автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Повышение производительности сборки деталей на основе пассивной автоматической доориентации

На правах рукописи

Пантелеев Евгении Юрьевич

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СБОРКИ ДЕТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПАССИВНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДООРИЕНТАЦИИ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ковров - 2004

Работа выполнена на кафедре приборостроения, автоматики и управления ГОУ ВПО Ковровской государственной технологической академии.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Ю. 3. Житников.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.П.Вороненко;

кандидат технических наук И.Е.Голованов

Ведущая организация:

ОАО «Завод им. В.А Дегтярева», г.Ковров

Защита состоится « 27 » мая 2004 года в_

часов на заседании

диссертационного Совета К212.142.01 в ГОУ Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» по адресу: 127055, Москва, Вадковский пер., За.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке ГОУ МГТУ «СТАНКИН».

Автореферат разослан « 26 » апреля 2004 года.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу: 127055, Москва, Вадковский пер., За, секретарю специализированного совета К212.142.01 при ГОУ МГТУ «Станкин».

Ученый секретарь диссертационного Совета К212.142.01 Кандидат технических наук

Тарарин И.М.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы исследований. Завершающим этапом выпуска изделий машино- и приборостроения является операция сборки, от качества которой в значительной степени зависит их надежность и долговечность. Автоматизированная сборка позволяет повысить производительность труда, исключить вредное воздействие на человека шума, вибрации, пыли, грязи, токсичных веществ, а главное обеспечить стабильное качество изготавливаемых изделий.

В настоящее время обрабатывающие операции автоматизированы на 9О...95%, тогда как сборочные на предприятиях машиностроения - на 5-7%, а на приборостроительных - на 10-15%. Трудоемкость сборки составляет 3040% от общей трудоемкости при создании машин, а в производстве продукции приборостроения, особенно электронной техники, достигает 60% и более.

Детали, сопрягаемые по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, широко используются в конструкциях современных машин и приборов. На их долю приходится 40% от общего числа соединений, что в два раза больше, чем по резьбовым поверхностям. Автоматизация этих простых сборочных операций связана со значительными трудностями из-за исключительной сложности точного осевого (5-50 мкм) и углового совмещения сопрягаемых деталей в сборочном оборудовании. Причины появления угловых и осевых рассогласований обусловлены многими факторами, среди которых можно выделить нарушение заданной точности изготовления собираемых компонентов, изменение в настройке оборудования и т.д. Поэтому гарантированную автоматизированную сборку можно обеспечить только за счет применения специальных устройств, осуществляющих относительную ориентацию собираемых компонентов.

Помимо сложности процесса совмещения осей причинами низкого уровня автоматизации являются:

- нетехнологичность некоторых конструкций узлов и деталей;

- выполнение при сборке большого объема работ, связанного с пригонкой и регулировкой сборочных компонентов относительно друг друга;

- отсутствие при проектировании обоснованных руководящих материалов и требований по созданию изделий подлежащих автоматизированной сборке.

Для решения задачи расширения технологических возможностей автоматической доориентации и повышения производительности сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, необходимо:

1. Разработать специальные способы и средства автоматической доориен-тации соединяемых деталей в процессе сборки изделий;

И>с. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА 1

2. Исследовать взаимовлияние режимов сборки, параметров сборочного оборудования и соединяемых компонентов на процесс совмещения сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей;

3. Создать надежное и эффективно работающее сборочное оборудование.

Комплексное решение этих задач позволит создать надежное, высокопроизводительное сборочное оборудование.

На основании изложенного, можно утверждать: разработка эффективных способов и средств автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, является весьма актуальной научно-технической задачей.

Целью работы является расширение технологических возможностей автоматической доориентации и повышение производительности сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, на основе теоретически обоснованного способа пассивной адаптации при податливом креплении узла на подающем устройстве.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Установление закономерностей, действующих в процессе пассивной автоматической доориентации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, между режимами сборки, параметрами сборочного оборудования и соединяемых деталей, при податливом креплении узла.

2. Теоретическое обоснование способа пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, при податливом креплении узла.

3. Обоснование средств обеспечения податливости крепления узла в сборочном оборудовании.

4. Экспериментальное подтверждение условий автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором при податливом креплении узла.

5. Разработка методики проектирования элементов автоматизированного сборочного оборудования с использованием средств пассивной адаптации для соединения деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором.

Методы исследований. В работе были проведены исследования с использованием аналитических, экспериментальных методов и математического моделирования:

- пространственное положение сопрягаемых поверхностей деталей в сборочном оборудовании определялось с использованием «матричного метода»;

дифференциальные уравнения составлялись на основе теорем теоретической механики;

- линейные дифференциальные уравнения решались аналитическими методами;

- для оценки достоверности теоретических исследований применялись экспериментальные методы и испытания в производственных условиях;

- для подтверждения теоретических исследований автоматизированного совмещения соединяемых деталей применялось моделирование процесса на ЭВМ.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Установлены взаимосвязи, действующие в процессе автоматической доориентации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором при податливом креплении узла, между параметрами сборочного оборудования, параметрами соединяемых деталей и режимами работы исполнительных органов сборочного оборудования;

2. Разработана математическая модель движения податливой системы на всех этапах совмещения осей соединяемых деталей при пассивной автоматической доориентации;

3. Обоснованы необходимые и достаточные условия собираемости деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором в динамике;

4. Обоснован способ и режимы работы сборочного оборудования при пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям, и податливом креплении узла.

Практическая ценность.

1. На основании теоретического исследования движения системы и экспериментального подтверждения, разработана методика проектирования элементов автоматизированного сборочного оборудования и режимов его работы, в которой, в зависимости от величины относительного смещения и угла перекоса осей соединяемых деталей, определяются параметры патрона устройства вращения, его пружины и режимы работы сборочного оборудования, что гарантирует надежную сборку.

2. В системе МаШСаё разработана программа проведения расчета элементов сборочного оборудования и режимов его работы по предложенной методике.

3. Разработан и опробован в условиях производства (ОАО «Завод им.В.А. Дегтярева»), а также в лабораторных условиях (Ковровская государственная технологическая академия, г. Ковров) оригинальный способ и конструкция устройства автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, с использованием средств пассивной адаптации.

Реализация результатов работы. Результаты работы предложены для использования в производстве на ОАО «Завод им.В.А. Дегтярева» г. Коврова, а также в лабораторных работах Ковровской государственной технологической академии (КГТА) в курсах «Автоматизация производственных процессов»,

«Автоматизация сборочных работ», «Автоматизация сборки и испытания приборов».

Достоверность результатов, представленных в диссертационной работе. Предложения, рекомендации и выводы основываются на теоретических положениях фундаментальных наук (математики, теоретической механики), экспериментальных исследованиях, а также на результатах надежной работы, достигнутых при опробовании устройства автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, при проведении лабораторных работ и в условиях производства.

Апробация работы. Результаты работы доложены: на международных научно-технических конференциях: «Системы управления-конверсия-проблсмы» в г. Коврове, 1996 г.; «Управление в технических системах» в г. Коврове, 1998 г.; «Экстремальная робототехника» в СПГТУ, СПБ, 1999г.; «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» в г. Москва-Ковров-Сочи, 1999 г.; «Управление в технических системах - XXI век» в г.Коврове, 2000 г.; на вузовских научно-технических конференциях в КГТА, 1997 г. и 1999 г.; на кафедре «ПАиУ» КГТА, 2004 г.

Публикации. По основным результатам диссертационной работы опубликовано 15 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 85 наименований. Общий объем работы составляет 200 стр., в том числе 175 стр. основного текста, иллюстрированного 54 рисунками и 13 таблицами и 5 приложений на 25 стр.

На защиту выносится обоснование способа пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором при податливом креплении узла, повышающего производительность сборки и расширяющего возможности автоматической доориентации деталей, на основе установленных взаимосвязей между параметрами сборочного оборудования, параметрами соединяемых деталей и режимами работы исполнительных органов сборочного оборудования, включающее:

1) математическую модель, описывающую движение системы (устройство вращения с присоединяемой деталью-собираемый узел с податливым креплением) в процессе поиска концом соединяемой детали положения отверстия на плоскости узла, попадания и невыхода конца детали из зоны отверстия, автоматизированного углового и осевого совмещения осей в процессе предварительной доориентации и окончательной сборки соединяемых деталей;

2) условия попадания и невыхода конца соединяемой детали из зоны отверстия при податливом креплении узла, в зависимости от параметров системы и режимов движения ее элементов;

3) условия собираемости деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором при использовании данного способа пассивной адаптации;

4) режимы работы сборочного оборудования, при которых обеспечена гарантированная сборка.

5) методику проектирования элементов автоматизированного сборочного оборудования и определения режимов его работы, в которой, в зависимости от величины относительного смещения и угла перекоса осей соединяемых деталей, определяются параметры патрона устройства вращения, его пружины и режимы работы сборочного оборудования, гарантирующие надежную сборку.

Содержание работы.

Во введении раскрыта актуальность задачи автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором. Показаны причины, сдерживающие автоматизированную сборку этих соединений как при одиночной, так и при групповой сборке.

В первой главе анализируются существующие способы и технические средства механизированной и автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором.

Исследованиям в области автоматизации сборки изделий посвящены труды профессоров, докторов технических наук Б. С. Балакшина, В. Л. Вейца, Л. Л. Гусева, Л. М. Дальского, Ю. 3. Житникова, А. Л. Иванова, Б. Г. Иосилевича, В. С. Корсакова, Л. Н. Малова, М. П. Новикова, А. И. Федотова и кандидатов технических наук В. К. Замятина, В. В. Косилова, М. С. Лебедовского, К. Я. Муценика, А. Н. Рабиновича и других. В них установлено, что главным фактором, сдерживающим автоматизированную сборку, является исключительная сложность, а в большинстве случаев невозможность точного совмещения осей соединяемых деталей в сборочном оборудовании, особенно при групповой сборке. Следовательно, необходимо разработать новые эффективные методы и средства относительного совмещения сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей.

На основании анализа современного уровня автоматизации сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, сформулированы цели и задачи исследований.

Для решения поставленной задачи необходимо обосновать способ пассивной адаптации, который позволит обеспечить автоматизированное совмещение осей соединяемых деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором.

Вторая глава посвящена разработке и теоретическому обоснованию способа пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором при податливом креплении узла.

Матричным методом дана оценка точности относительного смещения и перекоса осей соединяемых деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям, в обобщенных схемах неотлаженного технологического сборочного оборудования. Анализ показал, что даже при изготовлении элементов поворотного подающего устройства и вертикально расположенного исполнительного органа сборочного оборудования по шестому квалитету точности, из-за значительных осевых смещениях и перекосах осей соединяемых деталей, автоматизированную сборку осуществить невозможно. Наладка оборудования позволяет значительно уменьшить эти отклонения но, тем не менее, даже после наладки, относительное смещение осей соединяемых деталей может составить 0.8...3.5 мм и, иногда, в несколько раз превосходить предельные значения, определяемые условиями собираемости данных соединений.

В основу предлагаемого способа пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, положен метод пассивной адаптации цилиндрических и резьбовых деталей, разработанный профессором Житниковым Ю.З., необходимые и достаточные условия реализации которого: наличие податливости элементов сборочного оборудования; силовое взаимодействие соединяемых деталей; вращение одной из деталей. В рассматриваемом методе податливость обеспечивается за счет податливости крепления завинчивающего устройства к плите исполнительного органа сборочного оборудования. Однако, как отмечено в первой главе, указанный метод не всегда может быть реализован на практике по нескольким причинам:

1) при большом весе завинчивающего устройства, пружина податливого крепления имеет большую жесткость, что уменьшает возможность податливо -го совмещения деталей в процессе автоматизированной сборки;

2) не во всех конструкциях сборочного оборудования возможно осуществить такое податливое крепление завинчивающего устройства;

3) при невозможности переделки уже существующих механизированных средств.

Поэтому, предлагается способ пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, в котором податливость элементов устройства при автоматизированной сборке обеспечивается за счет:

угловой податливости соединяемой детали, при шарнирном закреплении патрона к сборочному устройству;

угловой податливости собираемого узла с использованием сферической опоры.

Физическая модель устройства с податливым креплением собираемого узла, совершающим сферическое движете, представлена в произвольном положении на рис.1, где: 1 - собираемый узел; 2 - цилиндрическая деталь; 3 -кулачки патрона; 4 - патрон; 5 - штифт кулачков; 6 - пружина патрона; 7 -штифт патрона; 8 - шпиндель; 9 - направляющие штанги; 10 - плита исполнительного органа сборочного оборудования; 11 - фланец устанавливающего

неподвижное основание сферической опоры; и <рш - соответственно угол собственного вращения детали и шпинделя вокруг оси Х1тлХ', ц> - угол прецессии, поворот сферической платформы с узлом вокруг оси X; в - угол нутации, поворот платформы вокруг линии узлов N.

Система координат ОХ0У(^о - неподвижная система отсчета. ОХотв¥огв2отв - подвижная система отсчета, жестко связанная с отверстием на собираемом узле, который движется вместе с сферической платформой.

Патрон 4 с присоединяемой деталью 2 вращается вокруг оси О21 под действием пары сил М. Равнодействующая давления присоединяемой детали на поверхность узла 1 равна Р. Вес патрона вп, длина которого равна 11. Вес присоединяемой детали О, а длина - /2. На патрон с присоединяемой деталью действуют два восстанавливающих момента, пропорциональных углу отклонения патрона от вертикальной оси X (М^-Кв^ и ), где К - угловая жесткость пружины 6. Скользящий по плоскости узла конец детали создает сопротивление вращению Мс вокруг оси Ъ

Рассматриваемая динамическая система является системой переменной структуры. Процесс от авто-

матизированного совмещения соединяемых деталей и до окончательной сборки представлен в несколько этапов.

2 21 м

I I

Первый этап — вращение соединяемой детали с угловой скоростью и опуска-

ние исполнительного органа сборочного оборудования с линейной скоростью У=сопй до момента касания концом соединяемой детали поверхности собираемого узла. Подвод исполнительного органа

сборочного оборудования

осуществляется по закону

(О 15

Второй этап - поиск концом соединяемой детали отверстия на поверхности узла. Данный этап включает в себя:

движение податли-

вой платформы с закрепленным на ней узлом (вместе с

Рис.1

центром масс и вокруг центра масс) при силовом взаимодействии узла и соединяемой детали;

разворот соединяемой детали 2, захваченной подпружиненным патроном 4, вокруг оси штифта 7 крепления патрона на шпинделе 8 вращающего устройства 13;

вращение платформы 14 при кинематическом взаимодействии собираемого узла 1, установленного на ней с вращающейся соединяемой деталью 2.

Поиск концом детали отверстия на поверхности собираемого узла будет обеспечен при условии, что точка взаимодействия узла и детали описывает на плоскости траекторию, близкую к спирали Архимеда. Траектория спирали Архимеда обеспечивается за счет совокупности движений: прецессионного, когда ось симметрии сферической платформы с узлом будет совершать вращение вокруг неподвижной оси Ъ и нутационного движения - это поворот платформы вокруг линии узлов Ы, т.е. изменение угла 0 между осями Z и Прецессионное движение - обеспечено за счет кинематического взаимодействия конца соединяемой детали с узлом, а нутационное - за счет возрастания угла между осями Ъ и Ъ1 при давлении конца присоединяемой детали на узел, закрепленный на платформе.

Причем, для того, чтобы гарантированно попасть в зону отверстия, необходимо, чтобы величина шага спирали Архимеда не превышала 2/3 диаметра отверстия, т.е.

(2)

где к - величина шага спирали Архимеда; й0 - диаметр отверстия.

Для обеспечения собственного вращения податливой платформы вместе с узлом вокруг оси 2\\ с угловой скоростью (!)„ при кинематическом взаимодействии с торцем присоединяемой цилиндрической детали необходимо обеспечить выполнение условия отсутствия проскальзывания между присоединяемой деталью и собираемым узлом:

пР>п;> (3)

где рд - сила трения между соединяемыми деталями; р" - сила трения,

тр тр

возникающая в сферической платформе.

Пренебрегая размером фаски, при отсутствии проскальзывания в точке касания торца соединяемой детали и поверхности собираемого узла при передаче вращения будет справедливо равенство

^а (4)

где - соответственно угловая скорость вращения детали и плат-

формы; г, - радиус детали без учета размера фаски;

расстояние от точки касания торца соединяемой

детали с плоскостью детали до центра платформы (оси Z);

0Ъ — вн + 0, + 0г - суммарный угол наклона оси присоединяемой детали. Из (4) следует, что платформа с узлом в процессе кинематического взаимодействия с деталью будет вращаться вокруг оси Zг с угловой скоростью

(5)

со. =-

Л

А +

СОлГ„

Д'т-

со ъв.

ХУ

Кроме того, платформа будет отклоняться на угол в - угол нутации. В этом случае, для выполнения условия изменения шага спирали Архимеда на требуемую величину, с целью гарантированного попадания конца соединяемой детали в зону отверстия на поверхности узла, необходимо опускать исполнительный орган сборочного оборудования с линейной скоростью V, которая должна быть меньше предельной скорости V,.

На основании теоремы о мгновешюм центре скоростей, найден шаг спирали Архимеда при скольжении торца присоединяемой детали по плоскости узла:

и=у, Ао

&т(03+0г) 3 0

(6)

Предельная скорость опускания плиты исполнительного органа сборочного автомата при условии гарантированного попадания присоединяемой детали в зону отверстия на плоскости узла равна:

у Ах)

Зя-со

(7)

Третий этап - попадание и невыход конца присоединяемой детали из отверстия на поверхности узла. Условия попадания и невыход конца присоединяемой детали из зоны отверстия выполняются, если величина центрального угла между точками соударения цилиндрической детали о фаску отверстия находится в пределах

* 3 -<а<—к-4 4

(8)

Это необходимые, но недостаточные условия для обеспечения надежной сборки, т.к. при ударе соединяемой детали о фаску отверстия вращающегося узла, платформа может дополнительно повернуться на угол и конец детали может выйти из зоны отверстия и будет происходить дальнейшее скольжение ее по плоскости узла. На данном этапе возможны 2 варианта:

А) - когда пружина патрона имеет большую жесткость, т.е.

сила упругости пружины превышает силы трения в сферической опоре, что

дает возможность перемещаться платформе относительно центра 0, а не патрону относительно оси Ъ патрона при ударе;

Б) ^пр < ^Чр - когда сила упругости пружины меньше силы трения в

опоре.

Рассматрим первый вариант. Считая удар присоединяемой детали о фаску отверстия абсолютно упругим и принимая во внимание направления векторов соответствующих скоростей платформы с узлом, присоединяемой детали и направление удара, будем иметь следующее. Во-первых: действие VплП - линейной скорости точки контакта детали с вращающейся платформой будет способствовать невыходу присоединяемой детали из зоны отверстия. Во-вторых: под действием - линейной скорости перемещения детали относительно вертикальной оси Ъ платформа будет разворачиваться вокруг линии узлов и конец присоединяемой детали может выйти из зоны отверстия.

Запишем уравнение вращательного движения платформы вокруг линии узлов, в проекции на осьХимеем: ^

где А/ = (11сф - Ик.) - плечо действия силы О (веса платформы с расположенным на ней собираемым узлом) относительно т.О; Ищ, - расстояние от нижней точки сферической поверхности платформы до плоскости (верхнего торца) собираемого узла; Р'тр — ктр С - сила трения, возникающая в сферической опоре; к„р - коэффициент трения скольжения в сферической опоре между подвижной (платформой) и неподвижной частями (корпусом); G - суммарный вес платформы.

Предельное значение угла 9, при котором не произойдет выход торца детали из зоны отверстия, с учетом параметров сборочного оборудования и соединяемых деталей, запишется:

_^_

cos а ^¡{ясф - О2 + к + ^tgaj

а предельная скорость опускания плиты исполнительного органа сборочного оборудования равна

кФ . А

,Я1Ч cos а^сф - h„ )2 + (г„ + h^gaf к1 dosin(0}+Oz)

-ГТ-=—--2-

/Зк Зяг cos въ

где _ Gh - круговая частота к о л е б постоянный ко-

эффициент.

Из полученного выражения (11) находится предельное значение угловой скорости вращения шпинделя устройства, при которой будет обеспечен невыход конца присоединяемой детали из зоны отверстия:

Четвертый этап - угловое совмещение осей соединяемых деталей в процессе предварительной доориентации и сборки.

В зависимости от величины относительного смещения осей Ац соединяемых деталей на данном этапе возможно два случая.

В первом случае, когда величина относительного смещения осей не превышает 2/3 диаметра отверстия йд, т.е. если выполняется условие

(13)

3 •

то при опускании исполнительного органа сборочного автомата присоединяемая деталь попадет в отверстие под действием момента пружины 6 патрона 4 и произойдет угловое совмещение осей.

Найдено минимально необходимое значение угловой жесткости К пружины 6, при котором выполняется первый случай:

—Г/, Лмен +<?, +&>)

к=-

(14)

0.

Рассматриваемый случай может быть реализован при подводе присоединяемой цилиндрической детали к собираемому узлу без вращения, т.е. с = 0, поскольку при выполнении условия (13) присоединяемая деталь гарантированно попадет в зону отверстия на собираемом узле.

Второй случай. Величина относительного смещения осей превышает значения 2/3 диаметра отверстия йд.

При вращении щпинделя вместе с патроном сферическая платформа движется вместе с концом присоединяемой детали вокруг вертикальной оси Ъ0, а торец присоединяемой детали перекатывается по фаске отверстия базовой детали. Прецессионное движение системы деталь-узел вокруг вертикальной оси Ъ будет с постоянной угловой скоростью Ц/ , равной угловой скорости вращения шпинделя , но, в протиположном направлении, т.е.

- у/= ф = = соШ • (15)

В момент, когда разность значений угла поворота платформы и угла отклонения оси детали относительно вертикальной оси будет меньше, чем предельный угол перекоса у, определяемый условиями собираемости, произойдет угловое совмещение осей соединяемых деталей, т.е.

где у _ дгссо; я (из условий собираемости).

0=arcsin-

Угол поворота 0 сферы находится из уравнения равновесия

NAl . Мдн +/,s'm(0H +6»,)+/,sin(<9,, + 0. +<?,)] nl, b—,--—5=arcsm—1——--S—1-—---—— (17)

Фсф-hJ

Для определения времени, в течение которого произойдет угловое совмещение осей, рассмотрим перемещение точки контакта торца присоединяемой детали с отверстием на поверхности базовой детали. Считаем, что перемещение происходит в горизонтальной плоскости по схеме кулачкового механизма. В этом случае величина относительного смещения, при которой произойдет угловое совмещение осей, запишется:

/г-г-д<[&] (18)

Время углового совмещения осей соединяемых деталей равно:

(^ {äc-R+r}г - 0,5^ cos<p+sin^ - + r^c

.(19)

»«А

Пятый этап - окончательная сборка соединяемых деталей. На данном этапе определяется время сборки после этапа углового и относительного совмещения осей соединяемых деталей. Воспользуемся дифференциальным уравнением движения центра масс системы в проекции на ось движения соединяемых деталей, считая угол у - величину углового смещения осей - малой величиной и пренебрегая трением между соединяемыми деталями, запишем

(20)

где т - масса патрона с присоединяемой деталью; С?„, - вес патрона и

вес присоединяемой детали соответственно; Рпр = С^г + Д) - сила упругости

пружины патрона; Спр - жесткость пружины; Д - величина предварительной деформации пружины.

В результате решения уравнения получим закон движения соединяемой детали в процессе сборки

А

(l -cos kt)

(21)

где - круговая частота колебаний;

коэффициент.

Время окончательной сборки из выражения (21) запишется:

t = — агссо к

постоянный

Суммарное время сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, равно:

где I - - время опускания плиты исполнительного органа; I _ - время поиска, попадания и невыход торца присоединяемой детали из зоны отверстия;

[о,5Д, -0,5с!в со$(р+ат\у\-+(Л„, -А„)2 + г

1у»

совмещения осей соединяемых деталей;

время углового

1 (

ссоб]

] _ ^ - время окончательной сборки.

\ Л )

Таким образом:

теоретически доказан способ пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором;

получена математическая модель движения системы на всех этапах; доказаны необходимые и достаточные условия, при которых гарантируется предварительное относительное и угловое совмещение и окончательная сборка деталей;

определены предельные режимы работы сборочного оборудования, при которых гарантирована надежная сборка.

В третьей главе теоретически обоснована возможность и предложено конструктивное решение устройства, обеспечивающее высокочувствительное податливое крепление узла в сборочном оборудовании, включающее:

1. математическую зависимость амплитуды, и несущей способности опоры от параметров системы возбуждения.

2. схему возбуждения, при которой обеспечивается достаточная величина несущей способности опоры.

С целью выбора оптимальной конструкции устройства проведен анализ возможных способов обеспечения податливости при сферическом движении собираемого узла в сборочном оборудовании, предложены критерии выбора конструктивного варианта сферической опоры, классифицированы возможные варианты конструкций сферических опор.

Податливость узла на подающем устройстве можно обеспечить при помощи сферической опоры следующими способами: при наличии вязкого трения в опоре; при использовании газостатической опоры; при использовании газодинамической опоры.

Наибольшей чувствительностью обладают две последние опоры, но если газостатическая достаточно хорошо изучена, то обеспечение условий работы газодинамической следует доказать.

Показано, что для реализации способа пассивной адаптации деталей и обеспечения податливости собираемого узла путем применения сферической опоры, целесообразней применить газодинамическую опору, в которой газовая среда образуется за счет вибрационных воздействий на элементы опоры, создаваемых специальными возбудителями колебаний. Такими устройствами могут быть серийно выпускаемые вибростенды, в которых применяются возбудители колебаний, основанные на различных способах возбуждения механических колебаний. Анализ таких типовых стендов показал, что целевое применение их в качестве устройств возбуждения сферической газодинамической опоры в предложенном способе адаптации деталей при сборке будет экономически и технически не оправданно.

Поэтому, предложена оригинальная конструкция устройства возбуждения (рис.2), в котором прямолинейные гармонические колебания (вибрационные воздействия), направленные вдоль вертикальной оси опоры, создаются исполнительными элементами на базе пьезоэлементов, работающих на обратном пьезоэффекте. При этом, качество работы такой вибрационной опоры определяется обоснованностью выбора схемы возбуждения, при которой обеспечивается достаточная величина несущей способности опоры.

Используя уравнения Лагранжа 2го рода, получены дифференциальные уравнения движения системы:

ш1х1 — —С + + С3ху;

тг (х, + х3) = -С}х з + II $т(&>/).

В результате решения уравнений получены значения амплитуд колебания элементов, от которых зависит качество работы опоры: амплитуда колебаний рамки Ах:

А =_^_" Н-С,(С2-тга>2)_.

'1 [(С, -га,(У2ХС ~т2а2)(Сг-т3<у2)-С}т3(У2(С2-т2со2)-С2т2со2(С)-ш3й>2)] амплитуда колебаний чашки вибрационной опоры А:

Рис.2 Схема возбуждения вибрационной опоры

т - массы, С - жесткости, х - смешения, П - пьезокристалл.

Для обеспечения большего значения амплитуды колебания чашки опоры найдены соотношения параметров системы, обеспечивающих работу контура при резонансе:

¿2 = к] - а1

(25)

где

тг

пи

Экспериментальная проверка работы системы с колебательным контуром, выполненным по рассматриваемой схеме, проведенная на опытном макете показала, что опора работает надежно, изменением присоединенной массы т3 можно легко получить резонанс колебаний системы, но такая система обладает существенным недостатком. Необходима такая амплитуда колебаний чашки вибрационной опоры, при которой толщина сдавливаемой пленки возрастает до 8 ... 10 мкм и исключается сухое трение. Чтобы обеспечить такую амплитуду, необходимо снижать частоту колебаний системы до звуковых частот порядка 500 -т 800 Гц. Это приводит к появлению резкого, неприятного свиста при работе.

Повышение частоты колебаний требует высокой, не хуже 6, 7 квалитета, точности изготовления чашки опоры и шипа, высоких требований к геометрии опор при шероховатости поверхности Ка= 0.8 ... 0.2 мкм, что связано с большими затратами в производстве.

Сравнение амплитуд колебаний А1 А, вершенствования схем колебательного контура, которые при высоких частотах колебаний обеспечат необходимую амплитуду и несущую способность опоры.

Отношение амплитуды присоединенной массы А3 к амплитуде чашки вибрационной опоры А2 в первом приближении определяется отношением жесткости СС , а поскольку жесткость чашки значительно превосходит жесткость крепежного винта пьезоэлемента, то

А

позволяет установить пути со-

Рис.3 Схема колебательного контура с изменением расположения присоединенной

амплитуда колебаний чашки будет ниже чем у присоединенной массы.

Следовательно, реальный путь повышения частоты колебаний системы и переход на незвуковые частоты с обеспечением требуемой амплитуды колебаний чашки опоры, а следовательно и требуемой толщины сдавливаемой пленки, состоит в закреплении чашки вибрационной опоры на месте присоединенной массы (рис.3).

Исследована работа колебательного контура с учетом указанных изменений, получены уравнения движения системы.

4 =

/и,х, =-С,дг, + С2х2; т2 (Зс, + х2 + х}) = -С3х2; Отз^ + Зс3) = -С2х3 + С3х2 +#5Н1(<Ш);

где

Н-С2{Съ-т1(о1)

х, = А, 5ш(<й); х2 = Аг зт(йЛ); хз = Л3 $т(<у?);

Л =

[(С, -п^а/Щ -ЩЮ^-С^ЩО)1^ -т^уС^щр?^ -що^уС^г^ю2}'

//•[(С, -/и,й>2 )т2&>2 +Сгт1(о1]

[(С) -п\о)1)(С1 -щт1)^ -м^(о2)-С2т1й/(С^ -п^со2 )-С^т1а>1 (С, -т1(о2)~С2С3т2а2

А =_Н(С1-т>со2)(С]-гщсо1)_

3 [(С, ~п\а>2){Сг-щоу)^ -^й;2)-С2т,а>2(С3-т7а>1)-Сгт1ы2 (С^ -п^ы2)-С^п^а2] Анализ полученных результатов показал, что для обеспечения максимальной амплитуды колебаний чашки и необходимой несущей способности опоры, при выполнении условия (25) в случае резонанса, имеем:

Следовательно, регулировать амплитуду колебания чашки опоры возможно подбором параметров пьезокристалла за счет изменения значения Я и жесткости крепления чашки опоры С3.

При большом радиусе чашки вибрационной опоры (Л > 100 мм) обеспечивается радиальное смещение ее оси до 0.5 мм, что гарантирует собираемость деталей.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям, направленным на:

подтверждение теоретического обоснования способа пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором при податливом креплении узла;

исследование возможности автоматизированного совмещения сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей и подтвердение условий реализации разработанного способа пассивной адаптации деталей; подтверждение предельных режимов работы сборочного оборудования, при которых обеспечивается гарантированная сборка;

выявление степени взаимовлияния между параметрами соединяемых деталей, сборочного оборудования и режимами сборки и подтверждения влияния параметров системы на процесс доориентации соединяемых деталей при автоматизированной сборке.

В основу экспериментальной установки заложена схема, изображенная на рис.4. В ходе экспериментальных исследований подтверждено, что изменение в диапазоне от 6 рад/с до 20 рад/с не препятствует процессу относительного и углового совмещения осей соединяемых деталей, а влияет на возможность выхода конца соединяемой детали из зоны отверстя.

Экспериментом подтверждено влияние линейной скорости опускания держателя V исполнительного органа сборочного оборудования, на процесс относительного совмещения осей соединяемых деталей. Так, при увеличении V от 0.005 м/с до I м/с для диаметра детали 8 мм увеличивается шаг спирали Архимеда, и при линейной скорости опускания держателя ^^0.015м/с, деталь сканирует плоскость узла с большим шагом спирали Архимеда и может не попасть в зону отверстия.

Полученные экспериментальные значения относительного смещения осей, при которых гарантирована сборка, а также режимы работы сборочного оборудования отличаются от теоретических не более чем на 20%.

В пятой главе на основе теоретического и экспериментального исследования движения системы разработана методика практического расчета параметров устройства вращения и режимов работы сборочного оборудования.

В методике, в зависимости от заданного или найденного матричным методом относительного смещения и угла перекоса осей соединяемых деталей, определяются параметры патрона устройства вращения, его пружины и режимы работы сборочного оборудования, при которых гарантируется надежная автоматизированная сборка и приведен пример расчета.

По методике рассчитаны режимы работы и параметры сборочного устройства, опробованного в лабораторных работах и показавшего надежную сборку деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором.

Основные результаты и выводы по работе

1. Обоснованы и установлены взаимосвязи между параметрами сборочного оборудования, параметрами соединяемых деталей и режимами работы исполнительных органов сборочного оборудования.

2. Разработана математическая модель движения системы на всех этапах совмещения осей соединяемых деталей в процессе сборки.

3. Обоснованы необходимые и достаточные условия собираемости деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором в динамике.

4. Разработан способ и определены режимы работы сборочного оборудования при пассивной адаптации деталей и податливом креплении узла, при которых обеспечена гарантированная сборка.

Теоретические значения относительного смещения осей, при которых гарантирована сборка, а также режимы работы сборочного оборудования отличаются от экспериментальных не более чем на 20%.

Разработанный способ позволяет повысить производительность сборки в несколько раз, уменьшить за 1раты на изготовление сборочного оборудования.

5. Теоретически обоснована возможность и предложено конструктивное решение устройства, обеспечивающего высокую податливость крепления узла в сборочном оборудовании.

6. На основании теоретического исследования движения системы и экспериментального подтверждения, разработана методика проектирования элементов автоматизированного сборочного оборудования и режимов его работы.

Используя методику практического расчета, созданы устройства автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, снабженные средствами адаптации, которые показали надежную работу при относительных смещениях осей в зависимости от диаметров соединяемых деталей до 12 мм и более.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю., КРЫЛОВ В.Ю. Вибрационная опора для технологической сборки узлов. Вопросы оборонной техники, Сер.9. вып.2 (222), Москва, 1998. (с.65-67)

2. ЖИТНИКОВ Ю.З., ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю., ФЕДОТОВ М.В. Устройство автоматизированной запрессовки цилиндрических деталей. Автоматизация и современные технологии. №11, М.: Машиностроение, 1999. (с.7-9)

3. ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю. Обеспечение несущей способности вибрационной опоры. Управление в технических системах: материалы НТК. Ковров: КГТА, 1998. (с.302-303)

4. ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю. Обоснование способа пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям, при установке собирае-

мого узла на сферическую опору. Управление в технических системах: материалы НТК. Ковров: КГТА, 1998. (с.303-304)

5. ЖИТНИКОВ Ю.З. КРЫЛОВ В.Ю., ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю. Дифференциальные уравнения движения узла с податливым креплением при автоматизированной сборке деталей, сопрягаемым по цилиндрическим поверхностям. Сборник научных трудов КГТА. Ковров: КГТА, 1998. (с. 161-170)

6. ФЕДОТОВ М.В., ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю., КРЫЛОВ В.Ю. Метод и устройство автоматизированной сборки деталей сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором. Владимирский центр научно-технической информации. 1999. (1 п.с.)

7. ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю., ФЕДОТОВ М.В., КРЫЛОВ В.Ю. Устройство для запрессовки штифтов. Владимирский центр научно-технической информации. 1999. (2 пх.)

8. КРЫЛОВ В.Ю, СИМАКОВ А.Л., ФЕДОТОВ М.В., ПАНТЕЛЕЕВ ЕЛО. Автомат с устройством выдачи шпилек поворотом планшайбы. Владимирский центр научно-технической информации. 1999.(2 пх.)

9. ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю., СИМАКОВ Ю.Л. Объектно-функциональный подход при анализе и проектировании систем управления сложными объектами. Материалы НТК Ковров, 1995. (с.98-99)

10. ЖИТНИКОВ Ю.З., ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю., КРЫЛОВ В.Ю. ФЕДОТОВ М.В. Обоснование конструктивного исполнения метода пассивной адаптации при автоматизированной сборке. Сборник научных трудов КГТА. Ковров: КГТА, 1999. (с.26-31)

11. СИМАКОВ А.Л., ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю., КРЫЛОВ В.Ю. Определение требований к параметрам пассивных средств адаптации для сборочных роботов. Сборник трудов X НТК «Экстремальная робототехника». ЦНИИ РТК, СПГТУ, СПБ, 1999. (с.481-486)

12. КРЫЛОВ В.Ю., СИМАКОВ А.Л., ПАНТЕЛЕЕВ ЕЛО. Обоснование способа пассивной адаптации резьбовых деталей в условиях роботизированного производства. Сборник трудов X НТК «Экстремальная робототехника». ЦНИИ РТК, СПГТУ, СПБ, 1999. (с.486-489)

13. ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю. Обеспечение несущей способности вибрационной опоры при автоматизированной сборке. Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий// Материалы научно-технической конференции и Российской научной школы. Часть 1. - Ковров: КГТА, 1999.(с.23-24)

14. ПАНТЕЛЕЕВ Е.Ю., КРЫЛОВ В.Ю. Относительное ориентирование деталей при роботизированной сборке. Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий// Материалы научно-технической конференции и Российской научной школы. Часть 1. - Ковров: КГТА, 1999. (с.32-33)

15. ПАНТЕЛЕЕВ ЕЛО. Обоснование этапов автоматизированной сборки цилиндрических деталей при установке собираемого узла на сферическую опору. Управление в технических системах - XXI век: сборник научных трудов III Международной научно-технической конференции. - Ковров: КГТА, 2ООО.-232с.(с.2О8-21О)

) Автореферат диссертации на соискание ученой степени

\ кандидата технических наук

ПАНТЕЛЕЕВ Евгений Юрьевич

Повышение производительности сборки деталей на основе пассивной автоматической доориентации

Тираж 100 экз.

ГОУ ВПО Ковровская государственная технологическая академия 601910, Владимирская обл., г.Ковров, ул.Маяковского, 19

Р-97 35

Введение.

Глава 1. Анализ существующих способов и технических средств автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором. Цель и задачи работы.

1.1 .Структура и состав технологического процесса сборки.

1.2.Анализ факторов, сдерживающих высокопроизводительную сборку.

1.3.Анализ точности совмещения поверхностей соединяемых деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором.

1.3.1. Условия собираемости деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором.

1.3.2. Определение достижимой точности совмещения поверхностей деталей в сборочном оборудовании

1.4.Анализ существующих методов и средств сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, с устройствами доориентации деталей.

1.5 .Постановка задачи и цели исследований.

Глава 2. Теоретическое обоснование способа пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором при податливом креплении узла.

2.1.Теория автоматизированного совмещения деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором при податливом креплении узла.

2.1.1 Определение величины относительного смещения осей . соединяемых деталей в сборочном оборудовании.

2.1.2 Автоматизированное совмещение осей соединяемых деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям в процессе сборки сферическом движении узла.

2.2.Способ пассивной адаптации деталей, соединяемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, при податливом креплении узла и условия реализации способа.

Глава 3. Обоснование средств обеспечения податливости крепления узла в сборочном оборудовании.

3.1. Анализ способов обеспечения податливости при сферическом движении собираемого узла в сборочном оборудовании.

3.2.Обоснование параметров возбуждения вибрационной опоры

Глава 4. Экспериментальные исследования процесса автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором.

4.1 .Экспериментальное оборудование.

4.1.1. Описание экспериментального стенда.

4.1.2. Описание измерительной аппаратуры.

4.2.Экспериментальные исследования процесса автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором.

4.2.1. Экспериментальные исследования возможностей автоматизированного совмещения сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей.

4.2.2. Экспериментальное исследование предельных режимов работы сборочного оборудования и определение времени пассивной автоматической доориентации деталей.

Глава 5. Методика практического расчета параметров устройства вращения и режимов работы сборочного оборудования.

5.1 .Методика практического расчета.

5.1.1. Выбор сборочного оборудования, определение его параметров и величины относительного смещения и угла перекоса осей соединяемых деталей.

5.1.2. Расчет параметров патрона устройства вращения

5.1.3. Расчет пружины патрона устройства вращения.

5.1.4. Расчет режимов работы сборочного оборудования . 159 5.2.Пример расчета параметров патрона, его пружины и режимов работы устройства вращения

Одним из основных факторов повышения производительности труда, качества выпускаемой продукции и снижения ее себестоимости с целью получения конкурентоспособной продукции, что весьма важно на современном этапе, является автоматизация производственных процессов. Кроме того, автоматизация позволяет не только сократить ручной, монотонный и тяжелый физический труд, но и оградить человека от вредных воздействий вибрации, шума, пыли, токсичных и других факторов. В производстве различных изделий процесс сборки, являясь заключительным этапом, оказывает определяющее влияние на весь технологический процесс, начиная с изготовления заготовок деталей и кончая контролем и испытанием изделия. Поэтому, процесс сборки в значительной мере определяет качество продукции, способствует стабилизации всего предшествующего производственного процесса, а следовательно, повышает качество изделия в целом. Кроме того, общая доля трудозатрат сборки в общей трудоемкости изготовления изделий машиностроения составляет 30-40%, а в производстве продукции приборостроения, особенно электронной техники, достигает 60% и более [50], [51].Однако, известно, что на предприятиях машиностроения автоматизировано лишь 5-7%, а на приборостроительных -10-15%) сборочных операций.

Одной из трудоемких и ответственных сборочных операций является операция соединения деталей сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, широко применяемых в конструкциях современных машин и приборов. На их долю приходится 40% от общего числа соединений, что в два раза больше, чем по резьбовым поверхностям [46]. Пока еще не полностью решенной задачей сборки изделий остается задача собираемости, связанная с обеспечением углового и относительного (осевого) совмещения сопрягаемых поверхностей перед их соединением, причем величина относительного смещения и угол перекоса осей для осуществления процесса сборки не должны превосходить предельных значений, определяемых условиями собираемости [18]. Причины появления угловых и осевых рассогласований обусловлены многими факторами, среди которых можно выделить нарушение заданной точности изготовления собираемых компонентов, изменение в настройке оборудования и т.д. Поэтому гарантированную автоматизированную сборку можно обеспечить только за счет применения специальных устройств, осуществляющих относительную ориентацию собираемых компонентов.

Низкий уровень автоматизации сборки, помимо сложности процесса совмещения осей, кроется в нетехнологичности некоторых конструкций узлов и деталей, выполнении при сборке большого объема работ, связанного с пригонкой и регулировкой сборочных компонентов относительно друг друга [1], [9], [11], [21], [22], [67].

Для решения задачи автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, расширения технологических возможностей автоматической доориентации и повышения производительности сборки, необходимо:

1. Разработать специальные способы и средства автоматической доориентации соединяемых деталей;

2. Исследовать взаимовлияние режимов сборки, параметров сборочного оборудования и соединяемых компонентов на процесс совмещения сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей;

3. Создать надежное и эффективно работающее сборочное оборудование.

Процесс создания эффективного автоматизированного сборочного оборудования может осуществляться:

- изменением традиционных технологий сборки и разработкой новых технологических процессов с эффективными методами совмещения сопрягаемых поверхностей;

- созданием новых и совершенствованием существующих устройств ориентирования, накопления, подачи, базирования деталей в процессе сборки;

- созданием типовых сборочных автоматов.

Комплексное решение этих задач позволит создать надежное, высокопроизводительное сборочное оборудование.

На основании изложенного, можно утверждать, что задача разработки эффективных способов и средств автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, является весьма актуальной научно-технической задачей.

Выводы по главе:

На основании теоретического исследования движения системы и экспериментального подтверждения, разработана методика проектирования элементов автоматизированного сборочного оборудования и режимов его работы, в которой, в зависимости от величины относительного смещения и угла перекоса осей соединяемых деталей, определяются параметры патрона устройства вращения, его пружины и режимы работы сборочного оборудования, что гарантирует надежную сборку.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Теоретически обоснованы и установлены закономерности между параметрами сборочного оборудования, параметрами соединяемых деталей и режимами работы исполнительных органов сборочного оборудования, включающие: а) математическую модель движения системы на всех этапах совмещения:

- поиск (сканирование) концом соединяемой детали положения отверстия на плоскости узла,

- попадание и невыход конца детали из зоны отверстия,

- автоматизированного углового совмещения осей в процессе предварительной доориентации соединяемых деталей,

- доориентация соединяемых деталей в процессе сборки; б) необходимые и достаточные условия собираемости деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором в динамике; в) режимы работы сборочного оборудования, при которых обеспечена гарантированная сборка:

- предельная скорость опускания плиты исполнительного органа сборочного оборудования,

- предельная частота вращения шпинделя, при которой конец соединяемой детали не выйдет из зоны отверстия на собираемом узле.

Теоретические значения относительного смещения осей, при которых гарантирована сборка, а также режимы работы сборочного оборудования отличаются от экспериментальных не более чем на 20%.

2. Обоснован способ пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, который справедлив при одновременном выполнении следующих условий:

- силового взаимодействия соединяемых деталей,

- вращения одной .из них,

- наличия податливости крепления узла на подающем устройстве.

Разработанный способ позволяет повысить производительность сборки в несколько раз, уменьшить затраты на изготовление сборочного оборудования.

3. Теоретически обоснована возможность и предложено конструктивное решение устройства, обеспечивающего податливость крепления узла в сборочном оборудовании, включающая:

- математическую зависимость амплитуды и несущей способности опоры от параметров системы возбуждения;

- схему возбуждения, при которой обеспечивается достаточная величина несущей способности опоры.

4. На основании теоретического исследования движения системы и экспериментального подтверждения, разработана методика проектирования элементов автоматизированного сборочного оборудования и режимов его работы. Используя методику практического расчета, созданы устройства автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, снабженные средствами адаптации, которые показали надежную работу при относительных смещениях осей в зависимости от диаметров соединяемых деталей до 12 мм и более.

1. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении / Под общ. ред. Н.М. Капустина.-М.,1985. 304с.

2. Автоматизация сборочных процессов в машиностроении / Под общ. ред. В .И. Дикушина. М.: Наука, 1979. 178с.

3. Айдман Д. Комплексные автоматические линии для автомобильного производства. М.: НИИмаш. 1978, 67с.

4. Анализ угловых погрешностей при автоматической сборке деталей нецилиндрической формы / Я. К. Попе. В кн.: Автоматизация сборочных процессов. Рига: РПИ, 1976, вып. 5, с. 45 - 52.

5. Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов, М.: Машиностроение, 1981, 392с.

6. Арендт В.Р., Сэвент К.Дж. Практика следящих систем. М.-Л., Госэнер-гоиздат, 1962, 556с.

7. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для втузов. -М.: Наука, 1988-640с.

8. Бакшис В.П. Разработка теории и средств автоматической сборки на основе вибрационных методов направленного совмещения сопрягаемых поверхностей деталей.- Диссертация докт. техн. наук, Ленинград, 1991. 446с.

9. Балакшин B.C. Основы технологии машиностроения. Кн.2.-М., 1982. 366с.

10. Ю.Бегларян В.Х. Механические испытания приборов и аппаратов. М.: Машиностроение, 1980.

11. П.Вайнберг М.А., Лебедовский М.С. Оценка степени подготовленности изделий к автоматизированной сборке машин. М.: Машиностроение. 1976, 254с.

12. Вейц В.JI. Фридман Л.И. Электромеханические зажимные устройства станков и станочных линий. Л.: Машиностроение. 1973, 264с.

13. Вибрация в технике: Справочник/ Ред. Челомей. М.: Машиностроение, 1981.

14. Вороненко В.П. Повышение эффективности сборочных машиностроительных производств путем обеспечения гибкости технологических процессов и структур подразделений. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.-М., 1997.

15. Гельфанд М.Л., Ципенюк Я.Н., Кузнецов O.K. Сборка резьбовых соединений.-М., 1976. 109с.

16. Горбатенко В.Н., Житников Ю.З. Выбор оптимальной угловой скорости вращения оси гайковерта при завинчивании шпилек. Сб. науч. Тр.- Владимир: Влад. политехи, ин-т// Динамика механических систем. 1989, с.108-110.

17. Гусев А.А. Автоматизация сборки зубчатых передач. ВИНИТИ. Сер. Технология и оборудование механосборочного производства. 190, 155с.

18. Гусев А.А. Автоматизация сборочных работ. М.: Энергия. 1975. 62с.

19. Гусев А.А. Адаптивные устройства сборочных машин.-М., 1979.

20. Гусев А.А. Основные принципы построения сборочных гибких систем. М.: Машиностроение, 1988.

21. Гусев А.А. Технологические основы автоматизированной сборки изделий.- М., 1982.

22. Дальский A.M., Кулеков З.Г. Сборка высокоточных соединений в машиностроении.- М., 1988. 303с.

23. Дроздович В.Н. Газодинамические подшипники. Л.: Машиностроение, 1967.-808с.

24. Житников Б.Ю. Обеспечение качества и повышение эффективности автоматизированной сборки групповых резьбовых соединений на основесоздания средств адаптации. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.-М., 1997.

25. Житников Ю.З. Автоматизация сборки изделий с резьбовыми соединениями. Учебное пособие. 4.1. Теоретические основы автоматизированной сборки изделий с резьбовыми соединениями.- Ковров: КГТА, 1996.

26. Житников Ю.З. Крылов В.Ю., Пантелеев Е.Ю. Дифференциальные уравнения движения узла с податливым креплением при автоматизированной сборке деталей, сопрягаемым по цилиндрическим поверхностям. Сборник научных трудов КГТА. Ковров: КГТА, 1998.

27. Житников Ю.З. Способы доориентации сопрягаемых поверхностей при автоматизированной сборке.//- Автоматизация и современные технологии.- 1992.-№9.- с. 9.

28. Житников Ю.З., Пантелеев Е.Ю., Крылов В.Ю. Федотов М.В. Обоснование конструктивного исполнения метода пассивной адаптации при автоматизированной сборке. Сборник научных трудов КГТА. Ковров: КГТА, 1999.

29. Житников Ю.З., Пантелеев Е.Ю., Федотов М.В. .Устройство автоматизированной запрессовки цилиндрических деталей. Автоматизация и современные технологии. №11, М.: Машиностроение, 1999.

30. Житников Ю.З., Проньков В.А. Многошпиндельный автомат.// Автомобильная промышленность - 1990.-№11.-е. 27.

31. Загрузочное устройство: А.с. 1357190 СССР, МКИ В 23 Q 7/ 10/ Житников Ю.З. и др.- Б .И. №45, 1987.

32. Загрузочное устройство: А.с. 1484574 СССР, МКИ В 23 Q 7/ 02/ Житников Ю.З. и др.-Б.И. №14, 1992.

33. Загрузочное устройство: А.с. 1521558 СССР, МКИ В 23 Q 7/ 10/ Голованов И.Е.- Б.И. №42, 1989.

34. Загрузочное устройство: А.с. 1726198 СССР, МКИ В 23 Q 7/ 10/ Житников Ю.З. и др.- Б.И. №14, 1992.

35. Замятин В.К. Технология и автоматизация сборки. М.: Машиностроение, 1993, 464с.38.3енков P.JI. и др. Справочник. Конвейеры / Под общ. ред. Ю.А. Петрена // М.: Машиностроение. 1984, 367с.

36. Ивановский К.Е. Роликовые и дисковые конвейеры и устройства. М.: Машиностроение. 1973,215с.

37. Ивановский К.Е., Оболенский А.С. Перегрузочные устройства конвейеров штучных грузов. М.: Машиностроение. 1966, 208 с.

38. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука , 1976, 576с.

39. Камышин Н.А. Автоматизация загрузки станков. М.: Машиностроение. 1977, 288с.

40. Ковалев М.П., Сивоконенко И.М., Явленский К.Н. Опоры приборов-М.: Машиностроение, 1980 192с.

41. Конструирование приборов. В 2-х кн. /Под ред. В. Краузе; Пер. с нем. В. Н, Пальянова; Под ред. О. Ф. Тищенко. Кн. 1 М.: Машиностроение, 1987. 384 с.

42. Корсаков B.C. Автоматизация производственных процессов.- М., 1978. 396 с.

43. Косилов В.В. Технологические основы проектирования автоматического сборочного оборудования.- М.: Машиностроение, 1976. 248 с.

44. Крылов В.Ю, Симаков A.JL, Федотов М.В., Пантелеев Е.Ю. Автомат с устройством выдачи шпилек поворотом планшайбы. Владимирский центр научно-технической информации. 1999.

45. Крылов В.Ю., Симаков A.JL, Пантелеев Е.Ю. Обоснование способа пассивной адаптации резьбовых деталей в условиях роботизированного производства. Сборник трудов X НТК «Экстремальная робототехника». ЦНИИРТК, СПГТУ, СПБ, 1999.

46. Кузнецов А.А. Вибрационные испытания элементов и устройств автоматики. М.: Энергия, 1976.

47. Лебедовский М.С., Вейц В.Л., Федотов А.Н. Научные основы автоматизации сборки. Л.: Машиностроение. 1985, 316с.51Лебедовский М.С., Федотов А.И. Автоматизация сборочных работ. Л.: Лениздат, 1970.

48. Малов А.Н., Иванов Ю.В. Основы автоматизации производственных процессов. М.: Машиностроение, 1974.

49. Механика промышленных роботов: Учеб. Пособие для втузов: В 3 кн./Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 1: Кинематика и дина-мика/Е.И. Воробьев, С.А. Попов, Г.И. Шевелева-М.: Высш. Шк., 1988. -304с.

50. Многопозиционный сборочный автомат: А.с. 1463423 СССР, МКИВ 23 Р 21/ 00/ Житников Ю.З. и др.- Б.И.№9, 1989.

51. Москалев В.В. Упругие элементы точных механизмов: Учебное пособие. 4.2.- М., 1967.

52. Научные основы автоматизации сборки машин и механизмов/ Под общ. ред. М.П. Новикова.- М., 1976.

53. Опоры скольжения с газовой смазкой/ Под ред. С.А. Шейнберга. М.: Машиностроение, 1975.-527 с.

54. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. М.: Машиностроение, 1988.

55. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний.- М., 1971.

56. Пантелеев Е.Ю. Обеспечение несущей способности вибрационной опоры. Управление в технических системах: материалы НТК. Ковров: КГТА, 1998.

57. Пантелеев Е.Ю. Обоснование способа пассивной адаптации деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям, при установке собираемого узла на сферическую опору. Управление в технических системах: материалы НТК. Ковров: КГТА, 1998.

58. Пантелеев Е.Ю., Крылов В.Ю. Вибрационная опора для технологической сборки узлов. Вопросы оборонной техники, Сер.9. вып.2 (222), Москва, 1998.

59. Пантелеев Е.Ю., Федотов М.В., Крылов В.Ю. Устройство для запрессовки штифтов. Владимирский центр научно-технической информации. 1999.

60. Пинегин С.В., Орлов А.В., Табачников Ю.Б. Прецизионные опоры качения и опоры с газовой смазкой: Справочник. М.: Машиностроение, 1984.-216 с.

61. Прогрессивная технология и автоматизация сборки. 4.1. Отработка и оценка технологичности конструкций изделий в автоматической сборке: Руководящий технический материал.- М., 1990.

62. Сборка изделий в машиностроении: Справочник/ Под ред. B.C. Корсакова, В.К. Замятина. М.: Машиностроение, 1983. 480 с.

63. Сборочный автомат: А.с. 154 9714 СССР, МКИ В 23 Р 21/ 00/ Житников Ю.З. идр.-Б.И. №10, 1990.

64. Симаков A.JL, Пантелеев Е.Ю., Крылов В.Ю. Определение требований к параметрам пассивных средств адаптации для сборочных роботов. Сборник трудов X НТК «Экстремальная робототехника». ЦНИИ РТК, СПГТУ, СПБ, 1999.

65. Современные промышленные роботы: Каталог/Под ред. Ю.Г. Козырева, Я. А. Шифрина.-М.: Машиностроение, 1984.-152с.

66. Справочник конструктора точного приборостроения/Г.А. Веркович, Е.Н. Головенкин, В.А. Голубков идр.; Под общ. ред. К.Н. Явленского, Б.П. Тимофеева, Е.Е. Чаадаевой.-JI.: Машиностроение. 1989.-792 с.

67. Сукацкий М.Е., Фишман Ф.Т., Мандриков В.М. Сборочное оборудование КамАЗа. М.: Машиностроение. 1985.

68. Управление дискретными процессами в ГПС. Под ред. Проф. Л.С. Ям-польского.- Киев, " Техника ", 1992, 256с.

69. Устройство для запрессовки штифтов в корпусную деталь: А.с. 1355432 СССР, МКИ В 23 Р 19/ 02/ Житников Ю.З. и др.- Б.И. №44, 1987.

70. Устройство для подачи деталей: А.с. 1323330 СССР, МКИ В 23 Q 7/ 02/ Житников Ю.З. и др.- Б.И. №26, 1987.

71. Устройство для подачи деталей: А.с. 1397247 СССР, МКИ В 23 Q 7/ 02/ Житников Ю.З. и др.- Б.И. №45, 1987.

72. Устройство для поштучной выдачи деталей: А.с. 1073070 СССР, МКИ В 23 Q 07/ 00/ Гришин И.Ф. и др.- Б.И. №6, 1984.Устройство для запрессовки штифтов: А.с. 1637997 СССР, МКИ В 23 Р 19/ 02/ Житников Ю.З. и др.- Б.И. №12, 1991.

73. Устройство для сборки деталей: А.с. 921754 СССР, МКИ В 23 В 19/ 04/ Попа В.М. и др.- Б.И. №15,1982.

74. Устройство для транспортировки и ориентированной перегрузке деталей: А.с. 1370029 СССР, МКИ В 65 С 47/ 24/ Житников Ю.З. и др.- Б.И. №41, 1991.

75. Яхимович В.А. Ориентирующие механизмы сборочных автоматов. М.: Машиностроение, 1975. 165 с.

76. Яхимович В.А., Хашин Ю.А. К вопросу определения технологичности изделий с точки зрения автоматизации их сборки.//- Изв. вузов. Машиностроение. 1973.-№7.- с. 168.