Технологичность конструкций деталей и сборочных единиц при автоматической сборке

Общие правила отработки конструкции изделия на технологичность и правила выбора показателей технологичности конструкции установлены ГОСТ 14.201-83 и 14.202-83, правила обеспечения технологичности конструкции сборочных единиц - ГОСТ 14.203-83.

Понятие технологичности конструкции изделия или сборочной единицы предусматривает, что кроме служебного назначения конструкция должна обеспечивать:

· качество изделия; минимальную трудоемкость изготовления; металлоемкость и себестоимость;

· возможность автоматизации процессов сборки, бункерования, транспортирования собираемых деталей; точное базирование деталей относительно поверхностей сборочных устройств (приспособлений).

Практика машиностроения показывает, что отработка конструкции происходит на всех стадиях подготовки технической документации, создания опытного, а затем промышленного образца.

Под улучшением конструкции понимают: выбор наиболее экономичной компоновки собираемых изделий и кинематической схемы; улучшение эксплуатационных характеристик, их точности; повышение долговечности; удобство обслуживания и ремонта; улучшение общего вида. Под упрощением конструкции понимают: упрощение механизмов и отдельных деталей; замену оригинальных узлов и деталей нормализованными; сокращение номенклатуры применяемых нормалей и конструктивных элементов.

Необходимым условием автоматизации сборочных процессов является проектирование деталей и сборочных единиц с учетом технологических требований автоматической сборки, существенно отличающихся от требований ручной сборки.

Требования к технологичности конструкции могут быть разделены на общие и требования к каждой из основных операций технологического процесса автоматической сборки (рис. 1.5).

Общие требования отражают рекомендации, относящиеся к рациональной компоновке, оптимальному качеству деталей в блоках и практическому сокращению числа деталей за счет: использования комплектов крепежных деталей, в которых дополнительные детали объединены в одно целое с резьбовой деталью (гайка с нейлоновыми вставками), в нерассыпные комплекты и т.д.; изменения способа крепления деталей; конструктивного объединения нескольких деталей в одну.

Требования к операциям загрузки, предварительной ориентации и транспортирования относятся ко всем деталям конструкции. Детали для автоматической сборки должны быть просты по конструкции и форме.

Задача автоматической ориентации затруднена или невозможна в тех случаях, когда несимметричность деталей выражена слабо.

Для упрощения ориентации таких деталей их конструкцию изменяют, предусматривая уступы, срезы, дополнительные отверстия и другие элементы даже за счет некоторого усложнения механической обработки.

Асимметричность деталей должна быть ярко выраженной. Детали с асимметричностью, которые необходимо ориентировать по внутреннему контуру, должны иметь на наружной поверхности отличительный элемент, расположенный в соответствии с внутренним контуром.

Ориентация деталей облегчается при эксцентричном расположении их массы, т.е. удалении центра тяжести от условного геометрического центра их оси, а также наличии фланцев, пазов, и уступов.

Конструкция деталей должна быть такой, чтобы при выдаче их из вибробункеров они не сцеплялись в двух- или многозвенные цепочки. Большие трудности возникают при выдаче из бункеров спиральных пружин, разрезных колец и пружинных шайб с большим зазором в замке. Если торцовые витки не поджаты, то при диаметре проволоки, меньшем промежутка между витками, возможно взаимное сцепление пружин. Это обстоятельство вынуждает иногда при автоматической сборке устанавливать пружины вручную.

Детали, сопрягающиеся с зазором или натягом (а также резьбовые детали), необходимо выполнять с фасками или направляющими элементами (заточками). Наличие фасок обеспечивает лучшее направление деталей на сборочной позиции автомата.

Размеры пазов, углублений, диаметры больших отверстий и деталей должны быть такими, чтобы предотвратить возможность западания одной детали в другую.

Нецелесообразно использование деталей из плоского тонкого листа, так как при перемещении они налезают друг на друга, что приводит к заклиниванию шиберных и подающих механизмов автоматического сборочного оборудования. Не рекомендуется также использовать плоские неметаллические детали из-за их слипания, вызываемого статическим электричеством. Тип и конфигурация базовой детали определяют конструкцию базирующего приспособления и схему базирования. Условия собираемости, выбор базовых поверхностей при захвате и монтаже присоединяемой детали, а также последовательность сборки зависят от пространственного расположения поверхностей сопряжения. Основным признаком классификации типовых сборочных единиц и комплектов является деление их на комплекты типа вала (со схватыванием базовой детали) и корпуса (с охватывающей базовой деталью). В комплекте типа вала базовой является вал или другая деталь этой группы, на которую устанавливают подшипники, зубчатые колеса, втулки, пружинные стопорные кольца, уплотнительные манжеты и т.п. В комплекте типа корпуса базовыми деталями, в которые вкладывают присоединяемые детали, являются корпус, фланец, стакан и т.п. Последовательное соединение изделия должно осуществляться сверху вниз, причем нижней должна быть базовая деталь или сборочная единица при неизменном базировании их составных частей. Из этого следует, что в конструкции базовой составной части необходимо предусматривать использование конструкторских (сборочных) баз в качестве технологических, выбираемых технологом, и измерительных, определяемых конструктором.

Рис. 1.5 Схема требований к технологичности деталей и сборочных единиц при автоматической сборке

В конструкции изделия необходимо предусматривать элементы, обеспечивающие заданную точность относительного расположения составных частей: направляющих, фасок, центрирующих заборных конусов, а также фиксирующих, компенсирующих и тому подобных устройств.

При проектировании изделия необходимо предусматривать применение посадок только с гарантированным зазором или с гарантированным натягом. Использование переходных посадок нежелательно, так как в этом случае может произойти заклинивание деталей при подаче в рабочую зону.

Точность деталей должна соответствовать точности элементов, имеющих функциональное значение, а также тех, которые определяют положение деталей в процессе сборки.

1.6 Кинематические и геометрические связи, обеспечиваемые автоматическим сборочным устройством

Для сопряжения деталей типа вала и втулки по цилиндрическим поверхностям характерно непрерывное изменение положения одной из деталей в пространстве, сопровождаемое непрерывной сменой баз и силовым взаимодействием в системе собираемые детали - сборочное устройство. Силовое взаимодействие в указанной системе часто оказывает решающее влияние на работоспособность сборочного оборудования и качество сборки. Выявление действующих в процессе сопряжения сил - необходимое условие для построения технологического процесса автоматической сборки.

Значительная часть исполнительных механизмов сборочных машин основана на их прямолинейных перемещениях. Рассмотрим процесс сопряжения деталей по цилиндрическим поверхностям с помощью таких исполнительных механизмов.

Автоматическое сопряжение деталей по цилиндрическим поверхностям состоит из следующих этапов:

· приведение деталей в соприкосновение перемещением одной детали к другой со скоростью перемещения u_Д и действующей силой пуансона Р_П.

· скольжение торца вала по фаске неподвижной детали - втулки, сопровождаемое в начальный момент возможной деформацией поверхностей в местах контакта, с последующим преодолением трения при скольжении и совмещением сопрягаемых поверхностей. Совмещение указанных поверхностей в случае неправильно выбранных значений перекосов и относительных отклонений от соосности сопровождается значительными деформациями как контактируемых поверхностей (фасок), так и сопрягаемых поверхностей;

· перемещение одной детали в отверстии другой вдоль оси с преодолением сил трения, возникающих из-за массы вала, при наличии зазора в соединении и с преодолением сопротивления, сопровождаемого деформацией двух деталей при наличии натяга в соединении;

· окончание сопряжения.