Файл: Петровский. Автоматизация технологических процессов и производств.pdf

100 

или цилиндрические цапфы 3 и выточки 4 в корпусе (рис. 34, в). Эти элементы 
дают возможность базировать устанавливаемую деталь непосредственно по ба-
зовой детали и тем самым исключить влияние погрешностей технологической 
оснастки и сборочной машины на соединение деталей. 

Технологичность изделия под сборку предполагает наличие у сопрягаемых 

зубчатых поверхностей  торцовых фасок. 

С подобными трудностями встречаются при сборке шлицевых соединений 

и зубчатых передач. Обеспечить совпадение поверхностей трудно, а иногда не-
возможно. Для облегчения сборки необходимо предусматривать скругления на 
торцах зубьев колеса с меньшим числом зубьев (рис. 34, д) или зенкерованные 
перед прошивкой зубьев углубления 5 на колесах (рис.34 е). Аналогичный эф-
фект достигается при округлении  соединяемых деталей (рис. 34, з). 

По контуру шпоночного паза втулки должны быть предусмотрены заход-

ные фаски достаточно большой ширины, а на шпонке — скругления на торцах 
(рис. 34, г). Фаски облегчают процесс сборки шпоночного соединения, так как 
сборка оказывается возможной даже при разности относительного углового по-
ложения деталей в несколько градусов. 

Технологичность  изделия  под  сборку  предполагает  наличие  разъемных 

корпусов, пазов и замковых соединений. 

Для установки присоединяемых деталей удобны разъемные корпусные де-

тали и пазы 6 (рис. 34, ж) которые имеют большую ширину на входе в перво-
начальный  период  сборки  соединения  и  необходимый  размер  в  конечном  по-
ложении.  

Технологичность  изделия  под  сборку  предполагает  типизацию  конструк-

тивных элементов и унификацию деталей.  

Для облегчения соединения отверстия под крепеж в базовой детали долж-

ны  размещаться  равномерно,  с  заданной  точностью.  Количество  типов  поса-
дочных и сопрягаемых поверхностей, а также применяемых видов соединёний 
деталей должно быть минимальным. 

Для  сборки  неудобны  шпоночные  и  шлицевые  соединения.  Их  целесооб-

разно  заменить  на  цилиндрические  или  конические  соединения  с  гарантиро-
ванным натягом. При соединении деталей по коническим посадочным поверх-
ностям в первоначальный момент их сопрягают со значительным зазором, ко-
торый облегчает процесс сборки, а по мере их перемещения зазор выбирается и 
создается необходимый натяг.  

8.3. Достижение точности при автоматической сборке 

В  технологических  процессах  сборки  используются  рассмотренные  выше 

пять методов достижения точности (МДТ) замыкающих звеньев размерных це-
пей:  полная  взаимозаменяемость  (ПВ),  неполная  взаимозаменяемость  (НВ), 
групповая  взаимозаменяемость  (ГВ),  регулирование  (Р),  пригонка  (П).  Кроме 
того, могут быть использованы различные комбинации этих методов.  

Автоматическая  сборка  методом  полной  взаимозаменяемости  представ-

лена структурной схемой (рис. 35). Сборочный автомат (СА), осуществляющий 

101 

сборку двух деталей Д

1

 и Д

2

, которые поступают на его вход, обеспечивает по-

лучение  сборочной  единицы  СЕ.  Гарантированное  обеспечение  требуемого 
размера  замыкающего  звена  при  полной  взаимозаменяемости  позволяет  отка-
заться  от  контроля  замыкающего  звена,  получающегося  в  результате  сборки. 
Это  особенно  важно  в  тех  случаях,  когда  трудно  автоматизировать  контроль 
размера в сборочной единице. При ПВ достаточно контролировать размеры де-
талей, подаваемых на сборку. В процессе сборки методом ПВ для достижения 
требуемого размера замыкающего звена не требуется никакой дополнительной 
информации и связанных с этим дополнительных сложностей по ее получению и 
автоматическому использованию. 

Метод ПВ не требует дополнительной ин-

формации  о  положении  и  размерах  деталей  в 
ходе реализации сборочного процесса. Относи-
тельная  простота  организации  и  управления 
сборкой  при  использовании  метода  ПВ  объяс-

няет  его  широкое  распространение  для  дости-
жения  точности  в  автоматическом  производ-
стве. 

Единственный  недостаток  метода  ПВ 



необходимость более высокой точности изготовления деталей, чем при любом 
другом  методе.  Стремление  предельно  удешевить  сборку  и  автоматическое 
сборочное оборудование использованием метода ПВ приводит в ряде случаев к 
значительному  повышению  точности,  а  следовательно,  и  себестоимости  изго-
товления составляющих деталей, что не всегда окупается снижением затрат на 
сборку. 

Автоматическая  сборка  методом  неполной  взаимозаменяемости  пред-

ставлена структурной схемой (рис. 36).  

Детали  Д

1

  и  Д

2

  собираются  в  сборочном  автомате  СА.  Все  СЕ  должны 

пройти контрольный автомат КА и часть СЕ, попавших в процент риска, будет 
отбракована.  Эти  СЕ  должны  быть  разобраны  разбирающим  автоматом  РА,  а 
составляющие детали возвращены для повторной сборки в другом сочетании.В 
ряде  случаев,  например,  при  сборке  валика  и  втулки  по  переходной  посадке, 
может  оказаться,  что  некоторые  детали  вовсе  нельзя  установить  при  сборке. 
Эти случаи тоже включены в процент риска. Они могут привести к заклинива-
нию  или  поломке  сборочного  автомата.  Для  предотвращения  заклинивания  и 
поломок  необходимо  предусмотреть  контрольно-блокировочное  устройство 
КБУ,  которое  прерывает  сборочный  процесс,  выводит  из  зоны  сборки  несо-
бранные  детали,  возвращает  автомат  в  исходное  состояние  для  продолжения 
сборки других деталей. КБУ срабатывает при получении текущей информации 
о сборочном процессе. Для этого бывает достаточным контролировать силы в 
процессе соединения деталей на рабочей позиции сборочного автомата, напри-
мер осевую силу при постановке валика во втулку.  

Рнс. 35. Структурная схема 

автоматической сборки методом  

ПВ [13] 

 СА 

Д

1

Д

2

СЕ 

102 

В случае возникновения натяга или 

при  заклинивании  деталей  сила  сопро-
тивления  движению  рабочего  органа 
сборочного  автомата,  устанавливающе-
го  деталь,  увеличится,  что  послужит 
сигналом  к  прерыванию  сборки,  воз-
вращению  рабочего  органа  в  исходную 
позицию  и  удалению  собираемых  дета-
лей из рабочей зоны автомата. 

Автоматическое  сборочное  обору-

дование,  работающее  по  методу  НВ, 
также  характеризуется  простотой  и 

компактностью.  Однако,  при  использо-
вании  метода  НВ  не  у  всех  сборочных 
единиц гарантируется получение замы-

кающего  звена  требуемой  точности,  поэтому  необходимо  предусмотреть  до-
полнительные  позиции  в  сборочной  автоматической  линии  или  автомате,  что 
усложняет и удорожает сборку.  

Для  осуществления  сборки  требуется  дополнительная  информация,  кото-

рая может быть получена не заранее, а только лишь в процессе сборки или по 
завершении сборки. Эта информация должна быть получена с помощью соот-
ветствующих  датчиков,  преобразована  для  автоматического  анализа  и  выдачи 
управляющего  воздействия,  а  также  использована  для  осуществления  автома-
тической сборки методом НВ. 

Вместе  с  тем,  метод  НВ  позволяет  увеличить  допуски  на  составляющие 

звенья  размерной  цепи  в 

m

  раз  при  той  же  точности  замыкающего  звена,  по 

сравнению с допусками при использовании метода ПВ, где m — число состав-
ляющих  звеньев,  при  0,27  %  -  м  риске  и  нормальных  законах  распределения 
размеров. Чем больше составляющих звеньев в размерной цепи, тем выгоднее 
использовать метод НВ по сравнению с методом ПВ. 

Автоматическая  сборка  методом  групповой  взаимозаменяемости  пред-

ставлена структурной схемой (рис. 37). При автоматической сборке методом ГВ 
детали  должны  быть  предварительно  рассортированы  по  размерам  на  группы 
сортировочными автоматами С. Далее детали Д

1

 и Д

2

 первой размерной группы 

собираются  сборочным  автоматом  САI,  а  детали  Д

1

  и  Д

2

  второй  размерной 

группы  –  сборочным  автоматом  САII  Аналогично  собираются  детали  других 
размерных групп.  

На  схеме  показано  два  сбороч-

ных автомата, каждый из которых со-
бирает детали одной размерной груп-
пы. 

Так  может  быть  только  при 

большом  объеме  выпуска  изделий. 

Если  же  для  достижения  требуемой 
производительности  достаточно  одно-

Рис. 37. Структурная схема автоматичес-

кой сборки двух деталей методом ГВ [13] 

Рис. 36. Структурная схема автома-

тической сборки методом НВ [13] 

 С 

Д

1

Д

2

 С 

САII

САI

IIII 

СЕ
А 

I 

II 

I 

II 

СА 

Д

1

Д

2

СЕ 

KА 

PA 

KБУ 

%СЕ 

Д

2

Д

1

103 

го 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 группы. 
В пределах одной размерной группы достижение точности изготовления изде-
лий осуществляется методом ПВ. Поэтому в собранных изделиях гарантируется 
достижение  требуемого  размера  замыкающего  звена  и  дополнительный  кон-
троль не требуется. 

Если при сборке методом ГВ  s деталей, составляющих сборочную едини-

цу, сортируют на n размерных групп, то для хранения и подачи на сборку необ-
ходимо sn накопителей.  

Некоторые детали клеймят или маркируют, чтобы при сборке их не пере-

путать с такими же деталями другой размерной группы. Это усложняет органи-
зацию сборки. Предварительная сортировка собираемых деталей на размерные 
группы  требует  получения  информации  о  размерах  всех деталей  путем  их  из-
мерения. Поэтому по сравнению с методом ПВ метод ГВ, как и другие методы, 
требует увеличения информации для осуществления сборки. Для этого необхо-
димы дополнительные устройства и дополнительные затраты времени. Вместе 
с тем допуски на составляющие звенья расширяются в n раз. 

Автоматическая  сборка  методом  регулирования  представлена  схемой 

(рис. 38) сборки шарикоподшипников. 

Достижение требуемой точности замыкающего звена регулированием раз-

мера  в  автоматической  сборке  может  осуществляться  с  использованием  по-
движного или неподвижного компенсатора. 

3

2

1

РУ

Д

 УВ

 Ш

 H

 КСА

Рис. 38. Схема автоматической сборки  шарикоподшипников методом 

 регулирования [13] 

 
 В  первом  случае  для  этого  следует  использовать  соответствующие  воз-

можности конструкции самого изделия, где размер может регулироваться с по-
мощью винтового, клинового или другого механизма. Во втором  случае  при  
неподвижном   компенсаторе требуется заранее изготовить детали-компенсато-
ры  нескольких  разных  размеров  и  в  процессе  сборки  установить  компенсатор 
необходимого в данном случае размера. 

104 

По  последнему  принципу  устроены  автоматы  сборки  подшипников.  Раз-

меры шариков Ш (рис. 38), поступающих на сборку, измеряются в контрольно-
сортировочном  автомате  КСА,  который  сортирует  их  по  размерам  на  50  раз-
мерных групп через 2 мкм. Затем шарики поступают в накопители Н. 

Наружное 1 внутреннее 2 кольца поступают на сборочную позицию. Ради-

альный зазор между двумя кольцами измеряется датчиком Д, который выдает 
сигнал в решающее устройство РУ и далее в устройство выбора УВ размеров 
шариков. УВ включает и переключает подвижный лоток на кассету накопителя 
с требуемыми размерами шариков. Необходимое число шариков нужного раз-
мера по трубчатому лотку 3 подается на сборочную позицию. 

Применение метода регулирования в автоматическом производстве связа-

но  с  необходимостью  автоматического  измерения  размеров,  обработки  полу-
ченной  информации  и  использования  ее  для  регулирования  механизма.  Ис-
пользование  ЭВМ,  контактных  головок,  активного  контроля  размеров,  адап-
тивного управления свидетельствует о переходе от метода полной взаимозаме-
няемости  на  метод  автоматического  регулирования  для  достижения  высокой 
точности в условиях автоматического производства. 

Автоматическая сборка методом пригонки представлена схемой (рис.39) 

автоматической пригонки плунжеров под размер плунжерной втулки. 

Окончательно обработанная плунжерная втулка 1 подается на бесцентрово-

шлифовалъный станок, на котором под диаметр d

0

 отверстия втулки  дошлифовы-

вается плунжер 2 по наружному диаметру d

в

. Диаметр d

0 

отверстия втулки изме-

ряется датчиком Д

2

, а диаметр d

в

 плунжера измеряется в процессе обработки датчи-

ком  Д

1

.  Сигналы  с  датчиков,  пропорциональные  диаметрам  d

0

  и  d

в

,  подаются  в 

сравнивающее устройство 3, где вычисляется разность  Δ = d

0

 — d

в

 и сравнивается с 

сигналом от задающего устройства 4, которое  задает требуемое значение ширины 
зазора в соединении втулки и плунжера (замыкающее звено). 

Рис. 39.  Схема сборки автоматичнской пригонкой плунжеров под размер втулки [13] 

Пока заданное значение зазора больше текущего значения, сигнал с выхода 

сумматора 3, усиленный усилителем  5, оказывается положительным и  шлифо-
вание плунжера продолжается. По мере шлифования размер d

0 

постепенно умень-

шается и разность Δ = d

0

 — d

в

 постепенно увеличивается. При достижении заданного 

значения разности диаметров, т.е. Δ = Δ

 3

, сигнал на выходе сумматора становится 

равным нулю и затем становится отрицательным. Регулятор Р мгновенно срабаты-