8. Конструкторско-технологическое обеспечение гпс сборки

Сборка является одним из наиболее трудоемких процессов во многих отраслях промышленности. Ее доля в общих затратах труда составляет более 50 %, и она будет относительно увеличиваться по мере внедрения заготовительных ГПС и ГПС механообработки. Одна из завершающих стадий производства – сборка – фактически определяет и качество продукции, выявляет брак предыдущих процессов, а также определяет темп выпуска продукции и работы всего завода. Вся организация производства деталей, узлов и сборки отдельных агрегатов подчиняется главному сборочному конвейеру или цеху.

Создание гибкой автоматической сборки конечного продукта во многих отраслях машиностроения является весьма дорогостоящей и сложной задачей. Жесткие, специализированные на одно изделие автоматические сборочные машины и линии применяются сравнительно давно в автомобильной и электронной промышленности, однако их эффективность достигается только при годовом выпуске изделия свыше 500 тыс. штук. Для меньшего выпуска изделий в год необходимо создание гибких сборочных машин, модулей, линий, систем. Существующие автоматические переналаживаемые сборочные машины и линии для отдельных узлов, например, для сборки редуктора или автомобильного двигателя, имеют гибкость, ограниченную сборкой трех-четырех вариантов, чаще типоразмеров, изделия.

Ключевым фактором гибкой автоматизации сборки становится не столько полное сокращение ручного труда, сколько эффективное использование живого труда в сочетании с роботизацией, эргономикой и интеграцией управления с другими производственными системами, обеспечивающими сборку. Основой такой гибкой сборки является программирование, позволяющее менять порядок действий и подачу компонентов при переходе с одного объекта сборки на другой. Гибкая программируемая сборка является наиболее трудоемкой и сложной, но в то же время центральной частью полностью интегрированного гибкого производства. Ее создание и внедрение следует рассматривать с учетом возможностей, принципов и тенденций дальнейшего развития гибкого производства. Гибкая автоматизированная сборка, видимо, будет завершающей стадией полной интеграции автоматизированного завода.

Автоматическая сборка заключается в соединении отдельных деталей в узлы, а последних – в изделия с учетом их функциональных взаимозависимостей. Причем на это уходит не более 5—20 % времени, а остальные 95—80 % связаны с автоматической подачей деталей к месту сборки, когда машина (робот) автоматически распознает, выбирает детали из любого положения, фиксирует и подает их, следит за наличием каждой детали на своем месте, проверяет функционирование узла, изделия и маркирует при необходимости, а также интерпретирует, что и где произошло. Программируемая автоматическая сборка позволяет, используя ЧПУ, собирать на той же машине различные узлы, изделия при сохранении базовых узлов машины и замене только тех, которые связаны со спецификой собираемых деталей (приспособления для установки и зажима деталей, захваты роботов, ориентирующие узлы питателей и пр.).

Автоматизация сборочных операций осуществляется в основном по двум направлениям:

- создание сборочных автоматических линий для массового и крупносерийного производства различных самостоятельных узлов изделия (двигатель, трансмиссия и др.);

- создание сборочных комплексов на базе роботов, обеспечивающих сборку типовых изделий машиностроения (редуктор, насос, электродвигатель и др.).

Второе направление связано в значительной степени с применением универсальных промышленных роботов. Точность позиционирования роботов на сборке должна быть не ниже 0,05 мм при грузоподъемности, как правило, не превышающей 15 кг. Применяемые системы управления роботами обеспечивают возможность их контурного перемещения, а также работы в режиме адаптивного управления с использованием информации, поступающей извне (как с датчиков, расположенных на ПР, так и с датчиков на разнообразных сборочных приспособлениях). Предусматривается использование и анализ сигналов различных типов датчиков: локационных, силомоментных, телевизионных камер и т.п.

Значительный скачок в развитии ГПСС обеспечит улучшение конструкции изделий и деталей с точки зрения не только их функций, но и автоматической сборки.

Можно сформулировать определенные правила, которыми должен руководствоваться конструктор-технолог при создании изделий с учетом их автоматической сборки, а именно:

- избегать, где только возможно, сборки вообще, т.е. объединять две и более деталей в одну сложную; при этом следует помнить, что обработка сложных деталей на станках с ЧПУ более эффективна; это позволит уменьшить количество операций и роботов на сборке;

- упрощать конструкцию изделия использованием для его сборки меньшего числа деталей, что облегчит сборку, обеспечит создание надежной сборочной машины;

- избегать необходимости ориентирования детали перед подачей на сборку, т.е. использовать магазинную подачу, подачу не вырубленных до конца штамповок из ленты, осуществлять частичную сборку во время снятия обрабатываемых деталей со станка;

- обеспечивать самоориентацию деталей, т.е. создавать специальные ориентирующие поверхности, создавать, если возможно, симметричные формы деталей или, наоборот, увеличивать асимметрию;

- содействовать транспортабельности конструкцией детали, т.е. создавать специальную базовую опорную поверхность;

- предусматривать сопрягаемость одних деталей с другими по специально предусмотренным поверхностям;

- использовать технологические методы соединения элементов и пр.

Разработчики и создатели ГПСС также должны следовать определенным правилам:

- сокращать долю специальных, предназначенных только для одной детали устройств и узлов автоматических сборочных машин и линий;

- обеспечивать минимальное время переналадки;

-обеспечивать возможность осуществлять независимую последовательность сборки, чтобы легче адаптироваться к новой последовательности при переходе на сборку нового изделия;

- предусматривать возможность увеличивать число сборочных позиций и автоматических потоков деталей к ним;

- устанавливать автоматические устройства обнаружения неполадки и автоматического их исправления;

- гарантировать правильность захвата и очередность подачи деталей на позицию сборки;

- избегать предварительного позиционирования деталей перед их захватом и обеспечивать правильный захват детали из любого ее положения и др.

Таким образом, соблюдая на самой ранней стадии производства (в КБ, технологическом отделе) определенные правила, а также постоянно учитывая проблемы, которые могут возникнуть при обработке и сборке, можно решить многие проблемы, возникающие при сборке на автоматических машинах и ГПСС.

Опыт показывает, что ГПСС, созданные с учетом всего комплекса производственных задач, обеспечивают высокое качество сборки, высокую производительность, гибкую приспособляемость к особенностям собираемых изделий, уменьшение заделов и запасов.