Дискові фрикційні бункери 3 страница

8.4 Теоретичні основи автоматичного складання

Для автоматизації з’єднання двом деталям повинно бути надано в просторі необхідне відносне положення і забезпечити певні відносні рухи. Слід пам’ятати, що орієнтування поверхонь відбувається в двох площинах і задачу потрібно розв’язувати в двох площинах.

Можливе з’єднання при e_max+a_max£S_min. а – зміщення осі втулки. a_max=Ltgb

Потрібне положення з’єднуваних деталей забезпечує їх базування. Базування призводить до виконання розмірних зв’язків між приєднуваною поверхнею і системою відліку і появи певних розмірних ланок.

A_D,b_D - замикаючі ланки розмірних ланцюгів складальної машини. e і а – випадкові величини по Гаусу. А в Гауса плюс – мінус.

Є значення мінімального зазору, звідки виходимо на верхнє і нижнє значення. Цей допуск розділяється на складові ланки.

Важко (неможливо) складати методом повної взаємозамінності, тому деталі з’єднуються самі, для чого потрібно робити фаски.

e_max+a_max£S_min +b

Розширюючи умови складання, розширюємо допуск замикаючої ланки. Також при цьому добавляється і друга координата з корнями.

Фіксація деталей при складанні не повинна бути жорсткою, а для цього у відповідній конструкції передбачається відповідне положення.

Є підпружинення і розклад сили на складові.

З’єднання можуть здійснюватись при різному положенні осей з’єднуваних деталей у просторі (вертикальне, горизонтальне і положення з нахилом). Якщо розглядати процес складання, то цей процес складається з неодноразової зміни базування деталі.

8.5 Вибір і реалізація методів досягнення точності

при автоматичному складанні

Автоматичне складання може здійснюватись за кожним з 5 методів досягнення точності. Разом з тим, від обраного методу буде залежати якість складання, складального процесу, працездатність обладнання, економічні показники процесу.

Структурна схема автоматичного складання методом повної взаємозамінності представлена на рисунку 8.1

Рисунок 8.1 – Схема складання методом повної взаємозаміності

Деталі поступають в складальний автомат, а на виході отримується складальна одиниця.

Гарантовано забезпечується потрібний розмір замикаючої ланки, що дозволяє відмовитись від його контролю. Це особливо важливо, коли важко автоматизувати контроль розміру. При складанні методом повної взаємозамінності не потрібно додаткової інформації. Складальне обладнання просте і надійне.

Недоліком є необхідність більш високої точності складальних ланок. Тому виграємо при складанні, а програємо на механічній обробці.

Метод неповної взаємозамінності (рисунок 8.2)

При використанні методу неповної взаємозамінності не у всіх зібраних складальних одиниць. Оскільки невідомо, де розмір виходить за межі допуску, необхідно здійснювати 100% контроль виробу. Це ускладнює і здорожує складання, бо необхідно передбачити додатковий контроль в складальній машині чи лінії. Однак допуски при тій же точності замикаючої ланки розт. в n раз, де n - число складових ланок. Тому чим більше складових ланок в розмірному ланцюзі, тим вигідніше використовувати метод неповної взаємозамінності порівняно з методом повної взаємозамінності.

Рисунок 8.2 – Схема складання методом неповної взаємозаміності

Деталі з’єднуються в складальному автоматі. Всі складальні одиниці повинні пройти контрольний автомат. Частина складальних одиниць, що потрапляє у брак потупає на розбиральний автомат. Деталі ті ж самі, але вони з’єднуються в іншому поєднанні.

КБП – контрольно – блокуючий пристрій призначений для запобігання поломок складального автомату, який може виникнути внаслідок заклинювання деталей або при складанні з нульовим зазором, або з мінусовим. КБП – спрацьовує при одержанні додаткової інформації про складальний процес (сила, потужність). При її перевищенні йде зупинка.

Використання методу неповної взаємозамінності вимагає додаткових витрат. Оскільки йде контроль. Браковані вироби повертаються в бункери (при цьому необхідний зворотній потік матеріалів), що знижує продуктивність роботи.

Метод групової взаємозамінності (рисунок 8.3)

За цим методом деталі повинні попередньо групуватись контрольно сортувальним автоматом. Далі деталі кожної групи поступають на складальний автомат, де з них складають складальні одиниці. Якщо потрібна продуктивність невисока до деталей різних розмірних груп. Оскільки точність замикаючої ланки досягається методом повної взаємозамінності, то досягається потрібна точність замикаючої ланки і додатковий контроль не потрібен.

Рисунок 8.3 – Складання методом групової взаємозамінності

Деталі першої групи йдуть на верхній автомат, а деталі другої на нижній складальний автомат. На виході отримується складальна одиниця.

В загальному випадку, якщо є не дві, а більше деталей і кожну з деталей сортують на n розмірних груп, то виникає потреба в зберіганні, маркуванні. Щоб зберегти, потрібно m накопичувачів, від кожного з яких потрібен транспотрний зв’язок з складальним автоматом. Це ускладнює обладнання, організацію складання. Разом з тим допуски на складові ланки можуть бути рознесені в n раз.

Метод регулювання

Досягнення необхідної точності замикаючої ланки досягається регулюванням розміру. При автоматичному складанні це може здійснюватись за допомогою рухомих і нерухомих компенсаторів. Для цього слід використовувати відповідну конструкцію механізму (прокладки, кільця – нерухомі, гвинт – рухомі).

Шарики подаються в контрольно сортувальний апарат, де кульки сортуються на 50 розмірних груп через кожні 2 мкм і розміщуються в накопичувачі. Давач вимірює зазор між зовнішнім і внутрішнім кільцем і подає сигнал в розрахунковий пристрій, який визначає діаметр кульки для складання. Лоток з’єднаний з тією чи іншою чарункою накопичувача. Далі шарики попадають на складання і заштовхуються в зазор.

Застосування цього методу пов’язане з необхідністю автоматичного виміру розмірів, з обробкою інформації дл регулювання механізму обробки чи процесу. Допуски розмірів складових ланок встановлюються у відповідності з можливістю виробника і мають бути значно більшими в порівнянні з методом повної взаємозамінності. Для регулювання розмірів потрібна наявність інформації одержаної при складанні, тобто потрібний зворотній зв’язок. Однак регулювання забезпечує високу точність замикаючих ланок незалежно від допусків складових ланок.

Рухомі компенсатори повинні бути враховані в конструкції у вигляді гвинтових, клиновидних пристроїв, які дозволяють регулювати зазор. При цьому потрібно діяти на механізм.

Досягнення точності замикаючої ланки пригонкою (рисунок 8.4) схоже на регулювання з нерухомим компенсатором. Проте різниця в тому, що компенсатор не виготовляється заздалегідь, а має необхідний припуск, який частково або повністю видаляється при складанні.

Рисунок 8.4 – Досягнення точності замикаючої ланки пригонкою

На складання поступає втулка плунжерної пари. Діаметр отвору втулки вимірюється здавачем Д2 і результат подається у вигляді сигналу на суматор або порівняльний пристрій. З іншого боку з заданого пристрою подається інформація про величину зазору в заданій плунжерній передачі, а з третього боку подається інформація про діаметр вала, який передається давачем, що знаходиться на безцентрово шліфувальному верстаті. Визначається величина фактичного зазору +. Фактичний зазор порівнюється з заданим. Сигнал через підсилювач 5 подається на регулятор, який рухає шліфувальну бабку до деталі і так відбувається поки різниця між фактичним і заданим зазором не буде рівною нулю. Якщо продовжувати шліфувати, то з’явиться мінусове значення (натяг). Як тільки буде нуль, то система припиняє роботу. Здійснюється вихід плунжера, який в парі з втулкою йде на складання.

Метод пригонки має відмінності від методу повної взаємозамінності такі як і регулювання. Але метод пригонки вимагає обробки компенсатора. Точність забезпечується зняттям припуску.

8.6 Способи відносного орієнтування з’єднуваних деталей

Основною задачею відносного орієнтування деталей є забезпечення умов їх з’єднання. Є суміщення двох основних типів: вал – отвір, площина – площина. Для суміщення першого типу потрібно сумістити осі валу і отвору в межах допуску. Для суміщення елементів другого типу без центрувальних поверхонь, доводиться застосовувати знаки за допомогою яких визначають положення центрувального отвору площин.

Всю сукупність способів відносного орієнтування деталей поділяються на дві групи:

- складання при жорсткому базуванні

- складання на плаваючих базах

Орієнтація деталей при автоматичному складанні

Рисунок 8.5 – Складання при жорсткому базуванні

Рисунок 8.6 – Складання на плаваючих базах

Спосіб 1.1 використовується в тих випадках, коли гарантований зазор між валом і отвором задовольняє умові, де ω_y1,ω_y2 - відповідно похибка встановлення втулки у пристрої і валу в схваті роботу. e_В – похибка позиціювання схвата робота. При цьому потрібно враховувати обидві площини. Даний спосіб орієнтування найбільш простий і передбачає найменші апаратурні витрати. Але може бути застосований для складання вузлів, які мають великі зазори.

Спосіб 1.2 використовується коли задовольняється умова, де ω_y1,ω_y2 - відповідно похибки установки вала і втулки в схватах робота. ε_пв - похибка відносного розташування захватних пристроїв.

Спосіб 2.1 – сканування – спостереження відносного орієнтування з’єднуваних деталей шляхом надання їм відносного руху за спеціальною траєкторією в площині перпендикулярній напрямку складання. Пристрій який забезпечує сканування деталі може розташовуватися як в захватному пристрої, так і в стаціонарних пристроях.

Кероване орієнтування потребує інформації про взаємне розташування з’єднуваних поверхонь. Для цього потрібна інформація, яка виробляється з допомогою давачів. При цьому можуть використовуватися давачі контактної дії, індуктивні, голографічні.

При з’єднанні деталей виникають 2 стани:

- заїдання – створення опору безпосередньому руху складання

- заклинювання – робить складання неможливим

Щоб виключити заклинювання і зменшити імовірність заїдання необхідно забезпечити піддатливість деталі, яка б давала можливість само орієнтування деталей.

8.7 Схеми базування при автоматичному складанні

Вибір технологічних баз є важливим питанням автоматизації складання від нього залежить якість і надійність роботи. Оптимальною схемою базування є схема побудована на принципі суміщення баз, тобто в якості технологічної бази використовується та поверхня деталі, по якій відбувається з’єднання. Якщо такої можливості немає, то схема базування задовольняє умовам з’єднання. Схема базування визначає вибір складальних пристроїв, конструкцію складальних засобів. Незалежно від обраної схеми базування, з’єднання деталей можливе при умові двох зміщень і двох повертань деталі. Для компенсації похибок положення баз пристрої повинні давати можливість зміщення і повороту в межах цих похибок

8.7.1 Схеми базування деталей, які з’єднуються по гладких

циліндричних поверхнях

Схема базування деталей по зовнішній поверхні і центровочному отвору

Основні чинники, які викликають незбіг осей з’єднуваних деталей:

- похибки діаметральних розмірів деталей

- похибки геометричної форми поверхонь деталей (зігнутість, конусність)

- неточність відносного положення з’єднуваних поверхонь і поверхонь, які використовуються в якості баз

- зміщення осей базуючи пристроїв

- шорсткість поверхонь деталей – технологічних баз. В залежності від схеми базування маємо вплив на точність збігу осей впливають всі чи окремі чинники. Тому і різні будуть умови з’єднання

8.7.2. Схеми базування деталей різцевого з’єднання

Це найскладніший процес складання і він має декілька етапів:

- подача і відносне орієнтування деталей

- подача і на живлення різцевих кріпильних деталей

- закріплення деталей

- затягування з’єднання

На живлення проводиться найважче, тому його виконують вручну. Шплінтування, обв’язування дротом, вимикання язичків шайб для умов автоматичного складання не використовується через свою складність.

Для гвинтових з’єднань потрібно не більше 10 переходів, тобто не більше 10 пристроїв.

Для автоматичного складання шпилькових з’єднань потрібно 15 переходів (15 виконавчих пристроїв). Найбільш незручними є болтові з’єднання оскільки для них потрібно 20 переходів (орієнтувати болт, встановити шайбу, наживити повернути гайку, затягнути з’єднання).

3 умови при автоматичному складанні різцевих з’єднань:

- точність збігу різцевих поверхонь

- точність їх відносного кутового положення

- збігання (співпадання) заходу різі і гайки.

Схеми базування, які забезпечують виконання перших двох умов схожі на схеми базування деталей, які з’єднуються по циліндричній поверхні. Відмінним є те, що для різевих з’єднань деталям потрібно надати обертальний і поступальний рухи. Ці рухи надають одній з деталей. Для на живлення різцевого з’єднання слід одній з деталей надати зміщення і поворот у просторі за рахунок спеціальних конструктивних пристроїв.

Рисунок – Складання різевих зєднвнь

При кутовому зміщенні осей виникає заїдання гвинта, бо гвинт потрапляє в канавку через крок. Перший поворотний виток гвинта може відхилятися на певний кут.

Найважливішим пристроєм автоматизації для нагвинчування і накручування гвинтових з’єднань є живильник, який наживляє і подає деталь в зону складання. Вони існують трьох основних типів:

- такі, що розкриваються

- роздвижні

- трубчаті

В живильнику, що розкривається пружні пелюстки утримують гвинт і при повному розкручуванні гвинта розкривається.

В роздвижних живильниках гвинт утримується трьома підпружиненими кулачками. Гвинт вкручується в різевий отвір і розтискає кулачки.

В трубчатих живильниках, гвинт утримується пружною заслінкою.

Схема базування деталей з різцевим з’єднанням

8.7.3 Схеми базування деталей шпилькових і шліцевих з’єднань

Умови автоматичного складання:

- суміщення осей вала і втулки (отвору)

- обов’язковий поворот однієї з з’єднуваних деталей навколо осі при одночасному осьовому переміщенні для здійснення з’єднання.

Для суміщення шпонки і шпонкового пазу, або суміщення шліцевого отвору і валу застосовуються два способи:

- поворот однієї з деталей навколо осі при одночасному прикладанні осьової сили достатньої для з’єднання

- точне орієнтування шпонки валу і шпонкового пазу втулки, або шліцевої поверхні валу і шліцевої поверхні отвору

Процес складання слід розглядати як просторову задачу, при розв’язанні якої ставиться мета досягти точність відносного положення з’єднуваних деталей.

Розробляючи технологічний процес автоматичного складання необхідно здійснювати за рахунок досягнення потрібної точності виробу, використовуючи теорію базування і розмірних ланцюгів.

Використання принципу найкоротшого шляху при автоматичному складанні дозволяє розраховувати допуски розмірів базу вальних пристроїв, складального комплекту, забезпечує досягнення потрібної точності методом повної взаємозамінності.

Незалежно від обраної схеми базування складання з’єднань можливе при умові двох зміщень і поворотів деталі в межах похибки на не збігання осей і похибки відносного положення їх поверхонь.

Основний принцип вибору оптимальної схеми базування – виконання принципу суміщення баз, тобто використання як бази тих поверхонь деталі по яких відбувається з’єднання.

8.8 Способи складання

Автоматизоване складання здійснюється за допомогою промислових роботів і на автоматичних складальних машинах (складальні автомати)

8.8.1 Автоматичне складання з застосуванням промислових роботів

Головною перевагою промислових роботів в порівнянні зі складальними машинами є здатність переналагоджуватись на складання інших виробів, наявність керування, що підвищує рівень гнучкості і застосовуються в багато номенклатурному і серійному виробництві. Функції будь – якого робота зводяться до типової дії: “взяти”, “покласти”, “опустити”, “перенести”. На базі цих дій можна здійснювати транспортування деталей, їх орієнтування, виконання різних складальних операцій, контроль якості складання.

При вузловому складанні промисловий робот використовується для пошуку і позиціювання деталі, їх транспортування, орієнтації і подачі на складальну позицію, контроль розмірів. Також можуть використовуватись при транспортуванні складальних одиниць, штабелюванні та упаковці вузлів.

При необхідності промислові роботи використовуються при розбиранні складових виробів.

Операції з’єднання промисловими роботами виконується за допомогою схватів, складального інструменту і пристроїв. Це та інше обладнання складає структуру складальних робото технічних комплексних систем (РТКС). Під структурою РТКС розуміють кількісний і якісний склад оснащення і допоміжного обладнання, яке входить до складу комплексу, а також взаємне розташування обладнання. Вихідними даними при виборі структури є:

- вимоги до складального процесу

- технічні характеристики роботів та їх габаритні розміри

- характеристики основного і допоміжного обладнання

В загальному випадку можливі 4 типи систем:

- один робот обслуговує одну одиницю технологічного обладнання (одне робоче місце). Доцільно використовувати на відносно тривалих операціях, коли складання робить робот

- один робот обслуговує декілька одиниць обладнання. Доцільно застосовувати на тривалих операціях складання, коли складання робиться без втручання робота. Технологічне обладнання або робочі місця розташовані навколо, а робот стаціонарно встановлюється в центрі робочої зони. Може технологічне обладнання або робочі місця розташовуються на одній або на декількох лініях, а робот переміщується по підвісним напрямним згідно з заданим алгоритмом

- декілька роботів обслуговують одне технологічне обладнання (робоче місце). Застосовують, коли на робочому місці здійснюється складання складного вузла.

За ступенем складності РТК поділяються на одно і багато позиційні (з концентрацією чи диференціацією складання).

Компоновка залежить від числа деталей в складальній одиниці, від їх розмірів, маси і від річної програми випуску.

8.8.2 Автоматизація складання з застосуванням складальних машин

В більшості випадків автоматизація складання за допомогою складання машин використовується для складання виробів одного найменування або вузької номенклатури виробів при програмі випуску 200-500 тис. шт.. Це машини спеціального призначення. Автоматизована складальна машина виконує наступні функції:

- транспортування

- завантаження

- орієнтування

- контроль якості складання

- випробування

- розвантаження

В залежності від складає мого виробу машини поділяються на три види: одно позиційні складальні автомати чи напівавтомати; багато позиційні складальні автомати чи напівавтомати і автоматизовані складальні лінії.

Одно позиційні складальні машини застосовуються для складання вузлів з малим числом деталей. Багато позиційні машини використовуються для паралельного виконання різних за змістом переходів. На завантажувальний пристрій встановлюється базова деталь виробу, яка періодично проходить з однієї позиції в іншу, в кожній з яких здійснюються повні складальні переходи.

Комплект налагоджувальних елементів машини здійснюється на поворотному індексуємому столі. Структура автоматизованих складальних машин включає 10 структурних елементів:

- завантажувальний пристрій орієнтування деталі

- подавальний пристрій. Здійснює свою подачу деталей в орієнтованому положенні безпосередньо в складальну позицію

- базуючи пристрої, за допомогою яких орієнтується деталь, яка надійшла з живильника і утримується в фіксованому положенні відносно іншої деталі з якою вона має з’єднатися

- складальні пристрої призначені для складальних операцій (пневматичні, гідравлічні і механічні пристрої)

- розвантажувальні пристрої (знімачі забезпечують зняття зібраних одиниць для передачі її на фасуванні або для складання в тару). Транспортувальні пристрої здійснюють переміщення складальних пристроїв з потрібною швидкістю і ритмікою

- контрольні пристрої, які стежать за наявністю деталей на складальній позиції, за якістю складання, а також забезпечують випробування складальних одиниць

- блокуючи пристрої за допомогою яких невірно складений комплект виводиться з позиції складання або йде зупинка складальної лінії

- функціональні пристрої для миття, змащування, клеймлення

- система керування складальною машиною

8.8.3 Складання на автоматичних лініях

Автоматичні складальні лінії за комплектовкою можуть бути:

- прямолінійні

- замкнені

- роторні

- з послідовним, паралельним чи послідовно – паралельним виконанням операцій

За характером безперервності процесу лінії поділяються на лінії дискретної дії з певним тактом роботи, лінії безперервної дії, роторні і лінії з вільним тактом їх роботи.

Якщо немає стандартного обладнання для вирішення технологічних задач, то необхідно розробляти спеціальне завдання на проектування цього обладнання. При цьому слід мати на увазі, що похибка позиціювання двох деталей перед їх з’єднанням визначається алгебраїчною сумою:

- виробничих допусків на розміри з’єднуваних поверхонь (0,005-0,2)

- допусків і відхилень розмірів несучих пристроїв (0,01-0,1 мм)

- похибка позиціювання роботів (автооператорів, захватних пристроїв) (±1,50)

- відхилення від ортогональності опорних поверхонь деталі (до 30”)

- нахил деталей при позиціюванні (до 30”)

- якщо циліндричні посадки вільні, то відхилення розмірів з’єднуваних поверхонь (0,1-1 мм)

8.9 Складальний інструмент

Складання з допомогою промислових роботів чи складальних машин вимагає створення спеціальних чи спеціалізованих складальних інструментів. Найбільш застосовувані інструменти для виконання типових операцій. Це:

- захват для переміщення і установки деталей без точного орієнтування

- захват з малими зазорами або з невеликими натягами

- інструменти для захоплення, переміщення і встановлення не жорстких деталей (гумові манжети)

- інструменти для захоплення, переміщення і встановлення пружних деталей (пружні кільця)

- інструменти для виконання різцевих з’єднань

- інструменти для встановлення інструментів на вал

- інструменти для складання з пластичною деформацією деталей (розкатка, вальцювання)

- контрольно – вимірювальні голівки (голівки для здійснення складання методом відмінним від методу повної взаємозамінності)

Ці інструменти вбудовуються в комплекти взаємно розташованих деталей, взаємне положення з’єднуваних поверхонь, в механізми контролю (наявності деталей), механізми додаткової орієнтації деталей, механізми контролю сили складання (сили запресовуання, крутного моменту)

В залежності від особливостей застосування маємо змінні і швидкозмінні інструменти. Змінні інструменти використовуються для виконання певної операційної партії складальних одиниць. При переході на інший вид потрібна зміна інструменту. Швидко змінні інструменти швидко змінюються в циклі складання одного виробу.

9 Комплексна автоматизація великосерійного і масового виробництва

Засобом комплексної автоматизації є автоматична лінія

9.1 Автоматичні лінії

Автоматична лінія – система автоматизованих машин, які зв’язані транспортувальними пристроями, за допомогою яких без участі людини здійснюється певний технологічний процес. Роль людини вичерпується лише наглядом, періодичним переналагодженням на заміром інструментів. Основні механізми автоматичної лінії:

- обладнання верстата різного виду (інше обладнання для виконання операції)

- механізми для фіксації, затиску заготовок на робочих позиціях. При чому затиск може здійснюватись безпосередньо для заготовки, а можуть затискатися супутники на яких ця заготовка розташована

- транспортувальні, завантажувальні пристрої

- пристрої для видалення стружки

- прилади та апарати для контролю заготовок і деталей

- пристрої керування

9.2 Види автоматичних ліній

За видом зв’язку:

- з жорстким

- з гнучким

- з поділом автоматичної лінії на дільниці

Автоматичні лінії з жорстким зв’язком характеризуються наявність між верстатами автоматичного транспортного зв’язку. Такий варіант дозволяє створювати лінію найменш просту і найбільш надійну. Жорсткий зв’язок призводить до додаткових циклічних витрат на транспортування. Продуктивність найменша порівняно з іншими видами. Автоматичні лінії з жорстким зв’язком є лініями синхронної дії, який мають єдиний привод переміщення і при виході з ладу будь – якого механізму агрегати зупиняються.

Автоматичні лінії з гнучким зв’язком характеризуються тим, що між елементами лінії є накопичувачі. Цей варіант є найбільш складним та коштовним, але продуктивність вище ніж у ліній з жорстким зв’язком, оскільки забезпечується автономна робота. При зупинці одного з верстатів лінія продовжує працювати, а живлення йде з накопичувача.

Автоматичні лінії поділені на дільниці характеризуються наявністю жорсткого зв’язку між верстатами на одній дільниці і наявністю автоматичного накопичувача на іншій дільниці.

За характером руху автоматичні лінії поділяються на (рисунок 9.1):

- одно потокові

- з розгалуженням потоку

Одно потокові використовуються там, де тривалість обробки однакова або приблизно однакова. З розгалуженням потоку використовуються, коли на окремій ділянці лінії час виконання операції значно відрізняється. Внаслідок чого з’являється потреба в дублюванні верстатів.

Рисунок 9.1 – Розподіл автоматичних ліній за характером руху

За принципом роботи:

- безперервної дії

- періодичної дії

На автоматичних лініях безперервної дії виріб рухається безперервно і обробка йде під час руху. Такі лінії називаються роторними.

Автоматичні лінії безперервної дії – де виріб транспортується з позиції на позицію, при цьому не обробляється. Транспортування є холостим ходом.