3.ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ.

 

 Объектами исследования а КНИР, посвященных проблемам сборки , обычно являются : технологический процесс сборки изделий , отдельной сборочной единицы или соединения ; технологическая операция или технологический метод.

            Существует два основных направления исследований процессов сборки:

1.      Исследование технологических процессов (методов), обеспечивающих качество   сборки .

2.      Исследования , связанные с автоматизацией процессов сборки.

При выполнении КНИР по первому направлению в задании обычно указывается вид соединения (резьбовое .цилиндрическое с натягом , с зазором и т.п.), а также 2-3 конкретные сборочные единицы ,включающие выбранные соединения.

           Пример №1 . “Технологическое обеспечение повышения прочности прессового соединения  в 1.5 – 2 раза ”. Сборочными единицами , на примере которых рассматривается  прессовое соединение ,могут быть : клапанная группа (запрессовка втулки направляющей клапана ) или коробка передач автомобиля (напрессовка подшипника на вал ).

 Объект исследования – технологический процесс образования прессового соединения. 

            Целью исследования является обеспечение качества (прочности) прессового соединения при максимальной производительности.

           Пример №2 . “Исследование методов увеличения стабильности силы затяжки шпилечного соединения на примере крепления головки блока цилиндров автомобиля ”.

 Объект исследования – технологический методы образования (затяжки)шпилечного соединения. 

            Целью исследования является обеспечение качества (стабильности силы затяжки ) шпилечного соединения .

             Пример №3 . “Исследование влияния деформаций деталей на качество сборки узлов с применением компенсаторов ”.

            Характерным примером узлов , заданная точность выходных параметров которых достигается с помощью компенсаторов ,являются ведущие мосты автомобилей ,например автомобиля “Москвич” (рис.1).Особенностями их конструкции являются жесткие допуски на положение ведущей шестерни   ; в рассматриваемом примере  .В  массовом производстве требуемая точность достигается подбором компенсатора    АК         . Размер компенсатора определяется по результатам измерения звеньев , образующих размерную цепь. В  нее составляющим звеном входит монтажная высота конического подшипника (рис.1)  , например подшипника 7606У1Ш. Конические подшипники обладают свойством существенно изменять монтажные размеры по высоте в зависимости от осевой нагрузки и условий ее приложения .Следовательно , разброс усилия затяжки данного соединения приведет к  изменению  . Осевые деформации остальных деталей не учитываются.

            Объектом исследования является технологический процесс сборки узла.

 

Рис 1. Установка шестерни в редукторе ведущего моста и размерная цепь на
 регулировку монтажного расстояния шестерни

 Цель исследования – обеспечение качества сборки узла (минимальной погрешности монтажного размера по высоте конического подшипника ) . Отметим , что достижение поставленной цели может рассматриваться в условиях ручной или автоматической сборки .

            Анализ литературы [11] показывает ,что :

            - наружные кольца подшипников монтируются в картер с натягом   0.02 -0.05 мм;

            - происходит деформация как корпуса , так и кольца подшипника ;

            - существует методика расчета радиальной деформации кольца подшипник при запрессовке;

            - при изменении монтажной высоты подшипника на качество сборки влияют условия самой сборки узла , например проворачивание вала в процессе затяжки;

            - осевая сила при работе подшипников может достигать величины 8000 Н.

            - приложение радиальной нагрузки не оказывает существенного влияния на работу подшипника.

           

 

В соответствии с анализом сформулированы следующие задачи исследования :

            а) определить значения радиальных деформаций кольца подшипника и соответствующие изменения монтажной высоты подшипника;

            б) Определить суммарное изменение монтажной высоты подшипника;

            в) экспериментально получить зависимость изменения монтажной высоты подшипника от силы затяжки без вращения и с вращением подшипника;

            г) разработать методику расчета необходимой точности силы затяжки обеспечивающей качество сборки таких подшипников ;

            Отметим ,что задачи исследования , поставленные в примере №3 , являются конкретизацией общих задач исследования , которые можно сформулировать практически для всех КНИР данного направления :

            а) выделить параметры (точность изготовления собираемых деталей , точность деталей сборочного устройства , режимы процесса и т.д.), оказывающие доминирующее влияние на качество сборки;

            б) исследовать влияние выделенных параметров на качество  сборки;

            в) определить оптимальное значение параметров процесса сборки данного соединения.

            Аналогичные задачи возникают , если целью исследования является обеспечение производительности сборки.

            Выделяют следующие группы КНИР , выполняемых по второму направлению:

1.      Исследования процесса автоматической ориентации и сопряжения деталей.

2.      Исследование процессов автоматической сборки узла или изделия в комплекте .

3.      Исследование процессов сборки , реализованных на действующем в конкретных производственных условиях автоматическом сборочном оборудовании.

Приведем характерные примеры тем КНИР соответственно для каждой  из выделенных групп исследований .

                        Пример №4. “Исследование процессов ориентации деталей быстропереналаживаемыми автоматическими устройствами”.

 Объект исследования – процесс ориентации деталей как составная часть технологического процесса сборки.

 Цель исследования- обеспечение максимальной производительности автоматической ориентации деталей при сборке.

                        Пример №5. “Технологическое обеспечение повышения производительности автоматической сборки шлицевого соединения”.

 Объект исследования – технологический процесс автоматизированной сборки шлицевого соединения.

 Цель исследования- обеспечение максимальной производительности автоматической сборки шлицевых соединений.

                        Пример №6. “Исследование путей повышения производительности автомата сборки коленчатого вала”.

 Объект исследования – технологический процесс автоматизированной сборки коленчатого вала.

 Цель исследования- обеспечение максимальной производительности автоматизированной сборки.

                        Задачи исследования для КНИР первых групп (примеры №4,5) практически совпадают с задачами исследования для КНИР первого направления (см.выше).

                        В КНИР, связанных с исследованием действующего автоматизированного сборочного оборудования (пример №6) , обычно ставятся такие задачи :

                        а) выявить потери производительности оборудования, определить их структуру и баланс;

                        б) определить виды отказов оборудования и установить их причину;

                        в) дать рекомендации с целью повышения производительности оборудования.

            Методика проведения  и обработка результатов исследований технологических процессов сборки имеют ряд особенностей , обусловленных спецификой исследуемых объектов.

            В теоретической части обычно приводится анализ процесса сборки или  ориентации с применением методов аналитической геометрии дифференциального исчисления , теоретической механики и т.д.

            Анализ процесса начинают с изучения объектов исследования по литературным источникам [12,13,14]  и др.

            В результате изучения устанавливают :

            а) существующие способы сборки выбранного соединения , их физическую сущность, преимущества и недостатки ;

            б) параметры ,оказывающие влияние на процесс сборки , диапазоны их изменения;

            в) механизмы, обеспечивающие сборку  по каждому из способов;

            г) методы расчета параметров процесса сборки и ожидаемого качества соединения.

            Из существующих способов сборки выбирают один или комбинацию способов , позволяющих максимально приблизиться к поставленной цели исследования.

            При  исследовании процессов автоматической ориентации для  каждой детали рассматривают несколько механизмов , а для каждого механизма – две или более схем ориентации. Сравнение вариантов позволяет оптимизировать параметры процесса ориентации .

            Погрешность положения сопрягаемых деталей может быть определена аналитическим путем расчета размерной цепи “базовая деталь – приспособление – исполнительный механизм – присоединяемая деталь ”.

            Взаимное влияние параметров процессов сборки  и ориентации может быть определено на основе полученных в результате анализа уравнений ,описывающих процесс. Изучение процесса в этом случае может быть проведено на компьютере с использованием имеющихся на кафедре программ , позволяющих получить численное решение уравнений движения сопрягаемых деталей.

            Разработка методики экспериментальной части КНИР должно предшествовать определение показателя , оценивающего процесс сборки , и вида функции , устанавливающей его зависимость от параметров процесса.

            Экспериментальная часть КНИР по процессам сборки в основном проводится на лабораторных установках. Отладку установки выполняет студент. Он же изготавливает часть необходимых деталей и образцы для исследования.