Г образный прихват

Заключение.

Дальнейшим развитием механизации сборочных процессов является их автоматизация, которая с успехом может быть применена не только в массовом, но и в серийном производстве. Автоматизация сборочных процессов позволяет рассчитывать на повышение производительности труда в 3 - 15 раз. Помимо тех технологических требований, которые предъявляются к конструкции механизацией сборочных процессов, возможность автоматизации обусловливается строгой координацией при сборке сопрягаемых поверхностей и, следовательно, соответствующим конструктивным решением относительно сборочных баз.
Автоматизация сборочных процессов в машиностроении и приборостроении имеет важнейшее значение, так как очень велика их трудоемкость.
Тем не менее при автоматизации сборочных процессов возникают технические трудно ...

Содержание

Введение 2
1. Аспекты проектирования технологического процесса автоматизированной сборки узла. 5
2. Служебное назначение изделия и технические требования 13
3. Анализ технологичности конструкции изделия. 15
3.1 Анализ технологичности конструкции соединений. 17
3.2. Анализ технологичности конструкций собираемых деталей в процессе сборки. 18
4. Определение и выбор элементов CALS-технологий для сопровождения жизненного цикла изделия. 23
5. Общие условия автоматической собираемости деталей. 24
6. Расчет такта и ритма сборки. 31
8. Составление технологического маршрута сборки. 33
9. Проектирование технологических операций сборки. 33
10. Выбор оборудования, технологической оснастки и режимов сборки. 42
11. Технико-экономические показатели технологического процесса. 45
Заключение. 47
Список литературы. 48

Введение

Одной из главных задач машиностроения является коренная реконструкция и опережающий рост таких отраслей, как станкостроение, приборостроение, электротехническая и электронная промышленность, производство вычислительной техники, что позволит России набрать темпы для приближения к мировому уровню экономики.
Отечественному машиностроению присущ целый ряд проблем, которые можно сгруппировать в зависимости от их характера.
1. Проблемы, связанные с развитием машиностроительного комплекса:
низкие темпы роста ведущих отраслей, а в некоторых случаях и спад производства;
нарушение технологических связей;
простои многих предприятий;
низкие темпы обновления оборудования и выпускаемой продукции (например, 60% металлообрабатывающих станков имеет возраст более 10 лет).
2. Необходимость структур ной перестройки:
основная часть продукции российского машиностроения имела оборонное значение в течение длительного времени, в связи с чем возникла необходимость обоснованного перепрофилирования отраслей;
необходимость сокращения диспропорций в темпах роста отдельных отраслей;
необходимость опережающего роста таких отраслей, как станкостроение, приборостроение, электротехническая и электронная промышленность.
3. Проблемы повышения качества производимых машин:
несоответствие подавляющей части отечественного оборудования и машин мировым стандартам;
низкая надежность производимых машин (из-за плохого качества комплектующих деталей в первый же год эксплуатации из строя выходит от 20 до 30% изделий машиностроения).
Среди основных направлений развития машиностроительного комплекса в условиях перехода к рыночным отношениям можно выделить:
приоритетное развитие наукоемких отраслей, машиностроительного оборудования, автомобилестроения;
демонополизация (на сегодняшний день доля монопольного производства в России составляет 80%);
наращивание на территории России многих машиностроительных производств (точных станков, нефтяного оборудования, микроавтобусов);
налаживание новых технологических связей со странами ближнего и дальнего зарубежья;
оживление инвестиционной активности, государственная поддержка предприятий, ориентированная на производство продукции высоких технологий.
Сборка является завершающим и определяющим этапом производственного процесса, на котором интегрируются результаты всех предшествующих этапов производства и формируются основные показатели качества выпускаемых изделий. Процессы сборки наименее механизированы и автоматизированы (до 80 % от всего объема сборочных работ выполняется вручную) и занимают непропорционально большой удельный вес в общей структуре производства машин (25—40 %) и приборов (40-70 %), что связано с большим объемом пригоночных работ. Трудоемкость сборочных работ на предприятиях машино- и приборостроения в большинстве случаев превосходит трудоемкость механической обработки резанием и значительно превышает затраты труда на всех других видах производств (литейном, сварочном и др.).
Автоматизация - безальтернативный путь повышения производительности труда, технического уровня и качества выпускаемой продукции. Автоматизация нередко обеспечивает увеличение производительности сборки в десять раз и более при одновременном значительном повышении качества выпускаемых изделий.
Совершенствование технологических процессов сборки осуществляется на основе повышения технологичности конструкций собираемых изделий; оптимизации технологии и применения высокоэффективных методов и способов сборки; повышения уровня автоматизации, гибкости; стандартизации и типизации технологических процессов и средств сборки; полного устранения или сокращения в максимальной степени пригоночных и регулировочных работ; совмещения процессов сборки во времени и в пространстве.

Наличие процента риска, необходимость получения и использования в ходе сборки дополнительной информации требует дополнительных затрат времени на сборку, что снижает ее производительность. Вместе с тем увеличение в несколько раз допусков размеров составляющих звеньев, т. е. допусков на изготовление собираемых деталей, и следовательно, их удешевление может в ряде случаев окупить затраты на автоматическую сборку изделия методом НВ.Схематично сборка двух деталей методом ГВ показана на рисунке 1.4. При автоматической сборке методом ГВ детали должны быть предварительно рассортированы по размерам на группы сортировочными автоматами С. Далее детали Д1и Д2 первой размерной группы собираются сборочным автоматом СА. Аналогично собираются детали других размерных групп. На схеме показаны только два СА,каждый из которых собирает детали одной размерной группы. 'Гак может быть только при большом объёме выпуска изделий. Если же для достижения требуемой производительности достаточно одного автомата, то детали разных размерных групп собираются на одном автомате по очереди. В этом случае необходимо обеспечить одновременную подачу на сборочную позицию собираемых деталей какой-либо одной размерной группыВ пределах одной размерной группы достижение точности изготовления изделий осуществляется методом ПB. Поэтому в собранных изделиях гарантируется достижение заданного размера замыкающего звена и дополнительный контроль не требуется.Рисунок 1.4. Структурная схема автоматической сборки двух деталей методом групповой взаимозаменяемости (ГВ)При сборке методом групповой взаимозаменяемости m составляющих сборочную единицу деталей сортируют на n размерных групп. Для хранения и подачи на сборку необходимо (m-n) накопителей. Некоторые детали клеймят или маркируют, чтобы при сборке их не перепугать с такими же деталями другой размерной группы. Это усложняет организацию сборки. Предварительная сортировка собираемых деталей на размерные группы требует получения информации о размерах всех деталей путём их измерения. Поэтому по сравнению с методом ПВ метод ГВ так же, как и другие методы, требует увеличения информации для осуществления сборки. Для этого необходимы дополнительные устройства и дополнительные затраты времени. Вместе с тем допуски на составляющие звенья расширяются в n раз и при групповой взаимозаменяемости.Достижение требуемой точности замыкающего звена регулированием размера в автоматической сборке может осуществляться с использованием подвижного или неподвижного компенсатора. В первом случае для этого следует использовать соответствующие возможности конструкции самого узла, где размер может регулироваться с помощью винтового, клинового или др. механизма. Во втором случае при неподвижном компенсаторе требуется заранее изготовить несколько деталей-компенсаторов разных размеров и в процессе сборки установить компенсатор необходимого в данном случае размера. Так, например, для обеспечения требуемого натяга подшипников выходного вала редуктора, регулируемого с помощью прокладки между крышкой подшипника и корпусом, необходимо собрать узел без прокладки, приложить к крышке необходимую силу для создания натяга подшипника, измерить образовавшийся зазор между крышкой и корпусом и поставить в этот зазор прокладку соответствующей толщины, сняв предварительно крышку подшипника. Таким образом, при регулировании необходимо получать информацию в процессе сборки и организовать обратную связь.Служебное назначение изделия и технические требованияДля сокращения времени на установку, выверку и зажим деталей целесообразно применятьприменяют специальные (сконструированные для обработки данной детали) зажимные приспособления. Особенно целесообразно применять специальные приспособления при изготовлении больших партий одинаковых деталей. Рисунок 2.1 - ПрихватТак как приспособления должны быстро и надежно закреплять заготовку, применяют несколько Г-образных прихватов, когда одновременно достигается зажатие одной заготовки в нескольких местах. Ha рисунке 1 показано зажимное приспособление для корпусной детали, в котором зажим производится одновременно двумя прихватами 1 и 6 с двух сторон детали при помощи завертывания одной гайки 5. При завертывании гайки 5 штырь 4, имеющий двойной скос в плашке 7, через тягу 8 воздействует на скос плашки 9 и прижимает гайкой 2 прихват 1, сидящий на штыре 3. Направление действия зажимного усилия показано стрелками. При отвертывании гайки 5 пружины, подложенные под прихватами 1 и 6, поднимают их, освобождая деталь.Рисунок 2.2 – Схема приспособления с использованием прихватовАнализ технологичности конструкции изделия.Требования к технологичности конструкции изделий или сборочных единиц в автоматизированной сборке сводятся к следующим правилам:Изделия, состоящие из большого числа деталей, должны строиться по блочному принципу и расчленяться на рациональное число самостоятельных узлов с целью обеспечения возможности их параллельной сборки, автономного контроля, испытания, замены, в нашем случае количество деталей в узле – 6 шт.;Узел состоит из стандартных и унифицированных составных частей;Компоновка узла исключает необходимость проведения промежуточной разборки и повторной сборки его составных частей;Конструкция изделия не имеет многозвенных размерных цепей, а точность собираемых деталей обеспечивает сборку с полной взаимозаменяемостью с целью исключения необходимости выполнения пригоночных работ;данный узел состоит из деталей простых форм (однако не все детали цилиндрические, имеющие ось симметрии), отсутствуют детали малой жесткости и детали из легкодеформируемых материалов, тем самым обеспечивается невозможность их деформации в процессе сборки;Число типов сопрягаемых поверхностей и применяемых видов соединений деталей в изделии минимально, при этом отсутствуют соединения, которые трудно осуществить автоматически (шпоночные, шплинтовые и др.). Это приводит к сокращению числа позиций сборочного автомата и упрощению его конструкции;Конструкция узла обеспечивает свободный доступ рабочих органов сборочных инструментов и средств контроля к соответствующим местам соединения деталей и контроля;Конструкция изделия предусматривает возможность соединения составных частей простейшими движениями при минимальном числе их направлений, преимущественно прямолинейное движение инструмента, что позволяет применять наиболее простое сборочное оборудование, однако также присутствуют два резьбовых соединения (винтовое соединение 2-1);В конструкции изделия предусмотрены технологические базы, обеспечивающие необходимую точность относительного положения составных частей при сборке, базовая деталь изделия (корпус 1) представляет собой длинную шпильку, для её сопряжения с деталями 2,3, необходимо сбазировать, однако внутренние поверхности для базирования отсутствуют.В изделии отсутствуют плоскости разъёмов.Конструкция изделия позволяет проводить сборку без изменения положения базовой составной части. Это освобождает от применения дополнительных устройств, а значит, упрощает конструкцию сборочной позиции;Каждая составная часть изделия имеет минимальное число поверхностей и мест сопряжения с другими частями изделия; Изделие и его составные части имеют поверхности для надежного захвата их с помощью захватных устройств промышленных роботов и манипуляторов;Сборочные единицы, входящие в изделие, кинематически замкнутые (т. е. обеспечивают манипулирование без распадения на составные части).3.1 Анализ технологичности конструкции соединений.Общие технологические требования к конструкции резьбовых соединений. Конструкция соединения должна удовлетворяет следующим требованиям:При проектировании элементов конструкции предусмотрен открытый доступ к местам обработки и постановки болтов, затяжки гаек;Размеры шестигранников «под ключ» соответствуют приведенным в табл. 17(1).Для качественной оценки технологичности конструкции резьбового соединения используют следующие данные: состояние подходов к местам расположения болтов виды болтов и винтов; число типоразмеров болтов; виды швов; число деталей в пакете; толщину пакета; материал скрепляемых деталей; возможность использования специализированных оборудования и инструмента.Для количественной оценки технологичности используются следующие показатели соединения: технологическая себестоимость соединения и трудоемкость соединения в изготовлении.3.2. Анализ технологичности конструкций собираемых деталей в процессе сборки.Требования к технологичности конструкций собираемых деталей, предъявляемые для обеспечения выполнения процесса автоматизированной сборки, определяются требованиями реализации этапов автоматизированной сборки: загрузки, относительного ориентирования, сопряжения, закрепления, входного, промежуточного и окончательного контроля собираемых деталей.Анализ технологичности деталей при их автоматической загрузкеПри автоматической загрузке собираемых деталей можно выделить выполнение следующих наиболее характерных укрупненных действий: ориентирование деталей в пространстве, перемещение деталей от загрузочных устройств на позиции сборки, базирование деталей на сборочных позициях. Автоматизация загрузки собираемых деталей может обеспечиваться с помощью бункерных, магазинных, кассетных загрузочных устройств и роботов.Бункерные загрузочные устройства обеспечивают автоматическую загрузку деталей, обладающих достаточной точностью и несцепляемостью и имеющих небольшие массу и размеры. Магазинные и кассетные загрузочные устройства применяют обычно для деталей сложной формы, недостаточно прочных, хрупких, взаимосцепляемых и взаимосопрягаемых, при этом магазинные устройства преимущественно применяют для деталей, имеющих относительно большие размеры и массу, а кассетные - относительно небольшие размеры и массу. Загрузка магазинов и кассет деталями нередко осуществляется вручную или механизированным способом и автоматически. Применение роботов для обеспечения захвата деталей из навала, ориентации их в пространстве и подачи на позицию сборки пока не нашло большого применения вследствие сложности применяемой сенсорной системы и относительно низкой производительности роботов. Поэтому автоматическая загрузка собираемых деталей с использованием бункерных загрузочных устройств является в данном случае случаях более эффективной по сравнению со способами загрузки с применением магазинных и кассетных загрузочных устройств и роботов.Технологичность деталей при их автоматическом ориентировании в пространстве.Автоматическое ориентирование деталей в пространстве может осуществляться контактным, бесконтактным и комбинированными методами ориентирования, реализуемыми с помощью механических, пневматических, магазинных, электрических и комбинированных систем автоматической ориентации, поэтому требования к технологичности конструкций деталей зависят от применяемого метода и системы автоматического ориентирования. Широкое применение в машиностроении и получили механические системы автоматического ориентирования деталей с захватно-ориентирующими органами и с использованием бункерных загрузочных устройств. Поэтому требования к технологичности конструкции собираемых деталей рассмотрим применительно к методам контактного ориентирования с использованием механических систем автоматического ориентирования с захватно-ориентирующими органами с применением бункерных загрузочных устройств и магазинов.Данные требования к технологичности конструкций собираемых деталей сводятся к следующим условиям:- Детали отвечают требованиям их бункерной загрузки по массе, геометрическим и физико-механическим свойствам. Детали имеют относительно простую геометрическую форму, небольшую массу (0,73 кг) и габаритные размеры (150 мм), благоприятное соотношение размеров (от 0,27 до 0,4), имеют достаточную прочность и жесткость, не сцепляются друг с другом. Таким образом, для бункерного загрузочного устройства подойдут детали, позиции: 1,2,4. Деталь позиция 3 «Пружина» требованиям несцепляемости не удовлетворяет.- Конструкции собираемых деталей в максимальной степени упрощены по геометрической форме и физико-механическим свойствам. Детали имеют простые и симметричные формы, поверхности деталей образованы прямыми линиями или дугами окружности, что облегчает их ориентацию в пространстве.- Базовая деталь, шпилька 1 имеет простую конфигурацию.Технологичность деталей при их автоматическом перемещении на сборочные позиции.Автоматическое перемещение собираемых деталей на сборочные позиции осуществляется от загрузочных устройств, а также между сборочными позициями. В общем виде процесс перемещения собираемых деталей на позицию сборки связан с выполнением действий по заполнению магазинов ориентированными деталями, отделению от общего потока и передаче деталей на позиции захвата, захвату и перемещению деталей на позицию сборки с последующей установкой их в базирующие приспособления. Перемещение собираемых деталей осуществляется по лоткам (скосам, склизам и роликовым) и с помощью транспортных средств (конвейеров, поворотных столов, роботов и т. п.).Рассмотрим технологичность конструкций собираемых деталей при их автоматическом перемещении на сборочные позиции.- Форма деталей 1,2,4 исключает возможность их сцепления, слипания, вставления и другие соединения друг с другом при их транспортировании. Для детали 3 необходимо применение специальных технических устройств. В ряде случаев предотвращение сцепления или слипания деталей можно обеспечивать путем объединения деталей в полосы, что упрощает транспортирование, поштучное отделение и выдачу на позицию сборки.- Все детали узла не являются тонкими круглыми стержнями (с l/d > 25) или тонкими пластинами (с l/b< 0,01), что значительно упрощает автоматизацию поштучной выдачи и транспортирования. Форма деталей исключает возможность их заклинивания в лотках, шиберных, захватных и других подающих устройствах сборочного оборудования.Форма деталей обеспечивает их устойчивость, способность к качению или к зависанию при транспортировании деталей.Форма деталей обеспечивает возможность надежного их захвата, удержания и транспортирования.Детали обладают необходимой прочностью и жесткостью, обеспечивающими сохранение их форм при транспортировании и захватывании деталей.Технологичность деталей при их автоматическом базировании на сборочных позициях. В общем виде автоматическое базирование собираемых деталей на сборочной позиции связано с выполнением действий по установке и фиксации деталей в базирующих приспособлениях или сборочных инструментах. Исходя из этого, детали данного узла удовлетворяют следующим требованиям:детали имеют базовые поверхности, обеспечивающие их надежное и стабильное базирование в приспособлениях или инструментах с применением наиболее простых схем базирования;сопряжения деталей не могут обеспечить их автоматическую собираемость без применения специальных устройств относительной ориентации деталей перед началом их сопряжения;базовая наружная резьбовая поверхность шпильки 1 изготавливается с небольшими отклонениями размеров и формы поверхностей;деталь 2 (прихват) имеет простую по форме базовую поверхность (цилиндрическую), обеспечивающую установку детали в приспособление или инструмент простым прямолинейным движением;детали могут обеспечить их свободную и простую автоматическую установку и фиксацию в приспособлении или инструменте, а также расфиксацию и съем с приспособления;предпочтительное базирование собираемых деталей, при котором установка всех присоединяемых деталей на базовую поверхность осуществляется по вертикали сверху вниз вдоль одной оси при неизменном базировании базовой детали соблюдается;- базовая деталь имеет наибольшие габариты по сравнению со всеми деталями, которые соединяются с ней, может занимать устойчивое положение при сборке и не деформироваться под действием воспринимаемых сил.Определение и выбор элементов CALS-технологий для сопровождения жизненного цикла изделия.Жизненный цикл (ЖЦ) изделия - совокупность взаимосвязанных процессов (этапов) создания и последовательного изменения состояния изделия, обеспечивающего потребности заказчика. CALS/ИПИ (информационная поддержка ЖЦ изделий) можно рассматривать как стандартизованный комплекс технологий, которые отражают ЖЦ изделия (информация о нем самом, рабочих процессах и среде), и направлены на повышение эффективности процессов, непосредственно влияющих на конкурентоспособность данного изделия. Так как речь идет об автоматической сборке, необходимо использовать ИПИ непосредственно на этапе изготовления изделия. При этом ИПИ включает качественный анализ на основе данных об изделии, процессе и ресурсах. В качестве данных об изделии используются данные технологичности, приведенные ранее. Данные о процессе сборки содержатся в соответствующей документации в приложении к курсовому проекту. Данные о ресурсах, необходимых для поддержки автоматического процесса сборки изделия выбираются исходя из ресурсов производства. В данном курсовом проекте используются следующие элементы CALS-технологий:- оформление документации согласно требованиям ГОСТ;- использование типовых процессов при проектировании сборки;- работа в интегрированном информационном пространстве за счет применения CAE системы.Общие условия автоматической собираемости деталей. При разработке техпроцесса автоматической сборки соединений должны быть установлено выполнение условия собираемости деталей, иначе говоря, максимально допустимые отклонения в относительном положении сопрягаемых поверхностей деталей соединения, при которых обеспечивается сопряжение. Затем на основе найденных условий собираемости определяются схемы базирования, которые обеспечивают погрешности относительного положения сопрягаемых деталей, не превышающие допустимые по условиям собираемости. Если допустимую величину отклонения, исходя из условий собираемости двух деталей соединения, обозначить ΔЕ, а погрешность относительного положения при выбранной схеме базирования δΔΣ, то [3] δΔΣ≤ΔЕ, (5.1)а допустимая величина относительного поворота δγЕ должна быть меньше или равна погрешности относительного поворота ΔγЕ, определенного по условиям собираемости ΔγЕ: δγΣ≤ΔγЕ (5.2)При этом для сопряжения сопрягаемых поверхностей соединения необходимо, чтобы хотя бы одна из деталей имела возможность смещаться и поворачиваться в пространстве в пределах погрешностей относительного их положения. В сборочных устройствах подобные смещения достигаются за счет податливости исполнительного механизма или специальных пружинных или других устройств, обеспечивающих компенсацию погрешности относительной ориентации. Кроме того, на собираемость соединения влияют силы, действующие в процессе сопряжения.В данном узле присутствуют два одинаковых резьбовых соединения, поэтому условие собираемости соединения деталей в этих случаях рассмотрим более подробно.При автоматическом соединении резьбовых деталей допустимые значения относительных смещений ε’ и углов перекоса γ осей сопрягаемых резьбовых поверхностей собираемых деталей зависят от размера зазора между резьбовыми поверхностями, размеров направляющих фасок, высоты и углов профиля резьбы, диаметров резьбы, диаметров направляющих отверстий ориентирующих устройств и других параметров резьбовых деталей и сборочных механизмов. Обеспечение необходимой точности линейного и углового положения резьбовых деталей достигается за счет выбора соответствующих параметров процесса сборки.