Повышение производительности автоматизированной сборки на основе выявления предельных режимов работы вспомогательного оборудования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Марихов, Иван Николаевич

• Марихов, Иван Николаевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Марихов, Иван Николаевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.

Глава 1. Анализ существующих способов работы вспомогательных органов сборочного оборудования. Цели и задачи.

1.1 Анализ способов подачи и удаления собираемого узла с позиции сборки.

1.2 Анализ способов подачи присоединяемых деталей на позицию сборки.

1.3 Анализ способов подвода, подстыковки и доорентации исполнительного органа сборочного оборудования к собираемому узлу и отвод от него.

1.4 Цели и задачи.

Глава 2. Обоснование оптимального управления движением подающих

Ф устройств для обеспечения предельного их быстродействия.

2.1 Оптимальное управление вращением подающего устройства при торможении внешними силами.

2.2 Оптимальное управление вращением подающего устройства при торможении силой трения.

2.3 Оптимальное управление поступательным движением подающего устройства при торможении внешними силами.

2.4 Оптимальное управление поступательным движением подающего устройства при торможении силой трения.

2.5 Выводы по главе.

Глава 3. Обоснование предельных режимов движения элементов сборочного оборудования при выполнении операций.

3.1 Предельная скорость поворота стола при торможении его

-'» г ударом упора о штырь.

3.2 Предельная скорость движения шагового конвейера при торможении ударом упора о штырь.

3.3 Предельно допустимое ускорение движения шагового конвейера с незакреплённым узлом.

3.4 Обеспечение максимальной скорости безударного перемещения элементов сборочного оборудования с использованием демпферов.

3.5 Обоснование предельной скорости подвода к узлу

Ф исполнительного органа сборочного оборудования.

3.6 Обоснование предельной скорости отвода от узла исполнительного органа сборочного оборудования.

3.7 Обоснование режимов движения элементов сборочного оборудования при снятии патронов с завинченных резьбовых деталей.

3.8 Выводы по главе.

Глава 4. Экспериментальное подтверждение теоретических обоснований оптимального управления движением и предельных режимов работы элементов сборочного оборудования.

4.1 Экспериментальное подтверждение оптимального управления движением шагового конвейера при торможении внешними силами.

4.2 Экспериментальное подтверждение предельной скорости шагового конвейера при торможении ударом об упор.

4.3 Экспериментальное подтверждение предельной скорости подвода без удара шагового конвейера при торможении внешними силами.

4.4 Подтверждение результатов исследования быстродействия работы устройств на действующем сборочном оборудовании.

4.5 Выводы по главе.

Глава 5. Методика практического расчёта предельных режимов работы сборочного оборудования при выполнении вспомогательных операций.

5.1 Методика проектирования элементов сборочного оборудования для обеспечения предельного быстродействия

5.2 Пример расчёта предельной скорости поворота стола при торможении ударом о штырь.

5.3 Пример расчёта предельной скорости перемещения шагового конвейера при торможении ударом о штырь.

5.4 Пример определения минимальной жёсткости пружины при торможении движущегося робота.

5.5 Пример практического расчёта параметров системы и регулировки.

5.6 Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение производительности автоматизированной сборки на основе выявления предельных режимов работы вспомогательного оборудования»

Важнейшим направлением развития промышленности является автоматизация производственных процессов.

Автоматизация позволяет: снизить трудоемкость, а следовательно, увеличить производительность труда; повысить качество и надёжность изделий; исключить травматизм, тяжёлый, однообразный физический труд, вредное воздействие на человека вибрации, шума, пыли, токсичных и других факторов. Главным итогом её является повышение роли человека в производственном процессе.

В настоящее время уровень автоматизации обрабатывающих операций значительно превосходит уровень автоматизации сборочных работ. В промышленности 90 - 95 % всех сборочных работ выполняется вручную и только 5 - 12 % - на автоматических линиях с применением роботизированных систем [39]. Трудоёмкость сборочных работ в структуре машиностроительного производства достигает 25 - 40 % общей трудоёмкости изготовления объекта производства, приближаясь к трудоёмкости механической обработки и превышая затраты труда на всех других этапах производства [11].

По данным отрасли тракторного и сельскохозяйственного машиностроения при сборке резьбовых соединений на такие переходы, как наживление, завинчивание, подвод и отвод инструмента, требуется 0,25 мин. рабочего времени, что по отрасли составляет 1 млн. часов в год [10] . Подвод и отвод инструмента, собираемых узлов и деталей - это работа вспомогательного оборудования. В производстве согласно [45] вспомогательное время может даже превышать время сборки. Таким образом, повышение быстродействия вспомогательного оборудования является резервом повышения производительности труда процесса сборки изделия и в целом всего процесса изготовления объекта производства.

Исследованию проблем автоматизации сборки изделий посвящены работы профессоров, докторов технических наук: Балакшина Б.С., Вейца B.JL, Гусева A.A., Дальского A.M., Житникова Ю.З., Иванова A.A., Иосилевича Б.Г., Корсакова B.C., Малова А.Н., Новикова М.П., Рабиновича А.Н., Федотова А.И. и кандидатов технических наук Замятина В.К., Косилова В.В., Лебедовского М.С., Муценика К.Я., Оболенского В.Н. и многих других.

При автоматизированной сборке оборудование, кроме основной операции, выполняет дополнительные функции:

- подачу в ориентированном положении узла на позицию сборки и его удаление после выполнения операции;

- подачу в ориентированном положении соединяемых деталей в зону сборки;

- подвод исполнительного органа сборочного оборудования к собираемому узлу и отвод от него; и ряд других.

Каждая из функций сборки имеет свои особенности. Так подача собираемых узлов и деталей на позицию сборки осуществляется подающими устройствами, которые могут совершать как поступательное, так и вращательное движение. Подвод к узлу исполнительного органа сборочного оборудования не должен допускать удара, в результате которого возможна деформация элементов оборудования или соединяемой детали. Отвод от собираемого узла исполнительного органа сборочного оборудования допускает удар в момент остановки системы в верхнем положении. И другие особенности.

Быстродействие подающих устройств зависит от модуля, начала и продолжительности действия активных сил и сил торможения при движении.

Быстродействие и согласованность выполнения основных и вспомогательных операций обеспечивает надёжную и производительную сборку.

Эффективность работы автоматизированного сборочного оборудования определяется производительностью и экономической целесообразностью. Следовательно, необходимо найти такие методы и средства для: подачи в ориентированном положении узла на позицию сборки и его удаление после выполнения операции; подачи в ориентированном положении соединяемых деталей в зону сборки; подвод исполнительного органа сборочного оборудования к собираемому узлу и отвод от него, при которых время будет минимальным.

При автоматизированной сборке в большинстве случаев вспомогательное время может в несколько раз превосходить время сборки. Сам процесс автоматизированной сборки как различных соединений так узлов и деталей достаточно хорошо изучен и описан в технической литературе [5], [22], [26], [27], [28], [29], [52], [64]. А вопросу исследования быстродействия вспомогательных органов сборочного оборудования не уделялось должного внимания.

На основе изложенного можно утверждать, что существует актуальная научно-техническая задача создания высокоэффективного сборочного оборудования, которое позволит значительно сократить вспомогательное время на этапах:

- подачи и удаления узлов с позиции сборки;

- подачи в ориентированном положении соединяемых деталей и уплотнений;

- безударного подвода к узлу и отвода от него исполнительного органа сборочного оборудования.

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Марихов, Иван Николаевич

5.6 Выводы по главе

Разработана методика практического расчёта параметров системы управления движением вспомогательных органов сборочного оборудования.

Приведены примеры расчёта предельных режимов движения вспомогательных элементов сборочного оборудования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Повышена производительность автоматизированной сборки на 25 - 40 % за счёт уменьшения вспомогательного времени на основе выявленных закономерностей при:

- оптимальном быстродействии подающих устройств поступательного и вращательного движений при торможении внешними силами в зависимости от параметров системы, жёсткости упругого элемента, коэффициента трения скольжения;

- движении элементов сборочного оборудования при подводе и отводе его от собираемого узла в зависимости от физико-механических свойств материала соударяемых элементов оборудования, их параметров.

2. Разработана методика практического расчёта параметров вспомогательных элементов сборочного оборудования и режимов их работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Марихов, Иван Николаевич, 2006 год

1. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении /Под общ. ред. Н.М.Капустина. М., 1985. 304 с.

2. Автоматизация сборочных процессов в машиностроении /Под общ. ред. В.И. Дику шина. М.: Наука, 1979. 178 с.

3. Автомат для установки уплотнителей в ступенчатые отверстия: A.C. 1801724 СССР, МКИВ23Р 19/02/Житников Ю.З.-Б.И. №10, 1990.

4. Автоматические роторные линии. Под ред. В.Ф.Прейса. М.: Машгиз, 1962. 123 с.

5. Айдман Д. Комплексные автоматические линии для автомобильного производства. М.: НИИ машиностроения, 1978. 67 с.

6. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Учеб. для втузов. М.: 1988. 640 с.

7. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М., Машиностроение, 1969. 358 с.

8. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Наука, 1987. 600 с.

9. Бляхеров И.С., Варьяш Г.М., Иванов A.A. и др. Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник./Под общ. ред. И.А.Клусова. М.: Машиностроение, 1990. 400 с.

10. Ю.Воронин A.B., Гречухин А.И., Калашников A.C. и др. Механизация и автоматизация сборки в машиностроении. М.: Машиностроение, 1985. 272 с.

11. П.Голованов И.Е. Повышение эффективности автоматизированного сборочного оборудования путём выявления взаимосвязей, действующих при выдаче шпилек на позицию завинчивания: Дисс. Кандидата технических наук. Ковров, 2000. 274 с.

12. Голованов И.Е., Кузеванов В.Г. Обеспечение быстродействия и надёжности работы универсального загрузочного устройства /Ресурсосберегающие технологии в машиностроении: Материалы научн. техн. конф. Влад. гос. ун-т., Владимир, 1999. С. 131 132.

13. Голованов И.Е. Обеспечение быстродействия универсального ориентирующего устройства шпилек /Управление в технических системах.: Ковров, 1998. С. 130.

14. Горелик Г.И. и др. Транспортные устройства автоматических линий с приспособлениями. М.: 1976. 44 с.

15. Гусев A.A. Автоматизация сборочных работ. М.: Энергия, 1975. 62 с.

16. Гусев A.A. Технологические основы автоматизированной сборки изделий. М.: 1982. 64 с.

17. Дьяконов В.П. Справочник по Math CAD PLUS 7.0 PRO M.: CK Пресс, 1998.352 c.

18. Житников Б.Ю., Марихов И.Н. Обоснование предельного быстродействия механизма свободного хода храпового типа. Сборка в машиностроении, приборостроении. № 10, 2005. С. 14 15.

19. Житников Ю.З., Житников Б.Ю. Режимы движения устройств подачи узлов и деталей на позицию сборки при торможении внешними силами. Сборка в машиностроении приборостроении. Москва. 2001. №10 С.31 -33.

20. Житников Ю.З., Симаков А.Л., Житников Б.Ю. Устройства автоматизированной сборки изделий в машино и приборостроении: Альбом схемных решений и конструкций. Ковров: КГТА, 2003. 148 с.

21. Житников Ю.З., Симаков А.Л., Коробова М.И. Устройство для автоматизированной установки кольцевых уплотнений /Автоматизация и современные технологии, 2000. №8, С. 14 17.

22. Житников Ю.З. Автоматизация сборки изделий с резьбовыми соединениями: Учеб. пособие. ч.1. Теоретические основы автоматизированной сборки изделий с резьбовыми соединениями. -Ковров: КГТА, 1996. 132 с.

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

24. Зенков Р.В. и др. Справочник. Конвейеры /Под общ. ред. Ю.А. Пертена /М.: Машиностроение, 1984. 367 с.

25. Ивановский К.Е. Оболенский A.C. Перегрузочные устройства конвейеров штучных грузов. М.: Машиностроение, 1966. 208 с.

26. Ивановский К.Е. Роликовые и дисковые конвейеры и устройства. М.: Машиностроение, 1973. 215 с.

27. Камышин H.A. Автоматизация загрузки станков. М.: Машиностроение, 1977. 288 с.

28. Клусов И.А. Технологические системы роторных машин. М.: Машиностроение, 1976. 232 с.

29. Косилов В.В. Технологические основы проектирования автоматического сборочного оборудования. М.: Машиностроение, 1976. 248 с.

30. Кошкин JI.H. Комплексная автоматизация производства на базе роторных линий. М.: Машиностроение, 1972. 351 с.

31. Кошкин JI.H. Роторные и роторно-конвейерные линии. М.: Машиностроение, 1982. 236 с.

32. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1973. 832 с.

33. Корсаков B.C. Автоматизация производственных процессов. М.: 1978. 396 с.

34. Кувшинский В.В. Автоматизация технологических процессов в машиностроении. М.: Машиностроение, 1972. 272 с.

35. Кузин Ф.А. Кандидатская диссертация. Методика написания, правила оформления и порядок защиты. Практическое пособие для аспирантов и соискателей учёной степени. 3-е изд., доп. - М.: «Ось-89», 1999. - 208 с.

36. Лебедовский М.С., Федотов А.И. Автоматизация сборочных работ. Л.: Лениздат, 1970. 312 с.

37. Лебедовский М.С., Вейц В.Л., Федотов А.И. Научные основы автоматизации сборки. Л.: Лениздат, 1985. 316 с.

38. Малов А.Н., Иванов Ю.В. Основы автоматизации производственных процессов. М.: Машиностроение, 1974. 388 с.

39. Малов А.И. Загрузочные устройства для металлорежущих станков. Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1972. 400 с.

40. Марихов И.Н. Оптимальное управление вращением подающего устройства при торможении внешними силами. Сборка в машиностроении, приборостроении. № 12, 2005. С.26 28.

41. Марихов И.Н., Демьянова Е.В., Золотарёва О.В. Предельные режимы работы подающего устройства. Прогрессивные технологии в современном мире. Сборник статей международной научно-технической конференции, Пенза, 2005. С.32 35.

42. Маталин A.A. Технология машиностроения. Л.: Машиностроение, 1985. 495 с.

43. Механика промышленных роботов. Учеб. пособие для втузов. В 3-х книгах / Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьёва. Кн. 1: Кинематика и динамика / Е.И. Воробьёв, С.А. Попов, Г.И. Шевелёва. М. Высш. шк., 1988.304 с.

44. Механика промышленных роботов. Учеб. пособие для втузов. В 3-х книгах / Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьёва. Кн. 2: Расчёт и проектирование механизмов / Е.И. Воробьёв, О.Д. Егоров, С.А. Попов. -М. Высш. шк., 1988. 367 с.

45. Научные основы автоматизации сборки машин и механизмов / Под общ. ред. М.П. Новикова. М.: Машиностроение, 1976. 472 с.

46. Ногин В.Д., Протодьяконов И.О., Евлампиев И.И. Основы теории оптимизации: Учеб. пособие для студентов втузов / Под ред. И.О. Протодьяконова. -М.: Высш. шк., 1986. 384 с.

47. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Под ред. П.Н. Учаева. 3-е изд., испр. М.: Машиностроение, 1988. Кн. 2. 74 с.

48. Основы технологии машиностроения / Под ред. B.C. Корсакова. М.: Машиностроение, 1977. 416 с.

49. Пантелеев Е.Ю. Повышение производительности сборки деталей на основе пассивной автоматической доорентации: Дисс. кандидата технических наук. Ковров, 2004. 200 с.

50. Поворотный стол: A.c. 1689021 СССР, МКИ B23Q 16/06/Житников Ю.З. и др. — Б.И. 41, 1991.

51. Понтрягин JI.C., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. 4-е изд. - М.: «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1983. — 392 с.

52. Прогрессивная технология и автоматизация сборки. 4.1. Отработка и оценка технологичности конструкций изделий в автоматической сборке: Руководящий технический материал. М.: 1990. 76 с.

53. Прогрессивная технология и автоматизация сборки. 4.2. Выбор способов сборки, устройства базирования и относительной ориентацииавтоматических сборочных комплексов: Руководящий технический материал.-М.: 1990. 123 с.

54. Прогрессивная технология и автоматизация сборки. Ч.З. Средства технологического оснащения и системы сборки: Справочное пособие для проектировщиков сборочного оборудования. -М.: 1990. 223 с.

55. Промышленные цветные металлы и сплавы. 3-е изд. Смирягин А.П., Смирягина H.A., Белова A.B., М., «Металлургия», 1974, 488 с.

56. Рабинович А.Н. Механизация и автоматизация сборочных работ в машиностроении и приборостроении. Изд. 2-е переработанное и доп. -М.: Машиностроение, 1964. 283 с.

57. Рапопорт Г.Н., Солин Ю.В. Применение промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1985. 272 с.

58. Самойлов С.И., Тилипалов В.Н. Оценка жёсткости роторных станков для механической обработки. В кн.: Металлорежущие станки и автоматические линии. М.: НИИМАШ, вып. 8, 1973. С.11 - 14.

59. Сборка изделий машиностроения: Справочник /Под ред. В.С.Корсакова, В.К. Замятина. -М.: Машиностроение, 1983. Т. 1 480 с.

60. Справочник технолога-машиностроителя. / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1972. Т. 1 694 с.

61. Сукацкий М.Е., Фишман Ф.Т., Мандриков В.Н. Сборочное оборудование КАМАЗа. М.: Машиностроение, 1985. 120 с.

62. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М., 1974. 480 с.

63. Татаринов Я.В. Лекции по классической динамике. М. Издательство МГУ, 1984, 296 с.

64. Усенко H.A., Бляхеров И.С. Автоматические загрузочно-ориентирующие устройства. М.: Машиностроение. 1984. 112 с.

65. Устройство для транспортировки и ориентированной перегрузки деталей: A.c. 1370029 СССР, МКИ В65С 47/24/ Житников Ю.З. и др. -Б.И. № 4, 1988.

66. Устройство для сборки деталей: Патент № 2074804, МКИ В 23Р 19/00/ Житников Ю.З. Б.И. № 7, 1997.

67. Хубка В. Теория технических систем / Пер. с нем. М.: Мир, 1987. 208 с.

68. Яблонский A.A. Курс теоретической механики. Ч. 2, Динамика. Изд. 4-е доп. - М. Выс. шк., 1971. 487 с.

69. Яхимович В.А., Головищенко В.Е., Кулинич И.Я. Автоматизация сборки резьбовых соединений. Львов, 1982. 62 с.