РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И МЕЖПЕРЕХОДНЫХ РАЗМЕРОВ

4.Базовые детали изделий должны иметь надежные комплекты технологических баз для установки на рабочих позициях автоматов, позволяющих реализовать принципы единства и постоянства баз.

5.Базовые детали изделий должны просто и надежно устанавливаться

изакреплятся в сборочном приспособлении.

6.Детали изделия должны иметь точно выполненные базы для надежного захвата рабочим органом робота.

7.В конструкции изделия необходимо максимально использовать унифицированные и стандартные детали. Это позволяет применить однотипные исполнительные и вспомогательные устройства сборочных автоматов.

8.Конструкция изделия должна обеспечивать подачу деталей по простым прямолинейным траекториям. Детали должны последовательно поступать в одном направлении на базовую деталь. Предпочтительная подача в вертикальном направлении. Это упрощает конструкции исполнительных механизмов автомата.

9.Конструкция изделия должна быть удобной для подвода и отвода сборочных инструментов по прямолинейным траекториям.

10.Конструкция изделия должна обеспечивать возможность сборки без изменения положения (поворота) базовой детали.

11.Сложные изделия должны допускать их расчленение на предварительно собираемые сборочные единицы. Это позволяет автоматизировать узловую сборку. Узлы после контроля передаются на общую сборку.

Автоматизация сборки облегчается переходом к более удобным видам соединений сопрягаемых деталей.

1.Применение болтовых соединений усложняет конструкцию сборочных автоматов. Более удобны винты, ввертываемые в резьбовые отверстия соединяемых деталей.

2.Неудобны при автоматической сборке валов шпоночные соединения. Их желательно заменять шлицевыми или соединениями с гарантированным натягом.

3.Автоматическая сборка упрощается при использовании в качестве фиксаторов разрезных стопорных колец вместо шайб с винтами или фиксирующих гаек.

4.Технология выполнения соединений не должна быть связана с продолжительными процессами (охлаждением нагретых деталей, сушкой, полимеризацией клеев). Несоблюдение этого условия нарушает синхронизацию переходов сборки.

61

12.3. Методы достижения точности при автоматической сборке.

Сборка с применением метода полной взаимозаменяемости обеспечивает наибольшую простоту автоматизации сборочных работ. Этот метод наиболее эффективен в малозвенных размерных цепях.

Другие методы достижения точности принципиально возможны, но применение их связано с техническими трудностями.

Сборку по методу групповой взаимозаменяемости в автоматизированном производстве применяют при повышенных требований к точности замыкающих звеньев размерных цепей. Сборочные машины в этом случае усложняются тем, что для каждой размерной группы деталей необходим отдельные бункера или магазины. Усложняются так же технологическая схема машины и система управления.

Сборка по методу регулирования принципиально возможно и допустимо при наличие сложных многозвенных размерных цепей. Сборочная машина при этом усложняется введением устройств для проверки выдерживаемого при сборке размера и установки подвижного (или неподвижного) компенсатора. Выполнение пригонок на сборочной машине целесообразно. Они нарушают темп сборки и усложняют исполнительные устройства. При необходимости пригонку следует выполнять вне автоматической линии.

Сборка с применением методом неполной взаимозаменяемости в условиях автоматизации возможна. В этом случае структура сборочных машин усложняется введением устройств для контроля выдерживаемых размеров и удаления изделий, у которых замыкающее звено выходит за пределы установленного допуска. Эти изделия подвергают дополнительной (ручной) сборке.

12.4. Особенности проектирования технологических процессов.

Проектирование технологических процессов автоматической сборки имеет свои особенности:

1.до начала проектирования выявляют перспективный объем выпуска изделий и предполагаемую продолжительность их производства. Предположительно устанавливают уровень автоматизации, намечая, какие процессы будут автоматизированы полностью и какие частично. На основе этих данных проводят технико-экономическое обоснование автоматизации.

2.Тщательно разрабатывают технологические процессы сборки, учитывая, что их последующая коррекция будет крайне затруднена в связи с большими затратами на автоматизацию.

3.За основу разрабатываемой технологии принимают существующую прогрессивную технологию и проверенные типовые решения.

62

4.При проектировании обеспечивается непрерывность протекания технологических процессов сборки и сокращение производственного цикла, оптимальная концентрация переходов при построении операции.

5.Особое внимание уделяют детальной проработке вопросов ориентации, базирования, транспортирования, контроля качества продукции,

атакже технических заданий на конструирование специальных исполнительных устройств и оснастки.

Ряд особенностей имеет проектирование операций сборки.

1.Уточняют содержание операций, степень концентрации технологических переходов, выявляют и регламентируют по времени все элементы операции – от ориентации деталей до удаления собираемого изделия, определяют силы запрессовки, клепки, затяжки резьбовых соединений, штучное время.

2.Устанавливают технологические характеристики необходимого сборочного оборудования: структурная схема, кинематика и динамика, система управления, необходимость переналадки, степень автоматизации рабочего цикла.

3.Составляют техническое задание на конструирование сборочного приспособления (и специальных сборочных инструментов) с указанием принятых схем базирования, способов автоматической подачи, ориентации деталей и снятия собранного изделия.

4.Определяют необходимый контроль выполнения сборки, включая технологические и вспомогательные элементы операции.

5.При проектировании сложных операций сборки на многопозиционных станках и автоматических линиях определяют загрузку оборудования по отдельным позициям, стоят циклограммы работы и уточняют загрузку оборудования.

6.При использовании автоматических линий устанавливают структуру и тип линии, применяемое оборудование, число участков и линий, загрузки и надёжности работы отдельных позиций, необходимые заделы и накопители, конфигурацию линии в плане. На основе этих данных составляют техническое задание на проектирование линий.

7.нормы времени на операцию сборки определяют расчетноаналитичским методом. При использовании автоматического оборудования

штучное время определяют без учета времени tоб на обслуживание рабочего места и времени tп перерывов в работе.

8.Оценки и сопоставления вариантов технологических процессов автоматической сборки производят на основе системы техникоэкономических показателей [24].

63

12.5. выбор направления автоматизации.

Объём автоматизации сборочных работ зависит от конструктивного исполнения изделия, числа детали сборочной единицы, их размеров, массы и годовой программы выпуска.

В мелкосерийном производстве (ведется тысяча изделий в год) предпочтительна схема одно – и двухпозиционной сборке, выполняемо одним промышленным роботом последовательно с помощью быстросменных захватов и сборочных инструментов. Набор захватов и инструментов, необходимых для сборки партии изделий одного типоразмера, устанавливается в инструментальный магазин.

Для сборки сложных изделий с годовой программой несколько сотен тысяч изделий может быть применена многооперационная схема сборки с круговой или линейной траектории перемещения собираемого изделия соответственно на круглом длительном столе или конвейере, обслуживаемых автоматическими манипуляторами или промышленными работами.

Перспективным направлением автоматизации сборочных работ является создание типовых переналаживаемых сборочных линий, обслуживаемых несколькими операторами – сборщиками и промышленными работами и применение последних для выполнения типовых операций (клепки, сварки, сборки резьбовых соединений).

Следует использовать два робота один с многоинструментальной головкой и автоматической системой выбора инструмента, а другой – для поддержки со стороны замыкающей головки (заклепки, электрода, болта).

Определяющим фактором выбора направления автоматизации сборочных процессов является размер партии изделий. При больших партиях рациональная сборка на полностью автоматизированных сборочных линиях с высокой дифференциацией операций и минимальным временем такта.

Для мелкосерийного производства целесообразно создать сборочные центры, ориентированные на сборку законченного узла. Взаимозаменяемость таких технологических моделей с разнообразной степенью автоматизации позволит создать автоматические сборочные линии любой производительности.

12.6. Автоматизация сборочных операций.

При автоматизации сборочных операций выполняются следующие виды работ:

−анализ сетевой сборочных процессов;

−формулировка требований л автоматическому оборудованию и объектам сборки;

−выявление конструкции сборочного приспособления;

64

−формулировка условий собираемости деталей на сборочной

операции;

−анализ пространственного расположения сопрягаемых поверхностей;

−выбор оптимального варианта выделения из изделия ( сборочной единицы) типовых групп комплектов;

−анализ условий реализации сборочной операции и разработка рациональной схемы сборки;

−формулировка требований к сборочному инструменту и средствам автоматизации;

Для автоматической сборки необходимы автоматически действующие устройства, надежно выполняющие все переходы сборки;

−бункерно-ориентирующие устройства для деталей изделия, кассеты или магазины, загружаемые более сложными по своей конфигурации деталями в предварительно ориентированном виде.

−накопители, соединяемые с бункеро-ориентирующими устройствами открытыми или закрытыми лотками ( трубками);

−отсекатели-усройства для передачи детали из накопителя после освобождения ее отсекателем на сборочную позицию автомата;

−устройства для получения соединений (прессовых, развальцованных, клепанных и др.)

−устройства, выполняющие специальные функции (обдувки, смазку и др.)

−устройства, контролирующие правильность выполняемого соединения (взаимного положения, размеров, выдерживаемых при сборке, герметичность);

−механизмы для удаления собранного изделия из автомата в тару или на транспортер ( лоток) для передачи на следующий автомат без изменения ориентации.

Сложные базовые детали собираемого изделия устанавливают в приспобление на сборочной позиции вручную или механической рукой (роботом) из магазина (с конвейера) с последующим ее закреплением и откреплением в конце сборки.

Требования, предъявляемые к конструктивным особенностям промышленных роботов (ПР);

−автоматическая смена захватов и сборочного инструмента;

−адаптация роботов к определенным условиям захватывания и соединения деталей;

−диапазон скоростей перемещения исполнительных органов ПР;

−точность позиционирования или наличие устройств компенсации погрешности позиционирования при соединении деталей;

65

−контроль качества сборки.

Наиболее широкое применение получило техническое решение по автоматизации сборочных операций роботами, встроенными в сборочную машину.

Выполнение операций соединения разнообразных конструкций с помощью ПР требует создания специализированного сборочного инструмента для захватывания, перемещения, присоединения и установки:

−детали для точного позиционирования с большими зазорами;

−детали с валами зазорами или не большими натягами;

−нежестких деталей (резиновых манжет);

−упругих деталей (пружинных колец);

−резьбовых соединений (с контролем крутящего момента или других параметров);

−детали на вал, включая инструмент со встроенным механизмом дополнительной операции по базовой;

−сборки с пластической деформацией (клепки, раскатки).

−Специализированный сборочный инструмент должен

−быть универсальным по элементам базирования деталей и местам присоединения к ПР;

−допускаются по условиям сборки погрешности захватывание

деталей;

−обеспечивая надежность захватывания и транспортирования детали на сборочную позицию;

−обеспечивать компенсацию погрешности взаимного расположения сопрягаемых поверхностей перед соединением;

− допускать легкость регулировки и переналадки для присоединения однотипных деталей в установленном диапазоне размеров;

−допускать возможность встраивания элементов контрольных устройств и средств адаптации.

Выбор специализированного сборочного инструмента производится по технологическому процессу сборки.

Исходными данными для выбора типа специализированного сборочного инструмента являются:

−содержание переходов (операции);

−эскиз перехода (операций);

−вид работ, выполняемых на переходе (операций);

−характеристика работ с указанием количественных параметров;

−вид привода (электрический, пневматический, гидравлический);

−планировка оборудования на рабочем месте с указанием мест подвода источников энергии;

66

−тип подвески или установки сборочного инструмента.

При автоматизации сборочных операций, в случае невозможности их роботизации, необходимо стремиться к замене ручных работ различным механизированном инструментом, который облегчает труд и повышает его производительность.

В качестве механизированного инструмента применяется:

−электрические и пневматические сверлильные машины;

−электрические и пневматические шлифовальные машины;

−электрические и ножевые ножницы;

−электрические, гидравлические и пневматические резьбозавертывающие машины (гайковерты и винтоверты);

−пневматические рубильные молотки;

−резьбонарезные пневматические машины;

−резьбовые роликовые и быстросменные патроны для завинчивания

шпилек;

−пружинные балансиры для подвески инструмента;

−пневматические клепальные молотки;

Техническая характеристика различных типов механизированного сборочного и слесарного инструмента приведена в [30-32].

Выбор типа промышленного робота для сборочной операции производится по следующим параметрам:

−назначению (универсальные, специализированные и специальные);

−кинематике и базовой системе координат – прямоугольные (плоские и пространственные), полярные и ангулярные (плоские, цилиндрические, сферические);

−числу степеней подвижности;

−числу рук (захватов на руку);

−типу привода;

−устройству управления;

−способу программирования перемещений;

−емкости памяти системы (числу шагов);

−погрешности позиционирования;

−скоростям перемещения (линейная, угловая);

−грузоподъемности;

−размерам рабочего пространства.

Конструкции и техническая характеристика современных промышленных роботов приведена в [19,22,23].

В целях обеспечения рентабельности автоматизации сборочных операций оборудование должно иметь низкую себестоимость, высокую производительность и обеспечивать эффективность роботизации сборочных работ.

67

Оценка эффективности использования промышленных роботов производится:

−коэффициентом сервиса;

−зоной совместного обслуживания;

−возможностью встраивания ПР в сложные технологические комплексы;

−точностью позиционирования рабочих органов;

−технологической гибкостью;

−возможностью создания блочно-модульных систем;

−возможностями совместного использования с системами обслуживания, транспортировки, складирования и контроля.

Примеры использования промышленных роботов в сборочных операциях рассмотрены в [20,29].

12.7. Автоматизация технологических процессов сборки.

Промышленные роботы применяются на операциях общей и узловой сборки, на отдельных рабочих местах, оборудованных в виде сборочных комплексов, встроенными в сборочный конвейер или сборочные полуавтоматы и автоматы. При комплексной роботизации технологического процесса сборки отдельные сборочные комплексы необходимо связывать транспортными устройствами в единую сложную производственную систему робототехнические комплексы (РТК).

Характерные работы, выполняемые промышленными роботами в робототехнических комплексах, следующие:

−загрузка и разгрузка автоматов и конвейеров на автоматических и полуавтоматических линиях;

−установка деталей и узлов в заданном положении на собираемое изделие по технологическим базам;

−транспортирование и складирование деталей и узлов;

−подача подготовленных к сборке деталей на прессы для выполнения запрессовки, склеивания и других операций;

−выполнение операций контроля и испытания изделий.

Основные направления и предпосылки создания робототехнических комплексов:

−увеличение числа периферийных устройств (сборочного инструмента), используемого совместно с роботом;

−сборка сложных многокомпонентных изделий;

68

−наличие в технологическом процессе сборки большого числа типовых операций (клепка, сварка, окраска, гальванопокрытия, промывка и т.д.);

−концентрация или дифференциация операции, позволяющие создать однопозиционные или многопозиционные РТК.

Примеры организационно-технических работ по созданию РТК рассмотрены в [10, 20, 21, 27-29].

Важнейшей частью робототехнических систем являются захваты роботов, к которым предъявляются следующие требования:

−простота конструкции;

−быстродействие;

−надежность и безопасность в работе;

−точность по захвату и центрированию деталей;

−отсутствие деформаций деталей и повреждения их поверхностей;

−универсальность.

Выбор конструкции захватов промышленных роботов производится по следующим параметрам:

−типу привода;

−погрешности захвата и позиционирования;

−месту расположения относительно сборочной единицы;

−числу деталей, захватываемых одним захватом.

Сборочные приспособления, используемые для установки базовых деталей собираемого изделия, должны обеспечивать:

−необходимые размеры рабочей зоны;

−автоматическое закрепление базовой детали, открепление объекта сборки и управление от системы робота;

−возможность последовательной установки всех деталей изделия

(узла);

−передачу объекта сборки рабочим органам робота в тару или на следующую позицию без потери ориентации;

−возможность как системного, так и автономного управления. Окончательным этапом автоматизации технологического процесса

сборки является разработка планировки рабочего места, сборочного робота и компоновки РТК или участка.

На планировке указываются:

−столы или стенды для приспособлений, магазинов, бункеров или кассет с деталями собираемого изделия;

−технологическое оборудование;

−транспортные устройства для удаления собранных изделий;

−устройства техники безопасности.

69

При разработке планировки необходимо руководствоваться примерами организации и компоновки РТК, участков и линий, рассмотренными в

[10, 20, 21, 24, 27-29].

13. ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

Разработанный технологический процесс сборки изделия оформляется в соответствии с требованиями комплекса стандартов единой системы технологической документации.

Стадии разработки технологической документации на сборку степень детализации описания, виды и обозначения форм документации для различных типов производства и стадий разработки используемой конструкторской документации приведены в ГОСТ 3.1102-81 “Стадии разработки и виды документов” и ГОСТ 3.1407-86 “Формы и требования к заполнению и оформлению документов на технологические процессы (операции), специализированные по методам сборки”.

Формы и правила оформления титульного листа, технологической инструкции и карты эскизов, разрабатываемых с применением различных методов проектирования, приведены в ГОСТ 3.1105-84 ”Формы и правила оформления документов общего назначения”.

Формы и правила оформления маршрутных карт приведены в ГОСТ

3.1118-82.

Общие правила оформления текстовых и графических документов приведены в ГОСТ 3.1104-81 “Общие требования к формам, бланкам и документам”.

Метрологическое обеспечение при сборке регламентируется стандартами государственной системы обеспечения единства измерения

(ГСИ): ГОСТ 16.263-70, ГОСТ 125-79, ГОСТ 8.103-73, ГОСТ 8.009-84, ГОСТ 8.002-86, ГОСТ 12.3.009-76.

70