CC BY
17
ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ
УДК 621.002
В. М. Борисов, С. В. Борисов УПРАВЛЕНИЕ СРЕДСТВАМИ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
В КОМПРЕССОРОСТРОЕНИИ
Ключевые слова: управление процессом, компрессоростроение, сборка, механизация, автоматизация, эффективность внедрения.
Рассмотрены основные пути и средства механизации и автоматизации операций и технологических процессов сборки компрессоров. Рассмотрены возможности механизации и автоматизации наиболее трудоемких операции сборки компрессоров и определены основные условия организации управления процессами. Предлагается формула для расчета сопутствующей экономической эффективности.
Keywords: process control, compressor engineering, assembly, mechanization, automation, efficiency of implementation.
The basic ways and means of mechanization and automation of the operations and processes of assembly of the compressors. The possibilities of mechanization and automation of the most labor intensive compressor assembly operation and the main conditions of the processes of management. Proposed formula for calculating the concomitant economic efficiency.
Модернизация компрессоростроения предусматривает и дальнейшее повышение уровня механизации и автоматизации технологических процессов. Механизация и автоматизация облегчает и улучшает условия труда рабочих, обеспечивает значительное повышение производительности труда, снижение себестоимости выпускаемых изделий и повышение их качества [1-3]. Развитие механизации и автоматизации предполагается проводить по двум направлениям: механизация и автоматизация отдельных операций, а также механизация и автоматизация технологических процессов. Выбор того или иного направления зависит в основном от масштабности и стабильности производства изделий, а также от их конструктивно-технологических особенностей [4]. Затраты на разработку и внедрение мероприятий по механизации и автоматизации сборочных операций и технологических процессов достаточно быстро окупаются для крупносерийного и массового производства. Для компрессоростроения - мелкосерийного или серийного производства, разрабатываемые и внедряемые средства механизации и автоматизации, могут оказаться нерентабельными. В данном случае механизация и автоматизация оправдывается соображениями облегчения труда и устранения субъективных погрешностей, влияющих на качество изделия.
Между тем удельный вес сборки в компрессоро-строении, по данным авторов, составляет от 45 до 60% от общей трудоемкости изделия. Уровень же механизации и автоматизации сборки достаточно низок: 80-90% сборочных работ выполняется вручную. Основные причины этого следующие: во-первых, многообразие рабочих движений и приемов, которыми характеризуется процесс сборки. Связано это как со способами осуществления соединений, так и с разнообразием конструкций собираемых элементов;
во-вторых, сложность конструктивных форм сборочных единиц по сравнению с деталями часто делает невозможным выполнение некоторых этапов
автоматизированного цикла общей сборки изделия, например, бункеризацию.
При любых выбранных направлениях механизации и автоматизации сборки, прежде всего, следует рассматривать наиболее трудоемкие операции.
К таковым можно отнести: подготовительные операции сборочного процесса, транспортировку деталей и сборочных единиц и изделий, распределение деталей и сборочных единиц, ориентацию деталей и сборочных единиц, сопряжение деталей и сборочных единиц, контроль сборочных параметров и их регулирование.
Механизация подготовительных операций, как, например, расконсервация, промывка, рассортировка обычно не встречает серьезных трудностей. Например, для промывки могут быть рекомендованы специальные промывочные машины. Такие машины должны состоять из трех камер: в первой деталь промывается подогретым щелочным раствором при помощи распылителей; следующей чистой водой смываются остатки промывочного, состава, в третьей камере деталь просушивается сжатым воздухом. Движение детали через все камеры промывочной машины непрерывное и осуществляется с помощью того или иного транспортера. Обезжиривание деталей также рекомендуется производить в специальной камере паром. Весьма эффективна очистка деталей ультразвуком. Для чего также имеются специальные ванны с полной механизацией процесса очистки.
Наибольший удельный вес по трудоемкости составляют операции по обеспечению сопряжений: резьбовых, сварных, с натягом.
Для решения проблемы автоматизированной сборки резьбовых соединений могут быть предложены следующие рекомендации: введение устройств для точной ориентации резьбовых деталей и создания в них направляющих элементов, дальнейшее совершенствование механизированного инструмента, более широкое применение самотормозящихся резьбовых деталей, позволяющих ис-
ключить операции шплинтовки, создание надежных бункерных, подъемных и перевертывающих устройств.
Механизация и автоматизация сварных операций может быть осуществлена при любых видах сварки, однако, более доступные для этого операции при сварке встык, при контактной и электронно-лучевой сварке. При этом труднее поддается механизации не сам процесс сварки, а сборка под сварку, установка сборочной единицы на приспособление и его снятие после сварки.
Для автоматизации пайки основные затруднения возникают при сборке. Подготовительные, операции: механическая очистка, деталей и их электрополирование, нанесение припоя и, наконец, сам процесс пайки могут быть полностью автоматизированы.
Сборочные автоматические машины обычно включают следующие элементы: автоматические, загрузочные бункерные или магазинные устройства. В бункерах, имеющих специальные ориентирующие устройства, детали ориентируются и подаются поштучно на сборочные позиции. Детали сложной конфигурации закладываются партиями ориентированном положении в магазинные устройства. Поштучная подача из магазинов осуществляется с помощью специальных отсекателей; питательные механизмы, подающие ориентированные детали на сборочные позиции; сборочные позиции, состоящие из механизмов, обеспечивающих заданное взаимное положение сопрягаемых деталей, надежно удерживающих их при сопряжении и осуществляющих сам процесс сопряжения.
В автоматических линиях имеются транспортирующие устройства для передачи собираемого объекта с одной позиции на другую, а также контрольно-измерительные механизмы для проверки и регулировки сборочных параметров и отбраковки.
Для решения задач по механизации и автоматизации сборки необходимо выполнение следующих основных условий [5]: отработка технологичности конструкции деталей и сборочных единиц с точки зрения возможности и простаты механизации и автоматизации сборочного процесса. Деталям целесообразно придавать симметричные и простые формы, специальные базы для установки на сборочных позициях, направляющие элементы, что упростит ориентацию деталей и конструкцию бункерных и других устройств, облегчая доступ механизированного инструмента к крепежным деталям; пересмотр методов сборки, обеспечивающих заданную точность. Следует по возможности избегать операции регулировки, подбора и пригонки, трудно поддающиеся автоматизации. Изделия целесообразно собирать по
методу полной взаимозаменяемости. Классификацию деталей и сборочных единиц осуществлять по признаку общности конструктивно-технологических особенностей. Разработку типовых технологических процессов для классов сборочных единиц и изделий, производить с учетом дифференциации операций и приемов, кроме того, необходимо обеспечивать наименьшее число перемен положений базовых деталей и сборочных единиц. Эти требования должны выполняться при разработке типовых конструкций сборочных механизмов для ориентации, установки, закрепления и сопряжения деталей, а также при выборе рациональной компоновки отдельной машины или автоматической линии.
Экономическую эффективность механизации или автоматизации отдельной сборочной операции можно рассчитать по формуле
З
Т = [1 1 (З1 + Н и 2 (З2 +Н2 ,
где Т - число лет окупаемости затрат на механизацию или автоматизацию, З - затраты на механизацию или автоматизацию, 11, 12 - штучное время до
и после внедрения мероприятия, 31, основная зарплата рабочего до и после внедрения мероприятия, Н1, Н2 - накладные расходы, связанные с операцией до и после внедрения мероприятия, N - годовая программа выпуска изделия.
Для мелкосерийного и серийного производства рекомендуется Н = 300%3 .
Если удельный вес заработной платы рабочего в себестоимости изделия мал, а выпуск их в количественном отношении невелик, то механизация и автоматизация может оказаться не рентабельной. В этом случае следует учитывать облегчение условий труда, повышение культуры производства и повышение качества выпускаемых изделий за счет сведения к минимуму погрешностей сборки.
Литература
1. В.М.Борисов, С.В.Борисов, Вестн. Казан, технол. унта, 16, 3, 183-184 (2013).
2. В.М.Борисов, С.В.Борисов, Вестн. Казан, технол. унта, 17, 1, 252-253 (2014).
3. В.М.Борисов, С.В.Борисов, Вестн. Казан, технол. унта, 18, 21, 112-114 (2015).
4. М.П. Новиков, Основы технологии сборки машин и механизмов. Машиностроение, Москва, 1980. 592 с.
5. В.М. Борисов, В.А. Лашков, С.В. Борисов, Вестн. Казан. технол. ун-та, 11, 401-405 (2010).
© В. М. Борисов - к.т.н., доц. каф. машиноведения КНИТУ, lashkov_dm@kstu.ru; С. В. Борисов - к.т.н., доц. каф. машиноведения КНИТУ.
© V. M. Borisov - c.t.s., associate professor of the department of mechanical engineering of Kazan National Research Technological University (KNRTU), lashkov_dm@kstu.ru, S. V. Borisov - c.t.s., associate professor of the department of mechanical engineering of KNRTU.
