Тема 1.3. Автоматизация процессов сборки

Сборка представляет собой технологический процесс соединения деталей машин в сборочные единицы и машину в целом.

Рис. 1.3. Структурная схема автоматической сборки методом ПВ

Различают пять методов достижения точности (МДТ) замыкающих звеньев размерных цепей: полная взаимозаменяемость (ПВ), неполная взаимозаменяемость (НВ), групповая взаимозаменяемость (ГВ), регулирование (Р), пригонка (П).

Структурная схема автоматической сборки методом ПВ показана на рис. 1.3. Сборочный автомат (СА),осуществляющий сборку двух деталей Д₁ и Д₂,которые поступают на его вход, обеспечивает получение сборочной единицы (СЕ). Гарантированное обеспечение требуемого размера замыкающего звена при полной взаимозаменяемости позволяет отказаться от контроля замыкающего звена, получающего­ся в результате сборки. При ПВ достаточно контролировать размеры деталей, подаваемых на сборку.

Рис. 1.4. Структурная схема автоматической сборки методом НВ

При использовании метода НВ не у всех собранных сборочных единиц гарантируется получение замыкающего звена в требуемых допусках. Поэтому приходится осуществлять 100%-ный контроль изделий. Структурная схема сборочного автомата, реализующего сборку методом НВ, показана на рис. 1.4. Детали Д₁ и Д₂собираются в сборочном автомате СА. Все СЕ должны пройти контрольный автомат (КА)и часть СЕ, попавших в процент риска, будет отбракована. Эти СЕ должны быть разобраны разбирающим автоматом (РА),а составляющие детали возвращены для повторной сборки в другом сочетании. Для предотвращения заклинивания и поломок в процессе сборки предусмотрено контрольно-блокировочное устройство (КБУ),которое прерывает сборочный процесс, выводит из зоны сборки несобранные детали, возвращает автомат в исходное состояние для продолжения сборки других деталей. КБУ срабатывает при получении текущей информации о сборочном процессе. Для этого бывает достаточным контролировать силы в процессе соединения деталей на рабочей позиции сборочного автомата, например осевую силу при постановке валика во втулку.

Рис. 1.5. Структурная схема автоматичес­кой сборки двух деталей методом ГВ

Схематично сборка двух деталей методом ГВ показана на рис. 1.5. При автоматической сборке методом ТВ детали должны быть предва­рительно рассортированы по размерам на группы сортировочными автоматами С. Далее детали Д₁ и Д₂ первой размерной группы собираются сборочным автоматом СА. Аналогично собираются детали других размерных групп. В пределах одной размерной группы достижение точности изготовления изделий осуществляется методом ПВ. Поэтому в собранных изделиях гаранти­руется достижение требуемого размера замыкающего звена и допо­лнительный контроль не требуется.

Достижение требуемой точности замыкающего звена регулирова­нием размера в автоматической сборке может осуществляться с использованием подвижного или неподвижного компенсатора. При регулировании необходимо получать информацию в процессе сборки и организовать обратную связь.

Рис. 1.6. Схема автоматической сборки шарикоподшипников

Примером использования метода регулирования в автоматической сборке может быть автоматическая сборка подшипников. Размеры шариков Ш (рис. 1.6), поступающих на сборку, измеряются в кон­трольно-сортировочном автомате (КСА),и шарики сортируются по размерам на 50 размерных групп через 2 мкм. Рассортированные по группам шарики попадают в накопители (Н). На позицию автомата поступают два кольца шарикоподшипника: наружное 1 и внутреннее 2. Радиальный зазор между двумя пришедшими на сборку кольцами 1 и 2 автоматически измеряется датчиком (Д). Сигнал от датчика поступает в решающее устройство (РУ)и далее в устройство выбора (УВ)размеров шариков. УВ включает и переключает подвижный лоток на кассету накопителя с требуемыми размерами шариков. Необходимое число шариков нужного размера по трубчатому лотку 3 подается на сборочную позицию.

Рис. 1.7. Схема совмещения основной и вспомогательной координатных систем соединяемых деталей при сборке

Построим на сопрягаемых комплектах баз собираемых деталей координатные системы. Назовем координатную систему X_aY_BZ_B, построенную на вспомогательных базах, вспомогательной координат­ной системой (рис. 1.7). Результатом сборки должно стать совмещение основной координатной системы X_QY₀Z_Q со вспомогательной X_BY_BZ_B с требуемой по служебному назначению этого соединения точностью. Точность совмещения координатных систем может отобра­жаться шестью параметрами: тремя отклонениями х, у_у, z положения начала основной координатной системы XYZ во вспомогательной и тремя углами поворота α, β, γ координатных осей. Предельно допус­тимые отклонения указанных параметров или их допуски характери­зуют требуемую точность установки присоединяемой детали при сборке сборочной единицы и определяются исходя из служебного назначения этой сборочной единицы. В результате сборки должны реализоваться требуемые конструкторские размерные связи в сбороч­ной единице, обеспечивающие требуемые положения и относительные движения исполнительных поверхностей машины.

Рис. 1.8. Этапы сборки

Автоматическую сборку можно разделить на ряд последовательных этапов: подача предварительно ориентированных деталей в рабочую зону сборочного автомата; ориентирование присоединяемой детали относительно базовой; присоединение и закрепление детали; освобождение рабочей зоны сборочного автомата от собранной сборочной единицы.

Этапы сборки иллюстрирует рис. 1.8 на примере автоматической сборки валиков и втулок. Валики и втулки подаются (1) к рабочим органам А и Б сборочного автомата в предварительно ориентирован­ном виде так, что оси валиков и втулок располагаются вертикально. Без предварительной ориентации валики и втулки не могут быть автоматически захвачены рабочими органами сборочного автомата. Далее, для того чтобы было возможно установить валик в отверстие втулки перемещением захвата А вниз, необходимо обеспечить соосность валика и отверстия во втулке (2), иначе торец валика упрется в торец втулки, автомат может заклинить. Соосность деталей перед их соединением обеспечивается соосностью захватных устройств А и Б сборочного автомата. Если соосность валика и втулки в пределах установленного допуска обеспечена, то движением схвата А вниз валик вводится в отверстие во втулке (3) и осуществляется соединение двух деталей.

Рис. 1.9. Компоновка однопозиционного сборочного автомата: 1 – вибробункера для хранения и подачи собираемых деталей; 2 – ориентирую­щие устройства; 3 – лотки; 4 – магазин; 5 – питатель; 6 – отсекатель; 7 – сило­вая головка; 8 – выталкиватель

Собранная сборочная единица должна быть удалена (4) из рабочей зоны сборочного автомата, чтобы освободить место для следующих деталей. Из рассмотренных четырех этапов автоматической сборки первый и четвертый этапы являются транспортными. Требования к точности относительного положения деталей на этих этапах сравнительно не велики. Соединение деталей в сборочную единицу осуществляется на втором и третьем этапах. На этих этапах требуется обеспечить определенное относительное положение деталей в более узких допусках, чем на других этапах. Компоновка сборочного автомата показана на рис. 1.9.

Вопросы для самопроверки по теме 1.3

1. Особенности автоматизированного процесса сборки.

2. Задачи и проблемы автоматического ориентирования изделий.

3. Основные методы достижения заданной точности при сборке.

4. Структура сборочного автомата и назначение его основных частей.

РАЗДЕЛ 2. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ

Более подробная информация по данному разделу содержится в [1, 3…5, 13].

В раздел 2 включены следующие темы:

2.1. Гибкие производственные системы.

2.2. Автоматизированные транспортно-складские системы.

2.3. Автоматизированная система инструментального обеспечения.

2.4. Система автоматизированного контроля ГПС.

2.5. Автоматизированная система удаления отходов.

После изучения теоретического материала раздела 2 необходимо выполнить тренировочный тест № 2. Ответы на тренировочный тест № 2 на с. 188. После выполнения тренировочного теста следует выполнить контрольный тест № 2. Задание на контрольный тест студент получает у преподавателя, либо на учебном сайте СЗТУ. По данному разделу предусмотрено проведение практического занятия № 1.

Максимальное количество баллов, которое студент может получить за этот раздел, составляет 15 баллов (5 за тестирование, 10 за практическую работу).