Контроль качества сборки машин и механизмов

УДК 621.757

В. М. Борисов, С. В. Борисов

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СБОРКИ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

Ключевые слова: сборка машин и механизмов, контроль сборочных параметров, оценка качества сборки.

Рассмотрены технологические погрешности производственных процессов изготовления машин и механизмов. Предложена классификация таких погрешностей по стадиям производства. Разработаны рекомендации по контролю сборочных параметров и повышению точности их обеспечения.

Keywords: assembly machinery, assembly control parameters, evaluation of the quality of assembly.

The technological errors of manufacturing of machinery manufacturing processes and mechanisms. The classification of such errors at the stages of production. Recommendations to control the assembly of parameters and increase the accuracy of their software.

Качество сборки в значительной мере определяет надежность работы машин и срок их службы. Стадия сборки в производственных процессах изготовления машин и механизмов занимает особое место. В процессе сборки выявляются дефекты предшествующих технологических процессов (заготовитель-но-штамповочные, механической обработки) и их операций, может быть оценена рациональность компоновки и технологичность конструкции. Такая специфика сборочной стадии предъявляет особые требования ко всему комплексу технологического процесса сборки, его качеству и оснащенности.

Многолетний опыт выполнения научно-исследовательских работ технологических направлений, проводимых КНИТУ (КХТИ) совместно с Казанским компрессорным заводом позволил авторам систематизировать технологические погрешности производственных процессов, разработать рекомендации по их устранению или сведению к возможному минимуму, разработать рецепты по контролю основных сборочных параметров.

Технологические погрешности отдельных стадий производственных процессов могут быть подразделены на две группы. Первая - погрешности, выявляемые при сборке и вторая - погрешности, выявляемые при испытании.

К первой группе относятся погрешности конструкции (нетехнологичность конструкции, ошибки отдельных размеров, неудачная компоновка), погрешности заготовок (отступления от процентного содержания компонентов, структуры материалов, остаточные напряжения и деформации), погрешности механической и термической обработки (погрешности размеров, ориентации, качества поверхности), погрешности транспортировки и хранения (забоины, вмятины, загрязнения, коррозия).

Ко второй группе относятся так же погрешности транспортировки и хранения, погрешности сборки и погрешности регулировки (несоответствие выходных параметров машин требованиям технических условий).

К погрешностям сборки могут быть отнесены погрешности посадок (нарушения величин зазоров и натягов в сопряжениях функциональных поверхностей из-за отсутствия учета изменения качественного состояния характера размерно-силовых сборочных цепей, выбора неудачных способов кон-

троля), погрешности ориентации (перекосы, смещения, биения поверхностей из-за несовпадения осей, неперпендикулярности, непараллельности, эксцентриситета), погрешности постановки (неправильное положение деталей в соединении), гидравлические погрешности (отступления от заданных гидравлических характеристик соединения), вибрационные погрешности (нарушения заданных частот собственных колебаний), погрешности металлизации (нарушение электропроводности соединений), погрешности чистоты (нарушение чистота сборочных единиц, изделий, рабочих мест на линиях сборки).

По нашим опытно-экспериментальным данным процентное распределение погрешностей сборки может быть представлено в следующем виде: погрешности чистоты - 35%, гидравлические - 35%, посадок - 3%, ориентации - 10%, деформации - 3%, металлизации - 1%, вибрации -2%, прочие - 11%. Доля погрешностей сборки, достигает до 60% всех технологических погрешностей производственного процесса [1-3].

Следует отметить, что несоблюдение требований к чистоте при выполнении сборочных операций может повлечь не только преждевременный выход из строя машины или механизма, но и создать аварийные ситуации. Особое внимание при этом следует уделять выполнению операции пригонки деталей, когда изменения размеров одной или нескольких из них достигается путем слесарной или механической обработки. При пригонке собираемые сборочные единицы загрязняются металлической пылью, стружкой или абразивом. Поэтому пригоночные работы типа шабрения, припиловки следует выполнять в специальных помещениях, отдельно расположенных от рабочих мест узловой или общей сборки. Здесь, если это возможно, рекомендуется применение предметно-узлового метода сборки.

Гидравлические погрешности проявляются нарушением герметичности соединений, каплеобразо-ванием, отпотеванием. В машинах и механизмах встречаются три вида соединений, герметичность которых должна проверятся в обязательном порядке. Это стыки и разъемы корпусных деталей, соединения трубопроводов с корпусными деталями и соединения трубопроводов между собой. Проверку герметичности, как правило, следует проводить гидравлическим способом на специальной установке.

Установка должна обеспечить подачу жидкости под нужным давлением, иметь возможность ступенчатого его регулирования. Размещение такой установки желательно предусмотреть в специальном помещении или на отдельном участке сборочного цеха. Малогабаритные детали и сборочные единицы помещаются в специальное приспособление и подключаются к установке. Крупногабаритные сборочные единицы или собранные изделия перемещаются к установке на специальной сборочной тележке. Давление гидроиспытания должно быть в 1,5 раза выше рабочего. В качестве жидкости рекомендуется применять смесь керосина и масла, которая обеспечивает достаточную текучесть наряду с хорошей проницаемостью и предохраняет металл от коррозии.

Погрешности посадок и ориентации проверяются и выявляются при контроле зазоров в сопрягаемых деталях, биений и соосности. Самый простой способ контроля зазоров «на ощупь» - проверяется наличие зазора, но не определяется его величина.

Простейший инструментальный способ контроля зазоров - применение щупов (набор калиброванных по толщине пластин от 0,03 мм и выше). Этот способ применим в основном для контроля осевых зазоров. Контроль радиальных зазоров этим способом может быть рекомендован лишь для гладких цилиндрических поверхностей,

Радиальные зазоры и натяги пары вал-отверстие возможно контролировать, измеряя диаметры этих деталей обычным микрометрическим инструментом для измерения наружных и внутренних диаметров, и затем подсчитывать зазор или натяг как полуразность диаметров охватывающей и охватываемой поверхностей.

Измерения зазоров, особенно осевых, возможно производить индикаторными приспособлениями, состоявшими из индикатора часового типа с соответствующей нормализованной или специальной стойкой или ножкой, Применение этого способа контроля зазоров целесообразно лишь при достаточно большой и стабильной программе выпуска изделии.

Однако, рассмотренные выше способы контроля зазоров позволяют определять их величины только в статическом состоянии, без учета действия температурных и силовых деформаций. В связи с этим заслуживает внимания предлагаемый способ теоретико-вероятностного метода контроля зазоров с учетом динамических факторов [4].

Соосность отверстий деталей или сборочных единиц может проверяться различными способами. Соосность деталей с отверстиями одинакового диаметра проверяется с помощью скалки. Металличе-

ская скалка, изготовленная из инструментальной стали со шлифованной наружной цилиндрической поверхностью и подобранная с зазором, равным или меньше допуска на несоосность, вставляется вертикально в отверстия проверяемых деталей. Свободное опускание скалки под действием собственного веса свидетельствует о требуемой соосности проверяемых отверстий. Соосность отверстий разных диаметров, расположенных в разных корпусных деталях, проверяется специальным индикаторным приспособлением. Сущность способа состоит в том, что в отверстие, выбираемое за измерительную базу, точно по его оси устанавливается ножка специального приспособления. На другом конце ножки устанавливается индикатор часового типа, щуп которого при полном повороте приспособления скользит по внутренней поверхности второго отверстия, Максимальное отклонение стрелки индикатора соответствует величине несоосности.

Радиальные и торцевые биения проверяются специальными приспособлениями, в которых индикатор часового типа, устанавливается на специальной стойке.

Погрешности посадок и ориентации могут быть устранены методами подбора регулировки или подгонки.

Погрешности деформации могут возникать, в основном, за счет несоблюдения определенной схемы затяжки в групповых резьбовых соединениях и неточного контроля усилия затяжки

Рекомендуемая схема затяжки болтов или шпилек в групповых резьбовых соединениях «крест-накрест». Контроль усилия затяжки рекомендуется проводить либо по крутящему моменту с помощью специальных тарировочных ключей, отрегулированных на определенный крутящий момент, либо по углу поворота гайки, либо по выступающему концу болта или шпильки за торец гайки (не менее трех шагов резьбы).

Приведенные в статье технологические рекомендации не могут служить обязательным рецептом и должны применяться с учетом, конкретных организационно-технических условий производства.

Литература

1. М.П. Новиков, Основы технологии сборки машин и механизмов. Машиностроение, Москва, 1980. 592 с.

2. В.М. Борисов, С.В.Борисов, Вестн. Казан, технол. унта, 15, 3, 183-184 (2013).

3. В.М. Борисов, С.В.Борисов, Вести. Казан, технол. унта, 17, 1, 252-253 (2014).

4. В.М. Борисов, С.В. Борисов, Вести. Казан, технол. унта,15, 10, 217-219 (2012).

© В. М. Борисов - к.т.н., доц. каф. машиноведения КНИТУ, lashkov_dm@kstu.ru, C. В. Борисов - к.т.н., доц. каф. машиноведения КНИТУ.

© V. M. Borisov - c.t.s., associate professor of the department of mechanical engineering of Kazan National Research Technological University (KNRTU), lashkov_dm@kstu.ru, S. V. Borisov - c.t.s., associate professor of the department of mechanical engineering of KNRTU.