Файл: Сборки в машиностроении.pdf

64
конвейерами, в некоторых случаях с автоматическим выбором адреса доставки.
Помимо создания автоматов и автоматических линий, предназначен- ных для сборки типовых сборочных единиц, существует направление, ко- торое характеризуется созданием типовых конструкций сборочного обору- дования для выполнения переходов или операций установки характерных деталей в определенном диапазоне их типоразмеров. Эти автоматы при- меняют на автоматизированных линиях сборки. Например, с помощью та- ких автоматов в блоки или головки блоков цилиндра устанавливают рас- пределительные валы, имеющие различный диаметр опорных шеек и раз- личное их количество в зависимости от конструкции двигателя.
11.2. Средства автоматического контроля сборки
При создании автоматического сборочного оборудования большое значение придают применению контрольных средств. В конструкциях сбо- рочных линий и автоматов предусматривают устройства для контроля на- личия деталей в приспособлении (механизме), размеров или положения деталей, параметров процесса соединения.
Контроль наличия и положения деталей в сборочных механизмах не- обходим для исключения работы механизмов вхолостую и поломок обору- дования в случаях отказа механизмов загрузки. Контроль размеров дета- лей перед автоматической сборкой необходим для проверки соответствия детали техническим требованиям с целью исключения брака по этой при- чине и отказа сборочного оборудования. Контроль параметров соединения призван надежно обеспечить качество сборки. Этими параметрами могут быть линейные размеры или физические величины. Физические величины, например момент затяжки, усилие запрессовки и другие, контролируют в процессе выполнения соединения.
В конструкциях сборочных автоматов применяют механические, электрические, фотоэлектрические, пневматические и другие устройства контроля.
Механические устройства можно использовать для многих видов контроля. Например, входной контроль наличия резьбы нужного шага у шпильки осуществляется механической гребенкой, момент затяжки гайки контролируется механическим устройством по реактивному моменту на корпусе резьбозавёртывающего механизма.
Основные элементы электрических механизмов контроля являются индуктивные или емкостные датчики, осуществляющие бесконтактный контроль параметров. В основном механизмы с такими датчиками исполь- зуют для контроля наличия деталей в сборочных устройствах или их по- ложения после ориентации. Принцип работы датчиков основан на измене- нии электрического тока, проходящего через датчик, при попадании вего поле металлических деталей.

65
Электрические датчики сопротивления (тензорезисторы) позволяют также измерять параметры процесса. Датчики приклеиваются к измеряе- мому объекту или специальному элементу измерительного устройства.
При возникновении деформаций в конструкции изменяется сопротивление датчика и, следовательно, ток, проходящий через него. По изменению тока судят о значении измеряемого параметра.
Принцип работы пневматических датчиков основан на том, что при попадании детали в струю воздуха, выходящего из сопла, в воздушной системе изменяются параметры давления и расхода. По изменению этих параметров (в основном параметра давления) судят об изменении контро- лируемого параметра. Эти датчики можно использовать для контроля на- личия детали, ее положения и размера. В сборочном процессе пневмати- ческие датчики используются редко и только для контроля положения.
Фотоэлектрические датчики работают по следующему принципу.
Датчик фотоэлектрический (фотодиод) устанавливают на контролируемой позиции и освещают лампочкой. При прохождении между лампочкой и датчиком детали перекрываются потоки света на датчик, и сопротивление фотодиода изменяется. Механизмы с фотоэлектрическими датчиками на- шли широкое применение положения детали.
Например, контроль положения отверстия под смазку у втулки в ма- лой головке шатуна при её запрессовке. Фотодиоды являются чувстви- тельными датчиками. При использовании их для контроля размеров можно определить отклонение размера на несколько микрон.
11.3. Автоматизация проектирования технологических процессов сборки
Проектирование технологических процессов (ТП) и с помощью ЭВМ в рамках автоматических систем технологической подготовки производства
(АСТП) включает в себя целый ряд подсистем, позволяющих поэтапно решать многоуровневые задачи проектирования — от выбора базовой де- тали и формирования маршрутов сборки до выбора сборочного оборудо- вания. Основными этапами математического обеспечения являются: ма- тематическая модель производственной системы сборки; математическая модель собираемого изделия; алгоритмы проектирования ТП и и оснаще- ние сборочных работ. Наибольший эффект применение САПР дает при проектировании ТП автоматизированной сборки.
При проектировании автоматизированной сборки в условиях крупно- серийного и массового производств на агрегатном сборочном оборудова- нии предпочтителен принцип многоуровневой декомпозиции в расчлене- нии процесса проектирования на ряд взаимосвязанных этапов (уровней) и характеризующийся последовательно возрастающей от уровня к уровню степенью детализации проектных решений. На каждом уровне проектиро- вание разбивают на ряд функционально законченных этапов решения

66
комплекса подзадач данного уровня. При этом соблюдают следующие принципы:
1. Принцип иерархической связи между уровнями проектирования.
Высшим является уровень проектирования принципиальной схемы сборки.
Низший уровень — разработка операционного техпроцесса сборки;
2. Приоритет действий этапов верхнего уровня на соответствующие этапы низшего уровня.
3. Взаимосвязь действий между уровнями, обеспечивающая наличие обратной связи в системе проектирования.
4. Отбор рациональных вариантов на каждом уровне ТП сборки, что значительно повышает эффективность проектирования в результате по- следовательного сокращения числа вариантов, подлежащих детальной проработке на последующих уровнях.
Критерии оптимизации на всех уровнях, кроме последнего, имеют, как правило, приближенный эвристический характер и только на послед- нем уровне, применительно к ограниченной группе вариантов, решается задача одно- или многокритериальной оптимизации.
С учетом системного подхода решение задачи оптимального проек- тирования производственной системы сводится к определению таких форм совместимости структур и параметров (подсистем) конструкции со- бираемых изделий, ТП и их сборки, сборочного оборудования и оснастки, при которых наилучшим образом удовлетворялись бы требования приня- тых критериев оптимальности.
Проектирование ТП с применением ЭВМ разделяется на два этапа:
1) разработка принципиальной схемы сборки;
2) Разработка операционного ТП.
При решении задач, возникающих при выполнении этапов сборочно- го процесса, применяют расчетные модели собираемого изделия, разра- ботанные на основе анализа конструкторско-технологических свойств элементов конструкции.
Любая принципиальная схема сборки возможна при условии, что в случае её применения возможен хотя бы один ТП, обеспечивающий тре- буемое количество изделий. Формализация этапов разработки принципи- альных схем и маршрутов сборочных процессов базируется на топологи- ческих моделях технологических систем сборки.
Состав сборочных операций определяется видомсоединеия и отли- чается большим разнообразием и разнородностью контуров, реализуемых в процессе производства. Для математического моделирования различных операций используют табличные и сетевые модели.
На верхнем уровне моделируется состав и взаимосвязь основных операций при различных видах соединений, а на последующих уровнях —

67
более подробный состав операций в зависимости от особенностей и па- раметров контуров соединений.
При проектировании сборочной операции основным переходом, оп- ределяющим качество сборки, является выполнение соединенийя. Безот- казность процесса сопряжения зависит от погрешностей положения сопря- гаемых поверхностей, точности изготовления технологической оснастки, скорости перемещения, силы взаимодействия поверхностей в процессе сборки.
12. АНАЛИЗ И ОТРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
И ЕГО СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Оценка технологичности изделия или сборочной единицы имеет це- лью установить соответствие конструкции современному уровню развития техники, её экономичности, удобства в изготовлении и эксплуатации.
В соответствии со стандартом оценка технологичности конструкции изделия бывает двух видов: («хорошо — плохо», «допустимо — недопус- тимо») и количественная (по основным и дополнительным показателям технологичности). Дополнительные показатели технологичности позволя- ют оценить: уровень стандартизации и унификации изделия (коэффициент стан- дартизации К

ст
, унификации К
ун
, и повторяемости К
повт
); надежность выполнения установленных для изделий функций при минимальном числе основных частей; возможность рационального члене- ния на составные части (коэффициент сборности К
сб
); соблюдение принципа взаимозаменяемости, а также устранение при- гоночных и доводочных работ (коэффициент взаимозаменяемости К
вз
); надежность теоретической схемы базирования и соблюдение прин- ципа совмещения сборочной, технологической и измерительной баз; возможность автоматизации сборочных работ (коэффициент автома- тизации К
авт
) ит.п. Пределы измерения всех частных дополнительных по- казателей одинаковы:
0 ≤ Кi ≤ 1.
Для удобства оценки и сравнения конструкций комплексный показа- тель технологичности К
Σ
удобно выражать среднеарифметическим значе- нием с учетом экономической эквивалентности («весового» вклада) до- полнительных показателей:
Кi Кiэ + К
2
К
2
э + … + К
n
К
n
э
К
Σ
= --------------------------------------- ,
Кiэ + К
2
э + … + К
n
э
Где Кi — частный дополнительный показатель технологичности;

68
Кiэ — коэффициент экономической эквивалентности частного дополнительного показателя Кi.
Для условий автоматической сборки по значению коэффициента ав- томатизации можно судить об уровне автоматизации сборки изделия и его составных частей.
Значения 0 < К
авт
< 0,45 соответствует низкой;
0,45 ≤ К
авт
≤ 0,60 — средней;
К
авт
> 0,60 — высокой степени автоматизации.
Количественная оценка следует обычно следует обычно за качест- венной; её проводят путем сравнения нескольких вариантов конструкции между собой или с аналогом, соответствующим лучшему отечественному или зарубежному образцу.
Изделие должно иметь простую компоновку и простое решение с ми- нимальным количеством наименований составных частей. Это особенно важно, так как при большом числе деталей сборочная линия получается сложной, многопозиционной и, как следствие этого, малонадёжной в рабо- те. Если рассмотреть автоматизированную жесткосблокированную поточ- ную сборочную линию как сложную систему, то надежность
P
её работы определяется как произведение надежностей её элементов (сборочных позиций):
P
=
P1
·
P2
·…·
Pn
Работа такой линии определяется значением коэффициента техно- логичности К
ч.д.
, который оценивает влияние числа деталей в изделии на надежность и производительность линии.
Для обеспечения высокой производительности сборки, автоматизи- рованные жесткосблокированные линии·целесообразно применять при числе сборочных позиций не более 12…16. при большем числе позиций рекомендуют создавать межоперационные заделы или использовать не- синхронный транспорт, обеспечивающий каждой позиции независимую работу со своим тактом.
Поэтому одним из главных направлений отработки конструкции из- делия на технологичность является её упрощение за счет сокращения ко- личества деталей, замены соединений, трудновыполнимых для механизи- рованной сборки.
Конструкция изделия должна предусматривать удобство её сборки и разборки (ремонтопригодность). Для этого, прежде всего она должна рас- членяться на составные части (сборочные единицы), сборку которых мож- но произвести обособленно и самостоятельно на отдельных сборочных участках или роботизированных сборочных комплексах. Если механизмы изделия являются одновременно и его составными частями, то перед по-