автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизация сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, путем выявления взаимосвязей, действующих в процессе пассивной адаптации

Введение

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

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

1.1.1 Условия собираемости соединяемых деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям.

1.1.2 Достижимая точность совмещения поверхностей деталей, сопрягаемых но цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, в сборочном оборудовании.

Погрешность положения оси соединяемой детали, расположенной на кондукторной плите, относительно неподвижной системы отсчета

1.2 Анализ методов и конструкций устройств сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором.

Анализ устройств транспортировки узлов на позицию сборки.

Анализ методов и конструкций устройств сборки деталей.

1.3 Постановка задачи и цели исследований.

Гшва 2. Теоретическое обоснование автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором.

2.1 Теория автоматизированного совмещения деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором при сборке,

2.1.1 Определение смещения оси соединяемой цилиндрической детали относительно оси исполнительного органа сборочного оборудования.

2.1.2 Автоматизированная доориентация деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором.

1) Предельная зона попадания конца цилиндрической детали в отверстие.

2) Обоснование предельной угловой скорости вращения цилиндрической детали, при которой сжатие пружины патрона после удара детали о фаску, не позволит выйти ей из зоны отверстия.

2.1.3 Способ пассивной адаптации деталей, соединяемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, при использовании податливого крепления переменной жесткости.

Выводы по главе.

Гшва 3. Экспериментальное подтверждение условий автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором, снабженных средствами адаптации, и режимов работы сборочного устройства.

3.1 Экспериментальное оборудование.

5.1.1 Описание экспериментального стенда.

5.1.2 Описание измерительной аппаратуры.

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

3.2.1 Экспериментальное исследование возможностей автоматизированного совмещения сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей.

3.2.2 Экспериментальное исследование предельных режимов работы сборочного оборудования.

Выводы по главе.

Глава 4. Методика практического расчета параметров податливого крепления устройства вращения и режимов работы сборочного оборудования.

4.1 Методика расчета

4.2 Пример расчета параметров пружины податливого крепления устройства вращения и режимов вращения.

Выводы по главе.

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 тру-да,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 90.95 %, тогда как сборочные - на 5.7%. Трудоемкость сборки составляет 35 % от общей трудоемкости при создании машин, а стоимость этих работ в машиностроении достигает 50 % [9].

Детали, сопрягаемые по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, широко используются в конструкциях современных машин и приборов. Автоматизация этих простых сборочных операций связана со значительными трудностями из-за исключительной сложности точного осевого (1-500 мкм) [12] и углового (9°-1.5°) совмещения сопрягаемых деталей в сборочном оборудовании.

Помимо сложности процесса совмещения осей причинами низкого уровня автоматизации являются:

- нетехнологичность некоторых конструкций узлов и деталей;

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

Для решения задачи автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором необходимо:

1. Исследовать динамику процесса совмещения сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей.

2. Создать специальные способы и средства доориентации соединяемых деталей.

3. Создать надежное и эффективно работающее сборочное оборудование.

Процесс создания эффективного автоматизированного сборочного оборудования может осуществляться путем:

- изменения традиционных технологий сборки;

- созданием современных устройств ориентированной подачи и 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 разработка эффективных способов и средств автоматизированной сборки деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, является актуальной научно-технической задачей.

Выводы по главе:

На основании теоретического исследования движения системы и экспериментального подтверждения, разработана мет одика практического расчета податливого крепления и режимов работы устройства вращения при сборке соединений, в которой, в зависимости от величины относительного смещения осей соединяемых деталей, определяются параметры пружины и частота вращения шпинделя, гарантирующая надежную сборку.

Заключение по диссертационной работе.

1. На основании выявленных взаимосвязей действующих между параметрами устройства вращения, соединяемых деталей, податливого крепления и режимами работы исполнительных органов сборочного оборудования, теоретически обоснован и экспериментально подтвержден способ пассивной адаптации деталей соединяемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором, включающий:

- математическую модель движения системы (устройства вращения) в процессе поиска концом детали отверстия на плоскости узла, попадания н невыхода его из зоны отверстия, автоматизированного углового и осевого совмещения осей в процессе предварительной доориентации и окончательной сборки соединяемых деталей;

- необходимые и достаточные условия автоматизированного поиска положения отверстия на поверхности узла, обеспечивающие сканирование концом соединяемой детали плоскости узла, а также попадание и невыход детали из зоны отверстия;

- условия собираемости соединяемых деталей в динамике;

- режимы движения элементов оборудования в процессе поиска, совмещения и сборки соединяемых деталей;

- методику практического расчета податливого крепления и режимов работы устройства вращения при сборке соединений в которой, в зависимости от величины относительного смещения осей соединяемых деталей, определяются параметры пружины и частота вращения шпинделя гарантирующие надежную сборку.

2. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено влияние различных параметров системы на процесс доориентации соединяемых деталей: Щ

- влияние угловой скорости вращения шпинделя устройства вращения, изменяющейся в диапазоне от 6.28 рад/с до 9.42 рад/с, незначительно;

- при угловой жесткости пружины податливого крепления к2 2.55Н ■ м, всегда обеспечивается угловое совмещение осей при значительных смещениях (превышшощих диаметр соединяемых деталей), но при большом весе устройства вращения нельзя устанавливать пружины такой жесткости;

- использование пружин податливого крепления переменной угловой жесткости, которая уменьшается в процессе доориентацни, позволяет собирать детали со значительным смещением их осей;

- увеличение скорости подведения соединяемой детали к узлу, способствует угловому совмещению осей, но она ограничена шагом сннралн Архимеда (траектории движения конца детали при авто поиске отверстия).

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

4. Устройство с податливым креплением переменной угловой жесткости может быть использовано не только в автоматизированном сборочном оборудовании, но даже в промышленных роботах в режиме пассивной адаптации.

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

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

3. Андреева JI.E. Упругие элементы приборов, М.: Машиностроение, 1981, 392с.

4. Арендт В.Р., Сэвент К.Дж. Практика следящих систем. M.-JL, Госэнергоиздат, 1962, 556с.

5. 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.

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

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

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

9. 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.

10. Гельфанд М.Л., Цнпенюк Я.Н., Кузнецов O.K. Сборка резьбовых соединений М., 1976. 109с.

11. 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.

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

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

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

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

16. Дальский А.М., Кулеков З.Г. Сборка высокоточных соединений в машиностроении,-М., 1988. 303с.

17. Житников Ю.З. Автоматизация сборки изделий с резьбовыми соединениями. Учебное пособие. 4.1. Теоретические основы автоматизированной сборки изделий с резьбовыми соединениями. Ковров, 1996.

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

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

20. Замятин В.К. Технология и автоматизация сборки. М.: Машиностроение, 1993, 464с.

21. Зенков Р. Л. и др. Справочник. Конвейеры / Под общ. ред. Ю.А. Петрена // М.: Машиностроение. 1984, 367с.

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

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

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

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

26. Корсаков В.С. Автоматизация производственных процессов.- М., 1978. 396 с.

27. Косилов В.В. Технологические основы проектирования автоматического сборочного оборудования,-М., 1976. (Серия. Библиотека технолога). 248 с.

28. Лебедовский М.С., Вейц В.Л., Федотов А.Н. Научные основы автоматизации сборки. Л.: Машиностроение. 1985, 316с.

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

30. Москалев В.В. Упругие элементы точных механизмов: Учебное пособие. Ч.2.- М., 1967.

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

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

33. Пргрессивная технология и автоматизация сборки. 4.1. Отработкаи оценка технологичности конструкций изделий в автоматической сборке: Руководящий технический материал.- М., 1990.

34. Сукацкий М.Е., Фншман Ф.Т., Мандриков В.М. Сборочное оборудование КамАЗа М.: Машиностроение. 1985.

35. Управление дискретными процессами в ГПС. Под ред. Проф. JLC. Ямпольского.- Киев, " Техника 1992,256с.

36. Ямпольский JLC., Полищук М.Н. Оптимизация технологических процессов в гибких производственных системах.- К.:" Техника", 1988, 175с.

37. Яхимович В. А Ориентирующие механизмы сборочных автоматов. ML: Машиностроение, 1975.165 с.

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

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

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

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

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

43. Многопозиционный сборочный автомат: Ас. 1463423 СССР, МКИ В 23 Р 21/ 00/ Житников Ю.З. и др.- Б.И.№9,1989.

44. Сборочный автомат: Ас. 154 9714 СССР, МКИ В 23 Р 21/ 00/ Житников Ю.З и др.-Б.И. №10, 1990.

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

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

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

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

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

50. Устройство для сборки деталей: A.c. 921754 СССР, МКИ В 23 В 19/ 04/ПопаВ.М и др.-RH №15,1982.

51. Федотов М. В. Обоснование метода пассивной адаптации деталей, соединяемых по цилиндрическим поверхностям в сборочном оборудовании./ Сборник научных трудов КГТА- Ковров: КГТА, 1998.

52. Симаков A.JL, Федотов М.В. Анализ функциональной модели автоматизированной системы сборки уплотнительных устройств. Системы управления- конверсия- проблемы: Материалы научно- технической конференции.- Ковров, КГТА, 1996.- 184 с.

53. М.В. Федотов; Е.Ю. Пантелеев; В.Ю. Крылов. Метод и устройство автоматизированной сборки деталей сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с зазором. Владимирский центр научно- технической информации, и.л.№17-99,серия Р.55.18.19,1999.

54. Е Ю. Пантелеев; MB. Федотов; В.Ю. Крылов. Устройство для запрессовки штифтов. Владимирский центр научно- технической информации, и.л.№10-99, серия Р.55.18.19, 1999.

55. Крылов В.Ю., Симаков А. Л., Федотов М.В., Пантелеев Е.Ю. Автомат с устройством выдачи шпилек поворотом планшайбы. Владимирский центр научно- технической информации, и.л.Ш4-99, серия Р.55.18.19,1999.

56. Коробова М.И., Федотов М.В., Краснов М.В. Автоматизированная установка поршневых и разжимных колец. Владимирский центр научно- технической информации, н.л.№15-99, серия Р.55.18.19,1999.