Файл: Петровский. Автоматизация технологических процессов и производств.pdf

95 

Процесс переналадки может содержать в себе такие операции, как поиск, 

погрузку и транспортирование необходимой оснастки в зону ГПМ.  

Подсистемы и устройства ГПМ изменяются при переходе к изготовлению 

другой детали (рис. 32). 

Изменения заключаются в установке новых инструментов, патронной или 

центровой оснастки, управляющих программ, захватов ПР, регулировке упоров 
и установке диапазонов регулирования параметров. 

Рост числа и времени переналадок означает снижение гибкости системы. 
Известно  множество  показателей  гибкости  автоматизированных  систем, 

которые  являются  многопараметрическими  функциями  от  периодов  времени, 
связанных с изменением состояния ГПМ.  Мониторинг и расчет таких показа-
телей  вызывает  затруднения.  В  реальном  производстве  удобно  использовать 
показатель гибкости, определенный для i – ого изделия номенклатуры с учетом 
(12) в виде: 

i

i

i

i

NT

Ò

k

ø

ïç

ã

1

α

-

1







,                                         (77) 

Из  (77)  следует,  что  гибкость  автоматизированной  системы  зависит  от 

конструктивно-технологических свойств детали и размеров партии. При доста-
точной величине последней, например: N > 100,  k

гi

 мало отличается от едини-

цы.  Таким  образом,  сокращение  подготовительно-заключительного  времени 
следует  считать  актуальной  задачей  автоматизации  лишь  в  мелкосерийном  и 
единичном производстве.   

В качестве интегрального показателя гибкости системы, следует использо-

вать лимитирующее значение k

гi: 

)

(

ã

ã

i

k

MIN

k



                                               (78) 

С целью повышения универсальности и гибкости технологических систем 

большинство современных элементов ГПМ имеют расширенные функциональ-
ные возможности. 

Нестабильность (потери) организационных мероприятий, влияющая на за-

грузку  оборудования,  минимизируется  путем  составления  расписания  работы 
участка  с  учетом  маршрута  и  трудоемкости  обработки  заготовок.  Следует  от-
личать стационарные и нестационарные расписания работы системы. 

Стационарным  расписанием  называют  такую  организацию  работы  систе-

мы, при которой работа отдельных ГПМ циклически повторяется за планируе-
мый период. Подобная организация работы осуществляется обычно в средне- и 
крупносерийном производстве. Такой подход широко используют при анализе 
производительности автоматических и поточных линий.  

Нестационарным  расписанием  называют  такую  организацию  работы  си-

стемы,  при  которой  за  планируемый  период  работа  отдельных  ГПМ  цикличе-
ски не повторяется. Анализ работы такого участка основан на теории невосста-
навливаемых систем. 

96 

7.5. Особенности загрузки ГПМ 

Согласно статистическим данным [13] потери времени в ГПС составляют 

до 40% общего фонда времени работы в одну или две смены. При этом размеры 
партий  менее  40  –  60  шт.  существенно  снижают  производительность  и  рента-
бельность ГПМ. Оптимальное число деталей в партии может изменяться в ши-
роких пределах: для ГПМ – 50 – 500, для ГАУ – 500 – 2000, [13]. Наиболее эко-
номически  оправданными  являются  партии,  соответствующие  верхним  грани-
цам приведенных диапазонов. При нижних границах эффективность ГПС зна-
чительно  уменьшается  вследствие  того,  что  увеличивается  доля  непроизводи-
тельного  времени,  затрачиваемого  на  переналадку  оборудования,  транспорти-
рование  заготовок  и  другие  организационные  потери.  Наиболее  значительны 
потери времени в мелкосерийном производстве, поскольку они соизмеримы со 
временем  загрузки  оборудования.  Кроме  того,  здесь  уже  не  могут  использо-
ваться  такие    методы  устранения  диспропорций  в  загрузке  оборудования,  как 
создание  межоперационных  заделов,  что  широко  применяется  в  крупносерий-
ном и массовом производстве. 

8. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ 

8.1. Сущность и этапы автоматического сборочного процесса 

Автоматизация  сборочных  работ  заключается  в  создании  и  применении 

средств  автоматизации,  обеспечивающих  высокое  качество  сборки  при  сокра-
щении трудоемкости. Структура штучного времени, показатели нормирования, 
загрузки и типов производства для автоматизированных операций и технологи-
ческих процессов сборки определяются согласно положениям раздела 3.  

Технологический  процесс  автоматической  сборки  изделия  включает  сле-

дующие  этапы:  подготовку  деталей  и  комплектующих  изделий  (промывка, 
очистка, деконсервация, контроль комплектования и комплектующих); загрузку 
сопрягаемых  деталей  в  бункерные,  магазинные,  кассетные  и  другие  загрузоч-
ные устройства, захват, отсекание и подачу сопрягаемых деталей в ориентиру-
ющие и базирующие устройства; ориентацию сопрягаемых деталей на сбороч-
ной  позиции  с  точностью,  обеспечивающей  собираемость  соединений;  соеди-
нение  и  фиксацию  сопряженных  деталей  с  требуемой  точностью;  контроль 
сборочных  единиц  (СЕ)  на  выходе,  балансировка,  маркировка,  заправка  сма-
зочными материалами, топливом, испытание, регулирование, упаковка, учет). 

Построение  технологического  процесса  сборки  зависит  от  габаритных 

размеров изделия, числа входящих в изделие деталей и сборочных единиц, ха-
рактера  и  сложности  соединений.  Особенности  собираемого  изделия  и  про-
грамма выпуска определяют структурную схему технологического процесса ав-
томатической сборки, последовательность выполнения его операций, их повто-
ряемость, параметры автоматического оборудования и условия его настройки.  

Нерациональный технологический процесс сопровождается потерями вре-

мени  при  эксплуатации  сборочного  оборудования.  Поэтому  при  проектирова-

97 

нии  технологического  процесса  автоматической  сборки нужно  учитывать  тех-
нологичность  конструкции  изделия  и  составляющих    его  элементов,  которая 
должна обеспечить качество собираемого изделия; распределение переходов по 
сборочным позициям во времени и пространстве, точность относительной  ори-
ентации сопрягаемых деталей, надежность  соединений; контроль качества со-
бираемого изделия. 

8.2. Технологичность конструкций для автоматической сборки 

Основной  признак  технологичности  изделия  для  автоматизированной 

сборки – наличие отдельных сборочных единиц, содержащих минимальное чис-
ло деталей 

Сокращение числа деталей достигается путем объединения в одной детали 

функций  нескольких.  Это  уменьшает  объем  сборочных  операций,  а  иногда  и 
полностью исключает необходимость их выполнения. 

 в)                    

Рис. 32. Многофункциональные винты [16] 

 
Например, винт с буртом (рис. 32, а)  выполняет функции винта и шайбы. 

Выполнение на торце бурта зубьев  (рис. 32, б) или отгибание края бурта (рис. 
32, в) уменьшает возможность отвинчивания. Изготовление винтов «саморезов» 
(рис. 32, а), обеспечивает сверление и нарезание резьбы (рис. 32, г) в сопряжен-
ной детали, облегчает процесс механизации и автоматизации соединения и за-
крепления деталей. 

Значительное сокращение крепежных изделий дают соединения с натягом 

и  посредством  упругих  деталей  (рис.33):  крышек,  втулок,  упорных  колец  и 
пальцев, которые устанавливать проще, чем резьбовой крепеж. Перед сборкой 
размеры  таких  деталей  увеличиваются  за  счет  растяжения  или  уменьшаются 
путем сжатия для увеличения зазора в процессе сборки соединения. 

Задача сокращения числа деталей и сборочных операций при изготовлении 

приспособлений  и  многих  других  изделий  машиностроения  может  быть  до-
стигнута  посредством  укладки  соединяемых  деталей  в  форму  и  последующей 
их  заливкой  эпоксидной  смолой  или  легкоплавким  сплавом,  образующим  при 
охлаждении корпусную деталь. 

Задача сокращения числа деталей и сборочных операций при изготовлении 

приспособлений  и  многих  других  изделий  машиностроения  может  быть  до-
стигнута  посредством  укладки  соединяемых  деталей  в  форму  и  последующей 

98 

их  заливкой  эпоксидной  смолой  или  легкоплавким  сплавом,  образующим  при 
охлаждении корпусную деталь. 

           а)                      б)                    в)                     г)                             д) 

Рис.33. Соединения изделий с использованием упругих деталей [16] 

а) – упругая крышка 1 с буртом в корпусе 2; б) – упругое кольцо 1 в корпусе 2 удержи-

вает в осевом направлении детали 3 и 4; в) – применение упругих трубчатых штифтов 1; г, д) 

– применение упругих гофрированных колец 1  для взаимной фиксации деталей 2 и 4 

 
Технологичность изделия под сборку предполагает наличие базовой дета-

ли,  как  правило,  наибольших  размеров,  в  которой  ведется  установка  узлов  и 
сборочных единиц изделия. 

Базовая 

деталь 

не 

должна 

деформироваться 

под 

действием 

технологических нагрузок, ее положение должно быть устойчивым и неизмен-
ным.  Это  обеспечивается  низким  расположением  центра  тяжести  и  наличием 
плоских  поверхностей,  используемых  в  качестве  установочной  базы,  или  ци-
линдрических  поверхностей,  используемых  в  качестве  направляющей  или 
двойной направляющей баз.  

Желательно,  чтобы  базовая  деталь  обеспечила  монтаж  присоединяемых 

сборочных единиц  и деталей за одну установку. 

Сборочные единицы должны свободно устанавливаться на базовую деталь 

в  одном направлении  несложным,  желательно  прямолинейным движением ра-
бочего инструмента, для чего в корпусной детали нужно предусмотреть доста-
точное пространство. 

Для удобства монтажа всех деталей базовая деталь должна иметь техноло-

гические базы, обеспечивающие высокую точность ее установки (базирования 
и закрепления). 

Технологичность  изделия  под  автоматизированную  сборку  предполагает 

минимально-возможное  число  переворотов,  регулировок  и  переборок  в  техно-
логическом процессе. 

Для этого стремятся к тому, чтобы направления установки деталей распо-

лагались в одной или двух плоскостях: вертикальная, горизонтальная или вер-
тикально-горизонтальная сборка. 

При  сборке  подшипниковых  узлов  переборка  исключается  применением 

упругих  элементов:  втулок,  плоских,  цилиндрических  и  тарельчатых  пружин, 

99 

которые применяют вместо жестких регулировочных распорных колец, размер 
которых определяется посредством предварительной сборки.  

Технологичность изделия под сборку предполагает наличие конструктив-

ных  элементов,  облегчающую  их  ориентацию,  базирование,  транспортирова-
ние и соединение.  

Сопрягаемые поверхности должны иметь, возможно, большие по размерам 

заходные фаски с малыми углами. Фаски должны быть предусмотрены и на ба-
зовой детали, так как ее используют для установки многих деталей изделия.  

                   
                    г)                   д)                   е)                             ж)            з) 

Рис.34.   Технологичные  конструкции   заходных  поверхностей   соединяемых  деталей [16] 

Не вызывает затруднений получение фасок на деталях, изготовляемых на 

металлорежущих  станках,  поэтому  на  таких  деталях  их  делают  в  первую  оче-
редь. Угол заходной фаски на охватываемых деталях должен быть 10—15°, ес-
ли ее устанавливают в металлическую деталь, и около 8°, если ее запрессовы-
вают в деталь из пластмассы. 

На подшипниках, тонкостенных втулках и кольцах и на сопрягаемых с ни-

ми  поверхностях  рекомендуется  выполнять  ступенчатые  фаски  (рис.  34,  а). 
Вначале делается угол 30 

– 

45° для облегчения установки, а затем угол 10—15° 

для уменьшения силы запрессовки и деформаций кольца или втулки. 

Сложность соединения резьбовых деталей связана с тем, что они часто не 

могут  быть  завинчены  из-за  возможных  дефектов  и  смятия  заходной  части 
резьбы. Количество брака можно снизить, если торцы винтов выполнять в виде 
полусферы (рис. 34, б), а в сопряженных деталях предусмотреть заходные фас-
ки 2. При этом осевая нагрузка в процессе сборки будет распределяться равно-
мерно  по  вершинам  резьбы  в  отверстии  сопряженной  детали,  и  вероятность 
смятия захода витка резьбы уменьшится. 

При установке пружин, деталей с резьбовыми и цилиндрическими поверх-

ностями можно повысить производительность, если предусмотреть конические