CC BY
104
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
УДК 621.9.06
ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ И РОБОТИЗИРОВАННОЙ СБОРКИ
А.О. Чечуга
Рассматриваются процессы автоматизированной и роботизированной сборки, их достоинства и недостатки, а также особенности сборочных операций и их применение для решения производственных задач.
Ключевые слова: автоматизированная сборка, роботизированная сборка, машиностроение, автоматизация, технологический процесс, сборочное оборудование.
На современном этапе развитие и применение в машиностроении автоматизации связано с тем, что осуществляется переход от разработки агрегатов и машин к созданию машин, подчиняющихся автоматизированному процессу работы и охватывающих разные стадии производственного процесса - от стадии заготовки до сборки. Технические решения при этом должны быть максимально оптимизированы. Сегодня происходит массовый переход на серийное производство с массового, причем широко развивается именно автоматизация процессов, являющихся вспомогательными. Особенность в том, что автоматизация приобретает комплексный характер внедрения: она находит применение как в технологических операциях, так и в функциях, касающихся управления.
Такая автоматизация требует постоянного усовершенствования технических средств (от простейших механизмов до электронных систем, электронных вычислительных машин и управляющих машин, систем программного управления и т.д.). Кроме этого, немаловажным пунктом является использование сходства средств и методов автоматизации на различных стадиях технологического процесса. Методы унификации также приносят ощутимый вклад в процесс автоматизации, так как на их основе можно значительно оптимизировать производство различных деталей.
Сборочное производство на современном этапе характеризуется серьезной технологической подготовкой и совершенствованием применяемых методов, для использования и внедрения в практику которых, как
правило, требуется комплексный подход. Он включает в себя такие процессы, как точная проработка технологичности изделия, типизация процессов сборки, проработка дополнительных процессов транспортирования изделий в процессе сборки, установка изделий на сборочных позициях, их контроль на каждом из этапов сборки и испытаний, а также внедрение нормализованного и переналаживаемого сборочного оборудования [2].
Технологические процессы автоматизированной сборки подчиняются ряду условий, одно из которых является наиболее важным: стандартизация и нормализация соединений, под которыми подразумевают иерархию соединений, подчиняющихся конкретной номенклатуре видов и точностей. На основе стандартизации широко применяется разработка рядовых сборочных процессов (операций и переходов) в сборочных единицах и изделиях.
Автоматизация сборки способствует повышению качества изделий, увеличивает в несколько раз производительность труда, понижает себестоимость работ по сборке. Можно также отметить высвобождение рабочих, снижение их производственного травматизма и сокращение производственных площадей. Технологические возможности сборки также повышают свой производственный потенциал благодаря автоматизации. На автоматизированном производстве можно собирать специфические изделия, сборку которых вручную произвести невозможно (например, это сборка в условиях токсичной или взрывоопасной среды, в условиях вакуума или высоких температур). Автоматизация сборочных работ имеет также на своем пути препятствия, которые заключаются, в основном, в технологической неотработанности конструкций изделий в сборке. Такое происходит из-за недостаточной стандартизации и небольшой серийности выпускаемых изделий, которая возникает в связи с недостатком или отсутствием типового автоматического оборудования. Как следствие, выпускаемые детали отличаются невысоким качеством, что вызывает необходимость проектирования специальной оснасткисборочного оборудования [4]. Сборочное оборудование должно быть специальным и направлено на производство разных типов деталей. Обычно изготовление сборочного оборудования осуществляется заводами-потребителями, а не предприятиями, специализирующимися на выпуске такого оборудования. В свою очередь такая ситуация провоцируетудлинение сроков его введения в эксплуатацию, а также увеличение стоимости производства оборудования. В таких случаях экономическая целесообразность автоматизированной сборки чаще всего снижена, к чему приводят долговременные сроки окупаемости выпуска данного оборудования.
Автоматизированная сборка включает в себя несколько основных этапов: ориентация деталей и основных частей изделия для использования автоматизированных транспортно-захватных устройств, очистка деталей и их контроль; осуществление автоматического выполнения соединений; пе-
ренос деталей и узлов; контроль между операциями; окончательный контроль; упаковка. Выполнение операций сборки при этом должно быть последовательным и проходить от более простого этапа к более сложному этапу [2].
Рис. 1. Автоматизация технологического процесса. Промышленные роботы
Характерная черта роботизированного производства заключается в том, что происходит замена рабочих-сборщиков изделий роботами-сборщиками. Контроль в таких случаях осуществляется автоматическими контрольными устройствами или роботами-контролерами. Главное отличие автоматизированного производства от роботизированного заключено в том, что если на автоматизированном производстве сборка может осуществляться с помощью методов полной или частичной взаимозаменяемости, где используется селективная сборка деталей и автоматы контроля и сортировки, то на роботизированном при сборке изделий нужно применять принцип полной взаимозаменяемости групповой взаимозаменяемости. Можно также отметить такую отличительную черту, что при автоматизации ограничено применение методов пригонки и регулировки. В роботизированном производстве строго должны быть соблюдены принципы выбора и постоянства баз, которые отвечают за качество собираемых изделий и надежность работы сборочных робототехнических комплексов [1].
На производствах в технологических сборочных процессах распространено применение промышленных роботов, которые также известны как роботизированные комплексы. Таких роботов применяют при выполнении всех видов сборочных работ для их полной автоматизации. В операциях сборки, где предполагается дальнейшая механическая обработка деталей, также используют промышленных роботов. Это облегчает подачу, ориентацию деталей, их соединение в один комплект, а затем взаимное закрепление, установку и снятие комплекта при обслуживании обрабатывающего оборудования. Часто применяются такие роботизированные комплексы в узловой сборке в самых разнообразных операциях: на стадии по-
иска и распознавания деталей, их переноса, ориентации и подачи на сборочную позицию, для проверки правильности размеров, качества соединения деталей и их закрепления, для транспортирования и укладки и даже, в некоторых случаях, упаковки собранного узла. Сборка под сварку может рассматриваться как операция узловой сборки и как операция, предваряющая механическую обработку. В завершающих стадиях сборки изделия роботизированные комплексы применяют для транспортировки, взаимного расположения и установки узлов, иногда для их соединения. Их применяют при транспортировании готовых изделий и даже для разборки, которая может быть предусмотрена в технологическом процессе.
Рис. 2. Устройство промышленного робота: 1 - датчик обратной связи; 2 - захватное устройство; 3 - кисть;
4 - рука манипулятора; 5 - колонна; 6 - основание; 7 - привод;
8 - блок управления с пультом
Промышленные роботы, которые предназначены для обслуживания роботизированных комплексов, должны обеспечивать всю совокупность последовательности, необходимой для правильного протекания процесса сборки. Такие перемещения напрямую зависят от требований, которые предъявляются процессу сборки, а также номенклатуры и программы выпуска, периодичности смены собираемых изделий комплексом и размеров технологического оборудования [3].
На современном этапе вполне целесообразно применение частичной автоматизации сборки. В условиях автоматизации выбор технологического варианта должен базироваться на конкретных расчетах. Нежелательна смена принятых решений в отношении роботизированных и автоматизированных технологических процессов, так как это увеличивает сроки подготовки оборудования и производства деталей, а также скажется на издержках производства. Важной особенностью автоматизированной сборки является многовариантность задачи её осуществления. Реализация одной и той же операции в большинстве случаев осуществляется системами, имеющими различный состав и набор рабочих элементов, совершенно разную
структуру и параметры. Трудоемкость выполнения сборочных операций по элементам различна, но в большинстве случаев наибольший удельный вес приходится на подачу, ориентацию и сопряжение элементов в процессе обработки. Для того чтобы достичь наибольшего эффекта при снижении процесса трудоемкости производства, необходимо направлять основные усилия на механизацию и автоматизацию, а именно на подачу, ориентацию и сопряжение элементов, так как они являются основополагающими в сборочном процессе.
Список литературы
1. Архаров А.П. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: конспект лекций. Тверь: ТГТУ, 2011. 122 с.
2. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: учебник для втузов / Н.М. Капустин [и др.]; под ред. Н.М. Капустина. М.: Высшая школа, 2004. 415 с.
3. Роботизированные технологические комплексы: учебное пособие / Г.И. Костюк, О.О. Баранов, И.Г. Левченко, В. А. Фадеев. Харьков, Национальный аэрокосмический университет "ХАИ", 2003. 214 с.
4. Макаров Н.М. Управление робототехническими системами и гибкими автоматизированными производствами. М.: Радио и связь, 1981. Ч. 3. 156 с.
Чечуга Антон Олегович, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
FEA TURES OF DEVELOPMENT OF TECHNOLOGICAL PROCESSES OF A UTOMA TED
AND ROBOTIZED ASSEMBLY
A.O. Chechuga
The processes of automated and robotic assembly, their advantages and disadvantages are considered. As well as the features of assembly operations and their application for production tasks.
Key words: automated assembly, robotic assembly, mechanical engineering, automation, technological process, assembly equipment
Chechuga Anton Olegovich, undergraduate, ChechugaO@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
