Обеспечение качества подшипниковых узлов в процессе автоматизированной серийной сборки с использованием средств пассивной адаптации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Вороненко, Андрей Владимирович

• Вороненко, Андрей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вороненко, Андрей Владимирович

Введение.

Глава 1. Анализ технологических процессов установки подшипников на валы в гибких автоматизированных производствах. Постановка задачи исследований.

1.1. Общие положения по применяемым подшипникам и выбора объекта исследований.'.

1.2. Анализ уровня автоматизация процесс сборки «валов в сборе».

1.3. Анализ технологических процессов установки подшипников на вал

1.4. Постановка задач исследований.

Глава 2. Влияние смены баз в процессе запрессовки на качество подшипниковых узлов

2.1 Анализ схем базирования подшипника на вал и выявление факторов влияющих на качество сборки.

2.2. Определение влияния овальности посадочных поверхностей деталей на деформацию беговой дорожки подшипника

2.3. Влияние углового отклонения осей сопрягаемых поверхностей деталей на овальности посадочных поверхностей в процессе сборки.

2.4. Выводы.

Глава 3. Выбор элементов технологической оснастки, обеспечивающих организованную смену баз при запрессовке подшипника.

3.1 Сферическая опора, как конструктивный элемент в технологической оснастке, обеспечивающий организованную смену баз.

3.2 Гибкая технологическая оснастка в автоматизированном сборочном производстве с использованием сферических опор.

3.3 Выводы

Глава 4. Исследование влияния конструктивных параметров валов на выбор конструктивных элементов гибкой производственной тары для автоматизированного производства.

4.1. Классификация валов по конструктивным параметрам.

4.2. Компоновочное решение сборочной оснастки

4.3. Выбор способов установки валов в гибкую производственную тару в автоматизированном производстве.

4.4. Выводы.

Глава 5. Методика расчета сферической опоры и деформации беговой дорожки внутреннего кольца подшипника при запрессовке на вал.

5.1. Методика расчета радиуса сферической опоры.

5.2. Методика расчета величины деформации беговой дорожки внутреннего кольца подшипника.

5.2.1 Расчет максимально возможной деформация беговой дорожки при запрессовке подшипника с использованием сферической опоры.

5.2.2 Расчет максимально возможной деформация беговой дорожки при запрессовки с жестким креплением соединяемых деталей.

5.2.3 Эффект от внедрения сферической опоры в процессе запрессовки подшипника серии 307 на вал по посадке L0/k6.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение качества подшипниковых узлов в процессе автоматизированной серийной сборки с использованием средств пассивной адаптации»

Машиностроение является сложной производственной системой с длительным циклом изготовления изделия требуемого качества. Изготовления и модернизация изделий, а также их производство требует от инженеров-технологов значительные затраты. Во время цикла изготовления изделий, необходимо уделять особое внимание качеству выпускаемой продукции. Ужесточение технических требований, предъявляемых конструктором, приводит к усложнению и удорожанию производства. Повышение качества изделий и изменение номенклатуры изделий, приводит к изменению на производстве изделий в целом, и в частности, к сборочному производству и к сборочным операциям на которых рождается качество изделия /5, 40, 51/ . Трудоемкость операций сборки в машиностроительном производстве составляет 30-40% от общей трудоемкости изготовления изделия. В приборостроении, особо в электронной технике трудоемкость достигает даже 60% и более процентов. В авиапромышленности у изделия имеющего сложную конструктивную форму и большие габариты с предъявленными высокими требованиями конструкторов, трудоемкость сборки достигает до 70% /1, 8,19/.

Сложность и высокая трудоемкость процесса сборки объясняется большим разнообразием деталей и узлов, необходимостью обеспечения высокой точности взаимного расположения деталей и траектории перемещения собираемых поверхностей деталей. При ужесточении требований к сопрягаемым деталям, ухудшаются условия сборки деталей. / 1, 22, 24, 49/. Для обеспечения повышенных требований к сборочной операции применяют дорогостоящую оснастку, которая частично решает поставленную задачу и порой значительно увеличивает стоимость изделия. Жесткие требования к сборочным операциям сопровождаются увеличением стоимости самой оснастки и повышению квалификации сборщика.

Появление брака в основном связано с участием в процессе сборки человеческого фактора. Причины этого: физическая усталость, высокая напряженность и повышенное внимание к сборочному процессу и необходимая высокая квалификация с долей интуиции рабочего.

С ростом номенклатуры и количества выпускаемых изделий, при изменяющихся параметрах качества сборки, человек не всегда может справиться с поставленной задачей в заданное время и с требуемым качеством. Данную задачу могут выполнить гибкие автоматизированные сборочные системы. Использование таких систем, требуют значительных затрат при разработке и ее создании. Для решения поставленной задачи при проектировании автоматизированных сборочных систем необходимо использовать научно-технический потенциал и существующие наработки в области сборочных производства / 1,2,19,25,44/.

Сборочные позиции в автоматизированных производствах должны обеспечивать требуемое качество, производительность, комплексную экономичность, надежность и гибкость, что приведет к выпуску изделий стабильного качества с наименьшей себестоимостью. Указанные проблемы частично решает и технологическая оснастка путем использования методов активной или пассивной адаптации. Оснащение сборочных позиций и технологии сборки зависит от многих факторов: траекторией движений собираемых изделий, транспортировкой, размерами посадочных поверхностей, конструктивными размерами изделий, последовательностью движений, контролем процесса и множеством других факторов. Большинство факторов целесообразно перекладывать на технологическую оснастку для выполнения ей основных функций. Экономическая пригодность использования гибких автоматических производств решается на стадии проектирования и реконструкции производства. Необходимость совершенствования таких производств вынуждает производить исследования в этом направлении. Исследования должны опираться на существующий опыт и по возможности решать задачи сборочных операций: достижение требуемого качества изделий в целом с заданной производительностью с наименьшей себестоимостью и обладать необходимой гибкостью. На защиту выноситься следующие вопросы:

- Качественная оценка влияния схем базирования, качества сопрягаемых поверхностей на качество собираемого узла вал-подшипник;

- Влияние схем базирования подшипников и валов на качество собираемых узлов типа «вал-подшипник»;

- Определение зависимости между качеством поверхностей подшипника и вала на геометрию беговой дорожки подшипника;

- Влияние элементов пассивной адаптации в сборочной оснастке на качество сборки узла;

- Сборочная оснастка с пассивной адаптацией, как вариант снижения себестоимости автоматизированного сборочного производства.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Вороненко, Андрей Владимирович

Выводы

1. Разработана методика проектирования технологической оснастки с использованием пассивной адаптации для запрессовки подшипников на валы, обеспечивающая повышение и стабилизацию качества собираемых подшипниковых узлов изделий в условиях автоматизированного многономенклатурного производства.

2. Анализ существующих схем базирования соединяемых деталей в процессе запрессовки, позволил установить взаимосвязь между относительным угловым положением соединяемых деталей и их деформациями, снижающими первоначальную точность подшипников.

3. Выявлено, что при высоких требованиях к качеству геометрической формы исполнительных поверхностей колец подшипников необходимо учитывать геометрическую форму посадочных поверхностей и относительное положение деталей, которые оказывают влияние на их деформацию при посадке с гарантированным натягом.

4. Предложенный метод устранения влияния относительного углового положения соединяемых деталей на деформацию беговой дорожки подшипника в процессе запрессовки в условиях автоматизированного производства, может быть распространен на ручную сборку с использованием предложенной технологической оснастки.

5. Разработанная методика расчета деформации кольца подшипника может быть применена для определения долговечности подшипниковых узлов.

6. Результаты расчетов по предложенной методике проектирования средств технологического оснащения для запрессовки подшипников на валы и результаты практического ее внедрения на заводах ГП «Ульяновский Гипроавтопром» и ГУП «КХП «Герметик», подтвердили эффективность использования сферической опоры и целесообразность предложенного методике. Уровень шума снизился в среднем на 2-3% и повышена долговечность на 12-18%.

7. Применение в гибкой технологической оснастке сферической опоры сокращает затраты на создание сборочных автоматов и повышает их надежность путем сокращения звеньев в размерных цепях.

8. Снижение деформаций кольца подшипника и вала при использовании сферических опор приведет к уменьшению силы запрессовки, что в итоге сокращает энергозатраты и повышает эффективность автоматизированного сборочного процесса.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вороненко, Андрей Владимирович, 2005 год

1. Автоматизация и механизация сборки, регулировки и испытания машиностроительных изделий / А.А. Гусев, А.В. Балыков, Б.М. Базаров и др.: Под ред. А.А. Гусева. М.: Общество «Знание» РСФСР 1991.135 с.

2. Автоматизация сборочных процессов в машиностроении. М.:Наука, 1979. 184 с.

3. Адаптивное управление технологическими процессами / Ю. М. Соломенцев, В. Г. Митрофанов, С. П. Протопопов и др. М.: Машиностроение, 1980. 536 с.

4. Артоболевский И.И. теория механизмов и машин: Учеб. Для втузов. -М.: Наука, 1988-640 с.

5. Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1982. Кн. 1. 288 е.; Кн. 2. 268 с.

6. Бородачев Н.А. Основные вопросы теории точности производства. -М. Л.: Изд-во АН СССР, 1950. - 416 с.

7. Бреббия К. и др. Методы граничных элементов / Пер. с англ. М.: Мир, 1987.-524 с.

8. В.К. Замятин. Технология и оснащение сборочного производства машиноприборостроения. Справочник. М.: Машиностроение 1995 г. 607 с.9. влияние точностных параметров на долговечность подшипников качения

9. Отчет по разделу 1.3 Договора о соцсотрудничестве ГПЗ и ВНИПП от 18/XII-1972)

10. Вороненко В.П. Повышение эффективности сборочных машиностроительных производств путем обеспечения гибкости технологических процессов и структур подразделений / Автореф. Дис. .докт. техн. наук. М.:МГТУ «Станкин», 1997. - 45 с.

11. Воронин А.В., Гречихин А.И., Косилов В.В. и др. Механизация и автоматизация сборки в машиностроении М.:Машиностроение, 1985 г. 272 с.

12. ГОСТ 2789-73 (СТ СЭВ 638-77, ИСО Р 468) Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. Госстандарт СССР -М.:Издательство стандартов, 1985.

13. ГОСТ 3325-85. Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки (с Изменением N 1) Госстандарт СССР М. :Издательство стандартов, 1994.

14. ГОСТ 3478-79 Подшипники качения. Основные размеры, (с Изменением N 2) Госстандарт СССР М. :Издательство стандартов, 1993.

15. ГОСТ 520-2002 (ИСО 492-94, ИСО 199-97) Подшипники качения. Общие технические условия. Госстандарт. М. .'Издательство стандартов, 2002.

16. ГОСТ 8338-75. Подшипники шариковые радиальные однорядные. Госстандарт СССР М. :Издательство стандартов, 1975.

17. Гусев А.А. автоматизация сборки зубчатых передач. ВИНИТИ. Сер. Технология и оборудование механосборочного производства. 190, 155 с.

18. Гусев А.А. Автоматизация сборочных работ в СССР и за рубежом. М.: ИНИИТЭИприборостроение, 1985. 54 с.

19. Гусев А.А. Автоматизация сборочных работ. М. : Энергия. 1975. 62 с.

20. Гусев А.А. Адаптивное управление сборочных машин. М.: Машиностроение, 1979. 208 с.

21. Гусев А.А. Основные принципы создания гибких сборочных систем. М.: Машиностроение, 1988. 52 с.

22. Гусев А.А. Расчет норм точности автоматических сборочных машин / Руководящие технические материалы. М.: НИИМАШ. 1974. 83 с.

23. Гусев А.А. Технологические основы автоматизированной сборки изделий. М., 1982.

24. Дальский A.M., Кулеков З.Г. Сборка высокоточных соединений в машиностроении. М., 1988. 303 с.

25. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. -М.:Наука, 1970.-227 с.

26. Демкин Н.Б. фактическая площадь касания твердых поверхностей. -М.: Изд-во АН СССР, 1962. 111 с.

27. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. -М.: Машиностроение, 1981. 244 с.

28. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. / Пер. с англ. М.: Мир, 1989.-510 с.

29. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Пантелеев Евгений Юрьевич. «Повышение производительности сборки деталей на основе пассивной автоматической доориентации.» Ковров. 2004 г.

30. Допуски и посадки. Справочник в 2-х частях. Изд. 5-е. Под ред. В.Д. Мягкова. JI: Машиностроение 1978 г.

31. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование, изд. 2-е. 1990 г. 399 с. Москва «Высшая школа»

32. Житников Ю.З., Пантелеев Е.Ю, Крылов В.Ю. , Федотов М.В. Обоснование конструктивного исполнения метода пассивной адаптации при автоматизированной сборке. Сборник научных трудов КГТА. Ковров: КГТА, 1999.

33. Замятин В.К. Технология и автоматизация сборки. М,: Машиностроение, 1993, 464 с.

34. И.М. Колесов Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение 1997 г. 592 с.

35. Иванов Ю. В. автоматизация сборки в условиях гибкого производства: Обзорная информация. М.: ВНИИТЭМР, сер. 6, вып. 2, 1988, 44 с.

36. Карпуни М.Г. и др. Жизненный цикл и эффективность машин. М.: Машиностроение, 1989. - 312 с.

37. Качество машин: Справочник. В 2 т. Т. 1 / А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, А.А. Гусев и др. М.: Машиностроение, 1995. Т. 1 256 с; Т. 2 - 430 с.

38. Корн Г., Корн Т. Справочник по математики для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974. - 932 с.

39. Корсаков B.C. Автоматизация производственных процессов. М., 1978. 396 с.

40. Корсаков B.C. и др. Пути повышения эффективности сборочных работ. М.: НИИМАШ, 1981. -36 с.

41. Косилов В. В. Технологические основы проектирования автоматического оборудования. М.: машиностроение, 1976. 248 с.

42. Лебедовский М.С., Федотов А.И. Автоматизация сборочных работ. Л.: Лениздат, 1970.

43. Лебедовский М.С., Вейц В.Л., Федотов А.Н. Научные основы автоматизации сборки. Л.: Машиностроение. 1985, 316 с.

44. Лоповок Т.С. Волнистость поверхности и ее измерение. М.: Изд-во стандартов, 1973. - 184 с.

45. Лурье А.И. Аналитическая механика. М.: Физматгиз, 1971. 632 с.

46. Машиностроение. Энциклопедия в сорока томах. Том III-5. М.: Машиностроение 2001 г. 638 с.

47. Научные основы автоматизации сборки машин и механизмов / Под ред. М.П. Новикова. М. 1976.

48. Новиков М.П. Основные технологии сборки машин и механизмов. 5-е изд. - М.: Машиностроение, 1980. - 592 с.

49. Подшипники. 418,417,416. Типовые подшипниковые узлы машин, механизмов и приборов. Каталог. Издательство НИА «ПОДШИПНИК-МНИАП», М. 2003

50. Прилуцкий В.А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей. М.Машиностроение, 1978. - 136 с.

51. Прогрессивные технологические процессы в автостроении. Механическая обработка. Сборка. / С. М. Степашкин, С. Н. Калашников, Д. М. Левчук и др. Под ред. С. М. Степашкина. М. : Машиностроение, 1980. 320 с.

52. Проектирование технологии автоматизированного машиностроения / И.М. Баранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и др.: Под ред. Ю.М. Соломенцева. Сер. «Технология автоматизированного машиностроения». М.: Высшая школа. 1999. 416 с.

53. Проектирование технологии. Под ред. Ю.М. Соломенцева. Москва. Машиностроение 1990 с. 416

54. Расчет и выбор подшипников качения. Справочник. М: Машиностроение. 1974 г. 56 с.

55. Расчет машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник/ Под ред. В.И. Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989. 520 с.

56. Расчеты на прочность в машиностроении. / С.Д. Пономарев, B.J1. Бидерман, К.К. Лихарев и др. М.:Машгиз, 1952. - 420 с.

57. Решетов Д.Н. Детали машин. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989.-496 с.

58. Рудзит Я.А. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей. Рига: Зинатне, 1975. - 216 с.

59. Солоковский А.П. Жесткость в технологии машиностроения. М. Л. Машгиз. 1946.-207 с.

60. Справочник металлиста. В пяти томах. Под ред. Н.С. Ачеркан. М. : Машгиз. 1960 г.

61. Средства технологического оснащения механосборочного производства. / А.А. Гусев, А.В. Балыков, В.П. Вороненко и др.: Под ред. А.А. Гусева. М.: Общество «Знание» РФ, 1992. 86 с.

62. Станочные приспособления в 2-х томах. Под ред. Б.Н. Вардашкина, В.В. Данилевского М.: Машиностроение. 1984 г.

63. Статья. Общие сведения об обозначении подшипников. Интернет http://www.sinor.ru/--~abccentre machin/r infol.htm 2004 г.

64. Технологические основы обеспечения качества машин.: Под ред. Акад. АН СССР К.С. Колесникова. М.: Машиностроение, 1990. 256 с.

65. Технологические основы проектирования средств механизации и автоматизации сборочных процессов в приборостроении / B.C. Корсаков, Б.М. Сошников, И.М. Шрайбман и др.: Под ред. B.C. Корсаков. М.: Машиностроение, 1970. 328 с.

66. Технологические проблемы в современном машиностроительном производстве / Сборник научных трудов. М.: МГТУ «Станкин», 1998.240 с.

67. Тимофеев Ю.М., Мельченко А.А., Захаров Н.В. Повышение качества сборки агрегатных станков. // СТИН. 1994. N 12. с. 12-17.

68. Ямпольский JI.C., Полищук М.Н. Оптимизация технологических процессов в гибких производственных системах. К.: «Техника», 1988.

69. Яхимович В.А. Ориентирующие механизмы сборочных автоматов. М.: машиностроение. 1975. 165 с.

70. Boothroyd, G., Poli, С. and Murch, L. E. Automatic Assembly. Marcel Dekker, 1982.

71. March, P. The Robot Age. Abacus, 1982.

72. Neubert G. , Walter U., Kunze K. Flexible automatisierte Montagezelle fur Drehmaschinenspannfutter. Fertigungstechriik und Betrieb, Berlin, 1 7, 1989 s. 405-408.

73. Nobbs, J., Hine, B. and Flemming, M. Sociology. Macmillan. 1976.