Особенности сборки при серийном производстве

Серийное производство имеет свои существенные отличия на сборке, но именно здесь могут встретиться самые различные организационные формы. С одной стороны, необходимо использовать преимущества автоматизированной сборки, с другой стороны, автоматизация сдерживает возможность переналадки сборочного оборудования на изготовление новой партии изделий. Поэтому широко используют ручную сборку, поскольку именно она обеспечивает быструю переналадку. Как и в массовом производстве, для повышения качества машин большую роль играет отработка конструкций на технологичность и соблюдение требований технологического процесса сборки. При серийном производстве на сборке характерно использование принципов гибкого производства. При этом необходима весьма тщательная проработка экономических вопросов.

Широкое применение на сборке находят ориентирующие устройства. Их назначение оказывается различным. При больших партиях собираемых деталей эти устройства могут играть роль распознавателей образов и давать команды на поворот и поступательное перемещение в пространстве деталей для сопряжения с другой деталью. В ориентирующих устройствах используются механические, электрические и пневматические элементы. Вполне оправданы оптические принципы создания таких устройств. Созданные в МВТУ им. Баумана оптические ориентирующие устройства позволяют подавать на сборку детали с исключительно малой асимметрией. Так, могут быть ориентированы и перемещены в нужном положении к месту сборки ступенчатые валы, у которых разница в диаметрах ступеней составляет всего несколько десятых миллиметра. Переналадка таких устройств с целью обеспечения гибкости сборочного оборудования занимают несколько минут.

Положительным фактором является сочетание в этих устройствах функций ориентирования с функциями контроля деталей. Входной контроль соби­раемых деталей может проводиться одновременно с ориентированием. Исключительно важную роль играют устройства, которые ориентируют одну деталь на сборке относительно другой. В условиях серийного производства оптические устройства позволяют выверять детали с использованием лучей лазера и затем закреплять их. Использование оптических устройств на сборке в целом позволило значительно повысить качество машин.

Автоматизация собственно процессов сборки в условиях серийного производства для всех видов соединений маловероятна. Вместе с тем для повышения качества отдельных сопряжений или сопряжений группы деталей использование автоматизации необходимо. Логичным оказывается использование сборочных комплексов, которые способны выполнять функции контроля качества сборки. Наиболее часто контролируемые параметры при сборке - параметры геометрического характера: отклонения от соосности, перпендикулярности, параллельности и др. Широкое использование координатно-измерительных машин существенно повышает качество сборки.

Наибольший эффект при сборке обеспечивают гибкие автоматизированные устройства для отдельных наиболее ответственных соединений. Так, например, серьезную проблему представляет собой сборка цилиндрических соединений с зазором в несколько микрометров. Примером таких соединений могут служить плунжерные пары. В гибком производстве начинают применять роботизированную сборку с использованием приспособлений, на которых можно осуществлять сопряжение деталей, образующих группы. Так, в станкостроении в одну группу входят блоки зубчатых колес, стаканы и другие детали, в которых собираются подшипники качения, втулки, манжеты, крышки, фланцы. Во вторую группу объединяются валы, на которых собираются зубчатые колеса, втулки, стопорные кольца и др. Для каждой из групп решается проблема обеспечения качества с помощью автоматизации сборки на основе групповой технологии. Главными факторами в переналадке оборудования являются изменение программы движения робота и установка в рабочую зону приспособлений для сборки другой группы деталей.

Малая точность позиционирования современных роботов существенно ограничивает их применение на сборке. Для расширения технологических возможностей роботы целесообразно оснащать специальными устройствами, которые должны постоянно контролировать силовую картину взаимодействия собираемых деталей и по полученной информации находить положения, при котором возможна их сборка. В этом случае робот выполняет функции сравнительно грубого транспортного устройства, перемещающего детали в зону сборки.

Одно из специальных сборочных устройств разработано в МВТУ им. Баумана. Нахождение правильного положения деталей, собираемых с микрометрическими зазорами, проводится с малыми дискретными относительными перемещениями деталей. Точность позиционирования собираемых деталей при этом должна быть существенно выше заданного зазора. Робот снабжается самоустанавливающейся головкой, которая представляет собой тактильный сенсор. Механическая часть головки обладает шестью степенями подвижности. Перемещения регистрируются датчиками и фиксируются электромагнитными тормозами.

Технологические возможности головок определяются минимальными величинами программируемого шагового перемещения. Минимальное гарантируемое перемещение составляет 0,01мм, постоянная времени менее 1мс. Качество сборки при этом обеспечивается отсутствием задиров на сопрягаемых поверхностях вследствие перекосов осей деталей или приложения чрезмерно большого сборочного усилия. Система управления головкой и роботом представляет собой функционально законченный блок-микропроцессор, который позволяет осуществлять перемещение объекта в зоне сборки, удержание его в заданном положении и обеспечивает свободное перемещение объекта. Поэтому становится возможным осуществлять сборку при существенных исходных линейных и угловых погрешностях взаимного положения собираемых деталей. Последние могут быть с фасками или без них. Зазоры соединений при этом находятся в пределах 10…38мкм.

Использование на сборке систем указанного вида целесообразно потому, что они гибки по своей природе и переналадка их оказывается весьма простой. Гибкости их способствует также возможность самонастраиваться, т. е. самостоятельно находить нужное положение собираемых деталей.

Повышению качества машин и их соединений способствует появление ин­тересных технологических решений, в частности, сборка пар ходовой винт - гайка. Такая пара обладает высоким качеством, когда обеспечивается заданное прилегание по регламентированному числу витков резьбы. Трудности обеспечения этого требования связаны с погрешностями шагов резьбы винта и гайки, изготовляемых, как правило, на различных станках. Создан ряд технологических систем, объединяющих станки воедино. Если при окончательном изготовлении гайки возникает погрешность, то она фиксируется, и информация о ней передается на второй станок. Такая информация позволяет самонастраиваться станку для изготовления винтов с учетом погрешностей гайки. При изготовлении других винтов и гаек данной партии каждый раз проводятся соответствующие коррективы технологической системы. Такой принцип может быть использован при изготовлении различных пар собираемых деталей.

Отдельные элементы автоматических устройств нормально работают в составе крупных сборочных комплексов. Целесообразно объединить их воедино с управлением от ЭВМ с использованием сенсорных устройств, которые могут позволить управлять рукой робота. Единый схват робота может брать в соответствии с программой любой сборочный инструмент и перемещаться для обеспечения сборки.

Возможности металлорежущих станков с ЧПУ привели к мысли об объединении в серийном производстве в едином технологическом комплексе процессов изготовления деталей и их сборки. Такое решение может обеспечить высокое качество соединений.