Разработка метода и средства автоматизированной сборки на основе поисковой адаптации положения соединяемых осесимметричных деталей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Давыдова, Наталья Сергеевна

• Давыдова, Наталья Сергеевна
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Давыдова, Наталья Сергеевна

Введение.

1 Анализ существующих методов и средств автоматизированной сборки, реализующих адаптацию положения деталей путём ненаправленного поиска.

1.1 Методы и средства автоматизированной сборки, реализующие адаптацию положения деталей путём ненаправленного поиска.

1.2 Результаты сравнительного анализа.

1.3 Цель и задачи работы.

2 Обоснование выбора оптимальной поисковой траектории для средств автоматизированной сборки с ориентацией соединяемых деталей путём ненаправленного поиска.

2.1 Критерии оценки оптимальности плоской математической кривой как траектории автопоиска.

2.2 Анализ плоских математических кривых.^

2.2.1 Алгебраические спирали.

2.2.2Периодические кривые.

2.2.3 Алгебраические кривые.

2.3 Количественный анализ плоских математических кривых.

Вывод.

3 Реализация поисковых траекторий устройствами с параллельными кинематическими цепями.

3.1 Определение геометрического места программных траекторий совмещения собираемых деталей.

3.2 Анализ области возможных положений исполнительного органа устройства с параллельными кинематическими цепями.

3.3 Определение управляющих воздействий, необходимых для реализации поисковых траекторий совмещения сопрягаемых деталей и узлов.

3.4 Анализ законов изменения углов отклонения управляющих звеньев манипулятора с тремя параллельными кинематическими цепями при совмещении соединяемых деталей путём ненаправленного поиска по траектории в форме спирали Архимеда.

Вывод.

4 Обоснование метода и средства динамической поисково-угловой автоматизированной сборки собираемых деталей.

4.1 Условия согласования этапов динамических относительной поисковой и угловой адаптации присоединяемой детали.

4.2 Анализ процесса ориентации сопрягаемых деталей.

4.3 Исследование динамики присоединяемой детали в сборочной головке на этапе совмещения.

4.4 Метод и средство динамической поисково-угловой автоматизированной сборки осесимметричных деталей.

Вывод.

5 Методика выбора и расчёта параметров средства автоматизированной сборки на основе поисковой адаптации положения соединяемых осесимметричных деталей.

5.1 Перечень параметров.

5.1.1 Перечень параметров, по которым выполняется выбор и расчёт. 102 5.1.2Перечень параметров, выбор и расчёт которых выполняется.

5.2 Методика выбора и расчёта параметров средства автоматизированной сборки осесимметричных деталей.

Вывод.

6 Экспериментальное исследования работы сборочной головки.

6.1 Факторы, влияющие на результаты эксперимента.

6.2 Планирование эксперимента.

6.2.1 Характеристика соединяемых деталей.

6.2.2План эксперимента.

6.2.3Описание конструкции и принципа действия экспериментальной установки.

6.3 Анализ результатов эксперимента.

Вывод.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода и средства автоматизированной сборки на основе поисковой адаптации положения соединяемых осесимметричных деталей»

Сборка является завершающим этапом производственного цикла промышленной продукции [39]. От его качества зависит качество, долговечность, надёжность изделий. Объём сборочных операций и их трудоёмкость в производстве промышленной продукции значительны (таблица 1) [8], [42], [62].

Таблица!

Отрасль машиностроения Удельный вес сборочных работ в трудоемкости производства изделий, % Уровень механизации и автоматизации сборочных работ, %

Тяжёлое машиностроение 35 8-12

Станкостроение 25 22-25

Автомобилестроение 18-20 50

Приборостроение 40-42 10-12

В основном объектами сборочных операций в машино- и приборостроении являются [5], [44], [45], [49], [57]: цилиндрические соединения с гарантированным зазором; соединения заклепками по цилиндрической поверхности; резьбовые соединения цилиндрической и конической резьбой; штифтовые соединения по цилиндрической и конической поверхностям; штифтовые соединения; шпоночные соединения; профильные соединения (по поверхностям квадрата, шестигранника и так далее). Совокупность сопрягаемых поверхностей деталей, образующих такие соединения, характеризуются наличием нескольких плоскостей симметрии, линия пересечения которых является осью симметрии этих поверхностей, — детали осесимметричные. Повысить интенсивность, снизить трудоёмкость и себестоимость изготовления продукции позволяет внедрение на промышленных предприятиях автоматизированной сборки. Решению этой задачи в различных её аспектах посвящены работы таких учёных, как Гусев A.A., Житников Ю.З., Замятин В.К., Лебедовский М.С., Соломенцев Ю.М., Тимофеев A.B., Федотов А. И., Ямпольский JT.C., Яхимович В.А. и многих других.

В процессе автоматизированной сборки необходимо выполнить: транспортирование соединяемых деталей на позицию сборки; относительную линейную и угловую ориентацию соединяемых деталей; совмещение сопрягаемых поверхностей; возвращение системы в исходное положение. В настоящее время уровень автоматизации сборки невысокий (таблица 1) [8], [42], [62]. Основные причины [6], [7], [52]: недостаточный уровень производительности автоматизированного сборочного оборудования; высокие погрешность позиционирования и вероятность заклинивания сопрягаемых деталей; требования к точности изготовления и конструкции собираемых деталей превышают достаточные для их качественной работы в узле; ограниченная номенклатура и перечень типоразмеров соединений. Погрешности позиционирования обусловлены [52]: недостаточной жёсткостью перемещающих механизмов; появлением зазоров и люфтов в кинематических парах перемещающих механизмов; погрешностью базирования соединяемых деталей; погрешностью расположения базовых поверхностей деталей; инерционностью приводов перемещения деталей; неточностью в задании программных траекторий движения соединяемых деталей.

Существует два направления решения проблемы автоматизации сборки.

1) Разработка специализированных средств автоматизации, позволяющих обеспечить точное воспроизведение простыми методами отдельных этапов сборочных операций [52]. Это могут быть различные по сложности и принципу действия устройства.

2) Разработка универсальных средств автоматизации, обеспечивающих реализацию всех необходимых для автоматизированной сборки операций одним устройством [47], [52]. Это наиболее перспективное направление. Устройства обладают широкими технологическими возможностями, компактной конструкцией, высокой производительностью, надёжностью по сравнению с системой специализированных средств.

Загрузка соединяемых деталей, их транспортирование на позицию сборки и удаление собранного узла с позиции сборки являются вспомогательными операциями. Для выполнения этих функций успешно применяется достаточное количество устройств. При исследовании автоматизированной сборки они рассматриваться не будут.

Для компенсации погрешностей позиционирования и увеличения значения начального рассогласования, при котором возможна сборка сопрягаемых деталей, целесообразно снабдить средство автоматизированной сборки устройством их предварительной ориентации. Предпочтительными являются устройства ненаправленного поиска. Так по сравнению со средствами, реализующими метод ориентации воздействием одной детали на другую, они обеспечивают ориентацию сопрягаемых деталей: при большем начальном рассогласовании; некруглых, резьбовых деталей, а так же хрупких и тонких деталей благодаря тому, что оказывают на них меньшие механические нагрузки [6], [33], [36], [38]. При всех равных условиях по сравнению с устройствами направленного поиска имеют более простую конструкцию, не требуют выполнения сложной системы управления исполнительным органом, точность позиционирования и производительность, не зависящие от характеристик датчиков системы управления, меньшую себестоимость [6], [28], [31], [33], [34], [35], [37], [38], [43], [46], [56]. Применение устройств ориентации направленного поиска исключает угловую адаптацию соединяемых деталей при совмещении, так как перемещаемая деталь в них жёстко закреплена относительно исполнительного органа. Поэтому вероятность заклинивания деталей узла в таких устройствах гораздо выше, перечень выполняемых устройством соединений гораздо меньше. Угловая адаптация деталей достаточно успешно выполняется специализированными устройствами [6], [29], [30], [33]. Их применение усложняет конструкцию, снижает её надёжность, увеличивает себестоимость, ограничивает технологические возможности, уменьшает производительность сборочного устройства. Производительность средства автоматизированной сборки в основном определяется производительностью устройств ориентации соединяемых деталей и зависит от значения начального рассогласования деталей собираемого узла. При соединении с устройствами автоматизированной сборки существенно ограничиваются технологические возможности и производительность средств ориентации.

Исходя из выше изложенного, в настоящее время существует актуальная научно-техническая задача разработки универсальных средств автоматизированной сборки на основе поисковой адаптации положения соединяемых осе7 симметричных деталей, обеспечивающих расширение технологических возможностей и повышение производительности сборочных операций.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Давыдова, Наталья Сергеевна

Результаты работы внедрены для сборки корпусов светодиодных светильников типа 8811-220/40, 88и~220/80, 8811-220/160.

Внедрение результатов диссертационной работы Натальи Сергеевны Давыдовой позволило повысить производительность процесса сборки, эффективность использования сборочного оборудования, свести к минимуму заклинивание деталей узлов на этапе совмещения.