Проектирование технологических процессов сборки

Московский государственный технический университет
имени  Н.Э. Баумана

Р.В. Боярская, Б.Д. Максимович,
А.Г. Холодкова

ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
СБОРКИ

 Методические указания по курсовому и дипломному проектированию

М о с к в а
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2 0 0 6

УДК 621.757-52
ББК  34.68
          Б86

Рецензент В.А. Тарасов

Боярская Р.В., Максимович Б.Д., Холодкова А.Г.   
Проектирование технологических процессов сборки: Методические 
указания по курсовому и дипломному проектированию. –  
М.:  Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2006. – 56 с.:
ил.

Рассмотрена последовательность и методика выполнения курсовых и
дипломных проектов, даны рекомендации и справочный материал.
Для студентов, обучающихся по конструкторским специальностям и
по специальности «Технология машиностроения».
Ил. 4. Библиогр. 6 назв.

                                                                                                     УДК 621.757-52
                                                                                                      ББК 34.68

Методическое издание

Раиса Владимировна Боярская
Борис Дмитриевич Максимович
Альбертина Григорьевна Холодкова

Проектирование технологических процессов сборки

Редактор О.М. Королева
Корректор Л.И. Малютина
Компьютерная верстка О.В. Беляевой

Подписано в печать  20.06.2006.  Формат 60×84/16. Бумага офсетная.
Печ. л. 3,5. Усл. печ. л. 3,3. Уч.-изд. л. 3,05. Изд. №  170. Тираж 500 экз.
 Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006

Б86

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование технологических процессов сборки выполняется 
студентами специальности «Технология машиностроения» в
курсовом проекте по соответствующей специализации в одиннадцатом 
семестре, а также студентами других специальностей в
курсовом проекте по технологии машиностроения. Кроме этого
технологические процессы сборки выполняются в дипломных
проектах по специальности «Технология машиностроения» и в
технологической части дипломных проектов других специальностей.

Основой для проектирования служат исходные данные, полученные 
при изучении технологических процессов на технологической 
практике.
Исходными данными для проектирования технологических
процессов сборки являются:
 сборочные чертежи изделия и сборочных единиц;
 технические требования на сборку;
 технические условия на сборку, указанные в отраслевых или
заводских нормативных документах;
 технический паспорт изделия или описание его назначения и
принципа работы;
 чертежи деталей, входящих в изделие и сборочные единицы;
 типовые или заводские технологические процессы сборки;
 годовая программа выпуска в штуках (согласуется с руководителем 
проекта при выдаче задания).
Задание на проектирование студент получает у преподавателя.
В задании указываются объект проектирования, программа выпуска, 
сменность работы сборочного участка или цеха. Объектом проектирования, 
как правило, выбирается изделие или сборочная единица, 
собранные из двадцати и менее деталей.
Последовательность выполнения проекта изложена в бланке
«Содержание расчетно-пояснительной записки», который выдается 
студенту в начале проектирования.

1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ

Приступая к проектированию, студент должен проанализировать 
конструкторскую и технологическую структуру изделия или
сборочной единицы.
Конструкторская структура включает: сборочные единицы, детали, 
материалы.
Технологическая структура в соответствии с ГОСТ 23887 делит 
изделие или сборочную единицу на соединения и сопряжения,
например соединения с натягом, резьбовые, соединения клеем,
пайкой, сваркой, заклепками и развальцовкой. Соединения могут
включать несколько сопряжений, например сопряжения по цилиндрическим, 
коническим или плоским поверхностям с зазором,
подвижные сопряжения по направляющим (плоским, цилиндрическим 
и др.).
Анализ структуры изделия позволяет при проектировании обоснованно 
выбирать последовательность и структуру технологического 
процесса сборки. Например, при проектировании процесса ручной 
сборки цилиндрического сопряжения с зазором 50 мкм и более
при оформлении технологической карты сборки достаточно написать: «
Взять деталь и установить согласно чертежу». Если зазор цилиндрического 
сопряжения менее 30 мкм, то необходимо написать:
«Взять деталь и установить согласно чертежу, процесс установки
выполнять, медленно покачивая и поворачивая деталь, в случае заклинивания 
деталь выбить и процесс повторить снова, не допускается 
использование ударов при установке».
При проведении анализа структуры изделия студент осуществляет 
контроль технической документации на наличие данных: о
посадках в сопряжениях и соединениях, о силах затяжки резьбовых 
соединений и т. п. Недостающие данные студент берет из литературных 
источников.

2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

Технические требования студент анализирует по двум аспектам: 
1) обоснованность их значения для условий эксплуатации
изделия; 2) определение метода их выполнения. К конструкции
изделий и сборочных единиц предъявляются следующие технические 
требования:

требования к точности взаимного расположения деталей в сборочной 
единице (зазоры, натяги, биение, отклонение от перпендикулярности 
или параллельности и т. п.);
требования к точности закрепления деталей (силы или моменты 
затяжки резьбовых соединений, силы на разрыв или сдвиг клепаных, 
паяных, сварных, клеевых соединений и соединений, полученных 
развальцовкой);
 требования к уравновешенности конструкции в целом или ее
элементов;
 требования к смазке;
 требования к покрытиям и покраске изделий;
 требования к маркировке;
 технические условия на испытание.
Анализируя требования к точности взаимного расположения
деталей, студент должен определить, каким методом будет достигаться 
заданная точность: полной, групповой или частичной взаимозаменяемостью, 
регулировкой или пригонкой.
При решении задачи регулировки точности положения детали
(деталей) компенсаторами необходимо провести расчет размерной
цепи для определения размера компенсатора [1] или для доказательства 
возможности отказа от компенсатора. Например, для конических 
и червячных зубчатых передач 8-й степени точности во
многих конструкциях предусмотрена регулировка положения зубчатых 
колес компенсатором (прокладками), что необходимо при
условии изготовления деталей на станках нормальной точности.
Однако если изготовление деталей осуществляется на станках с
числовым программным управлением, возможно достижение заданной 
точности методом полной взаимозаменяемости. Это следует 
подтвердить расчетами.
Наибольшую трудность у студентов вызывает определение
размерной цепи. Например, на рис. 1 показана схема узла с радиальными 
подшипниками качения, установленными по «жесткой»
схеме.
Для нормальной работы подшипников 5 при сборке необходимо 
обеспечить монтажный зазор между кольцами подшипников и
телами качения. Величина зазора для различных подшипников
нормализована ГОСТ или стандартами предприятия и изменяется
от 3 до 400 мкм. На величину зазора влияет точность положения
колец подшипников в радиальном и осевом направлениях. В радиальном 
направлении точность положения колец обеспечивается
методом полной взаимозаменяемости [2, 3]. В осевом направлении

точность регулируется прокладками 4 между корпусом 2 и крышками 
1, 3. Необходимость регулировки и величину прокладок определяют 
расчетом размерной цепи, в которой: L – размер корпуса;
L1 и L5 – размеры ступеней крышек; L2 и L4 – размеры подшипников; 
L3 – размер между ступенями вала.

Рис. 1. Схема узла с радиальными подшипниками качения:

1, 3 – крышки; 2 – корпус; 4 – прокладки; 5 – подшипники

При сборке зубчатых передач необходимо обеспечить монтажный 
зазор между зубьями колес в зацеплении. На рис. 2 показана
схема конической зубчатой передачи.

Рис. 2. Схема конической зубчатой передачи:
1, 3 – валы; 2 – зубчатое колесо; 4, 8 – подшипник; 5, 9 – крышки;
6 – стакан; 7 – корпус

При проведении анализа конструкции конической зубчатой передачи 
и технических требований следует учитывать, что при
сборке необходимо обеспечить зазор в зубчатом зацеплении и зазоры 
в подшипниках 4 и 8. Поэтому целесообразно выделить две
сборочные единицы: вал 1 в сборе с зубчатым колесом и внутренними 
кольцами подшипников 8 и вал 3 в сборе с зубчатым колесом
2, подшипниками 4, стаканом 6 с крышкой 5. Тогда процесс сборки 
можно разделить на этапы: 1) сборка вала 1 и установка его в
корпус 7; 2) сборка вала 3 и установка его в корпус 7.
При установке собранного вала 1 в корпус прокладками между
крышками 9 и корпусом 7 регулируются зазоры в подшипниках 8
и положение зубчатого колеса – размер В. Зазоры в подшипниках
4 регулируются прокладкой между стаканом 6 и крышкой 5 при
сборке вала 3. При установке собранного вала 3 в корпус прокладкой 
между стаканом 6 и корпусом 7 регулируется зазор в зубчатом
зацеплении. Для определения размера прокладки рассчитывается
размерная цепь, представленная на рис. 2. Для зубчатых передач
8-й, 9-й степеней точности регулировка может не понадобиться. В
этом случае методом достижения требуемой величины зазора принимается 
полная взаимозаменяемость.
На рис. 3 показан подъемный стол.
Основным техническим требованием к конструкции подъемных 
столов (цилиндрические направляющие) является «плавное
перемещение без заеданий» стола 3. Выполнение данного технического 
требования зависит от многих факторов: точности размера
L1 – межосевого расстояния между отверстиями в столе для крепления 
цилиндрических направляющих 2; точности размера L2 –
межосевого расстояния между отверстиями в корпусе для установки 
направляющих втулок 4; отклонения от параллельности указанных 
выше отверстий. Погрешности межосевых расстояний L1 и
L2 компенсируются зазором между направляющими втулками 4 и
корпусом 1. Отклонение от параллельности компенсируется зазором 
между направляющими втулками 4 и цилиндрическими направляющими 
2. Анализ конструкции позволяет правильно определить 
последовательность сборки. Для данной конструкции
крепление направляющих втулок 4 необходимо произвести после
сборки всего узла, когда направляющие втулки «самоустановятся»
в корпусе, т. е. произойдет компенсация погрешностей.
Если студент при анализе требований к точности взаимного
положения деталей в изделии пришел к выводу о необходимости
применения методов групповой или частичной взаимозаменяемо-

сти, он должен учитывать, что применение данных методов зависит 
от серийности (программы) выпуска изделия. Для современного 
серийного производства возможна замена данных методов на
обработку сопрягаемых деталей по «формуляру».

Рис. 3. Подъемный стол:
1 – корпус; 2 – цилиндрические направляющие; 3 – стол;
4 – направляющие втулки

Анализируя технические требования к точности закрепления
деталей в изделии, студент выбирает метод обеспечивающий точность 
силы закрепления деталей. Необходимо рассмотреть как минимум 
два варианта. Например, известно [2, 3, 4], что точность
силы затяжки резьбового соединения можно обеспечивать, контролируя 
силу шестью методами: по моменту на ключе, по углу
поворота резьбовой детали, по удлинению резьбовой детали, комбинированным 
методом (по моменту и углу), по пределу текучести
резьбовой детали и вводя в конструкцию контрольные элементы.
Например, для затяжки болтов крепления головки блока цилинд-

ров двигателя внутреннего сгорания с предельно допустимым разбросом 
силы затяжки ± 10 % возможны три метода затяжки: по
моменту, комбинированный и по пределу текучести резьбовой детали. 
Следовательно, для обеспечения заданной силы для заданной
конструкции необходимо рассчитать три метода и выбрать один из
них. Выбор, при прочих равных параметрах, может быть обоснован 
показателями стоимости (дополнительное оборудование и
т. п.) и трудоемкости (длительность процесса и т. п.).
Все расчеты, связанные с анализом технических требований,
приводятся в пояснительной записке проекта, обязательно рисуются 
схемы контроля анализируемых технических требований, а в
проектах по специализации «сборка» такие схемы целесообразно
выносить на листы. Например, на рис. 4 приведена схема контроля
осевого люфта вала.

Рис. 4. Схема контроля осевого люфта вала:

1 – шестерня; 2 – вал; 3 – индикаторное приспособление

Контроль необходим, так как на валу 2 установлена торцевая
шестерня 1. Контроль осуществляется индикаторным приспособлением 
3. Для осуществления контроля к валу 2 необходимо приложить 
знакопеременную силу Р.

3. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Оценка технологичности изделия или сборочной единицы проводится 
для установления соответствия конструкции условиям
эксплуатации и изготовления. Основное внимание следует уделить
соответствию конструкции условиям изготовления, так как это

является основной задачей технолога. Технологичность оценивается 
на двух уровнях: качественном и количественном.
Качественно (хорошо или плохо) оцениваются такие свойства
конструкции, как удобство сборки, прямолинейность движений,
наличие баз для закрепления деталей при сборке и др.[2].
Количественно по ГОСТ 14.201 и 14.205 технологичность оценивают: 
коэффициентом сборности конструкции 
сб,
K
который
отражает возможность наиболее полного разделения конструкции
на узлы, 
сб
/(
),
K
Е
E
D
=
+
где Е – число сборочных единиц; D –
число деталей, не вошедших в сборочные единицы; коэффициентом 
унификации 
ун,
K
который отражает возможность применения

однотипного, универсального инструмента, 
ун
ду
общ
/
,
K
K
K
=
где

ун
K
 – количество унифицированных деталей по наименованию в

спецификации; 
общ
K
 – общее количество деталей; а также коэф-

фициентами стандартизации 
ст,
K
взаимозаменяемости 
вз,
K
 повторяемости 

пов
K
 [2].
Для условий автоматизированной сборки необходимо рассчитать 
ряд дополнительных коэффициентов по методике, изложенной 
в [2].
Полученные значения коэффициентов сравнивают с отраслевыми 
нормативами или конструкциями-аналогами.
Расчеты, связанные с анализом технологичности, студент приводит 
в пояснительной записке. По итогам анализа студент может
внести изменения в конструкцию изделия, однако эти изменения
не должны ухудшать эксплуатационные показатели конструкции.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ СБОРКИ

Технологические схемы сборки показывают последовательность 
присоединения и закрепления деталей в изделии или сборочной 
единице. Технологические схемы сборки подразделяют на
общую (сборка изделия) и узловую (сборка сборочной единицы).
Правила оформления технологических схем сборки представлены
в [2, 3, 4, 5].
При разработке технологической схемы сборки необходимо
обосновать последовательность сборки. Критериями выбора последовательности 
сборки являются: