автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Обеспечение автоматизации процесса сборки цилиндрических косозубых передач путем создания высокоэффективных сборочных систем

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "СТАНКИН"

На правах рукописи

УДК 621.757.06:621.83

ИВАНОВ ВАДИМ ГРИГОРЬЕВИЧ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СВОРКИ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ К0С03УБЫХ ПЕРЕДАЧ ПУТЕМ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ

Специальность: 05.02.08 - технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1995

Работа выполнена на кафедре "Автоматизация сборочных производств" Московского Государственного Технологического Университета "Станкин".

Научный руководитель

Официальные оппоненты .

- доктор технических наук, профессор A.A. Гусев

- доктор технических наук Ю.М. Золотаревский

- кандидат технических наук A.B. Балыков

Ведущее предприятие - АО "ЗНАМЯ"

Зацита состоится ----- 1995 года в час.

^^мин. на заседании диссертационного Совета К 063.42.04 Московского Государственного Технологического Университета "Станкин".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ "Станкин".

Автореферат разослан "--" 1995 года.

Ученый секретарь диссертационного Совета К 063.42.04

к.Т*. н., доцент А.Ф. Горшков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Повышение эффективности работы предприятий и конкурентноспособности выпускаемых изделий- важнейшие ив основных проблем отечественного и зарубежного машиностроения. В настоящее время наибольший вклад в их решение может быть обеспечен при проведении работ, связанных с автоматизацией сборки изделий.

В современном редукторостроении, автотракторном, сельско хозяйственном машиностроении и авиастроении широкое применение наили цилиндрические косозубые передачи.

Трудоёмкость сборки данных изделий остается ещё достаточ но высокой, что в значительной мере определяет их высокую се бестоимость.

Опыт применения ранее разработанных автоматических сбс рочных систем для изготовления зубчатых передач показал их низкую эффективность: коэффициент использования- 0;35~ 0,43. Очевидно, что при их проектировании не были учтены особенности конструкции собираемых изделий и несовершенство методов и средств автоматизации.

Данная работа позволит выявить качественные и количественные взаимосвязи в технологической системе при автоматической сборке зубчатых передач в зависимости от конструкции её основных деталей.

Целью работы является обеспечение эффективности автоматизации процесса сборки цилиндрических косоэубых передач за счет:

~ снижения трудоёмкости проектирования сборочного оборудования и технологической оснастки,

- уменьшения станкоёмкости изготовления изделий,

- снижения себестоимости изделий путём улучшения их технологичности и соединяемых деталей.

Поставленная цель достигается при решении следующих задач:

1. Выявление комплекса связей и установление закономерностей, действующих в процессе сборки цилиндрических косозубых передач;

2. Исследование способов автоматической установки деталей при сборке в передачу;

3. Разработка математических моделей автоматической сборки передачи и имитационного моделирования процессов ее сборки.

»

Методы исследований. Научные полегания, сформулированные ъ диссертационной работе, были получены при использовании основных полодений "Технологии машиностроения", "Теории машин и механизмов". При решении систем уравнений, описывающих положения сцепляемых эвольвентных профилей, были использованы итерационные методы.

Научная новизна заключается:

- в создании модели для определения условий автоматической сборки сцепляемых зубчатых деталей с эвольвентнш профилем зубьев,

-в выявлений взаимосвязей и раскрытии вакотгомерностей, действующих в процессе соединения зубчатых деталей в передачу,

- з исследовании основных способов автоматического сцепления зубчатых деталей с косыми зубьями , а также в раскрытии Факторов, позволяющих расширить условия автоматической сборки.

- з -

- а раскрытии механизма действия силовых факторов при установке деталей с косыми зубьями в передачу.

Практическая ценность. Предложенные математический модели автоматической сборки цилиндрических косозубых передач реализованы на ЭВМ РС и совместно с разработанной методикой составляют экспертную систему для оценки целесообразности автоматической сборки цилиндрических косозубых передач. Экспертная система позволяет в короткие сроки разрабатывать высокоэффективны» автоматические сборочные системы для изготовления цилиндрических косозубых передач, в том числе и для условий серийного производства.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были изложены автором на кафедре "Автоматизация сборочных производств" МГТУ "СТАНКИН", а также дважды на семинарах а Центральное Доме Знаний РФ.

1. "Автоматизация и механизация сборки, регулировка и испытания машиностроительных изделий". Ыосква, 1991 г;

2. "Средства технологического оснащения механосборочного производства", Москва, 1992 г.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 3 печатных работах, изданных в центральной печати.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, нести глав, заключения, списка литературы иэ 56 наименований и приложений. Работа содержит ¿'¿У страницы машинописного текста, куда входят 3 таблицу, рисунков и приложения на 50 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит краткий анализ современного состояния

работ по автоматизации сборочных процессов и даётся обоснование актуальности исследуемой проблемы.

В первой главе анализируется состояние теории и практики автоматизации сборки зубчатая передач, рассмотрены конструкции зубчатых передач и пути их совершенствования.

Несмотря на различия в конструкциях передач различных отраслей машиностроения и в технологических процессах изготовления их основных деталей, . процессы сборки изделий имеют много общего. Зто позволяет рассматривать автоматическую сборку изделий с общих позиций как изменение относительного положения зубьев сцепляемых зубчатых деталей, начиная с первоначального момента кх контакта до конечного положения в готовом неделим.

Конструкции редукторов и других зубчатых передач не всегда позволяют автоматизировать их сборку. Особенно, если возникает необходимость в проведении регулировочных или даже пригоночных работ при сборке.

При конструировании любого изделия необходимо учитывать, что проведение регулировочных работ при автоматической сборке любого изделия нежелательно. Если же от выполнения этих работ отказаться нельзя, то необходимо их проводить без полной или частичной разборки изделия.

При проектировании изделий улучшение технологичности соединяемых деталей позволит в значительной степени снизить их себестоимость путём уменьшения затрат на создание и эксплуатацию автоматических сборочных машин и обеспечить повышение их производительности.

Исследования в области изготовления зубчатых передач проводились преимущественно для условий кассового или крупносе-

- Б -

рийного производств. Это работы к.т.н. Лада К. Ф. для часовой промышленности , к.т.н. Воронина А. В. для автомобильной промышленности. Наиболее полно исследована проблема автоматизации сборки цилиндрических прямозубых передач проф., д.т.н. Гусевым A.A..

Исследований в области автоматического сцепления косоэу-бых цилиндрических колёс не проводилось. Поэтому отсутствуют сведения о механизме автоматического сцепления деталей косоэу-бых передач и комплексе связей, действующих при этом в технологической системе.

Качественно и количественно эти взаимосвязи зависят от способа сцепления зубчатых деталей: аксиального, радиального и тангенциального (рис. 1), а также от конфигурации и точности размеров посадочных поверхностей: цилиндрических, шпоночных и илицевых и др.

Для успешной сборки любой зубчатой передачи исполнительные поверхности базирующих устройств сборочной машины должны обеспечить определенность пространственного положения сцепляемых в передачу зубчатых деталей. Ряд размеров соединяемых деталей являются составляющими эвеньями пространственных размерных цепей технологической системы.

Размеры и формы сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей и их относительные положения определяют значения допусков исходных звеньев размерных цепей и цепей относительных поворотов, то есть определяют условия их автоматической сборки.

Модели для выявления условий сборки зубчатых деталей в передачу разными способами составлены в виде систем уравнений, описывающих положения аубьев сцепляемых зубчатых деталей в ав-

е -

тематической сборочной машине с учетом их относительных смещений, перекосов и поворотов. Положения сцепляемых деталей, совместно с их конструктивными параметрами, являются входными данными для модели и учитываются в уравнениях в качестве варь-ируешх параметров

Рис. 1. Способы сборки вубчатых деталей в передачу : а)-аксиальный, б)- радиальный, в)- тангенциальный..

Для обеспечения 100 % установки всех зубчатых деталей в передачу, изготовленных в пределах установленных допусков.

принимается наиболее неблагоприятный случай: толщины зубьев колёс имеют наибольшие размеры .

Решение систем уравнений определяет точки контакта боковых поверхностей одной из пар сцепляемых зубьев - основной или смежных, то есть предельные положения зубчатых колёс, при которых происходит скольжение одной их боковой поверхности по другой.

Варьируя параметрами условий автоматической сборки, можно подобрать такое их сочетание, которое соответствует наиболее неблагоприятному положению зубьев в процессе сцепления деталей. Следует учесть, что положение посадочных поверхностей сцепляемых губчатых деталей также служит ограничением допусков исходных звеньев.

Сопоставление выходных параметров модели: допусков исходных звеньев с условиями базирования вубчатых деталей, позволяет предварительно оценить возможности автоматического соединения деталей.

Найденные условия автоматической сборки и сведения, имеющиеся в рабочих чертежах деталей зубчатой передачи, создают предпосылки для оценки проектируемых автоматических сборочных систем. В процессе создания рациональной технологической систему нужно выполнить исследования по выявлению и рациональному построению геометрических и динамических связей , определить доминирующие факторы. Это позволяет построить данные связи таким образом, чтобы допуски исходных эвеньев были бы полностью использованы, а допуски на относительные положения базирующих устройств для соединяемых деталей были бы максимальны.

В'заключение главы ставятся основные задачи диссертацион-

- в -

ной работы:

- установление качественных и количественных связей между параметрами сцепляемых зубчатых деталей и параметрами технологической сборочной системы,

-создание моделей для различных способов сцепления зубчатых деталей с учётом возможности их соединения по посадочным поверхностям для выявления факторов, расширяющих условия их автоматической сборки.,

- исследование геометрических и динамических свявей. в технологической системе при выборе баз и режимов сборочного процесса,

- установление требований к точности технологической оснастки и оборудования автоматических сборочных систем.'

Вторая глава посвящена выявлению качественных и количественных связей соответственно при аксиальном, а две последующие главы, соответственно, при радиальном' и тангенциальном способах сцепления зубчатых деталей.

Наиболее часто используется аксиальный способ сборки зубчатых деталей в передачу. Причём, чем сложнее конструкция передачи, тем больше вероятность того, что придётся испольвовать данный способ для установки хотя бы одного зубчатого колеса в передачу.

Затруднения при сборке аксиальным способом возникают при входе в зацепление косых вубьев сцепляемых колёс, поскольку их оси в этот момент расположены на расстоянии, близком к их положению в передаче. Поэтому мала величина 8азора между боковыми поверхностями сцепляемых зубьев, что значительно ограничивает значения допусков исходных эвеньев- условия автома-

тической сборки.

Если заранее задастъся положением плоскости, з которой расположены точки возможного контакта сцепляемых вубьев, то задача определения общего решения систем уравнений, описывающих их пространственные положения, без ущерба для достоверности полученных результатов может быть сведена к плоской.

Это позволило определить вид расчётной схемы (рмс. 2) и записать системы уравнении, описывающие пояснения профилей сцепляемых вубьев деталей в рассматриваемой плоскости.

Рис.2. Схема для определения цопус?имы* углов поворотов сцепляемых в аксиальном направлении зубчатых колес

<

Выделим первоначальные условия автоматической сборки соединяемых вубчатых деталей: 6хн и (5с/« - допуски на относительные смешения центров делительных окружностей,б^родлн ,§рройгц> 5"Цпотн • ' Допуски на перекосы осей колес от номиналь-

ного положения в продольном и поперечном направлениях, З^ан и $ТЬИ - допуски на повороты сцепляеяых зубьев от нейтрального их положения.

Допустимые' значения углов ¿Тан и $вн вависят от величины 8азора келеду боковыми поверхностями сцепляемых вубьев колес в первоначальный момент их сборки.

Допуски ¿ТАН и 5%ц характеризуют выбранные первоначальные условия автоматической сборки в передачу аксиальным способом сцепления вубьев.

Запишем системы уравнений, описывающие положения сменной пары 8убьев, имеющих скругления на вершинах вубьев (колесо 2)

-¿лгсГц,)]+Анзг+Ъ П)

-ипКЦу)

X 1

и -

№

'Ш

-бх

\ а&), - агс

ССЙ

Ьн)

Ст{%~8%н) + Ае/

1-

СМ^Ркп.«)

-г аь

и

(2)

где Ту , - р-р/ , и 7.л - числа вубъев 1 и 2

колйс, и ^гн - допуски на угловые поддаеиия 1 и 2

лес./й^и А■ минимальные гарантированные смещения профилей вуба 1 и 2 колес.-'¡д&и/Созр. угол вацепления в прямозубой передаче ( (Х<~> - 20 ), £ - угол наклона зуба на делительном диаметре, т - модуль вубчатых. колёс, Щ.' и на-

- 1Е -

ходятся из решения системы уравнений (1), а - делительное мед-осевое расстояние.

Системы уравнений (1) и (2) для смежной пары вубьев, как и другие в диссертационной работе, при подстановке в них входных данных были решены методом итераций на ЭВМ

Результаты моделирования условий сборки колёс без модификации вершин их вубьев показали, что при аксиальном способе сцепления возмокен контакт в точках, которые принадлежат смежным зубьям. При этом вначения допустимых углов поворота от нейтрального положения и %н при сцеплении зубчатых колёс на расстоянии между их осями, близком к их окончательному положении в передаче, малы Сне более 1-2').

Для обеспечения надёжного сцепления йубчатых деталей в аксиальном направлении необходимо расширение условий их сборки, в том числе ва счёт совершенствования конструктивных элементов деталей.

Поэтому на разработанной модели был исследован каждый фактор, влияющий на условия автоматической сборки: допускисГСдн и 6гВн.

Полученные в работе зависимости позволили выделить факторы, с увеличением значений которых расширяются условия сборки и . При увеличении допусков 6х и , наоборот, сужаются условия сборки и тем самым затрудняется автоматизация сборки вубчатых передач.

Условия сборки лимитируются областью возможного контакта на боковых поверхностях смежных зубьев колёс, поэтому для их расширения необходимо увеличить расстояние между возможными точками их контакта. Моделирование условий сборки показало,

что для этого на вершинах зубьев одного из колёс следует снять фаски или произвести скругления.

В уравнениях модели для получения достоверных результатов должны быть учтены скругления вершин зубьев колес, вадаваемые техническими требованиями на их изготовление, в пределах 0,3... 0,5 мм.

При этом желательно отказаться от выполнения фасок на торцах эубьев сцепляемых колёс из-аа снижения нагрузочной способности передачи и по экономическим соображениям.

Автоматическая сборка в передачу значительно усложняется тем, что одновременно со сцеплением вубьев должно происходить соединение по посадочным поверхностям. В работе определены зависимости, показывающие их влияние на процесс автоматического соединения вубчатых деталей в передачу.

Моделирование условий сборки зубчатых деталей в передачу показало, что требуются наиболее жесткие условия автоматической сборки для сцепления колйс по зубчатым эвольвентным поверхностям. Это позволило определить рациональную последовательность сборки зубчатых деталей:

- сцепление по зубчатым поверхностям,

- соединение по цилиндрическим посадочным поверхностям,

- соединение по шпоночным или шлицевым посадочным поверхностям.

Для окончательного сцепления цилиндрических косоаубых колёс, кроме того, необходим поворот одного ив них, осуществляемый захватным устройством сборочной малины или промышленного робота.

Результаты определения условий автоматической сборки

аксиальным способом, найденные путём решения систем уравнений (1) и (2) с учётом уравнений, описывающих пространственные положения основной пары зубьев, приведены на рис. 3. При этом размеры соединяемых колёс следующие: модуль/77 -5 мм, числа зубьев 17 и 34 , угол наклона зубьев на делительном цилиндре ^ - 15°, минимальные гарантированные смещения профилей зубьев Ице1 - 0,035 мм и Лне2 - 0,04 мм. Радиус округления вершин зубьев Г$ - 0,5 мм. Выбранные значения перекосов следующие: "^продл ~ 36', р!опл - 25' и %поп.г - 18'.^роЗ.г- 18'.

Радиальный способ сцепления косовуСых колёс, исследуемый в третьей главе, обеспечивает ряд преимуществ, но его применение ограничено, поскольку даже незначительные перекосы сцепляемых колёс приводят к их заклиниванию по боковым поверхностям зубьев, возможно также их "утыкание" по вершинам зубьев.

Допуски и на первоначальные угловые положения зубчатых деталей при сборке значительно больше, чем для аксиального способа и ограничены требованием отсутствия контакта по вершинам зубьев.

Выбор схемы базирования колёс обусловлен эффектом "клина", заключающийся в том, что при внедрении зуба одного колеса во впадину с ним сопряжённого снижаются первоначальные погрешности их базирования в угловых положениях. Для этого сцепляемым колёсам, находящимся в захватных устройствах сборочной машины, необходимо обеспечить возможность свободного поворота вокруг оси г.

Допускаемые значения углов перекосов сцепляемых колёс в продольном и поперечных направлениях ограничивает минимальное значение вазора между точками возможного контакта на боковых

/с ф/У/7

2 6Ц,т-

Рис. 3. Результаты моделирования условий автоматической сборки зубчатых деталей аксиальным способом.

поверхностях их сцепляемых вубьев. Оно зависит от положения колёс в 8ах ватных устройствах сборочной машины в конечный момент их сближения в радиальном направлении.

Для сцепления прямозубых колёс положение плоскости, в которой расположены точки вовможного контакта, Бависит только от соотношения ширины их зубчатых венцов. Расположение данной плоскости для косозубых колёс зависит, кроме того, от положения плоскости, в которой осуществляется их базирование в угловых положениях.

Точки вовможного контакта сцепляемых вубьев в выбранной плоскости можно найти, решив уравнения, описывающие положения сцепляемых профилей колёс и линии зацепления.

Для косовубых колёс уравнения, описывающие положения сцепляемых вубьев в любой плоскости, учитывают изменение их положений относительно продольной оси, которое вависит от положения плоскости, в которой осуществляется базирование в их угловых положениях. При этом линия их зацепления пересекает смежные профили сцепляемых вубьев или проходит в стороне от них. Последнее означает, что форма вершины вубьев не окажет влияния на их сцепление.

Решения данных систем уравнений показало, что положение точек вовможного контакта сцепляемых профилей следует находить не только в одной плоскости как для прямозубых колбе, но и по ширине одного ив соединяемых колёс. Это позволило определить еависимости, связывающие условия сборки ( относительный перекос колёс в поперечном направлении ) косоэубых колёс любого типоразмера с учётом положения плоскости базирования по ширине одного ив колес.

В качестве входных данных модели используются следующие факторы условий сОорки: - О, ¿^м , > ,

> г« , где и с^уюЭгк- допустимые точ-

ности базирования вубчатнх деталей в продольном направлении.

Рис.4. Результаты моделирования условий автоматической сборки вубчатых деталей (/" - ? мм, - 17, - 34,^ - 10 ) радиальным способом ( угол относительного перекоса вубчатых деталей) по ширине вубчатого венца с учетом положения плоскости базирования ().

- 18 -

Имеется оптимальное положение плоскости базирования вуб-чатых деталей в угловом положении, при котором величина допустимого угла относительных перекосов сцепляемых колес в поперечном направлении максимальна.

Результаты моделирования условий автоматической сборки для радиального способа сборки зубчатых колёс приведена на рис. 4.

Если условия сборки > frfioo.JG и Ófi>n.¿> fifñon.ss не

могут быть обеспечены, то необходимо:

- увеличить допуск fy

- уменьшить допуск на перекос колёс в продольном направлении,

- выполнить на вершинах зубьев колёс фаски или округления, если выявлено, что йх контакт возможен вблизи вершин зубьев.

Выбор того или иного решения по перераспределению допусков исходных звеньев технологической система должен учитывать также действие силовых факторов в процессе их сцепления.

Представляется возмогшим устанавливать одним сборочным движением в разъёмные корпуса ряда цилиндрических зубчатых передач губчатые колёса в комплекте с валом и подшипниками качения или валы-шестерни. При этом обеспечивается ях укладка в отверстия корпуса и сцепление с другой зубчатой деталью.

Исследования, проведённые проф., д.т.н. Гусевым A.A., показали, что тангенциальный способ обеспечивает вначительные допуски на исходные звенья технологической системы и не требует от сборочного оборудования и технологической оснастки значительной точности.

При анализе этапов сцепления вубьев косозубых передач необходимо выделить те их неблагоприятные относительные первона-

чадьные положения, при которых вовмояри контакт по вершинам сцепляемых вубьев. При этом, необходимым условием сцепления вубьев данным способом является обеспечение воемаккссти вращения одного из колес вокруг своей оси.

Скгма I Схема 2

Схема 3 Схема &

Рис.Б. Схекм базирования сцепляем з тангенциальном направлении зубчатых деталей

Благоприятные первоначальные угяовыо положений сцепляемых косозубых колес могут быть найдены, если рассматривать

- го -

схемы их базирования в угловых положениях при варьировании межосевого расстояния (рис. 5). Это обеспечено в соответствующих моделях, на основе определения координат точек, характеризующих положение границ вершин сцепляемых вубьев колёс, при анализе условия их свободного входа в зацепление. Результаты моделирования условий вхождения в зацепление зубьев колёс в тангенциальном направлении показали, что существует, как правило, единственная схема их рационального базирования (табл. 1). Определяющими факторами при её выборе являются: соотношение чисел вубьев устанавливаемого колеса и ранее установленного в передачу колеса. А каждой паре чисел вубьев сцепляемых колёс с ответствует определённое значение увеличения межосевого расстояния. Значения углов допускаемых перекосов колёс в поперечном и продольном направлениях в технологической системе зависят от момента удаления захватных устройств сборочной машины от устанавливаемого в передачу-вубчатого колеса или сборочной единицы.

Следует учесть:

- что соответветствуюиие выступ и впадина сцепляемых колес должны войти в вацепление,

- форму и размеры посадочных поверхностей корпуса,

- возможность дальнейшего сцепления зубьев колёс только под действием силы тяжести.

Допуски на углы поперечных и продольных перекосов колёс определены из условия нахождения общего решения уравнений, описывающих положения сцепляемых профилей в плоскости, расположения точек ьовмолшого их контакта.

Вывеивложеннс» повволяет определить, рациональную после до-

Таблица 1. Результаты определения рациональной схемы базирования и допуска для настройки технологической сборочной системы.

11

11

Сх. 2

бу, - О ММ

17

Сх. 2 (5^- 1 мм

21

Сх. 2 - 1 мм

34

Сх. 2 2 мм

41

Сх. 2 бф- 2 юл

17

Сх. 4 - 1 мм

СХ. 4

Бмм

Сх. 2,4

- 4,5 ММ

сх. г - Б мм

СХ. 2 - 5 мм

21

СХ. 2 6^-- 1 ММ

сх. 2 - 4,5мм

СХ. 2,4 бу - 5 мм

Сх. 2 - 6 мм

Сх. 2

Ь т

34

Сх. 3 - 1,5 мм

СХ. 3 - 3 мм

Сх. 3 4 мм

СХ. 3 ф- 6,5 мм

Сх. 3 7 Ю

41

Сх. 1 - 5 мм

Сх . 3 3,5мм

Сх. 3 С^ - 4 им

Сх. 3 бу - 3,5мм

Сх. 3

щ- е г-

тат.ельность установки зубчатых деталей в передачу, при которой «не яребуетдя применение адаптивных устройств для автоматического соородного оборудования:

- уатдаовка зубчатой детали в передачу,

- ориентация в угловых положениях зубчатых деталей техно-аогическрй оснасткой сборочной машины,

- ¡подвод губчатой детали в вахватных устройствах сбороч-шой машины до сцепления с ранее установленной в передачу детали,

- удаление захватных усройств от устанавливаемой детали и окончательная её установка под действием силы тяжести.

При исследовании способов сборки вубчатых деталей в передачу выявлены зависимости мезду' условиями их автоматической сборки^ и размерами соединяемых деталей.

. В пятой главе проведено исследование геометрических и динамических связей, действующих в технологической системе, которое направлено на снижение влияния этих связей на ужесточение условий сборки.

Задача снижения влияния геометрических связей на условия автоматической сборки решается при выборе бае деталей. При автоматической сборке вубчатых деталей в передачу она усложняется, так как возникает необходимость решения нескольких задач соединения по разным посадочным поверхностям. Это обстоятельство и другие обуславливают определённую закономерность выбора бва с целью обеспечения точности положения осей посадочных поверхностей деталей.

Как правило, условия сборки при сцеплении колёс по зубчатым евольвентным поверхностям требуются более жесткими, чем по

другим поверхностям.

Выбор схем базирования для зубчатых деталей осиливался на обеспечение положения звольвентных поверхностей колёс в соответствии с. расчётными схемами (рис. б). Плоскости, в которых расположены эти схемы, соответствуют положению плоскостей, использованных ранее, для расчёта условий сборки. Это позволило совместно рассматривать условия автоматической сборки и условия базирования аубчатых деталей. Это даёт возможность, с учётом динамических связей, рационально распределять допуски исходных звеньев технологической системы.

Исследование возможных схем базирования зубчатых деталей обеспечивает выбор наилучиего варианта, при котором области возможных положений осей сцепляемых зубчатых деталей, обеспечиваемые технологической оснасткой сборочной машины, были бы максимальными. Возможно для этого придется изменить конструкцию деталей передачи, чтобы не ужесточать требований к точности положения исполнительных поверхностей технологической оснастки автоматической сборочной машины и значительно снизить материальные затраты на ей изготовление.

Выполненные исследования создают возможность разрабатывать рациональные конструкции адаптивной сборочной оснастки, обеспечивающей компенсацию первоначальных смещений и перекосов устанавливаемой в передачу зубчатой детали.

Передача функций компенсаций по положению автоматически

*

соединяемых зубчатых деталей адаптивной технологической оснастке позволяет применить более простое и менее точное автоматическое сборочное оборудование, а потому и более дешёвое.

Наибольшая точность угловой ориентации зубчатых деталей

а

О,

ДУГУ—

л"

а

а

да

а"

Шо:

ч<

6У*+0£б}/гв ^

.К д1"

о<: :

)

. Оньчаг-Оь-Ю-Ш * -йя-

а'

Рис. 6. Точность базирования зубчатых деталей: »)- аксиальным, б)- радиальным, в)- тангенциальными способами сиеп-ления зубчатых деталей

- гь -

требуется при их сцеплении в аксиальном направлении. Она мсжет быть обеспечена фиксатором механического типа, который должен входить в любую впадину, изготовленную в пределах полей допусков на детали губчатой передачи. Его размеры и допустимая точность базирования деталей в угловом положении взаимосвязаны.

Сопоставление значений, характеризующих точность базирования зубчатых деталей в угловых положениях, с аналогичными значениями, найденными И8 условий сборки, позволит выявить техническую возможность установки зубчатых деталей в передачу.

Допуск на базирование цилиндрического косоэубого губчатой детали в угловом положении зависит от: *■ допуска на толщину вубьев, образующих впадину, используемую при базировании,

- допуска на отклонение от соосности делительного диаметра и цилиндрической посадочной поверхности, используемой в качестве базовой,

- допуска на положение плоскости, в которой осуществляется ориентация колеса в угловом положении относительно плоскости торца.

Два первых допуска зависят только от точности изготовления зубчатой детали. Последний ив перечисленных определяется схемой базирования сцепляемых деталей при установке в передачу.

Точность базирования косозубого колеса в угловом положении согласно расчётной схемы зависит от относительного положения отрезка линий, проходящей через оси делительной окружности и поверхности, выбранной в качестве базовой, и продольной пгм-

- Ёб

фиксатора. Это позволило определить етзситль ивмепеиии точности базирования в углозом положении от положения Фиксатора.

Метод базирования зубчатых деталей непосредственно по аьольвентньм поверхностям ысает использоваться и для обеспечения их углового положения. Точность базирования в данном положении, главные образом, зависит от допускаемой величины максимального смещения профшзя вубьеэ.

При сцеплении зубчатых деталей Б технологической сборочной системе возникают определенные динамические связи, образующиеся вследствие действия осевых, радиальных и тангенциальных сил, о такае ускорений.

Определение вначения сборочной сила необходимо не только для выбора привода но и выявления относительных положений деталей в процессе их соединения, прй которых вовмссшо их евк-линивание.

При разработке схем базирования деталей для аксиального способа сборки было учтено,что сцепляющиеся зубья бее еаходнык Фасок касаются друг-друга только по боковым поверхностны. Соотношение меаду величинами сборочной силы и нормальными реакциями в точках возможного контакта соединяемых детален можно определить, если валисать уравнения равновесия.

Из рассмотренных условий сборки для аксиального способа сцепления косозубьгх вубчатых деталей в уравнения равновесия входят параметры: ,6]прод^ з • Допуски ¿X , др

учитываются при выборе величин допустимых перемещений упругих опор и их жесткости.

На рис. 7 показана зависимость величина сборочной силы и нормальных реакций в местах контакта сцепляемнх деталей для

аксиального способа их сборки. Пунктиром показаны йн.тгония сил, при которых возможен отрыв сцепляемых зубьев и заклинивание соединяемых деталей .

реакций И; й ©ответственно в местах контакта по дадеедж-ческим и зубчатым поверхностям

Итак, диапазон возможных эначений сборочного усилия ограничен: снизу- возможностью заклинивания зубьев деталей, а сверху- повреждением соединяемых поверхностей.

При соединении зубчатых деталей в радиальном направлении сборочное усилие, действующее на одну ив деталей, должно преодолеть сопротивление повороту другой, находящейся в захратнш устройствах сборочной машины.

Расчётной схеме для этапа окончательной установки деталей

- ее -

Расчетная схема для этапа окончательной установки деталей ь передачу поаволяет выявить зависимости между величиной сборочной силы и реакциями в местах контакта соединяемых деталей.

Расчетная схема для тангенциального способа сборки позволяет выявить вобможность автоматической установки вубчатой детали в передачу под действием силы тяжести.

Для обеспечения максимальной производительности сборочного процесса необходимо найти максимальное допустимое вначение скорости относительного движения деталей, гарантирующее сохранение их качества. Расчёт максимально возможной скорости установки зубчатых деталей с косыми вубьями можно проводить по зависимостям, предложенным проф. Гусевым A.A. для сцепления прямозубых зубчатых колёс.

Результаты исследования процессов автоматической установки деталей в косозубую передачу позволили создать экспертную систему в виде программ-.моделей для ЭВМ.

В главе 6 представлена методика выявления технической возможности автоматической сборки деталей зубчатых передач. Она позволяет выявить возможность их автоматической сборки, выбрать метод сборки, необходимую для этого сборочную систему и ее параметры; точность оборудования и технологической ос-иьстки, траектории и скорости движения исполнительных органов, обеспечивающих получение требуемого качества вубчатых передач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ

1, В результате исследований решена одна из актуальных аадич технологии машиностроения- обеспечение эффективности "Ро-

- 29 -

цесса сборки цилиндрических косозубых передач.

2. Для обеспечения автоматизации процесса сборки цилиндри ческих косозубых передач и создания высокоэффективного сборо" ного оборудования выявлен и исследован комплекс связей, дейст вуюцих в сборочной технологической системе.

3. Модели, разработанные для расчета условий автоматической сборки деталей с косыми зубьями в передачу аксиальным, радиальным и тангенциальными способами позволили исследовать взаимосвязь действующих факторов и их влияние на процесс соединил деталей.

4. Найденные закономерности отражают взаимосвязь между геометрическими параметрами сцепляемых колес, выбранными для этой цели базами и точностью относительного положения исполнительных поверхностей базирующих устройств технологической оснастки и оборудования.

5. Для обеспечения надежности и эффективности работы азто-матитческих сборочных систем целесообразно:

- в начале сцеплять зубчатые колеса, а затем их устанавливать в корпусную деталь,

-желательно расширить допуски исходных ввеньев проектируемой технологической системы - условия сборки, путем увеличения мелосевого расстояния между осями соединяемых деталей перед их установкой в корпусную деталь, принудительного наклона одной из них и создания дополнительных заходных фазой и скруглений на вершинах зубьев.

6. Разработанная экспертная система в виде программ-моделей для ЭВМ позволяет:

-по чертежам деталей любой цилиндрической косозубой пере-

- эо -

дачи анализировать возможность её сборки автоматическим путём,

-выявлщь рациональную последовательность соединения зубчатых детадфй,

-выбирать рациональные схемы базирования соединяемых деталей и соответствующей им технологической оснастки,

-определять значения необходимой сборочной силы, а также параметры средств пассивной адаптации ( жесткость и вначения величины компенсации), обеспечивающие центрирование и закрепление деталей.

7. Равработанная методика позволяет на стадии технологической подготовки производства рассчитать и подготовить техни-¥

ческие задания на проектирование технологической оснастки и высокоэффективного оборудования с учетом требуемой точности и необходимой производительности, Тем самым будут созданы предпосылки для обеспечения минимальной себестоимости сборки изделий.

Основные положения.диссертации ' опубликованы -л следующих работах:

1. Иванов В.Г. Автоматизация сборки цилиндрических косо-вубых губчатых передач.- В кн.: Автоматизация и механизация сборки. Регулировка и испытания машиностроительных изделий. Под. ред. Гусева A.A. - М.: МДНТП, 1991, с. Б4-68.

2. Иванов В.Г. Технологические предпосылки для создания надежного автоматического сборочного оборудования и оснастки.-В кн. Средства технологического оснащения механосборочного производства. Под ред. Гусева А. А. - М.:ЦРДЗ, 1992, С. 48-52.

3. Иванов В. Г. Обеспечение автоматизации процесса сборки цилиндрических косозубых зубчатых передач.- Автоматизация и современные технологии. 1995. В печати.