Анализ схем базирования деталей при автоматической сборке

В процессе автоматической сборки по пути от загрузочного устройства до соединения и фиксации достигнутого положения происходит непрерывное изменение базирования деталей. Достижение точности относительного положения собираемых деталей на технологических базах перед сопряжением является наиболее ответственным этапом автоматической сборки. При этом необходимо, чтобы величины погрешностей относительного положения сопрягаемых поверхностей собираемых деталей удовлетворяли условиям собираемости.

Расположение в пространстве двух или более деталей относительно друг друга зависит от схемы их базирования на сборочной позиции. Точность относительного положения собираемых деталей определяется выбранной схемой базирования, характером и состоянием исполнительных поверхностей базирующих устройств. Независимо от положения в пространстве исполнительных поверхностей базирующих устройств, при вертикальном, горизонтальном или под углом положении собираемых деталей, схемы базирования, определяющие сборку, будут одни и те же. Разница заключается во взаимодействии сил тяжести собираемых деталей, сборочных сил и сил трения.

Для соединения двух деталей необходимо подать одну из них на сборочную позицию так, чтобы были совмещены сопрягаемые поверхности, после этого следует переместить сопрягаемую деталь к базовой до полного соединения. Сборочное устройство должно обеспечить все эти движения. При горизонтальной сборке, в отличие от вертикальной, перемещение присоединяемой детали к базовой вдоль ее оси может быть выполнено только при приложении к ней сборочной силы независимо от положения оси сборки собираемых деталей на сборочной позиции. В большинстве случаев приложение сборочной силы является необходимым. Это объясняется тем, что сопряжение деталей под действием сил тяжести (при сборке с гарантированным зазором) не обеспечивает высокой надежности процесса сборки.

Присоединяемая деталь в начале цикла работы сборочного устройства может занимать различные положения относительно основной (базовой) детали. Оси собираемых деталей могут находиться в одной или различных плоскостях. Число движений, необходимое для совмещения деталей, может быть различным. Наиболее простыми и надежными в работе сборочными устройствами являются такие, в которых отсутствуют движения, необходимые для совмещения осей собираемых деталей. Присоединяемая деталь в этом случае подается в зону сборки из магазина, питателя или лотка в ориентированном положении, при котором уже обеспечивается совмещение сопрягаемых поверхностей собираемых деталей. Указанные соображения необходимо учитывать при выборе схем базирования.

Для деталей, сопрягаемых по гладким цилиндрическим поверхностям, при автоматической сборке необходимо обеспечить точность совмещения их осей в пространстве в соответствии с условиями собираемости. Решение задачи совмещения осей деталей и сопряжения их цилиндрических поверхностей возможно на основе реализации различных схем базирования.

Основными факторами, влияющими на отклонение осей сопрягаемых деталей для различных схем базирования, являются погрешности размеров диаметров, отклонения от круглости или цилиндричности, отклонение профиля продольного сечения, отклонение от перпендикулярности торцов втулок (или колец) относительно их базовых поверхностей и установочных элементов сборочного приспособления.

В общем случае при базировании собираемых деталей соединения имеет место отклонение от соосности и перекос осей. Эти отклонения и перекосы возможны в двух взаимно перпендикулярных координатных плоскостях. Поэтому для осуществления автоматической сборки необходимо, чтобы, по крайней мере, одна из сопрягаемых деталей имела возможность смещаться и поворачиваться в пределах отклонений относительного их положения в пространстве.

Необходимо иметь в виду, что при вертикальной сборке детали должны прижиматься к установочным базам с определенной силой, в то время как при горизонтальной сборке это условие необязательно, поскольку сил тяжести достаточно, чтобы детали устойчиво контролировались исполнительными поверхностями базирующих устройств. Материализация базирующих опорных точек сопрягаемых деталей может производиться базами, имеющими различные сочетания положений исполнительных поверхностей.

Анализ типовых схем базирования деталей при сборке с точки зрения выполнения условий собираемости возможен на основе расчета размерных цепей (метод максимума и минимума).

Анализ типовых схем базирования позволяет сделать следующие выводы:

1. Сопряжение поверхностей собираемых деталей совершается по кратчайшему пути (кратчайшим размерным цепям), исключающему влияние погрешностей большинства звеньев первоначального базирования; сам центр в таких случаях играет роль искателя, который базирует собираемые детали по их сопрягаемым поверхностям.

2. Процесс сборки можно рассматривать как пространственную задачу, при решении которой ставится цель достижения соосности и относительного положения собираемых деталей. Использование кратчайшего пути при сопряжении позволяет расширить допуски на размеры базирующих устройств сборочного автомата, входящие в размерную цепь.

3. Независимо от выбранной схемы базирования сопряжение поверхностей деталей возможно при условии двух смещений и двух поворотов перемещаемой детали в пределах погрешности на их несоосность и относительные повороты.