Общие сведения об автоматизации сборочных работ.

Автоматизация сборочных работ связана с передачей маши­нам, механизмам и приборам не только исполнительных функций, что имеет место при механизации технологических процессов, но и функций управления этими процессами. Автоматизация техно­логического процесса может быть полной и неполной. Наиболее часто в промышленности встречается неполная автоматизация технологического процесса сборки, которая сводится к полуавто­матической и автоматической сборке отдельных узлов, а общая сборка осуществляется вручную. Наибольшее распространение полуавтоматическая и автоматическая сборка получили в таких отраслях, как автомобиле- и приборостроение, радиотехническая промышленность.

Сложность автоматизации технологических процессов сборки связана с их значительным разнообразием, что приводит к необ­ходимости создания большой номенклатуры самого различного сборочного оборудования, вызывая существенные затруднения в его изготовлении и внедрении.

В целях сокращения номенклатуры сборочного оборудования для различных технологических процессов сборки необходима ти­пизация этих процессов, которая напрямую связана с технологич­ностью конструкций деталей и сборочных единиц, применяемых в собираемом узле. Для оценки технологичности деталей, сбороч­ных единиц и механизмов в целом с учетом возможности их авто­матической сборки используют различные критерии. Основным из этих критериев является число деталей в собираемом узле (должно быть минимальным). Сложные изделия, состоящие из большого числа деталей, необходимо компоновать из отдельных функциональных блоков, состоящих из 4—12 деталей, которые могут быть собраны независимо друг от друга. Облегчает внедрение автоматической сборки применение унифицированных конструктивных элементов у деталей, входящих в сборочную единицу. Кроме того, должна быть предусмотрена возможность установки всех входящих в сборочную единицу деталей на неподвижную базовую деталь при использовании простейших рабочих движений, а также возможность установления допусков на размеры собираемых деталей, обеспечивающих сборку по методу полной взаимозаменяемости.

Технологические процессы автоматической сборки.

При автоматической сборке наиболее целесообразным является использование типовых технологических процессов, которые применяются главным образом в условиях серийного, крупносерийного и массового производства с устойчивой номенклатурой собираемых изделий.

Основой для разработки типовых технологических процессов автоматической сборки является классификация деталей и сборочных единиц, имеющих различные конструктивные формы и размеры. Детали и сборочные единицы классифицируют по конструктивным, и технологическим признакам, на основе которых их объединяют в группы. Для каждой группы изделий выбирают схему технологиче­ского процесса сборки и типовые средства автоматизации.

Технологические процессы автоматической сборки могут быть различными по содержанию, последовательности выполнения сборочных операций, составу применяемого автоматизированного, оборудования и технологической оснастки.

В технологическом процессе автоматической сборки различают два вида операций: основные и вспомогательные. К основным относятся операции, связанные со сборкой разъемных (резьбо­вых, шпоночных, шлицевых и т.п.) и неразъемных (заклепочных, сварных, клеевых, вальцованных и т.п.) соединений. К вспомога­тельным операциям автоматической сборки следует отнести подачу деталей к сборочному оборудованию; их ориентирование в положении, необходимом для выполнения соединения; входной кон­троль; подачу в рабочую зону.

Типовой технологический процесс автоматической сборки включает в себя:

• загрузку деталей, подлежащих сборке, в загрузочное устройство;
• предварительную пространственную ориентацию дета­лей в загрузочном устройстве;
• подачу собираемых деталей в зону сборки па устрой­ство, обеспечивающее базирование собираемых дета­лей и их взаимную ориентацию относительно друг друга с требуемой точностью;
• соединение и фиксацию в требуемом положении соби­раемых деталей;
• контроль качества сборки;
• транспортирование сборочной единицы на следующую операцию или ее съем.

Ориентирование деталей, подлежащих автоматической сборке, состоит из трех этапов: предварительного (в загрузочном устрой­стве); промежуточного (осуществляется питателем, подающим де­тали от загрузочного устройства в зону сборки) и окончательного (на сборочной позиции перед началом процесса автоматической сборки).

В качестве загрузочных в процессе автоматической сборки при­меняют два типа устройств: магазинные и бункерные. В магазин­ных устройствах детали располагаются рядами с промежутками или без промежутков между ними, а в бункерном — навалом.

Технологическое оборудование для автоматизации сборочных работ.

Конструктивные особенности изделий и особенности технологи­ческого процесса их сборки приводят к большому числу конструк­тивных решений сборочного автоматического оборудования. Такое оборудование подразделяется на одно- и многопозиционное.

Однопозиционное сборочное оборудование.

Если сборочные операции на автоматизированном оборудовании производятся без перемещения базовой детали, то такое оборудование называют одпопозиционным. На однопозиционном оборудовании, как пра­вило, можно собирать изделия, состоящие из двух-трех деталей, К этому типу оборудования относятся механизированные уста­новки, полуавтоматы и автоматы. Однопозиционное оборудование просто по конструкции и надежно в работе, что обусловливает его достаточно широкое применение в сборочном процессе.

Механизированные установки применяют для механизации сборочных процессов в условиях мелкосерийного и единичного производства. К этому виду оборудования относятся прессы, ста­ционарные гайко- и шпильковерты, гидравлические скобы и ряд других устройств.

При использовании однопозиционных сборочных полуавтома­тов основные рабочие действия (собственно сборка) выполняются автоматически, а установка базовой и присоединяемых к ней де­талей осуществляется вручную.

Многопозиционное сборочное оборудование.

Многопозицион­ное оборудование можно подразделить на четыре типа:

• дискретного действия, когда сборочные операции вы­полняются во время остановки транспортирующего устройства, перемещающего базовую деталь;
• ограниченно-прерывистого действия, когда собираемые детали находятся в движении, а рабочие органы непод­вижны или имеют ограниченное перемещение относи­тельно неподвижной базы;
• непрерывного действия, когда все рабочие операции выполняются при непрерывном движении базовой де­тали и рабочих органов автоматического оборудова­ния;
• непрерывно-дискретного действия, когда часть рабочих операций осуществляется во время остановки транспор­тирующего органа, а часть — в процессе его движения.

Многопозиционное сборочное оборудование включает в себя механизированные, автоматизированные и автоматические сбо­рочные линии.

Механизированные сборочные линии — это линии, на кото­рых основная часть сборочных операций выполняется с примене­нием механизированных инструментов и оборудования. Собирае­мая сборочная единица перемещается с одной рабочей позиции на другую при помощи конвейера. Съем собранного изделия про­изводится вручную.

Автоматизированные сборочные линии — это линии, на ко­торых основная часть сборочных операций осуществляется с при­менение полуавтоматического и автоматического оборудования, а оставшиеся операции сборки выполняются, как правило, с приме­нением механизированного инструмента и оборудования. По ком­поновке автоматизированное многопозиционное оборудование может быть конвейерного или роторного типа.

Оборудование роторного типа применяют при сборке изделий, содержащих до десяти деталей. Если число деталей в сборочной единице превышает это количество, то более целесообразно при­менение оборудования конвейерного типа.

Автоматическая сборочная линия — это комплекс основно­го, вспомогательного и подъемно-транспортного оборудования, которое позволяет осуществлять сборочный процесс без участия человека.

Многопозиционное сборочное оборудование оснащено транс­портными устройствами, обеспечивающими перемещение базо­вой детали с одной сборочной позиции на другую.

По степени синхронизации сборочных операций автоматиче­ские линии можно подразделить на синхронные, несинхронные и комбинированные.

Синхронные сборочные линии применяют в услови­ях массового производства при сборке крупногабаритных изде­лий. На таких линиях сборочная единица последовательно пере­мещается с одной сборочной позиции на другую с определенным временным интервалом. На синхронных автоматических линиях не предусмотрено межоперационных заделов, что приводит к остановке работы линии в тех случаях, когда из строя выходит хотя бы один механизм.

Несинхронные автоматические линии состоят из замкнутого транспортера, на котором располагаются приспособ­ления-спутники с собираемыми изделиями. Приспособления-спутники не связаны жестко с транспортером, что позволяет, в случае необходимости, создавать межоперационные заделы. Не­синхронные линии имеют ряд преимуществ по сравнению с син­хронными:

• наличие нескольких приспособлений-спутников между рабочими позициями позволяет компенсировать вынуж­денные простои отдельных единиц сборочного оборудо­вания;
• возможность сочетать как ручные, так и автоматические операции сборки;
• возможность встраивать в автоматическую линию обо­рудование, цикл работы которого отличается от цикла работы линии;
• достаточно легко осуществляемая наладка линии на сборку изделий различной конфигурации.

Комбинированные сборочные линии сочетают в себе в той или иной степени участки синхронных и несинхронных линий.

Гибкие производственные системы и сборочные центры.

Не­обходимыми условиями для создания гибких производственных, систем (ГПС) являются:

• наличие автоматизированного сборочного оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ);
• наличие автоматизированных транспортных устройств и автоматических складов материалов, деталей и сбо­рочных единиц, которые управляются с помощью микропроцессорной техники.

Для ГПС характерен модульный принцип компоновки сборочного и вспомогательного оборудования. Отличительной особенно­стью таких систем является технологическая гибкость, что позво­ляет применять их в условиях любого типа производства.

В условиях массового производства ГПС обеспечивают рост производительности труда на 50 …60% по сравнению с синхронными сборочными линиями.

В условиях мелкосерийного производства применение ГПС позволяет эффективно осуществлять насыщение сборочного произ­водства средствами механизации и автоматизации, создавать комплексно-механизированные рабочие места сборщиков, сборочные участки и цеха с технологическими комплексами по всему циклу склад—сборка—испытание—установка.

Сборочные центры представляют собой установки широко­универсального назначения, которые оснащены манипуляторами для смены сборочного инструмента, подачи собираемых деталей и осуществления сборочных работ. Сборочные центры обеспечи­вают сборку изделий различных типов, состоящих из большого числа деталей; обладают высокой гибкостью и универсально­стью

Специальные методы автоматической сборки.

На практике автоматическую сборку применяют при сборке несложных узлов, состоящих, в большинстве случаев, из мелких деталей (например, штифтов, шайб, втулок). Автоматизация осу­ществляется за счет использования специальных вращающихся устройств, как правило, пневматического действия. Одно из таких устройств показано на рис. 1, а. Устройство состоит из барабана 3, имеющего горизонтальную ось вращения. В одной из стенок барабана установлена съемная доска L В доске выполнены гнезда со сквозными отверстиями. Размер отверстий соответствует раз­меру соединяемых деталей 2. Подлежащие сборке детали загружа­ют в барабан навалом.

Под воздействием сжатого воздуха, подаваемого в барабан по трубопроводу 4, детали перемещаются и ориентируются по гнез­дам с отверстиями. После заполнения всех гнезд съемная доска переставляется в следующий барабан, а ее место занимает но­вая.

Во втором барабане операция повторяется. Доска переставляет­ся из барабана в барабан до тех пор, пока все детали собираемого узла не займут свои места в гнездах сменной доски (рис. 1, б).

Автоматическая сборка соединений с зазорами также может осуществляться в специальных автоматических установках во вра­щающемся потоке воздуха (вихревым методом).

Такая установка представляет собой трубу (рис. 2), в кото­рой создают вращающийся вихревой поток. Деталь 3 помещают в трубу 2 с зазором 1…5 мм. Под воздействием вращающегося по­тока воздуха деталь совершает колебательные движения, траекто­рия которых зависит от параметров детали и трубы и характеристики вихревого потока.

Метод относительной ориентации деталей во вращающемся потоке воздуха характеризуется наличием осевой силы, которая создается этим потоком и может достигать 100 Н. Наиболее целе­сообразно применение этого метода для выполнения соединения пар деталей, конструкции которых приведены на рис. 3.