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

Подождите немного. Документ загружается.

плоскость сборочного элемента принята в качестве установочной техно-

логической базы, то в качестве направляющей технологической базы це-

лесообразно принять вертикальную плоскость. На направляющей базе

должны быть выбраны две опорные точки. Контакт сборочного элемента

в этих точках с рабочими поверхностями упоров сборочного стенда по-

зволит лишить сборочный элемент двух степеней свободы (перемещения

вдоль одной координатной оси и поворота относительно другой оси). На

рис. 2.9 в качестве направляющих баз обвязочных элементов и попе-

речных балок приняты плоскости стенок профилей (плоскости Б).

Последней выбирается опорная база, контакт которой в одной точке

опоры с соответствующим базовым элементом сборочного стенда позво-

ляет предупредить возможное перемещение сборочного элемента вдоль

одной координатной оси. Для сборочных элементов балочного типа (по-

перечные и продольные балки рам кузовов и тележек, стойки и обвязки

боковых стен и др.) в качестве опорных технологических баз целесооб-

разно принимать плоскости торцов балок. В рассмотренном на рис. 2.9

примере в качестве опорных баз для обвязочных элементов приняты плос-

кости торцов профилей (плоскости В).

При разработке схемы базирования необходимо иметь в виду, что в

процессе сборки некоторые сборочные элементы должны иметь опреде-

ленное число степеней свободы. В этом случае снимается соответствую-

щее число связей. В рассмотренном на рис. 13 примере поперечные балки

рамы при сборке должны быть установлены так, чтобы зазоры под сварку

в местах соединения поперечных балок с обвязками были одинаковы. В

связи с этим опорные точки не должны препятствовать свободному пере-

мещению поперечных балок вдоль своих осей в пределах имеющегося за-

зора. Отсюда следует, что в схеме базирования для поперечных балок

нельзя предусматривать опорные точки на опорных базах.

При выборе мест расположения опорных точек на технологических

установочных и направляющих базах необходимо обращать внимание

на то, что некоторые сборочные элементы имеют весьма малую изгиб-

ную жесткость и могут существенно деформироваться как под собствен-

ным весом, так и под действием даже незначительных возмущающих

усилий. Для таких элементов следует предусматривать дополнительные

промежуточные опорные точки. Например, если для обвязочного про-

филя рамы вагона опорные точки предусмотреть только по концам, то он

может оказаться существенно изогнутым как в горизонтальной, так и в

Рис. 2.10. Схема к выбору положения

опорных точек для жестких сборочных

элементов

вертикальной плоскостях. Для предупреждения возможных прогибов не-

обходимо предусмотреть промежуточные опорные точки технологиче-

ских баз — промежуточные установочные платики и упоры. Промежу-

точные опорные точки целесообразно располагать в местах соединения

сборочных элементов. Это позволит несколько упростить конструкцию

сборочного стенда, так как можно будет на один платик или упор опереть

сразу несколько сборочных элементов.

При базировании сборочных элементов, обладающих большой изгиб-

ной жесткостью, опорные точки на установочных и направляющих техно-

логических базах необходимо располагать как можно дальше друг от дру-

га. Это позволит значительно уменьшить возможную погрешность бази-

рования. Например, если пятник (рис. 2.10) при сборке рамы базировать

по опорам 1 и 2, то при незначи-

тельной разности в уровне этих

опор получим существенное откло-

нение установочной плоскости

пятника от горизонтали. Такая же

разность в уровне опор 3 и 4 приве-

дет к значительному уменьшению

возможного перекоса установочной

плоскости пятника.

После выбора опорных точек для всех сборочных элементов на схеме

базирования необходимо указать размеры, определяющие взаимное рас-

положение этих точек. Поскольку сборочные элементы своими техноло-

гическими базами должны контактировать в опорных точках с базирую-

щими поверхностями сборочного стенда, то данные размеры будут опре-

делять и взаимное расположение базирующих элементов сборочного

стенда — платиков, упоров, фиксаторов и т.п. Следовательно, указанные

размеры должны быть назначены таким образом, чтобы базирующие эле-

менты сборочного стенда обеспечивали требуемую точность сборочных

работ. Под требуемой точностью сборочных работ понимается выполне-

ние всех размеров технологического узла в целом и отдельных его эле-

ментов в пределах допустимых отклонений, оговоренных допусками на

размеры и техническими требованиями. Общие принципы определения

размеров сборочной оснастки и оборудования рассмотрены ниже.

Основные положения главы 2

В качестве установочных базирующих элементов применяются устано-

вочные платики, которые необходимо крепить к основанию стенда разъем-

ным соединением через регулировочные прокладки. Платики должны обла-

дать износостойкостью и ударной вязкостью.

В качестве направляющих и опорных базирующих элементов применяют

упоры (неподвижные, откидные, самоотводящиеся), фиксаторы, центрато-

ры.

Неподвижные упоры позволяют получить минимальную трудоемкость

сборки, но требуют более частых ремонтов оборудования.

Фиксаторы, как базирующие элементы, можно применять лишь в тех

случаях, когда погрешность базирования не превышает заданный допуск со-

ответствующего узлового размера.

Центраторы эффективны при базировании деталей по неявным базам

(осям симметрии).

Точность сборки определяется принятой схемой базирования составных

частей технологического узла в сборочном стенде, при разработке которой

необходимо стремиться к совмещению технологических баз с конструктор-

скими.

Вопросы для самоконтроля

1. С какой целью установочные платики крепят при помощи разъемного

соединения и с использованием регулировочных прокладок?

2. Как обеспечивается износостойкость и ударная вязкость базирующих

элементов?

3. Каковы преимущества и недостатки неподвижных, откидных и само-

отводащихся упоров?

4. В чем преимущества и недостатки фиксаторов?

5. Из каких условий назначаются размеры фиксаторов?

6. В каких ситуациях целесообразно применение центрирующих уст-

ройств?

ГЛАВА 3

РАСЧЕТЫ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ

СБОРОЧНЫХ СТЕНДОВ

Из практики проектирования сборочных стендов

Во многих случаях разработчики сборочных стендов осуществляют взаимопри-

вязку базирующих элементов только номинальными размерами, рассчитанными

на основе номинальных узловых размеров и размеров деталей. Это приводит к

тому, что новые сборочные стенды нуждаются в подналадке уже на стадии

изготовления первых пробных образцов технологических узлов.

3.1. Общие рекомендации по простановке размеров

на схемах базирования

При простановке размеров, определяющих взаимное расположение опор-

ных точек на схеме базирования или, что то же самое, базирующих поверх-

ностей сборочного стенда, сначала необходимо осуществить первичную

привязку групп установочных направляющих и опорных, базирующих по-

верхностей к металлоконструкции стенда, т.е. задать положение (указать

размер) хотя бы одной базирующей поверхности каждой группы по отноше-

нию к характерным поверхностям, линиям или точкам металлоконструкции

стенда. Чаще всего металлоконструкция (основание) сборочного стенда вы-

полняется в виде сварной рамы или каркаса. В этом случае положение одной

из установочных базирующих поверхностей, например установочного пла-

тика стенда, удобно задать размером от уровня какой-либо плоскости осно-

вания стенда до уровня рабочей поверхности платика. Для привязки к осно-

ванию стенда направляющих и опорных базирующих элементов можно ис-

пользовать оси симметрии металлоконструкции. Если такие оси отсутству-

ют, то выбираются любые другие поверхности, линии или точки, которые на

металлоконструкции стенда могут быть получены наиболее точно и от-

носительно которых удобно выполнять разметочные работы.

Отметим три особенности этапа выполнения первичной привязки групп

базирующих поверхностей сборочного стенда:

первая — на этапе разработки схемы базирования конструкция осно-

вания стенда пока неизвестна, поэтому речь здесь идет только о предпо-

лагаемой конструктивной схеме основания стенда; окончательный вид

металлоконструкции стенда проектируется после разработки конструкций

базирующих и прижимных элементов;

вторая — если на этапе разработки схемы базирования невозможно

представить конструктивную схему основания стенда, то этап привязки

комплектов баз к металлоконструкции стенда выполняется после разра-

ботки этой конструкции;

третья — размеры, определяющие положение технологических баз по

отношению к элементам основания стенда, сами по себе не влияют на

точность выполнения сборочных работ, поэтому они задаются как сво-

бодные (независимые) размеры; допуски на них назначаются обычно по

11—15 квалитетам, а поле допуска распределяется симметрично отно-

сительно номинального размера.

В рассмотренном на рис. 2.9 примере предполагается, что основание

стенда будет выполнено в виде сварной рамы, имеющей две оси симмет-

рии и верхнюю базовую плоскость. Группа установочных базирующих

поверхностей стенда привязана к его основанию размером Г. Направля-

ющие базирующие поверхности привязаны размером Д, а опорные —

размером Е. Численные значения этих размеров удобнее всего задавать

после определения всех остальных размеров стенда.

После привязки групп базирующих поверхностей размерами к метал-

локонструкции стенда производится взаимная увязка расположения ба-

зирующих поверхностей в пределах каждой группы. При этом соблюда-

ются общие требования к простановке размеров на чертежах изделий:

указанные размеры должны быть выполнимы и контролируемы доступ-

ными средствами технологического оснащения как при изготовлении

стенда, так и при его эксплуатации; целесообразна простановка размеров

от одной базы; при прочих равных условиях размер должен быть мини-

мальным, технологические базы должны быть совмещены с конст-

рукторскими или минимально удалены от них.

На рис. 2.9 установочные базирующие поверхности стенда (платики)

можно увязать между собой техническим требованием по допускаемой

разности в уровне, например, допускается разность в уровне установоч-

ных платиков не более 0,5 мм. Положение направляющих базирующих

элементов (упоров) увязано размерами К

, К

, Л.

Рис. 3.1. Схема к определению исполнитель-

ных размеров стенда при совмещении техно-

логических и конструкторских баз

3.2. Определение исполнительных размеров сборочных

стендов в случае совмещения технологических

и конструкторских баз

Под исполнительными размерами сборочных стендов понимаются раз-

меры, определяющие взаимное расположение базирующих элементов сбо-

рочных стендов в соответствии с разработанной схемой базирования (на

рис. 2.9 — это размеры К

, К

, Л).

При определении исполнительных размеров стендов необходимо учи-

тывать то, что при эксплуатации стендов их первоначальные размеры могут

несколько изменяться. Это обусловлено возможными износами и разрегули-

ровками базирующих элементов. Кроме того, при изготовлении технологи-

ческих узлов возможны различные систематические погрешности, например

усадка или изгиб при сварке. Влияние этих погрешностей тоже должно учи-

тываться при проектировании стенда. Следовательно, размеры стендов

должны быть назначены так, чтобы, во-первых, компенсировать возможные

систематические погрешности изготовления технологических узлов и, во-

вторых, чтобы имелся некоторый запас на разрегулировку и износ бази-

рующих элементов.

В процессе изготовления технологического узла могут появляться и слу-

чайные погрешности, изменяющие его размеры. Эти погрешности на стадии

проектирования сборочного оборудования и оснастки учесть весьма зат-

руднительно. Из этого следует, что целесообразно исполнительные размеры

стендов назначать таким образом, чтобы сборочные стенды обеспечивали

действительные размеры технологических узлов, близкие к средним.

Для иллюстрации рассматриваемого вопроса рассмотрим схему, приве-

денную на рис. 3.1. На этой схеме приняты обозначения: В — узловой раз-

мер (ширина рамы); А — исполнительный размер сборочного стенда (раз-

мер между боковыми упора-

ми); Б — размер первичной

привязки комплекта боковых

упоров в поперечном на-

правлении. Следовательно

конструкторскими базами

здесь являются наружные

плоскости полок обвязочных

уголков. Они же являются

технологическими базами.

С учетом изложенного для случая совмещения конструкторских и тех-

нологических баз может быть рекомендована следующая методика опре-

деления размеров, увязывающих взаимное расположение базирующих эле-

ментов сборочных стендов.

1. Определяется соответствующий средний узловой размер, координи-

рующий взаимное расположение конструкторских баз в конструкции

технологического узла:



+В



,(3.1)

где В

— соответствующий средний размер технологического узла;

max

, В

min

— соответственно его наибольший и наименьший размеры, оп-

ределяемые выражениями:



=В

+Е

;В



=В

+Е

,(3.2)

где В

— соответствующий номинальный размер технологического узла;

и EI

— верхнее и нижнее отклонения этого размера.

В выражении (3.2) принимаются алгебраические суммы, т.е. учи-

тываются знаки отклонений.

2. Найденный средний размер корректируется на величину возможных

систематических погрешностей, и полученная величина принимается в ка-

честве номинального размера стенда А

=В

+ΔВ,(3.3)

где ΔВ — суммарная величина систематических погрешностей, которые

возникают при изготовлении технологического узла.

Если соответствующий размер в процессе изготовления технологи-

ческого узла увеличивается, то ΔВ — отрицательна, если размер умень-

шается, то ΔВ — положительна.

3. Определяется допуск Т

соответствующего размера технологического

узла:

=Е

В

−Е

.(3.4)

4. По найденному допуску определяется квалитет, который гарантирует

выполнение размера технологического узла с требуемой точностью, т.е.

принимается квалитет, допуск по которому для данного номинального раз-

мера или равен Т

, или имеет ближайшее меньшее значение.

5. Для исполнительного размера стенда принимается номер квалитета на

1-2 ниже по сравнению с найденным на 4-м этапе квалитетом для размера

технологического узла, т.е. точность изготовления стенда должна быть вы-

ше точности изготовления узла на 1-2 квалитета. По принятому для стенда

квалитету определяется допуск IТ

его исполнительного размера.

6. Найденный допуск симметрично распределяется между верхним и

нижним отклонениями номинального размера стенда:

Е

А

Т

;Е

=−

Т

.(3.5)

Окончательно для исполнительного размера стенда получаем запись

исп

=А

Т

.(3.6)

Пример 3.1. Определить размер между направляющими упорами стенда

для сборки рамы вагона. Сборочное положение рамы — «низом вверх» (рис.

3.1). Ширина рамы В = 3096

-6

, а усадка рамы по ширине после сварки составля-

ет 8 мм, то есть ΔВ = 8 мм.

Решение

Задачу решим в соответствии с изложенными выше этапами.

1. В

max

= 3096 + 0 = 3096 мм; В

min

= 3096 – 6 = 3090 мм;

3096+3090

=3093мм.

2. А

= 3093 + 8 = 3101 мм.

3. Т

= 0 – (–6) = 6 мм.

4. По допуску Т

= 6 мм находим, что точность размера на ширину рамы га-

рантирует 14-й квалитет, так как для размера 3096 мм IT14 = 5,4 мм, а

IT15 = 8,6 мм.

5. Для исполнительного размера стенда принимаем 12-й квалитет:

IT12 = 2,1 мм.

6. Окончательно для исполнительного размера получаем

исп

=3101±1,05.

7. Определим размер Б, привязывающий группу направляющих баз к ме-

таллоконструкции стенда. Номинальное значение этого размера примем рав-

ным половине размера А, то есть Б = 1550,5 = 1550 мм. Допуск на этот размер

примем по 15-му квалитету IT15 = 5 мм. Следовательно, для этого размера по-

лучим Б = 1550 ± 2,5.

Рис. 3.2. Схема к определению исполнительных

размеров стенда при несовмещении баз: а — схе-

ма узла; б, в — размерные цепи (б — неупорядо-

ченная; в—упорядоченная); 1—4 — опорные точ-

ки на технологических базах

3.3. Определение исполнительных размеров сборочных

стендов при несовмещении технологических

и конструкторских баз

Для иллюстрации излагаемого вопроса рассмотрим схему, приведен-

ную на рис. 3.2, а. На этой схеме приняты обозначения: В — узловой

размер (ширина рамы); А — исполнительный размер сборочного стенда

(размер между боковыми упорами для зетовых профилей). Следователь-

но, конструкторскими базами являются кромки полок зетовых профилей,

а технологическими — наружные плоскости стенок.

В тех случаях, когда при разработке схемы базирования по каким либо

причинам не удалось совместить технологические базы с конструкторс-

кими (см. рис. 3.2, а), т.е. когда опорные точки расположены не на тех

поверхностях сборочных элементов, которые взаимно увязаны между со-

бой размерами, может быть рекомендована следующая методика опреде-

ления размеров, увязывающих взаимное расположение базирующих эле-

ментов стенда.

1. Составляется размерная цепь, взаимно увязывающая расположение

конструкторских и технологических баз. Для большинства технологиче-

ских узлов вагонов такая размерная цепь, как правило, содержит неболь-

шое количество звеньев.

Замыкающий (исходным)

звеном в такой размер-

ной цепи всегда будет

размер, определяющий

взаимное расположение

конструкторских баз, т.е.

узловой размер. Иско-

мый (неизвестный) раз-

мер сборочного стенда

будет одним из составля-

ющих звеньев.

Для обеспечения пол-

ной взаимозаменяемости

собираемых технологиче-

ских узлов, а также в

связи с небольшим коли-

чеством звеньев данная размерная цепь рассчитывается относительно не-

известного звена методом максимума-минимума.

Некоторые практические приемы, упрощающие процесс решения раз-

мерных цепей, будут рассмотрены ниже на конкретном примере.

Уравнения размерной цепи для расчета ее указанным методом имеют

вид:

Σ

=А

іув



−А

іум



;(3.7)

Е

Σ

=Е

іув



−Е

іум



;(3.8)

Е

Σ

=Е

іув



−Е

іум



;(3.9)

Σ

=Т

тп



.(3.10)

где В

— номинальный размер замыкающего звена размерной цепи;

iув

, А

iум

— соответственно номинальные размеры увеличивающих и

уменьшающих звеньев размерной цепи;

т и п — соответственно количества увеличивающих и уменьшающих

звеньев;

ЕS

, ЕI

— верхнее и нижнее отклонения замыкающего звена;

ЕS

iув

, ЕI

iув

— верхнее и нижнее отклонения i-го увеличивающего звена;

ЕS

iум

, ЕI

iум

— то же уменьшающего звена;

— допуск замыкающего звена;

— допуск составляющего звена (увеличивающего или уменьшающе-

го).

В уравнениях (3.7) — (3.10) под один из знаков сумм, расположенных

в правых частях, входят соответствующие характеристики искомого раз-

мера. Левые части уравнений в рассматриваемой задаче всегда известны.