автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Проектирование технологии сборки изделий, включающие соединения с избыточными связями

ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

од

//

На праиах рукописи ^

НОВИКОВ Александр Иванович

прсшнроатиЕ тЕхкшяпа шорки кздезй, иизочдюалЕ сондз-нвди с нзкаточюгя связка

Специальность 05.02.08

"Технология машиностроения"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технически* наук

Тула - 1996

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Тульского государственного университета.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор А.С.Ямников

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Завита диссертации состоится "¿У" 1986 г. в

часов в 9 учебном корпусе, ауд. 101 на заседании специализированного совета К 063.47.01 Тульского государственного университета (300600, г.Тула, пр. Ленина, 92).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан 1996 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

Н.Н.Шемарин

кандидат технических наук, В.С.Минаев

Ведущее предприятие - Федеральный казенный завод

'Штамп" г. Гула

к.т.н.доцент

Е.И.Федин

1. П1'^17ГчГНЛ ГМЖК

л^и''.';'-1!'!-!^.р:';'; '¡'лпсу.г. ч:..

? т»кяя рпойхопямооть сскрадевкя мз*«ри&льгих аат-

:;•) пзготсч/аж, о^о-гаг.тт": ог пчстклз тргч'с.чи'-пя к к" :ччт-еу Й г^';"-'1''.-.'-'Ртгг'-сот'.гз и -■•■¡у>-

■ Н1 г-г.у.сг.г:;!::-; ч сччч ¡у,--;; г-

разраЗатюзае!,зх пздзлгй, поскспть яроззводятольпость -удод*

шщиииц п шл«^«»'*

111'« ЛТОтШЯИ»« Г'ЛИЛПЛИ ПОШ"

,с:Я, пра.чдо всего цэлэсообразпо сптжлкгЕровзть сборочный процесс. Яля ЭТОГО ПЗОбДОДЗЯ5Э ОПрвДЭАЗШ» проираютвоияуэ ВЗЭЙМОСВЯЗЬ 3,10-

14бнтов нол,оляп 1 хсотора.! загиспт нз талька от кошзтрукцян издолич и точности механической обработка отдельных доталоПс' по п от позлэ-дователътюсти сборки п точности ссорочних устройств. Опттгаззцпя сборочных процессов возшта только в том случаэ, когда процвети еЗсркч ^пгя^няеств кетодц п способы сборки) .формализованы п ттолу-

чузл'-рг-т а."':Ч7г:тч;. ^¡чт'1 соорчп" голт.-у. о и ч^чхччг';

^очгач с пр^чччполъгс'. игч>рч' оч-о'- -г-л--.--

ч Для ;;л;:;погс тчпоч т-'к-рк- ^чччгЧчлчэт^сл катп;;а?;геск:о ¡:одолп, которхо своздтса к раоч*т«г лопусисз чч ззеглп состппда/аго рзгзерадгр цекь (ГЦ). 0»;п догэт очоегм>;г;ь храбуо™у~ тоздоеть зв&на, опрздоллему» из уедезая

|2шашонзровашш издэляя, том самая обоспэчнвая его годность.

отп т.'отою' допчг.точга полю раярзоотякн глл ^¡(Ччипч/, Н5Г>?—-сг.. ?!' о постоя;чж>.ч1 перодато'Щ"? с; позр;ччччи которым ссотззт-ствует базирование по Б строго опрэдэлеянвм точки», а в расчета рассттрйвавт контакт в одной точке, одаако из-за погрепностей йоркы и поло&екия эо5мохаю. скокошю контакта с теорзткчеекого на 1-? пэтрэдагсетреич?* тюлотгэкгЛ. Крота того вчтрччг-отсь со.чч-ча-шч, еоладаадэ ггйточиостыо бгэ?розлнг:я, з которкх нэ собдашт-ся ир*ь.ко ~Г>стп томек, хотя рвялм»й при закреплении ИХ 6,

по рх полояопвэ ззвзсат от распоров сопрягаекнх псвэрхиостей. Иа-япттэ пзбнточносш йриводат так«;з к скяаязаий. трэда-

точных отпопэпкй. В этом случав широко известные методы решения Р11 не дадт тробхвмой точности. Рвжеште.таких. Р!1 возможно с кспользо-

вашем метода статистического моделирования. Кроки того использование данного метода позволяет учесть технологические воздействия других точек контакта, не участвующих в рассматриваемой размерной цепи, но оказывающих влияние на значение передаточного отношения звеньев линейной размерной цепи.

Работа выполнялась в соответствии с грантом "Разработка методов технологического обеспечения точности сборки изделий, включающих соединения с избыточным!! связями и переменным передаточным отношением" (1995г., руководитель к.т.н. Илюхин А.Ю.)

Лель работы Разработка рекомендаций и технологических приемов повиаения точности сборки машин путем прогнозирования возможных результатов сборочного процесса на основе методов статистического моделирования с использованием геометрических моделей изделия и сборочной операции.

Научная новизну заключается:

1. В теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждают методики прогнозирования машинно-математическим моделированием точностных характеристик сложных изделий, в том числе с неопределенным базированием, управляющей размерным! связями собираемых деталей за счет технологических воздействий и организации процесса сборки.

2. В аналитических зависимостях, описывающих соэдшения деталей типа плоскость - непрерывная или прерывистая поверхности вращения, плоскость - винтовая поверхность и поверхность вращения -винтовая поверхность, как совокупность взаимосвязанных пространственных РЦ в собираемом изделии.

Практическая значимость работы:

1. Результатом теоретического обоснования являются рекомендации, позволяющие воздействовать на изделие в процессе сборки с целью получения требуемых выходных характеристик.

2. На основе полученных аналитических зависимостей разработан алгоритм парного контакта деталей, сопрягаемых по нескольким поверхностям, позволяющий минимизировать вероятность выхода параметров изделия за границы в процессе сборки на этапе проектирования.

3. Разработан расширяемый комплект программ прогнозирования результата сборочной операции, на основе моделирования процесса сборки с использованием действительных значений параметров и возможностью управления свободами.

Автор защищает:

I. Результаты анализа сопряжения поверхностей с учетом торцо-

г,ого ".сптш'.та г; условиях неопределенности базирования.

2. Котсдологяческпй подход к ирогиозирсЕШПэ результатов сборочной операции на основа учег- тахнмсгкчвскзх пар^етроз почл-л&{5, сборочного оборудования и приемов оргаыы-Я!^;'; сборк::.

3. {¿зтодову расчета РЦ с учетом торио&ого ксятслста дли ЛГЦ ¡' ус.~ОЕмЛ~ пзоярсдалопнботи базирования.

вскпа.'раан'пя, Работа продса'гвллет собой каашжс теоретических. нседадоьы&а к кододировгаил ка ЭШ. Тоорвтогсснпо йс-&г.&лоеглшз рнпоигсш с исдальаевацле» саиьиих цсжхмйшй с'аанроьашш, тест»п1 размзршк целей, статистического модохвровзпдо и статистической обработки данных. и подтверждена Эксперимента!®!.

ОМ1К..ЖНИИ шш. ;: р?-?;,"" ™Г>Г>»ПФЯ-

изонйоа работ оыли « сссу^:^: "" рсгттуо.'П'квнск™«

научно-практической конференщт 'Тосурсосберегаюкие технологии ма-глшостроежш'Чг.Москва, (Я'АТМ, 1993г., на совещании "Проблемы теории проектирования и производства инструментов" г.Тула, ТулГУ 1995г.,на конгрессе "Конструкторско-т&хнолбгическая информатика", г.Москва, 22-24 мая 1996г, на конференциях ТулГУ 1993-1995гг.

Прзкглчеекая те ализвшш. Результаты работа в виде методики прсп1сзиро2саая результатов сборочного процесса, алгоритмов и пахота ттриклздщх прогр;.--.' ирс-снятч к впадронйй на федеральном казо:;-кои огилдо ''Ягаи?".

ПНЙЙШЙКЧ.-. роя1'хлтата4 пролздбитаж ясследоваяий ощбям-у:оъгпо ? работ.

Оттлдгеура к об? ем работа. Диссертация состоит из ыдаденай: пяти глав, сапах шводои, и шока литературы и прилове нпй. Работа излечена на странице кгшкягасисго текста, ;шаастрарсванвого рисункам, список литературу из 78 ианпеновашП

Бо квв^ении обоснована авдадшость работы и сформулированы орновний -гтолоквния, внносшдыэ на защиту, приведены научная новизна п }1гд]стпчос1»г> цашюсть работа.

В кцр^оЗ гаи± ЕНПОГ.Й11 ¡и-ллиз конструкция издеявЯ с целью выявления основных типов соединений. На основании данного анализа проведена кдассифтапия соединений! которые могут иметь избыточные, снята, войч^'я^.ле в ттрочпссо сборки. Проведенный анализ показал, что все ооЬхшвтм условно ¡.ю:зю разделить на два типа: подвиаяше •сосдакоазд (соекас-йза со срободннш паракетрши управления ) и г.еподв'Хлше соединения ( соодшонш1 со свпзаШГьКИ парамотрагят ). Ейг.'гЮ отмстить, что свободажа параметрами возможно управлять на этапе сборки изделия и их требуется учитывать как фактор, влиящий

на возможность гонения характеристики изделия в процессе его эксплуатации. В свою очередь параметр управления мокет иметь как непрерывную, так и дискретную характеристики.

Рассматривается конкретные типы сопряжений: поверхность вра-щения-плэская поверхность, две поверхности вращения, две поверхности вр&щения-плоская поверхность, две плоские поверхности, три плоские поверхности, винтовая поверхность-плоская поверхность, винтовая поверхность-поверхность вращения-плоская поверхность, винтовая поверхность-поверхность вращения, проводится их анализ с долью выявления причин, вазыващих появление избыточности возможных точек контакта сопрягаемых поверхностей в соединении и параметров управления положением этих точек. Более полно анализируются соединения, в которых одна из поверхностей - поверхность вращения или ее комбинация с винтовой поверхностью, так как эти соединения в" значительной мере подвергается автоматизации. Сопряжения,в которых принимают участие только плоские поверхности, решено не рассматривать. Это объясняется тем, что такие поверхности имеют ограниченное применение и процесс их сопряжения практически не подвергается автоматической сборке', а также тем, что сопряжению таких поверхностей посвящено достаточное число работ различных авторов; Коганова H.A., Гейликман А.И., Яшикова A.C., Воскресенского Е.А., Никифорова А.П., Прис H.H. и т.д.

Анализ состояния вопроса позволил сделать следующие выводи!

1. Большинство соединений используемых в машиностроении, при определенных сочетаниях геометрических характеристик, несут в себе избыточность. Наличие которой приводит к тотлу, что точностные характеристики соедщнения после сборки не соответствуют требованиям предъявляемым к конструкции, в связи с неточностью расчета РЦ общепринятыми методами.

2. Выявление причин, приводящих к избыточности, позволяет получить определенную возможность управления процессом сопряжения поверхностей (сборки).

На основании этих выводов была сформулирована задача работы!

Создание методики оценки взаимодействия поверхностей при использовании приема парного контакта, с целью выявления причшг, приводящих к избыточности и определение ьозшшоста управления процессом сопряжения поверхностей (сборки).

Во второП главе рассматриваются особенности проектирования технологических операция сборки изделий с избыточны;«! связями. С целью упрощения общего подхода, к данному вопросу, было решено

рсшатравать процесс сопряжения деталей с учетом своболнвх пара -петров й дополняв льнах связей к отдельно влияние параметров ебо~ ротйс-го озорудсвгяяп, ее всгжодействяи с тарямвтрами- детален» на свсбодпне параметра соединения. Тем самым, удалось выделять параметры соединения и параметры оборудования в отдолыше группа, что значительно обяэгчпло построение обяшх функциональных моделей.

При построении модели соединения "поверхность вращения -л."ост;зп поЕбрхпсстт>и С'Л"Л бгзовнэ схеми контакта»

ояяеивеггав собоЗ все зозпояние варианта соединений такого типа, при построении данных моделей Оыло выдвинуто прэдаоло^ешм, '¡та за лаяпвуп т.птяди гаятя втулка ц ось 02 систем координат ХО" совпа-

ттам'р <• кнн||)Инн т шггилт/ч /я ьОу I.

удобно ведутся относительно за (это шяет'бить и вал). Такой выбор определяется тем, что при контроле изделия (детали), в большинстве случаев, именно внешняя поверхность принимается за базовую.

Втулка сопрягается с валом, имеющим упорный поясок, который служат дополнительной базой после проведения сборочной операции, рель пояска могат играть и другая втулка. При этом качество соединения определяется перекосом осей вала и внешней цилиндрической

попйпхнсс'гьы £г£.у'длн '), ЙХ сгтейэпязй, ' (жрздолясйягм 2 плссксст.ч с?н~

кв, лг " в ряда случаев, при наличии нагрузок направлении. вдоль сея вала, воличщз раскрытия стака Ф. которая косвенно является ошючкоа фузжцйбй велич-днн возкозвых деформации в плоскости стп-«ч. Лля упраздняя геометрической коделп примем, что погрешности вола еиачитолько меньше, чем погрешности втулки.

Прл использовании соединений с зазором реализуются две схемы контакта, как говорилось визе:

- первая схема контакта обеспечивает взаимодействие деталей по торцу и зазором по цилиндрической поверхности и служит для оп-рэделения Ешсшадыю воз.'ло&ного аначешп угла у и стлошшя Аг;

- вторая схема контакта обеспечивает определешо угла раскрытая стнка. В этом случае контакт осуществляется по трем точкам, причем только в одной точке осуществляется контакт между торцами

■ деталей. В этом случае значения угла 7 < 7[пах и значения 7 и Дг находятся в зависимости от параметров детали и пространственного положения поверхностей.

Это позволяет построить геометрические модели, оОеспечивакше взаимосвязь мекду параметрами детали и параметрами соединения с учетов-торцового контакта, В общем случае. значетю: Дг, 7 и Ф, исходя из второй схемы контакта, ощк деляются по зависимостям:

ДГ = Г -—В— + Ас 1 - d * C0S(fe . (I)

г I 2*cos<p с J 2*cos(itb-7) где - угол перекоса торца; •

D - диаметр отверстия втулки;

d - диаметр вала; ■

Дс~ отклонение от соосности поверхностей втулки;

7 - угол перекоса осей;

Ф - угол скрещивания осей определяется в плоскости,

параллельной вектору максимального торцового биения.

фс = arctg[ ] , (2)

где dBT- диаметр втулки;

Лт - полная величина торцового биения, ® = фо - 7 • (3)

Значение угла 7 определяется из трансцендентного уравнения:

Г L--— "I » tgr f D + Ac I - d * COSlfe , (4)

I 2 J 61 I 2*coscp c J 2*cos(<|b-7)

Полученные значения позволяют определить величину компенсации

А для конкретного сочетания параметров, по зависимости;

д = h * cos7 + * Лг , (Б)

ÜBT

где h - ширина упорного пояска вала или другой втулки. Особый класс задач представляет собой проектирование технологии сборки резьбовых соединений. Несмотря на' достаточно большое число типо-размеров резьб, наиболее широкое распространение получили резьбы с треугольным профилем витка. В общем случае конструкция резьбовых соединений состоит из направляющего гладкого цилиндрического пояска и упорной или метрической резьбы. Сборка таких изделий осуществляется затяжкой фиксированным крутящим моментом до упора торцов резьбовых соединений. При этом, качество сборки определяется не только плотностью прилегания торцов, которая нормируется допустимой величиной раскрытия стыка, но и точностью взаимного положения деталей, характеризуемой смещением г и углом перекоса осей объединяемых деталей в плоскости стыка 7. Последние два параметра, как правило, при контроле заменяют одним и контролируют радиальное биение соединения в месте стыка относительно оси комплекта, проходящей через базовые сечения изделия, определяющие условия функционирования изделия. Для определения допустимой вега-чины радиального биения производят расчет плоских размерных цепей, при этом угловые., РЦ тага® приводятся к плоским. Решение этих РЦ

?

— !.'л:сг;т;:у;:Г-. - va гаг.ан'.'прует обеспечение трсбуемих вн-

/^iwic-fucnn: тепя, по присяг? •• псопргвдптпючу yssc-точо:::и.) дг-пуской и погрошэстей vcprni на сспряг&юдю поверхности резьбовых соединении н поверхности, используемые при кишроле. Поэтому, для рес-зшг этих РЦ жэлательно лсиодьзоззть мзтод исдаяи-ровзнпя бикол'л'х характеристик азделия.

".!ойель сссю!:г из I-л' бозю-г?- о-:;;: тхптскта, ттсг™~ "" г? торхарзктеризуе-гсй сзж4. наборов точек ког.'.'акта, которне ¡..г, -сят от сочетания размеров (параметров) поверхностен. Это позволяет п па travrnna nvc.nu una факта. штя пялить vvn.Il ПйГ.ПКОГ.а осей СОП-тхатюолпг^ ПОТГОПОП -у TJf PUBWOilHli A— tff l'I'Cll ц )н пппичичгг MM-i'rt-fm и i.ucJim-

нэшш.' При этом за угол перекоса осей сопрягавших деталей борется накменьшиЛ из рассчитанных по всем 4-м схемам контакта и определяет действительную схему контакта. Смещение Дп определяется исходя из действительного значения угла 7 и схеш контакта. Величина возможной компенсации легко определяется исходя из зависимости (5).

В результате построения и анализа геометрических моделей соеданешй сделаны выеодц:

I . !!0-Лучегц:.'П rOCr.iCTp'vtCi;:CKe MC>;i.:;j:i: ^"ji^ivay^ uO^BOJ^ST учесть

детали собой ;.< мент с сотая;!.:

гСоу-очноЯ сриредгои с учетом техкслсппескосо к^здейочьи.! ц В'ОДКТЪ С1С!'У контакта.

2. iica0.nj-30FTi«hf моделей ира Гфо&мирошпк» сборочной опорашкт д^йт возкоа;?сть учесть ьозм."л:нче пзттнт-.' бзчюмо; о полокм&н ™.з-талэЯ в окончательный исиент сбор««, с vwtcm *ехаолм'пч%скэго воздействия и псзьоляот определить ого направлена».

3. Полученное дополнительное когшеисацкошсе зьвпо, заставляв рассмотреть суцзствущио катода расчета РЦ на возможность учета lu.v.i дагаюгп звена п управленся им технологи1,¿¡ск:!. Ыгл пирам.) х-рн ко свободно, то организационно в ыщз кх нйлргшетндого подбора.

В третьей главе рассматриваются вопросу» связанные С особенности;.^ расчета РЦ кзделиЗ с избыточными связями. На ряде производств существует квтодшсд, позволявши учитывать избыточность в кщ> дополшольшх аьепьза ГЦ. Ошако, такси подход, смравдякный ери расчете кетодса ¡»адо приеьжи прл яснэдь-

псван!»!; Еероятаостннх моделей. это связано л «¿am, что характер взззиодеЕстваа дотыдаП lipa сопря^нш но учитывается общепринятыми »етолйкамн. Предпринята.?, ncmsTiui модзфжщщ методам полней и теоретико-вероятностной взаимозаменяемости пойазала, что хотя расчет по полученным зависимостям и возможен, однако точность полу-

ченного результата в случае применения вероятностных методов неудовлетворительная.

В случае использования методов селекции, проблемы возникают в результате включения в этот процесс большого числа факторов, которые необходимо учитывать при разбиении на группы. В равной степени это относится и к методам подбора. Такке нельзя не отметить тот факт, что все выше перечисленные метода достижения требуемой точности, абсолютно не учитывают ни тип прозводства, ни его уровень, ни тип и точность используемого сборочного оборудования.

Ответом на это являются метода направленной сборки, которые на практике применяются в случаях, когда в силу, тех или иных причин размерные расчеты, Проведенные по тому или иному методу взаимозаменяемости, не обеспечивают требуемых характеристик соединения в процессе сборки. Направленная сборка рассмотрена в работах: Ямни-кова A.C., Семина В.В., Илюхина Д.Ю. и т.д., в которых авторы уделили много внимания обоснованию возможности ее использования на практике. Данный метод основывается на моделировании выходных характеристик в процессе сборки для обоснования технологического воздействия и требует построена математической модели, связывающей между собой совокупности входных и выходных параметров, в которые включены и параметры оборудования.

Применение методов направленной сборки в современном виде целесообразно в случаях, когда в процессе изготовления изделия выявляются проблемы обеспечения точности на сборочной операции. Дополнительным преимуществом является то, что это позволяет быстро оценить достоверность получаемых результатов и внести требуемые изменения как в математическую модель, так и в сборочный процесс.

При осуществлении сборочных операций, очень важным моментом является определение ожидаемых точностных характеристик изделия. Появление такой задачи становится особенно актуально при использовании методов расчета РЦ, исключающих полную взаимозаменяемость. Это подразумевает появление изделий с параметрами, выходящими за допустимые границы. Строго говоря, такие сборки не являются браком, а скорее относятся к разряду незавершенного производства. Это объясняется тем, что & конечном итоге каздой детали могаю подобрать пару, соединение с которой позволит получить изделие, точностные характеристики которой находятся в допустимых пределах.

■ Общим итогом главы можно считать»

I. При расчете цепей с избыточными связями вероятностными методами получаемая точность расчетов является неудовлетворительной.

2, Использование при расчетах приемов модздироьанил с использованием Математических моделей позволяет учитывать особенности технологии сборки.

3. При использовании методов моделирования происходит раскрытие неопределенности.

Четвертая глава.посвящена особенностям моделирования выходных характеристик изделий в условиях управляемой сборки изделий с избыточными связями. При использовашш методов моделирования требуется оперировать действительными значениям! параметров. Однако, в

м 1НкIII юнкти IктНпмл ИЗД&.>Щп КиНС Т рУК'хОр Но А '¿и^ОГ, ,т

формацией и по этой причине становится проольм&ш-шым использование постро81щой математической модели изделия. Однако,при изготовлении изделия, параметры поверхностей той или иной детали будут иметь законы распределения в зависимости от последней операции механической обработки. Ь противном случае разработчик сам может определить закон распределения, тем самым принуждая технолога учитывать особенности проектируемого изделия при изготовлении.

В обасм случае порядок.моделирования будет следующим:

- моделирование исходных дашшх изделия;

- моделирование параметров технологического процесса;

- моделирование выходных характеристик сборочной операций.

При моделировании исходных данных важным моментом является

требование - получить исходные дашше, подчиняющиеся определенным законам. Выбор конкретной функции плотности зависит от типа генерируемого параметра и способа получения поверхности, описываемой данным параметром.

---- Функции плотности о высокой -степенью точности описивавт

полигон распределения параметра, однако на позволяют получить конкретные значения параметра. По этой причине моделирование исходных данных, на начальном этапе, можно условно разделять ¡¡а две части:

1. Генерация полигона распределения параметра и получение его в виде гистограммы.

2. Генерирование числовых значений по генератору случайных чисел ' в границах интервалов, где границы интервалов определяются по зависимостям:

АГ = АШ1П + Ад * Ц-1)

Аш1л ♦ *А * * •

АД = (Ашах - Аш1п) 7 п

1 = Г .п , (6)

где л!рав - правая граница 1-го размерного интервала; а|8В - левая х'рашща- 1-го размерного интервала; п - количество груш.

Полученные тагам образом дашщз, создают первоначальный набор значения параметра. Для оценки соответствия получениях значешг» закону распределения требуется выползать корреляционной анализ. Необходимость такого анализа объясняется тем, что на всех'этапах моделирования происходит прообразована значений и как следствие получается расхождение мевду действительными значениями и теоретически точишь Для приближения порядка расположения значений параметра к случайной послздовательнооти необходимо его преобразований, что осуществлятся процессом случайной перестановки значений. Полученная таким образом совокупность значений в дальнейшем монет использоваться при проведении моделирования.

В случае генерирования нескольких параметров,описывающих одну и ту же поверхность или изделие, требуется провести их проверку па их независимость и только после этого проводить процесс гаиерацйН исходных данных.

Для удобства пользователя формируемая база данных содержит описание моделируемого параметра. Основными элементам такого описания являются?

-номинальное, максимальное и минимальное значения параметра;

- количество значений параметра;

- количество групп» используемых при построении гистограммы»

- кодированное обозначение метода генерации гистограммы;

- размерность параметраI

• - его краткая характеристика;

- значения параметра.

Запись служебной информации позволяет обеспечить следующее:

- контроль целостности базы;

- восстановление разрушенной базы;

- поиск параметра по его Краткому описанию»

- удобство при проведении статистической обработки результатов моделирования»

- может служить краткой закисью используемой модели.

При осуществлении сборочной операции, важными параметрами являются пространственные положения поверхностей деталей, подвергаемых сборке. Использование такой информации в ряде случаев позволяет более рационально использовать сборочное оборудование. Как и в случае с моделированием параметров изделия, точно такка мошо про-

вести моделирование параметров технологического процесса. Однако,в данном случае требуется учесть тот факт, что надо рассматривать не только параметра оборудования, но и возможный характер их взаимодействия с пара:,гетрами детали. В общем случае параметра технологического процесса условно можно разделить на две группы!

1. Параметры, связанные с выбранной технологией сборочного процесса.

2. Параметру, связаннно с взаимодействием-параметров сборочного оборудования и параметрами детали устанавливаемой на данное оборудование %.............

Четкой границы между этими группами провести нельзя, так как характер и степень влияния параметров технологического процесса сборочной операции можно выявить только в процессе их взаимодействия с параметрами детали. Однако используя такое деление и с учетом того, что современное машиностроение имеет ограниченный набор конструкции для проведения сборочных операций, которые отличаются друг от друга условиями базирования, достаточно легко провести анализ и моделирование параметров технологического процесса сборочной операции.

В осшем'случае'лля построения модели требуется знать пространственное положение точки отсчета и положение поверхностей относительно ее. В большинстве случаев, особенно для деталей с поверхностями вращения, это центр какого-либо сечения. В этом случае пространственное расположение сопрягаемых поверхностей можно свести к одной едшственной точке, пространственное местонахождение которой, определяется строго очерченой зоной. Например, в случае использования цанговых оправок, в общем случае зона расположения опорной точют будет оТшсываться окружностью радиусом йщах« 3 ИРН конкретных' значениях параметра радиусом И, значение которого находятся в интервале 0 < й < Рлт" и, определяется исходя из зависимости:

Н=Ари+Ас+ ЦКР +М'Ь- , -..--■- (?) азт1п

где с1зт1п ~ минимально возможный диаметр цилиндра зачав,1а;

Ъ ' - длинна детали;

Ат - торцовое биение; •

¿ш ~ радиальное биение исполнительного органа сборочного приспособления;

ЛКр - кривизна оси.

При использовании тфиспособлет'тй с базовым элементом призматического типа, параметра технологического, процесса появляются

только в результате взаимодействия между параметра,и приспособления и параметрами детали н сильно зависят от последних.

В отличие от первого случая, когда зоной возможного нахождения центра торца была совокупность окружностей, при использовании призм такой зоной будет совокупность эллипсов. Используя геометрическую модель взаимодействия параметров можно определить значения большой (а) и малой (Ь) осей эллипса:

а= ДС , + дов * Б1П | , (8)

где а - диаметр внешней цилиндрической поверхности; Дов - овальность сечения; а - угол призмы.

Ь= ¿с + А • (9)

В случае базирования по широкой призме малая полуось эллзшса будет равна О и он вырождается в прямую линию. Рассмотренные случаи относятся к вариантам базирования цилиндрических поверхностей. В других случаях параметры носят статический характер и как правило они учитываются в параметрах- детали путем коррекции значений параметров. Взаимодействие параметров детали, технологического ■ процесса сборочной операции осуществляется путем их взаимного моделирования с использованием модели изделие- - сборочная операция.

На практике для реализации модели изделие - сборочная операция требуется построить определенную совокупность действий и правил, позволяющих обеспечить правильное взаимодействие параметров. Это реализуется посредством системы управления взаимодействием параметров.

Первым элементом является модуль проектирования модели, включающим в себя блоки создания графов (моделей) .и кодирования информации, другим элементом является модуль настройки. В нем выполняется проверка наличия используемых модулей и контроль правильности написания команд. В результате таких проверок созданная модель очищается от возможных ошибок, возникающих при ее создании. Имитация прсце(.:-;а моделирования _ обеспечивает контроль входной информации, которая будет использоваться в процессе моделирования. Необходимость такой проверки объясняется использованием сетевых или иерархических моделей баз данных.

В пятой главе рассматривается пример реализации метода парного контакта. В качестве одного из объектов анализируется конструкция приведенная на рис. I. С целью упрощения математической модели сделано предположение, что на допуск замыкающего звена оказы-

Рйет влияние только суммарное торцовое биение, обусловленное не-пзр'аендшсулйрностью торца осп базовой поверхности. Тогда каадыЗ здсцоц? данной конструкты характеризуется набором пйра»1эгров: дякаа й торцовое биение, имеющие нормальный закон распрдде;>/«шя параметра. Дополнительным условием налагавши на ыжашктуодое является требование к годности при любом методо контроля. При проектировании сборочной операции можно организовать несколько вариантов осуществления сборочной операции {узел о), что показы»' на графе (рис. 2).

Как видно из 1рафа, технологически могут бить реализованы два основных вида сборочного процесса, достижения требуемого допуска

оата11\а|ищо1 й- ЬЬппа 4 ■

- СООрКа ПО пОЛ^Он п НтЮЛпОЙ ЪЗайМОЗаМоНЯеЫОоТИ

- сборка с управлением (Б).

Однако каждый из предложенных способов также имеет несколько технологических вариантов;

- сборка ПНВ без учета компенсации погрешностей расположения (узел В);

- сборка 115® с. компенсацией погрешностей расположения (узел

Г); .

- сборка с унравлешюм,направленным на уменьшение допуска са-ш&'Хъ&го звена с кошюсацией погрешностей расположения «узел Д);

- сб-.рка с управлением,направленным на уменьшение допуска за-икаю.аего звена оеа учета компенсацией погрешностей расположения (узел Е);

В свою очередь варианта сборочного процесса реализованные в Узлоеих точках В и Е имеют две модели сопряжения поверхностен:

- с учетом погрешностей расположения (точки а и И);

- бее учета погрешностей расположения (точки 3 и К).

Соответственно для сборки ПНВ и управлением. Хотя с технологической точки ирония разницн между ними нет, но в процессе расчета ГЦ суде шеть различия и более соответствует- реальности модели соответствующие узлам 33 и и. При осуществлении сборки в ручную отпадает необходимость учитывать параметры оборудования, в етом случае математическая мочель сборочного ггооцесса вырождается до модели изделия.

Лвэдш ваш изложении, вариантов показал, что.шмаю выполнить сравнительный анализ 4-х вариантов технологии сборочного процесса с использованием б-и математических моделей. Результаты моделиро вания "приведены на рис. 2 в виде распределения плотности значений

Схема конструкции для роадизадш алгоритма парного кЬнтакта

Грай сборочного процесса

выходной характеристики. За основу принимался■ закон г. нормя.пьн"ч

распределением. Из графиков втдаю, что чривая (s) (рис За) описн-тает Еор?»льшг5. ззкса распрздшииа 2 соетвстсгэдат стаидзржм; расчету гоорэтщсо-вероятностнж мзтодом. однако на практике kovtt--дактудаз плеепт несколько парензтроп, вектора зкачст*Я шгор'л

совпагают с вякторо'.' пярймптрч. вхпвяяпго ъ лч^миркут nejn, м т)

■кйстг-чтсдьностк ыяодчлч характеристика окэтвтс?' тедзнясЯ ни т-.г>~ лада» с 1лш»ка й). Дга ossio-uisro -иарг^икл гаа:зкио а=2й£ oí допуска дополнительного параметра. В ряде случаев всзкоггно осу-

этим достигается более полная степень компенсации погрешностей и кривая распределения смсгнется ещэ больпз (кривая в). Причем величина смещении может достигать приблизительно 40S от допуска дополнительного параметра, рассмотренннэ варианты относятся к сборке ПНВ.

Проиллюстрируем возмокности реализации сборки с управлением с использованием модели соединения (рис. 30) В этом случае ставилась

«anaua orUir.Tittuawut* и.яци.лии л иапириа аации аъаиаго. и^ц и и

преднддоя случи" <яык ^¿спзекзк три к^дода расчет: тгрцспого •m-ímíhp ¡.г), с у чз то;.; (д) ч Г'З'П'г'ЛкЛ гпгре";-

настои (?.), Aiüj л ччно сборуe ¡TC í!pi.-nc/.o;i¡;i' с^цчивя гр?Л'nv.m к ."iSROtí? Upas, I*. рлзулЬТЗТО ПОСТрОЭНКЯ иолэЛКрОЗГСПя :t

онйлп,?» нол?чьйнн7, результатов cj&.ffihk v4%t:;'.;j,

1. Построение геометрячоок'лч: «гадолеЛ. {.•owmptfi, издали. сСо-рочиого процесса позволяет более точно онродплт значение выходной характеристики изделия;

2. Определить степень воздействия и характер технологических лрртчэтрез угрсгдтаяя кггрзгяояк;?. я? туиутетг» -грбугмзй пггедтсй г.грактерпстгг-и;

3. Провести сравнительный анализ воойошая реализаций технологических процессов сборки и обосновать, наиболее оптимальный рр-риант;

•S. йсгпжгокзтгс? ?дгоратка зтпрпэто гсптакто ттхго.т.уг розать техйслогк» узловой сборки в процесс? которой воз/доою р»а-йизация различных способов достижения точности зависающего размера

Ш каэдгго узла в отдзльности;

OBL'Sffi BLBCUJi

• I. Большинство соединений, используемых в машиностроении, при определенных сочетаниях геометрических характеристик, несут в себе Убыточность, которая приводит к тс .у, что точностные характерно-

Графики распределения плотности выходной характеристики (параметр Ь)

£13

М0а=20.5

ДИСПЭР!.36Е-02

М0б=2О. 47 Диспб=1.38Е-02

К0в=20. 44 Диспв=1.36£-02

Ц (.2.!

63

Ц мм

а) сборка по полной и неполной взаимозаменяемости.

б) сборка с управлением.

теки соединения не соответствую? требуемнч. Онне.чо налячие при--чин, праводязих !' Кобнточвосы, позволяет получить определенную •сгзшнь управлений процессом сборки,

2. йсполъяоваште геометрически неделей соедшшй позволяет учесть взаимодействие параметров д&талоЯ («екяу собой в момент гюпчг™'.* оборочно* ОП9Р2Ц!!!!, С учото'5 ТОХПОЛОГ^'ЙС^ГО воздсЯст-гия. Наличие по1-рвг.гост«8 распологюкия л.-го-т дополнитезьксэ кошшноационнов вввно. что заставляв? проанализировать существую-шно нотогы васчета ЛШ на возможность учета юля данного звана и

УИрс1В«г1оЬшЛ ¿Г (Л* 1 ОлНО^О! пЧоСпН • оС«г1И «

3. использование при проектировании сборки приемов моделирования о йспользовшсеи математических моделей позволяет учитывать особенности технологии сборки. Соответственно более точно определить значение выходной характеристики изделия, определить степень воздействия и характер технологических параметров управления, провести сравнительный анализ возможных реализаций технологических процессов сборки и обосновать наиболее оптимальный вариант;

4. Использование алгоритма парного контакта позволяет моделировать технологию узловой сборки в процесса которой возможна реализация различных способов достижения точности замыкающего размера для какдого узла в отдельности!

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. А.Ю.Илюхин, Л.И.Новиков Автоматизация процесса сборки резьбовых соединений, объединяемых с помощью упорной резьбы. //Тезисы докладов республиканской научно - практической конференции "Ресурсосберегающая технология машиностроения",- М: МГАТМ, 1993. -с.194.

2. А.Ю.Илюхин, А.И.Новиков Определение угла перекоса и смешения осей тонкостенных резьбовых деталей в плоскости стыка с учетом деформаций //Технология мех. обраб. и сборки. Тула, ТГТУ, 1993. -С. 98-103

3. А.Ю.Илюхин, А.И.Новиков Основы математического обеспечения САПР сборочных процессов //Технология мех. оораб. и сборки. Тула, ТГТУ, 1994. -С. 117-119

4. А. Ю. Илюхин, А.И.Новиков Моделирование взаимного положения цилиндрических деталей,-объединяемых с помощью центрально расположенного резьбового соединения с учетом методов сборки //Исслед. в обл. инструм, пр-ва и обраб. металлов резанием Тула ТГТУ, 1994. -С. 94-97

б. А.Ю.Илюхин, А.И.Новиков Общ.'е пришиты построения "Системы

управления качеством в сборочном производстве" в условиях избыточности связей.//Технология мех. обраб. и сборки. Тула, ТГТУ, 1995. -С. 120-122

6. А.Ю.Илюхин, С.Ю.Илюхин, А.И.Новиков Моделирорвание выходных характеристик изделия //Тезисы докладов совещания "Проблемы теории проектирования я производства инструмента. Тула, ТГТУ, 1955.-С. 59 7 А.Ю.Илюхин, А.И.Новиков, О.Н.Терехмн Особенности расчета размерных цепей изделий с избыточными связями в соединениях.//Труды конгресса "Конструкторско-технологическая информатика" м.: 22-24 мая 1996г.-С.65-66

Подписано в печг.ть 27.05.96. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага типограф. N2. Офсетная печать. Усл. печ. л. 1,1. Усл. кр. -отт. 1,1. Уч.изд. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ 470

Тульский государственный университет. 300600, Тула, просп. Ленина, 92. Подразделение оперативной полиграфии Тульского государственного университета. 300600 Тула, ул.Болдина, 151.