Учебник по Технологии

ная сборка характеризуется тем, что сборочная единица перемещается по конвейеру вдоль рабочих мест, за каждым из которых закреплена определенная часть работы. Перемещение объекта сборки может быть свободным по мере выполнения закрепленной операции или принудительным в соответствии с ритмом процесса

Сборка по принципу концентрации операций заключается в том, что на одном рабочем месте производится весь комплекс работ по изготовлению изделия или его части. При этом повышается точность сборки, упрощается процесс нормирования. Однако большая длительность цикла сборки, трудоемкость механизации сложных сборочно-монтажных операций определяют применение такой формы в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Дифференцированная сборка предполагает расчленение сбо- рочно-монтажных работ на ряд последовательных простых операций. Это позволяет легче механизировать и автоматизировать работы, использовать рабочих низкой квалификации. Сборка по принципу дифференциации операций эффективна в условиях серийного и массового производства. Однако чрезмерное дробление операций приводит к возрастанию потерь вспомогательного времени на транспортировку, увеличению производственных площадей, повышению утомляемости рабочих при выполнении несложных однообразных действий. Поэтому в каждом конкретном случае должна быть определена технико-экономическая целесообразность степени дифференциации сборочных и монтажных работ.

К монтажно-сборочным процессам предъявляются требования высокой производительности, точности и надежности. На повышение производительности труда существенное влияние оказывают не только степень детализации процесса и специализации рабочих мест, уровень механизации и автоматизации, но и такие организационные принципы, как параллельность, прямоточность, непрерывность, пропорциональность и ритмичность.

Параллельность сборки – это одновременное выполнение частей или всего технологического процесса, что приводит к сокращению производственного цикла. Использование этого принципа обусловлено конструкцией РЭС, степенью ее расчленения на сборочные единицы. Наибольшими возможностями с технологической точки зрения обладают два вида обеспечения параллельности процессов:

1)изготовление и сборка на многопредметных поточных линиях одновременно нескольких изделий;

2)совмещение на автоматизированных поточных линиях изготовления деталей с их сборкой.

478

При организации производственного процесса стремятся обеспечить кратчайший путь прохождения изделия по всем фазам и операциям от запуска исходных материалов и ЭРЭ до выхода готового изделия. Любые отклонения от прямоточности усложняют процесс сборки, удлиняют цикл изготовления радиоаппаратуры. Принцип прямоточности должен соблюдаться во всех подразделениях предприятия и сочетаться с принципом непрерывности.

Непрерывность ТП сборки предусматривает сокращение или полное устранение межили внутриоперационных перерывов. Достигается непрерывность рациональным выбором техпроцессов, соединением операций изготовления деталей с их сборкой, включением в поток операций влагозащиты, контроля и регулировки.

Под принципом пропорциональности в организации производственного процесса понимается пропорциональная производительность в единицу времени на каждом рабочем месте, линии, участке, цехе. Это приводит к полному использованию имеющегося оборудования, производственных площадей и равномерному выпуску изделий. Улучшает пропорциональность рациональное деление конструкции на сборочные единицы и унифицированность ее элементов.

Принцип ритмичности предполагает выпуск в равные промежутки времени одинаковых или возрастающих количеств продукции. Ритмичность при сборке повышается за счет использования типовых и групповых процессов, их унификации и предварительной синхронизации операций.

Технические пути повышения производительности труда при выполнении монтажно-сборочных работ за счет механизации и автоматизации производства, внедрения новой техники и технологии рассмотрены ниже.

6.3.Виды механических соединений

6.3.1.Разъемные и неразъемные механические соединения

При изготовлении электронной аппаратуры наряду с электрическими широко используются механические соединения, которые разделяются на две группы: разъемные и неразъемные.

479

Разъемные соединения допускают полную разборку изделия на детали без разрушения их целостности. К ним относятся резьбовое, байонетное, штифтовое, шплинтовое и др. Соединение считается неразъемным, если его разборка сопровождается разрушением материалов или деталей, с помощью которых оно осуществлено. Неразъемные соединения выполняют пайкой, сваркой, склеиванием, развальцовкой, склепыванием и т.д.

Резьбовые соединения (свинчивание) в общем объеме занимают наибольший удельный вес, но характеризуются высокой стоимостью и трудоемкостью.

Склепывание применяют для конструкций, работающих при высоких температурах и давлениях, для прочных соединений неметаллических деталей с металлами. Недостатками клепанного соединения являются: отсутствие герметичности шва, ослабление материала в месте соединения, концентрация и неравномерное распределение напряжений.

Пайка и сварка конструкционных деталей имеют те же физи- ко-химические особенности, достоинства и недостатки, что и при выполнении монтажных соединений. Некоторые отличия заключаются в технологии: подготовке деталей, выборе материалов, режимов и оборудования.

Склеивание применяют для соединения материалов в самых различных сочетаниях. Соединения, полученные склеиванием, обладают высокой долговечностью, коррозионной стойкостью, теплоизолирующими, звукопоглощающими, демпфирующими свойствами, герметичностью. Технологический процесс склеивания отличается простотой, низкой себестоимостью сборки, легко может быть переведен на поточное производство. В настоящее время широко применяют комбинированные методы неразъемных соединений – клеесварные и клееклепаные.

К недостаткам клеевых соединений следует отнести сравнительно низкую стойкость при повышенных температурах, пониженную прочность при неравномерном отрыве, дефицитность, а также токсичность многих составляющих клеевых композиций.

Развальцовка сопровождается возникновением в соединениях значительных деформаций, которые искажают взаимное положение деталей. Это вызывает необходимость в повышении требований к жесткости используемых приспособлений.

Основным видом разъемных соединений является резьбовое (рис. 119), с помощью которого крепятся панели, переключатели, тумблеры, переменные резисторы, трансформаторы и др.

480

1										2					3								4

аа))

бб))

Рис. 119. Резьбовые соединения:

а – болтовое; б – винтовое; 1 – болт; 2 – винт с потайной головкой; 3 – винт с полукруглой головкой;

4 – винт с цилиндрической головкой

Для выполнения резьбовых соединений применяются ручной резьбозавертывающий инструмент, полуавтоматическое и автоматическое оборудование.

В условиях крупносерийного и массового производства целесообразно применять автоматическое оборудование, в котором сопряжение собираемых деталей, подача и ориентация крепежа, выполнение сборки соединения осуществляются механизмами в едином технологическом цикле. Однако такое оборудование имеет достаточно сложные конструкции, низкую надежность и высокую стоимость.

Важным условием обеспечения качества резьбовых соединений при работе с использованием механизированного и автоматизированного оснащения является установление необходимого усилия затяжки. Величина момента, прикладываемого к винту или гайке, зависит от того, какой элемент лимитирует прочность. При соединении винтом или болтом момент затяжки определяется их прочностью на растяжение. При завинчивании резьбы в упор момент затяжки определяется прочностью тела винта на кручение или прочностью шлица на смятие. Если резьбовое соединение имеет малое число сопрягаемых витков, то момент свинчивания ограничивается прочностью винта или гайки на срез. При соединении хрупких деталей момент затяжки лимитируется прочностью этих деталей.

481

Конструкция любого РЭС или его части (узла, блока) представляет собой комплекс взаимосвязанных неделимых частей (деталей). Необходимость разделения конструкции на составные части может вызываться как эксплуатационными функциями и условиями, так и технологическими, экономическими и производственными факторами.

Основным эксплуатационным назначением механических соединений является обеспечение заранее заданного пространственного расположения элементов конструкции и передача энергии (потенциальной или кинетической) от одной части конструкции к другой.

Все возможные виды соединений могут быть разделены на две основные группы – неподвижные и подвижные.

Неподвижные соединения предназначаются для обеспечения неизменного взаимного расположения соединяемых элементов конструкции.

Подвижные соединения предназначаются для обеспечения перемещения одной части конструкции по отношению к другой в заданных пределах.

Эти две группы соединений разделяются в свою очередь на неразъемные и разъемные.

Неразъемные соединения не рассчитаны на разъединение частей конструкции и не могут быть разобраны без разрушения хотя бы одной из соединяемых деталей или соединяющего материала. К ним относятся: склепывание, запрессовка, опрессовка, склеивание, пайка, сварка и др.

Разъемные соединения рассчитаны на возможность разборки частей конструкции и могут быть разобраны без разрушения как соединяемых, так и соединяющих деталей, например, соединение с помощью винтов, болтов и гаек, шпилек, шпонок, загибки и разворачивания выступов и т.п.

Кроме того, соединения могут быть разделены на жесткие и гибкие в зависимости от степени свободы.

Жесткие соединения (подвижные и неподвижные) характеризуются строго ограниченными степенями свободы как соединяемых элементов конструкции, так и практической неизменностью их формы.

482

Гибкие соединения (подвижные и неподвижные) характеризуются возможностью изменения взаимного расположения соединенных элементов конструкции и их геометрической формы.

По защитным свойствам соединения могут быть классифицированы на пылезащитные, влагозащитные, вакуумно-плотные, жарозащитные и т.п.

6.3.2. Требования, предъявляемые к соединениям

Требования, предъявляемые к соединениям, в основном определяются их функциональным назначением и условиями использования. Однако ряд требований является общим для соединений всех видов и назначений.

Так, все соединения, выполняющие функции передачи механических сил, в первую очередь должны удовлетворять требуемой механической прочности. Кроме того, оговариваются условия, в которых она должна обеспечиваться. Например, характер нагрузки на соединение (постоянная, переменная или знакопеременная), время действия нагрузки, периодичность или закон ее изменения, направление действия и т.п. При этом часто оговаривается характер окружающей среды: относительная влажность; степень загрязненности агрессивными агентами; температура; влажность и т.п.

В конструкциях РЭС часто используются соединения, которые должны удовлетворять одновременно высокой степени механической прочности и хорошей электропроводности, или хорошая механическая прочность должна сочетаться с хорошей электрической изоляцией одной части от другой.

Влияние внешней среды на качество соединения выражается в том, что оно подвергается коррозии, что влечет за собой ослабление отдельных точек соединения либо нарушение всего соединения.

Особенно опасной является электрокоррозия – ее действие повышается с повышением контактной разности потенциалов между соседними материалами. Влажная атмосфера еще усиливает разрушение. В паяных соединениях агрессивными агентами могут быть остатки флюса, а также пропитывающие или обволакивающие компаунды.

В вакуумно-плотных соединениях герметичных конструкций из-за разности внешнего и внутреннего давлений могут возникать механические деформации, нарушающие плотность соединения.

483

Итак, основные положения, которые должны учитываться при конструировании соединений:

1)соединение должно в максимальной степени удовлетворять своему назначению в условиях, для которых оно предназначено;

2)от соединения нельзя ожидать, чтобы оно в одинаковой мере удовлетворяло всем возможных требованиям и условиях его использования, поскольку это, как правило, в сильной степени усложняет конструкцию;

3)при выборе компромиссного решения основное внимание должно обращаться на максимальное удовлетворение главного функционального назначения соединения;

4)качество соединения определяется не только конструкцией, но в равной степени и технологией его изготовления;

5)места соединений, как правило, в большей степени подвержены воздействию внешних факторов, чем соединяемые части конструкции. Это вызывает настоятельное требование защиты соединений от этих воздействий.

6.3.3. Соединения расклепыванием и развальцовкой

Необходимость соединения металлических элементов заклепками может вытекать из конструктивных, технологических, эксплуатационных и экономических соображений. Прежде чем выбрать заклепочное соединение, конструктор должен оценить все его преимущества и недостатки по сравнению с другими возможными способами соединения.

Основными требованиями, предъявляемыми к рассматриваемому заклепочному соединению, могут быть:

∙механическая прочность;

∙надлежащая точность;

∙точность взаимного расположения соединяемых элементов;

∙водонепроницаемость;

∙влагонепроницаемостъ;

∙пылезащищенностъ;

∙хорошая электропроводность;

∙технологичность;

∙экономичность.

484

Последние два требования обязательны для любых соединений. В некоторых случаях только они и определяют выбор конструкции соединения.

Они получаются с помощью расклепывания или развальцовки отдельных заклепок или цапф, имеющихся на одной из деталей, выполняющих роль заклепок.

При склепывании (или развальцовке) соединяемые детали сильно сдавливаются, и таким образом между ними возникает трение, препятствующее их взаимному сдвигу.

Конструкции соединений, рассчитанных на большие силовые нагрузки, выполняются горячим способом, причем сжатие деталей происходит главным образом за счет сокращения длины заклепки при ее охлаждении.

В радиотехнических конструкциях горячая клепка почти не применяется, за исключением особых случаев (например, при сборке конструкций антенных сооружений).

Выбор формы заклепки прежде всего зависит от материала и формы соединяемых элементов конструкции. Так, для мягких и эластичных элементов конструкции необходимо, чтобы заклепка имела бы большой диаметр и без галтели, для элементов большой толщины возможно использовать заклепки с потайной головкой, например, если нельзя иметь выступающие элементы.

В большинстве конструкций PЭС особых требований к механической прочности заклепочного соединения не предъявляется. Прежде чем приступить к выбору конструкции заклепочного соединения, нужно установить размер диаметра заклепок, их число и расположение.

Возможны несколько видов клепаного соединения: соединение одной заклепкой, соединение двумя заклепками, соединение заклепочным рядом.

Соединение одной заклепкой может быть использовано в тех случаях, когда соединяемая деталь мала по своим размерам и к механической прочности и точности такого соединения не предъявляется строгих требований.

Соединение двумя заклепками предназначается, как правило, для повышения точности взаимного расположения, которая определяется зазорами между отверстиями и заклепками, точностью расположения отверстий и точностью выполнения ТП клепки.

485

Соединение заклепочным рядом используется в тех случаях, когда элементы конструкций имеют большую протяженность в одну сторону.

Соединение заклепками неметаллических элементов конструкции имеет свои особенности. Следует различать две основные группы соединений:

∙соединения твердых элементов конструкции;

∙соединения эластичных элементов.

Первая группа может быть поделена на две подгруппы: первая – механически прочные и хрупкие элементы; вторая – на подверженные сравнительно легкому разрыву при появлении надрезов и мало подверженных разрыву при надрезах.

Для соединения элементов из прочных неметаллов (например, стеклотекстолит) можно использовать сплошные заклепки из мягких металлов, как правило, полупустотелые или пустотелые, не прибегая к ударным клепальным станкам, а развальцовывая стержень заклепки на сверлильном станке специальной оснасткой.

Детали из хрупких неметаллических материалов (керамика, стекло) сложнее в работе – даже при развальцовке полупустотелых или пустотелых заклепок наблюдается растрескивание.

Соединения мягких и эластичных неметаллических материалов с металлическими материалами применяются довольно широко. В основном для уменьшения вероятности брака необходимо увеличивать площади материалов (чтобы избежать разрывов), а также следует учесть, что под давлением заклепки сильно деформируются.

Для неразъемного соединения широко применяют склепывание стальными, медными и алюминиевыми заклепками. Заклепки состоят из цилиндрического стержня с головкой, которая может быть полукруглой, трапецеидальной, потайной и т.д.

Для получения заклепочного соединения высокого качества необходимо правильно выбрать длину заклепки с тем, чтобы замыкающая часть заклепки была хорошо оформлена, а отверстие под заклепку заполнилось металлом без пустот и зазоров.

Склепывание можно производить двумя способами:

1)удары наносят по закладной головке, а замыкающая головка образуется от ударов стержня заклепки о поддержку;

2)удары наносят по замыкающей части, а закладная часть покоится на поддержке.

486

При закладке цапфы детали шляпка стержня заклепки подается в отверстие до упора с помощью подставки. При непосредственном расклепывании цапф деталей часто применяют подставки с подвижными губками, обжимающими деталь и предохраняющими ее от изгибов и расплющивания в процессе клепки.

Для вставки заклепок в отверстие малого диаметра применяют пинцеты или плоскогубцы, чтобы не повредить головки заклепок, губки плоскогубцев отжигают или укрепляют на них вставки из мягкого металла (латунь, медь). При несоосности отверстия в соединяемых деталях или при недостаточной очистке отверстий, получаемых вырубкой в штампах, применяют развертки, с помощью которых калибруют отверстия. В зависимости от характера воздействия на стержень заклепки различают три способа склепывания: посредством удара, прессование и развальцовка полых заклепок и цапф деталей.

Развальцовка полых заклепок и цапф деталей осуществляется на сверлильных и реже токарных станках. Операции развальцовки и завальцовки могут быть осуществлены и на специальном прессовом оборудовании. С помощью малогабаритных прессов и специальных приспособлений осуществляется запрессование – посадка цилиндрических и конических шпилек и подобных деталей.

Для клепальных работ, для расчеканки, завальцовки и развальцовки применяются специализированные и специальные клепальные станки с механическим приводом. Гидравлические прессы для выполнения неразъемных соединений применяются главным образом при производстве предварительных сборок на участках металлообрабатывающих цехов и гораздо реже – в линиях окончательной сборки изделий.

Широкое распространение получили рычажно-пневманиче- ские прессы, электромагнитные прессы.

Основными технологическими переходами при выполнении заклепочного соединения являются: совмещения отверстий соединяемых деталей, установка заклепки в отверстие с обеспечением перпендикулярного положения ее оси по отношению к плоскости соединяемых деталей, приложение усилий на заклепку по возможности в точно осевом ее направлении. Качество выполнения всех этих переходов будет определять и качество соединения, но только при условии, что форма, материал и точность размеров заклепки, а также толщина соединяемых элементов конструкции выбраны правильно.

Если очевидно, что требуемую тарировку силы удара обеспечить нельзя, то следует ориентироваться на соединение развальцов-

487