2.5. Требования к конструкции изделий, предназначенных для автоматической сборки

Технологичность конструкции изделия особенно важна для авто­матической сборки. Опыт автоматизации показывает, что возможна автоматическая сборка только тех изделий, которые были сконструи­рованы с ее учетом.

Конструкция изделия, предназначенного для автоматической сборки, должна быть такой, чтобы автоматическую сборку можно было реализовать и чтобы эта сборка была экономически целесообраз­ной. Требования к технологичности изделий для автоматической сборки можно разделить на требования, предъявляемые к конструк­ции сборочных единиц, и требования, предъявляемые к конструкции деталей. Кроме того, можно выделить общие требования и специ­альные, относящиеся к отдельным видам соединений или к отдельным видам деталей.

Требования к сборочным единицам

1. Конструкция сложного изделия должна быть построена по блочно-модульному принципу. Суть его заключается в четком деле­нии машины на отдельные сборочные единицы, что позволяет: осу­ществлять независимую и параллельную сборку, регулировку и испытание сборочных единиц; проводить унификацию, стандартиза­цию сборочных единиц; использовать кооперацию и специализацию заводов и производств; обеспечивать удовлетворение требований потребителя различным сочетанием узлов и блоков при ограниченной номенклатуре с минимальными затратами, быстрее вносить измене­ния в конструкцию изделия; использовать во вновь разрабатываемых машинах апробированные узлы и блоки.

Каждая сборочная единица какой-либо машины как самостоя­тельное изделие может выпускаться независимо одно от другого в различных цехах одного завода или на разных заводах, которые могут быть созданы специально для выпуска этого оборудования. При этом процессы изготовления отдельных сборочных единиц одной машины могут выполняться одновременно. Время сборки всей маши­ны значительно меньше, чем при последовательной сборке.

Типизация, унификация и стандартизация сборочных единиц и деталей позволяют ограничить рост числа типоразмеров комплекту­ющих изделий и повысить число выпускаемых одинаковых изделий, а следовательно, снизить себестоимость продукции.

Стандартизация может осуществляться в пределах предприятия, объединения, отрасли, страны, группы стран.

При ограниченной номенклатуре унифицированных узлов, блоков, деталей, выпускаемых специализированными заводами, можно соби­рать изделия различной модификации для удовлетворения индивиду­альным требованиям конкретного потребителя.

На рис. 2.24 показана в качестве примера блочно-модульная конструкция портального манипулятора. Используя унифицирован­ные модули рук (см. рис. 2.24, а), выбирая требуемое число и тип модуля (рис. 2.24, б), а также требуемую конструкцию и размеры портала (рис. 2.24, в), можно собрать манипулятор.

Таким образом, блочно-модульный принцип конструирования позволяет значительно улучшить условия производства изделий, ограничить номенклатуру, специализировать производство, сократить время и себестоимость изготовления продукции. Разделение машины на сборочные единицы позволяет автоматизировать сборку некоторых сборочных единиц.

2. Современные изделия целесообразно разрабатывать целыми гаммами, группами (например, гамма многоцелевых станков для изготовления деталей различных габаритных размеров или гамма роботов, гамма сервоприводов разной мощности и т.п.). При едином конструктивном подходе создаются благоприятные условия для уни­фикации и стандартизации элементов конструкции, а, следовательно, и условия для их автоматической сборки.

3. Конструкция машины или сборочной единицы должна быть такой, чтобы была возможна сборка без частичной разборки.

4. Конструкция машины или сборочной единицы должна быть такой, чтобы была возможна сборка без частичной разборки.

5. Установка деталей при сборке должна осуществляться при минимальном числе движений по различным осям координат.

6. При сборке должен быть обеспечен свободный доступ сборочных инструментов: торцовых гаечных ключей, пуансонов, оправок и т.п. (рис. 2.25).

Следует по возможности сокрашать число деталей в сборочной единице, например, путем изготовления ряда деталей как единого целого.

Рис.2.24. Блочно-модульная конструкция манипуляторов

Рис. 2.25. Пример изменения кон­струкции изделия, которое обеспе­чивает подход торцовых гаечных ключей для автоматического завин­чивания гаек:

а, б — подвод торцовых ключей соот­ветственно необеспечен и обеспечен

Рис. 2.26. Пример сокращения числа деталей в сборочной едини­це

Требования к деталям

1. Детали и их конструктивные элементы должны быть стандарти­зованы. Следует конструировать группы деталей одного служебного назначения в соответствии с размерным рядом. Детали одной группы различаются только размерами, но имеют одинаковые форму и назначение, будучи составными частями изделий одной гаммы. Уни­фикация и стандартизация изделий на базе размерных рядов позволя­ют произвести унификацию сборочного оборудования и оснастки, существенно сократить расходы на их проектирование и изготовление.

2. Детали не должны сцепляться друг с другом в процессе хране­ния, перемещения и подачи на сборочную позицию. Сцепление деталей в бункерах, лотках, магазинах может быть вызвано следую­щими причинами: наличием заусенцев и облоя; формой и размерами деталей; статическим зарядом пластмассовых и других неметалличес­ких деталей; намагниченностью ферромагнитных деталей; наличием масляной пленки, СОЖ и других веществ.

Для предотвращения сцепления деталей предусматривают: снятие фасок и заусенцев, чистку и мойку деталей перед сборкой, антистати­ческую обработку, размагничивание. Если сцепление может быть вызвано формой и размерами деталей (например, разрезные пружинные шайбы, спиральные пружины, у которых шаг навивки больше удвоенного диаметра про­волоки), то такие детали нельзя хранить беспорядочно, подавать с помощью вибробункеров. Их нужно подавать поштучно к рабочим органам сборочного автомата, осущес­твляющим установку этих деталей в собираемое изделие. Поэтому в сборочных автоматах предпочитают осуществлять навивку пружин непосредственно перед их установкой в изделие.

Рис. 2.27. Примеры изменений конструк­ции деталей, облегчающие автоматичес­кую ориентацию при сборке: а, в, д — исходные конструкции; б, г, е — измененные конструкции

3. Детали для удобства ориентации должны быть симметричными или существенно асеиметричными. Если деталь симметрична относи­тельно какой-либо оси, то отпадает необходимость ее ориентации относительно этой оси перед установкой в изделие. У некоторых деталей можно предусмотреть дополнительные конструктивные элементы, которые делают их симметричными и не мешают выполне­нию их назначения. Примером является стопорный винт (рис. 2.27). Винт трудно ориентировать по шлицевому торцу автоматически. Трудностей можно избежать, если шлицы сделать на обоих концах винтов.

Резьбовые шпильки с разной длиной l1, l2 резьбы по концам тоже трудно ориентировать автоматически определенным концом для установки в изделие. В этом случае целесообразно сделать одинако­вую длину I резьбы обоих концов шпильки. Если этого сделать не­льзя, то на одном конце шпильки необходимо предусмотреть уступ, по которому будет происходить автоматическая ориентация. У несим­метричной детали центр тяжести должен быть по возможности сме­щен относительно середины детали.

4. Детали с ассиметричным внутренним контуром должны иметь ассиметричные наружные поверхности. Это связано с тем, что детали легче ориентировать по наружному контуру, чем по внутрен­нему, если центр тяжести мало смещен от плоскости симметрии (см. рис. 2.27). Наружная проточка детали помогает ориентировать ее необходимой стороной при автоматической установке в изделие.

5. Детали должны иметь заходные фаски. Фаски, как было показа­но, значительно расширяют допуск отклонения расположения поверхностей или осей устанавливаемой и базовой деталей перед их сбор­кой. Наличие фасок значительно облегчает попадание в резьбу при свинчивании деталей вручную. Но если при ручной сборке, дополни­тельно затратив время, можно завернуть винт без фасок, то автома­тически выполнить это значительно труднее. Вместо обычной винто- завертывающей машины потребуется поисковая система с чувстви­тельными элементами, обратными связями, микропроцессорами для управления поиском. Значительно проще обеспечивать заходные фаски при изготовлении деталей.

6. Детали должны иметь поверхности, удобные для захвата рабо­чими органами сборочного автомата. Эти поверхности должны иметь достаточно малые отклонения расположения относительно вспомо­гательных баз для базирующей детали и основных баз для уста­навливаемой.