CC BY
58
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АДАПТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ СБОРКИ МИКРООБЪЕКТИВОВ
Ю.В. Еремин
Селективная сборка - одна из самых технически и экономически выгодных сборочных технологий. Единственным существенным недостатком этой технологии является невозможность ее использования в условиях серийного и, тем более, мелкосерийного производства. Расширение области применения селективной сборки - интересная и актуальная задача, которая решается введением в нее адаптивного компонента, т.е. с помощью адаптивно-селективной сборки (АСС).
Обеспечение требуемой точности в приборостроении - одна из важнейших проблем. Точность изготовления деталей - один из основных критериев качества приборов. Но этот критерий зависит не только от точности изготовления самих деталей, но и от точности их сборки. Допуск любой посадки представляет собой сумму допусков на размеры сопрягаемых поверхностей, а рассеяние функциональных характеристик узла или прибора в той или иной мере зависит от допусков, которые реализуются в процессе сборки. Именно на этапе сборки становятся явными дефекты изготовления комплектующих, их несоответствие техническим и точностным требованиям. Поэтому обеспечение высокой точности сборки является особенно сложным и важным.
В условиях рыночной экономики, чтобы выжить и иметь возможность развиваться и получать прибыль, производитель должен изготавливать конкурентоспособную продукцию. Конкурентоспособность определяется качеством изготовления изделия и его себестоимостью. Качество изделия определяется точностью изготовления комплектующих, а также качеством сборки. Себестоимость в большей степени зависит от стоимости материалов, затраченных на изготовление изделия, затрат на изготовление комплектующих и затрат на сборочный процесс.
При серийном производстве микрообъективов сборочный процесс является наиболее трудоемким, дорогостоящим и ответственным, К нему предъявляются повышенные требования. Поэтому производитель в условиях конкуренции и рыночной экономики должен решать задачу минимизации затрат на изготовление прибора, что одновременно подразумевает снижение затрат на изготовление деталей и узлов, а также затрат на сборку. Поэтому во многих случаях сборочный процесс является решающим этапом, дающим предприятию возможность выжить и получать прибыль в жестких экономических рамках.
В настоящее время самое большое число заказов составляют заказы на средние серии изделий. Как правило, осуществление таких заказов связано с очень узкими временными рамками и сопровождается изменением требований заказчика к характеристикам изделия непосредственно на этапе его изготовления. Поэтому производственная линия должна обладать достаточной гибкостью. Итак, в условиях современного серийного производства, жестких экономических рамок и высоких требований, предъявляемых к точности изделия, требуются, в первую очередь, сборочные технологии, отвечающие одновременно следующим требованиям:
• минимизация производственных затрат;
• изыскание возможности максимального применения уже имеющегося производственно-технического парка оборудования для изготовления деталей и сборочных единиц;
• гибкость производственных систем [2].
На сегодняшний день такой технологией является АСС, основанная на принципах селективной сборочной технологии и обладающая предельно возможной на сегодняшний день гибкостью. Математический аппарат АСС базируется на точностном расчете, в основу которого положено принятие реальных кривых распределения действитель-
ных размеров величин влияния и гибкой системе определения и оптимизации границ их групп допусков.
Лежащий в основе АСС адаптивный компонент нацелен на реализацию сложнейшей задачи - установления адаптивной связи между процессами изготовления деталей и их сборки. Именно реализация этого адаптивного компонента и использование в АСС развитого и усовершенствованного математического аппарата лишает данную технологию недостатков, присущих селективной сборке, и делает возможным ее применение для условий мелкосерийного и серийного производства.
При использовании АСС бесспорно увеличиваются затраты на организацию и проведение сборочного процесса, но эти затраты незначительны по сравнению с выгодой, которая достигается за счет гибкости производственной системы в условиях реального производства. Таким образом, применение АСС - сборочной технологии для серийного и мелкосерийного производства - становится актуальной задачей, а исследование возможности применения данной технологии в различных отраслях производства - перспективной задачей [4].
Помимо модели допуска АСС, необходимо дополнительно решение следующих задач:
• определение реального вероятностного распределения признаков качества (величин влияния) узлов и отдельных деталей;
• назначение приемлемых границ групп допусков для обеспечения требуемых функциональных допусков признака качества для собираемых узлов или изделий в целом;
• коррекция границ групп допусков и параметров процесса вследствие изменяющегося во времени состояния технологического процесса;
• проведение определенной стратегии сборки в зависимости от состояния промежуточного накопителя и расхода узлов и отдельных деталей.[6]
■ ! Аць Ас,
Изготовление Д/У
Г
Измерение
Х,(165Х,)
Ю(Х;)
ТО)
Определение групп допусков
Корректировка параметров процесса
Упорядочение
I
У(165Уги1)
Сборка
Потоки:
-------► Информационный
" Материальный
Рис. 1. Принципиальная схема адаптивно-селективной сборочной технологии
2
4
На рис. 1 представлена принципиальная схема АСС, где ш(х;) - реальное вероятностное распределение, X - признаки качества (величины влияния), - приемлемые границы групп допусков,. ЪУги\ - требуемые функциональные допуски, У - признак
качества для собираемых узлов или изделий в целом, Д^, До1 - математическое ожидание и дисперсия как основные параметры управления производственным процессом
[5, 7].
Рассмотрим возможность применения АСС на примере сборки объектива-стигмахромата ОСХ-40П-0. Конструкция микрообъектива с точки зрения его сборки является нетехнологичной, так как предполагает настройку, юстировку и дополнительную механическую обработку, что требует использования рабочих очень высокой квалификации [1, 3]. При этом необходимо определить по видимому изображению калибра количество и толщину деталей (регулировочные шайбы поз. 5, 6, 7, 8, 9, 10) для корректировки воздушного промежутка между линзами в сборках поз. 1 и 2.
Применение АСС для сборки микрообъектива потребует введения следующих основных операций комплектования.
1. Подбор оправ по величине смещения оптической и геометрической осей относительно друг друга и подбор корпуса или оправы поз.20 (см. рис. 2) со смещенными на аналогичную величину осями наружного и внутреннего цилиндров корпуса для компенсации данного смещения.
2. Подбор оправ по величине угла наклона линзы и ориентирование для устранения аберраций при сборке (см. рис. 3).
Угол наклона п линзы Угол наклона п+1 линзы
3. Получение размера 45±0.015 (размер от опорного торца объектива до плоскости предмета, см. рис. 2) заменой детали поз.15 на группу деталей с различным размером А (рис. 4) для замены обработки в процессе сборки на подбор необходимой детали. При этом обеспечивается совпадение плоскости предмета и точки пересечения световых лучей (см. рис. 5)
А
Рис. 4. Деталь поз. 15
Здесь размер В - толщина материала, который необходимо снять по существующей технологии сборки микрообъектива для компенсации всех погрешностей сборки и изготовления.
4. Центрирование оправы (рис. 2) не регулировкой, а за счет оптимизации групп допусков деталей, т. е. посредством снижения величины поля допуска сборки при указанных на чертеже допусках на изготовление деталей.
Данное изменение не только упрощает технологический сборочный процесс, исключая центрирование второй оправы, но и исключает заливку герметиком отверстий в корпусе для фиксации оправы. Также упрощается конструкция корпуса -исключением отверстий для герметика.
5. Внедрить операцию комплектования селективным способом для деталей поз.19 и 20 (см. рис. 2), так как по существующей технологии необходимый зазор контролируется по усилию перемещения деталей при их притирке, что требует высокой квалификации сборщика.
Фронтальная линза Плоскость предмета
1 А --------^
1 H _________~~ В <-Ы
Рис. 5. Траектория лучей через оптические элементы
Благодаря данной модернизации ожидаются следующие результаты:
1. упрощение конструкции микрообъектива;
2. снижение количества операций при изготовлении деталей и сборке изделия;
3. возможность существенного расширения допусков на изготовление деталей микрообъективов, что снижает их себестоимость;
4. улучшение санитарно-гигиенических условий рабочих сборочного участка за счет исключения из сборочного процесса механической обработки (снижение шума и пыли).
Таким образом, доказана возможность применения АСС в серийном производстве
для решения проблемы комплектования микрообъективов.
Литература
1. Адамиров Ю.Д. Технологичность конструкций изделий: Справочник. М.: Машиностроение, 1985.
2. Белянина П.Н., Лещенко В.А. Гибкие производственные комплексы. М.: Машиностроение, 1984.
3. Валетов В.А., Орлова А.А.. Адаптивно-селективная сборка в серийном микроскопо-строении. // Известия вузов. Приборостроение.2002. №3.
4. Grabow J., Hess D., Zocher K.-P. Laborprüfstand für Kennlinienmessungen und Strömungsuntersuchungen an Radiallüftern (Neues Elektromotorenwerk Schleusingen). Forschungsbericht, TU-Ilmenau/ FG Fabrikbetrieb 1999.
5. Görsch D., Kosub S., Zocher K.-P. Allgemeine Systeme der Toleranzgruppenoptimierung. In: 44. IWK TU Ilmenau 1999, Band 3 - Vortragsreihe Produktion und Logistik, S. 411416.
6. Zocher K.-P.. Qualitätssichernde Fertigungsgestaltung und -Steuerung, Teil 1-5. Vorlesungsskript TU Ilmenau. 2002.
7. Zocher K.-P., Kosub S., Görsch D. Toleranzgruppenoptimierung für die Adaptive und Selektive Montage. In: 44. IWK TU. Ilmenau. 1999. Band 3 - Vortragsreihe Qualitätssicherung, S. 463-468.
