Анализ состояния проблемы автоматизации сборочных процессов в машиностроении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ состояния проблемы автоматизации сборочных процессов в машиностроении

Погадаева Р.Р.

Еркулев А.В.

Основной путь повышения производительности труда и роста научно-технического прогресса в разных отраслях хозяйства служит механизирование и автоматизация процессов сборки на производстве. Автоматизация при этом рассматривается как наивысшая ступень совершенствования сборочных процессов [1,2].

Автоматизация в ряде случаев гарантирует увеличение производительности сборки до десяти раз при ощутимом росте качества производимых деталей. Сборочный процесс является финальным этапом производственного процесса располагается по трудоёмкости на 2 месте после механической обработки [3]. сборка производительность качество

Актуальность применения автоматизации сборочного производства определяется необходимостью снижения себестоимости сборочных работ; улучшении качества готовой продукции, росте производительности труда; снижении количества рабочих; уменьшении рабочих площадей. Количество рабочего времени человека, затрачиваемого на производство единицы продукции на сборочных работах в среднем в машиностроении составляет 25-30% [4].

Актуальном на этапе развития промышленности, является необходимость ускоренного подъема машиностроения, нужно повысить технический уровень сборочных производств, отличительная черта которых огромные запас резерва для улучшения надежности, качество и безопасность используемых изделий, уменьшение трудового и материального ресурса, рост эффективности труда и конкурентоспособное преимущество выпускаемых изделий на мировых рынках. [5]

Благодаря автоматизации увеличивается технологический потенциал сборочного процесса. При автоматизации сборки снижается травмаопасность, снижаются риски сложных сборок. С помощью автоматов возможно производить сборки во взрывоопасных зонах, токсичных и высокотемпературных средах. Наряду с преимуществами автоматизации сборочных процессов существуют и недостатки. Общими недостатками автоматизированной сборки является специализированость автоматов для изготовления узкого типа изделий, сложность современных сборочных машин, малая их рентабельность в эксплуатации, поэтому наиболее полные варианты автоматизации используют на предприятии с массовым типом производства.

На машиностроительных предприятиях технологический процесс сборки включает в себя ряд универсальных операций. На первом этапе должна осуществляться установка деталей с заданной точностью опорных поверхностей, подлежащих сборке и находящихся в определенном положении рабочем пространстве. Далее осуществляется захват детали и перемещение её к присоединяемой детали. Затем происходит базирование деталей участвующих в сборке с заданной точность относительно поверхностей сопрягаемой детали. Фиксирование детали производится с требуемой точностью к ранее собранной сборке [6].

Несмотря на актуальность автоматизации сборки, в настоящее время степень охвата автоматизацией этих процессов в машиностроении невелика и составляет не более 7% от общего объема процессов сборки.

Такая ситуация определяется:

- трудностью и многообразием объектов сборки и требуемого для этого оснащения;

- сжатым циклом сборочной операции (часто бывают всего доли секунды);

- деформируемостью или упругостью деталей;

- трудностью движений рабочих органов манипуляторов, роботов и т.п.;

- необходимостью регулирования, пригонки и учета небольших допусков в принадлежащих элементах.

Общий спектр проблем, связанных с автоматизацией сборочных процессов на производстве, можно разделить на категорий:

- конструкции собираемых изделий технологически неотработанные;

- плохо освоен процесс приведения к единой системе и малосерийный выпуск;

- недостаток или абсолютное отсутствие стандартного автоматического оборудования;

- невысокое качество деталей, задействованных в сборке;

- необходимость проектирования персональной оснастки.

Автоматизация сборочных процессов в наше время происходит благодаря однопозиционным сборочным автоматам и полуавтоматам, а также многопозиционным сборочным полуавтоматам.

Однопозиционные монтировочные полуавтоматы для сборки простых конструкций, состоящих из незначительного количества элементов. Основную деталь и часть деталей, сложно поддающихся механической ориентации, определяют на сборочную позицию ручным способом. Другие поступают из бункеров и монтируются на узел автоматически в назначенном порядке. Собранный узел извлекается автоматически выталкивающим устройством или ручным способом.

Многопозиционные монтировочные полуавтоматы используют с целью установки наиболее трудных конструкций с сравнительно большим количеством переходов и способов установки. Они заключают в себе поворотный стол, в позициях коего определены сборочные приспособления с целью укрепления элементов собираемого узла. Стол через конкретный период времени поворачивается делительным механизмом в установленный угол в связи с количества позиций. Основную деталь, а кроме того детали, которые с бункера сложно подать на определенную сборочную позицию автоматически, фиксируют ручным способом.

Основной проблемой в обеспечении безаварийной и качественной работы таких автоматов и полуавтоматов является недостаточная изученность факторов, совокупно воздействующих на обстоятельства протекания процесса автоматической сборки и гарантия полной сопрягаемости деталей с затребованной точностью и гарантированным качеством сборки в заданный период времени. Мало исследовано влияние таких характеристик как: размерные, жесткостные, точностные, геометрические, кинематические, динамические и силовые параметры сборочного процесса на состояние автоматической сборки изделий и разработка элементов находящихся в составе технологического оснащения. Отсутствует научно-обоснованная методика по анализу и проработке технологичности конструкции изделия в автоматической сборке, а также отсутствует методика по разработке качественного технологического процесса и средств автоматизированной сборки с учетом совокупного взаимодействия параметров сопрягаемых деталей, режимов автосборочного процесса и средств автоматической сборки [4].

Роста качества автоматизации сборки изделия добиваются, в первую очередь, за счет непредубежденной проверки всех контролируемых параметров сборочного процесса (зазора, натяга, соосности, перекоса сопрягаемых элементов сборки, торцовых и радиальных биений, момента при затягивании резьбовых соединений, плотность и герметичность сопряжений, уравновешенность детали, параметры технологического оснащения и оборудования, режимы сборки и т.п.).

Сложности повышения рентабельности сборочных производств и качество производимых деталей в основу которых входит: продвижения эффективных технологических процессов и потенциал автоматической сборки являются значительными.

В автоматизации сборочных процессов используются сборочные машины. Оснащение для выполнения сборочных операций в большинстве изготавливают предприятия - потребители, а не организации, которые специализируются на этом. Следствием этого является увеличение сроков и затрат на изготовление оснастки, что в свою очередь может стать причиной превышения допустимых сроков его окупаемости. Это является экономически не целесообразным [6].

Таким образом, чтобы реализовать автоматизированную сборку нужно иметь сборочную машину. На рисунке 1 изображена принципиальная схема оборудования, предназначенного для автоматизированного процесса сборки подшипников качения, изготовленной японской фирмой "Tokyo Seimitsu".

Рисунок 1 - Автоматическая сборочная машина [6]

Значительная эффективность при базировании и закреплении элементов в ходе сборочного процесса изделия, для серийного и массового типа производства, обеспечивается использованием универсальных автоматических сборочных машин. Они оборудованы сборочными приспособлениями, требующими минимум затрат для их создания и эксплуатации, используя типовые узлы.

Автоматическая машина имеет программную часть, которая способна решать пространственные задачи. При проведении расчетов, они должны использовать размерный анализ для замыкающего звена. Размерная цепь может быть построена относительно взаимного расположения сопрягаемых деталей. Следовательно, для выполнения задачи с требуемой точностью автоматической сборочной машине следует выполнить все требования размерных и кинематических цепей.

Список литературы

1. Мартынов В.Г. Роботизация и автоматизация сборочных процессов в современном промышленном производстве / В.Г. Мартынов // Материалы 3-й Международной научно-практической конференции "Техника и технологии: пути инновационного развития". М.: 2013. С. 120-123.

2. Рыжков В.А. Формализация задачи проектирования с целью автоматизации и оптимизация сборочных технологических процессов

В.А. Рыжков, М.В. Паринов, А.Н. Юров, М.И. Чижов //

Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. № 12-2. С. 25-27.

3. Божко А.Н. Автоматизация проектирования сборочных процессов сложных изделий с использованием систем виртуальной реальности А.Н. Божко // ИТНОУ: Информационные технологии в науке, образовании и управлении. 2018. № 2 (6). С. 36-41.

4. Шандров, Б.В. Технические средства автоматизации / Б.В. Шандров, А.Д. Чудаков. - М. : Издательский центр "Академия", 2007. - 368 с.

5. Ласуков А.А. Автоматизация сборки в машиностроении: учебное пособие / А.А. Ласуков. Томск: Изд-во Томского политехнического университета. 2010. - 176 с.

6. Иванов А.А. Автоматизированные сборочные системы / А.А. Иванов. М.: Форум. 2018. - 336 с.

Размещено на Allbest.ru