Автоматизация сборочных работ

Высокая трудоемкость и длительность цикла сборки делают актуальной проблему автоматизации сборочных работ. Автоматизация сборки позволяет: 1) повысить качество продукции; 2) повысить производительность труда;

3) высвободить большое число рабочих; 4) сократить объем физическою груда.

Однако автоматизация сборочных процессов развивается чрезвычайно медленно по следующим причинам.

• 1. Основная часть продукции производится в мелкосерийном и серийном производстве, а автоматизация окупается лишь при достаточных объемах производства.
• 2. Конструкция изделий, собираемых вручную, в большинстве случаев совершенно непригодна для автоматической сборки. Изделия должны сразу проектироваться под автоматическую сборку, например, состоять из автономных узлов по 4 — 10 деталей.
• 3. При автоматизации сборочных операций возникают большие трудности, связанные с подачей деталей, их точным ориентированием, фиксацией, — проблемы неизвестные при ручной сборке, а потому неизученные, решаемые в большинстве случаев оригинальным путем.
• 4. При автоматической сборке наиболее эффективным является метод полной взаимозаменяемости, что требует короткозвенных размерных цепей и высокой точности изготовления деталей. Другие методы (селективная сборка, регулировка) усложняют конструкцию сборочных автоматов, снижают надежность их работы.

Типовой процесс автоматической сборки состоит из следующих элементарных операций.

• 1. Загрузка собираемых деталей в бункерные или магазинные транспортные устройства с предварительной их ориентацией при выдаче на сборочные позиции через отсекатели.
• 2. Захват, отсечение и подача сопрягаемых деталей в ориентирующие и базирующие устройства сборочного приспособления.
• 3. Ориентация в пространстве с требуемой точностью положения сопрягаемых деталей на сборочной позиции.
• 4. Соединение и фиксация сопряженных деталей (сборочных единиц).
• 5. Контроль точности относительного положения сопряженных деталей.
• 6. Разгрузка и транспортировка с.е. на следующую позицию.

Ориентацию деталей можно производить при их подаче из бункерных, магазинных и других устройств, а также путем дальнейшего перемещения деталей в отсекающих лотках и подающих устройствах. Основная часть применяемых загрузочных устройств служит для поштучной выдачи мелких деталей в накопители или другие подающие устройства с предварительной их ориентацией.

Одним из важнейших этапов автоматической сборки является ориентация деталей с требуемой точностью относительного положения поверхностей сопрягаемых деталей на базирующих сборочных устройствах. При этом детали должны располагаться так, чтобы можно было легко осуществить их сопряжение при установленных допусках на их размеры и относительные повороты сопрягаемых поверхностей. Этот этап является самым ответственным, от которого зависит работоспособность сборочного оборудования и качество сборки.

Процесс сопряжения представляет собой основной элемент сборки. Процесс фиксации с необходимой точностью сопряжения в зависимости от типа соединений может выполняться без дополнительных сборочных операций (например, запрессовка до упора на заданную величину) и может иметь их (стопорение винтами, болтами, клейка, развальцовка, закатка, отбортовка, чеканка, обжатие, сварка, пайка).

Контроль наличия собираемых деталей на сборочных базирующих устройствах и контроль требуемой точности относительного положения сопряженных деталей или сборочной единицы являются необходимыми условиями, от которых зависят качество сборки и работоспособность сборочных устройств.

Технологический процесс автоматической сборки разбивается на отдельные операции, выполняемые на отдельных сборочных автоматах. Как правило, автомат проектируется на несколько сборочных позиций. Характер позиции зависит от содержания выполняемых переходов и применяемых инструментов. Состав приемов определяет последовательность действий механизмов сборочного автомата. Обычной схемы сборки здесь недостаточно, дополнительно составляется циклограмма работы сборочного автомата, которая отражает последовательность и продолжительность во времени всех действий автомата.

Ориентация деталей является наиболее сложным и ответственным переходом при автоматизации сборки. Существует два метода ориентирования деталей: жесткое базирование и самоориентация.

Рассмотрим пример (рис. 7.6) жесткого базирования: сопряжение валика с втулкой. Втулка имеет наружный диаметр D с допуском TD = ?>_max — D_mm и внутренний d с допуском Tj ⁼ d_mах — d_mm.

Кроме того, поверхности могут иметь эксцентриситет е. Эти пш решности определяют крайние положения точек а и Ь, в пределах которых валик может войти во втулку:

Рис. 7.7. Схема устройства автопоиска с электромагнитным приводом [4].

Рис. 7.6. Схема образования и условия компенсации погрешности при взаимном автоматическом ориентировании втулки и валика Чтобы валик вошел в отверстие, его наибольший наружный диаметр должен быть d_Bmax < a-b = = h — hi. Если это условие не выполняется, то на валике делается фаска для компенсации погрешности ориентации.

Метод самоориентации обычно обеспечивает колебание одной из деталей с амплитудой, достаточной для перекрытия погрешности ориентации. Например, для совмещения вала с отверстием втулку крепят в зажим с электромагнитом, на который подают ток со смешением по фазе на 90° (рис. 7.7).

Наиболее перспективным направлением автоматизации сборочных работ является использование промышленных роботов, схваты рук которых снабжаются слесарно-сборочными инструментами.

К достоинствам применения роботов в сборочном производстве относятся:

1) быстрая перепрограммируемость для выполнения сборки различных изделий; 2) высокая быстрота действия по программе в течение длительног о времени; 3) надежная работа в условиях, неблагоприятных для человека (высокая или низкая температура, высокая загрязненность среды, шум, вибрации и т. п.); 4) возможность использования в стерильных условиях.

Для эффективного применения роботов необходима: 1) технологическая отработка конструкции под сборку роботом; 2) стандартизация и унификация собираемых деталей изделия; 3) применение роботов модульной конструкции на базе типовых устройств и узлов; 4) увеличение числа рук роботов и входящих в его состав манипуляторов.