. требование стандартов по максимальному зазору в соединениях вы-

полнено, однако отрицательное значение минимального зазора свидетельствует о

том, что часть деталей необходимо подрезать в процессе сборки. Ориентировоч-

ная доля подгоняемых деталей (по блоку 6 рис. 7.14) составит:

п = [0 – (–4)] 100%/6 = 67%.

7.3. Стадии разработки нестандартного сборочного

оборудования

Исходными данными для проектирования любого сборочного приспо-

собления являются:

 чертеж сборочной единицы (сборочный чертеж), а также чертежи де-

талей и сборочных единиц низших порядков, входящих в ее состав;

 количество изготовляемых узлов (годовая программа выпуска иди ко-

личество изделий в серии);

155

 предварительный вариант технологического процесса изготовления

узла (маршрутная и операционные карты);

 справочные и информационные материалы по нормализованным узлам

сборочных приспособлений (альбомы чертежей, каталоги, ГОСТы и др.).

Основанием для проектирования сборочного стенда является карточка-

заявка или техническое задание, разработанные технологическими служ-

бами (как правило, ведущим инженером-технологом). Общая схема про-

цесса проектирования сборочного приспособления показана на рис. 7.15.

Процессу непосредственной разработки приспособления должно пред-

шествовать тщательное изучение конструкторской документации на сбо-

рочную единицу. При этом особое внимание должно быть обращено на

требования к точности сборки: номинальные размеры и их отклонения,

допуски формы, допуски расположения поверхностей. Кроме этого необ-

ходимо проанализировать схему расположения сварных швов и выяснить

их влияние на возможные изменения первоначальных размеров и формы

собираемого узла (укорочение, сужение, изгибные и другие деформации).

Далее конструктор на основе объема выпускаемых изделий должен

выбрать вид будущего приспособления (универсальное или специальное)

и его тип — сборочное, сборочно-сварочное или сварочное.

После этого необходимо установить, какое положение узла является

наиболее удобным для выполнения основного объема сборочных работ

(для хребтовых балок и рам — нормальное или низом вверх, для стен —

обшивкой вверх или вниз и т.д.).

Непосредственное проектирование конструкции сборочного стенда на-

чинается с разработки схемы базирования (см. п. 2.3). На данном этапе не-

обходимо выбрать комплект баз (установочную, направляющую, опор-

ную) для каждой составной части технологического узла. Работу по вы-

бору баз удобно выполнять, пользуясь операционными картами на сбо-

рочные операции. При выборе баз составные части узла рассматривают в

порядке их установки в приспособление, определенном операционными

картами.

Параллельно должен быть решен вопрос о типе применяемых направ-

ляющих и опорных базирующих элементов (упоры — неподвижные, от-

кидные, самоотводящиеся; фиксаторы; центраторы).

На базах необходимо выбрать места расположения опорных точек,

т.е. точек, которыми составная часть узла должна опираться на базирую-

щие элементы сборочного приспособления. Расположение этих точек дол-

жно быть вполне определенным и увязано размерами (см. п. 3.1). Если

при расчете этих размеров по методике, изложенной в п. 3.2 и 3.3, выяс-

156

Рис. 7.15. Общая схема процесса проектирования нестандартного

технологического оборудования

нится, что требования к точности сборочного приспособления окажутся

весьма жесткими, то необходимо откорректировать схему базирования. Это

же относится и к ситуации, при которой не обеспечивается требование к

точности сборки узла.

157

Далее целесообразно проанализировать возможные деформации со-

бираемого узла, обусловленные усадкой швов. Если в приспособлении

предполагается предупреждать деформации приданием обратного выгиба

составным частям узла, то требуется уточнить взаимное расположение

опорных точек на соответствующих базах.

После выполнения указанных работ необходимо выбрать структурную

схему основания стенда (сварная балка, рама, каркас) и сортамент проката

для его изготовления. При этом на первом этапе можно руковод-

ствоваться рекомендациями и требованиями к конструкции основания,

приведенными в п. 1.3. Далее в процессе проектирования стенда конст-

рукция основания может быть уточнена, если его прочность или жест-

кость окажутся недостаточными.

Следующий этап заключается в расчете потребных усилий закрепле-

ния составных частей технологического узла и выборе типа прижимных

элементов (винтовые, эксцентриковые, пневматические, гидравлические).

При выборе типа прижимов необходимо исходить из объемов производ-

ства, числа прижимов в приспособлении, потребных сил закрепления де-

талей и узлов. При этом можно руководствоваться рекомендациями, из-

ложенными в п. 1.3.

После этого необходимо выбрать кинематические и конструктивные

схемы всех прижимных элементов и выполнить эскизную проработку уз-

лов сборочного приспособления. Узлом приспособления считается его

часть, включающая базирующий и прижимной элементы с крепежными

изделиями (винты, болты, штифты и др.) и часть основания стенда, на ко-

торой они закреплены. В качестве основного вида узла обычно прини-

мают вид на поперечное сечение закрепляемой детали в месте располо-

жения опорных точек.

Эскизная проработка узла обычно заключается в конструктивном ре-

шении четырех основных вопросов, приведенных на схеме рис. 7.16.

В процессе эскизной проработки узлов стенда обычно определяют не

только форму, но и параметры (материал, размеры, вид упрочняющей об-

работки и др.) деталей узла. Принятые размеры деталей проверяют проч-

ностными расчетами. При этом, как правило, применяют простейшие ме-

тоды сопротивления материалов, позволяющие оценить прочность конст-

рукции при изгибе, кручении, растяжении-сжатии, сдвиге, смятии.

Завершается процесс проектирования разработкой сборочных черте-

жей (или чертежей общих видов) самого приспособления и его узлов, а

также чертежей деталей стенда.

158

Рис. 7.16. Схема эскизной проработки узла приспособления

Если приспособление включает еще и механизмы (перемещения, подъе-

ма, поворота), то на завершающем этапе проектируют эти механизмы. Неко-

торые вопросы проектирования механизмов приспособлений рассмотрены в

главе 8.

Основные положения главы 7

Основания стендов для сборки и сварки малогабаритных балок вы-

полняют в виде сварных рам из профилей средней изгибной жесткости. Ра-

мы располагают на стойках и оборудуют системой базирующих и при-

жимных элементов. Для балок, собираемых из профилей малой изгибной

жесткости, применяют ручные прижимы. При большой изгибной жесткости

деталей применяют механические прижимы.

Балки большой длины собирают в стендах, основания которых вы-

полнены в виде многоопорных рам или балок. В сборочно-сварочных или

сварочных стендах применяют устройства для создания обратного выгиба

свариваемых конструкций.

Основания стендов для сборки и сварки рам вагонов повторяют струк-

туру собираемого узла, но имеют значительно большую изгибную жест-

кость. Установочные платики таких стендов располагают в разных уровнях,

противоположных деформации узла.

Стенды для сборки и сварки боковых стен вагонов оборудуют уст-

ройствами для прижатия листов к элементам каркаса в большом числе

близко расположенных точек (сплошное поджатие). Стойкам боковых стен

159

целесообразно придавать обратный выгиб путем временного соединения их

с листами обшивки в прогнутом состоянии.

Стенды для сборки и сварки крыш вагонов необходимо выполнять в виде

каркасов и дополнительно оборудовать прижимными порталами для прижа-

тия листов к каркасу.

Техника проектирования любого сборочного приспособления включает

комплекс взаимосвязанных работ. Эти работы направлены на обеспечение

эффективности применения приспособления, которая выражается точно-

стью сборки, минимальной трудоемкостью и безопасностью выполнения ра-

бот, работоспособностью приспособления.

Вопросы для самоконтроля

1. Укажите основные требования к компоновочным схемам стендов для

изготовления:

 концевых, шкворневых и промежуточных балок рамы вагона;

 продольных и поперечных балок рамы тележек;

 хребтовых балок рам вагонов;

 сварных обвязок кузова полувагона;

 рам вагонов;

 боковых стен;

 крыш вагонов.

2. В чем заключается сущность размерного анализа конструкции тех-

нологического узла?

3. Какими исходными данными необходимо располагать при проек-

тировании технологического оборудования сборочных цехов?

4. Изложите общую последовательность выполнения работ по проек-

тированию сборочно-сварочных стендов.

5. Какие работы из указанных на рис. 7.15 можно не выполнять при про-

ектировании сборочных стендов?