Каждая сборочная единица какой-либо машины как самостоятельное изделие может выпускаться независимо одно от другого в различных цехах одного завода или на разных заводах, которые могут быть созданы специально для выпуска этого оборудования. При этом процессы изготовления отдельных сборочных единиц одной машины могут выполняться одновременно. Время сборки всей машины значительно меньше, чем при последовательной сборке.
Типизация, унификация и стандартизация сборочных единиц и деталей позволяют ограничить рост числа типоразмеров комплектующих изделий и повысить число выпускаемых одинаковых изделий, а следовательно, снизить себестоимость продукции.
Стандартизация может осуществляться в пределах предприятия, объединения, отрасли, страны, группы стран.
При ограниченной номенклатуре унифицированных узлов, блоков, деталей, выпускаемых специализированными заводами, можно собирать изделия различной модификации для удовлетворения индивидуальным требованиям конкретного потребителя.
Таким образом, блочно-модульный принцип конструирования позволяет значительно улучшить условия производства изделий, ограничить номенклатуру, специализировать производство, сократить время и себестоимость изготовления продукции. Разделение машины на сборочные единицы позволяет автоматизировать сборку некоторых сборочных единиц.
Современные изделия целесообразно разрабатывать целыми гаммами, группами (например, гамма многоцелевых станков для изготовления деталей различных габаритных размеров или гамма Роботов, гамма сервоприводов разной мощности и т.п.). При едином конструктивном подходе создаются благоприятные условия для унификации и стандартизации элементов конструкции, а, следовательно, и условия для их автоматической сборки.
Конструкция машины или сборочной единицы должна быть такой, чтобы была возможна сборка без частичной разборки.
Детали и их конструктивные элементы должны быть стандартизованы. Следует конструировать группы деталей одного служебного назначения в соответствии с размерным рядом. Детали одной группы различаются только размерами, но имеют одинаковые форму и назначение, будучи составными частями изделий одной гаммы. Унификация и стандартизация изделий на базе размерных рядов позволяют произвести унификацию сборочного оборудования и оснастки, существенно сократить расходы на их проектирование и изготовление.
Детали не должны сцепляться друг с другом в процессе хранения, перемещения и подачи на сборочную позицию. Сцепление деталей в бункерах, лотках, магазинах может быть вызвано следующими причинами: наличием заусенцев и облоя; формой и размерами деталей; статическим зарядом пластмассовых и других неметаллических деталей; намагниченностью ферро-магнитных деталей; наличием масляной пленки, СОЖ и других веществ.
Для предотвращения сцепления деталей предусматривают: снятие фасок и заусенцев, чистку и мойку деталей перед сборкой, антистатическую обработку, размагничивание. Если сцепление может быть вызвано формой и размерами деталей (например, разрезные пружинные шайбы, спиральные пружины, у которых шаг навивки больше удвоенного диаметра проволоки), то такие детали нельзя хранить беспорядочно, подавать с помощью вибробункеров. Их нужно подавать поштучно к рабочим органам сборочного автомата, осуществляющим установку этих деталей в собираемое изделие. Поэтому в сборочных автоматах предпочитают осуществлять навивку пружин непосредственно перед их установкой в изделие.
Детали для удобства ориентации должны быть симметричными или существенно ассиметричными. Если деталь симметрична относительно какой-либо оси, то отпадает необходимость ее ориентации относительно этой оси перед установкой в изделие. У некоторых деталей можно предусмотреть дополнительные конструктивные элементы, которые делают их симметричными и не мешают выполнению их назначения. Винт трудно ориентировать по шлицевому торцу автоматически. Трудностей можно избежать, если шлицы сделать на обоих концах винтов.
Резьбовые шпильки с разной длиной резьбы по концам тоже трудно ориентировать автоматически определенным концом для установки в изделие. В этом случае целесообразно сделать одинаковую длину резьбы обоих концов шпильки. Если этого сделать нельзя, то на одном конце шпильки необходимо предусмотреть уступ, по которому будет происходить автоматическая ориентация. У несимметричной детали центр тяжести должен быть по возможности смещен относительно середины детали. Это необходимо для облегчения ориентирования деталей подающими устройствами.
Детали с ассиметричным внутренним контуром должны иметь ассиметричные наружные поверхности. Это связано с тем, что детали легче ориентировать по наружному контуру, чем по внутреннему, если центр тяжести мало смещен от плоскости симметрии. Наружная проточка детали помогает ориентировать ее необходимой стороной при автоматической установке в изделие.
Детали должны иметь заходные фаски. Фаски, как было показано, значительно расширяют допуск отклонения расположения поверхностей или осей устанавливаемой и базовой деталей перед их сборкой. Наличие фасок значительно облегчает попадание в резьбу при свинчивании деталей вручную. Но если при ручной сборке, дополнительно затратив время, можно завернуть винт без фасок, то автоматически выполнить это значительно труднее. Вместо обычной винто-завертывающей машины потребуется поисковая система с чувствительными элементами, обратными связями, микропроцессорами для управления поиском. Значительно проще обеспечивать заходные фаски при изготовлении деталей.
Детали должны иметь поверхности, удобные для захвата рабочими органами сборочного автомата. Эти поверхности должны иметь достаточно малые отклонения расположения относительно вспомогательных баз для базирующей детали и основных баз для устанавливаемой.
Систематизируем описанную в предыдущих разделах по частям методику размерного анализа сборки. Целями размерного анализа сборки является: обеспечение требуемого качества изделия; обеспечение возможности автоматизировать сборку.
Основные задачи размерного анализа следующие: выявление размерных связей на всех этапах осуществления автоматического сборочного процесса; выбор методов и средств осуществления автоматического сборочного процесса; определение требований к собираемым деталям, к точности работы используемых сборочных средств.
Исходя из служебного назначения (СН) машины или сборочной единицы определяют требования точности (ТТ) положения и движения ее исполнительных поверхностей аналитически или экспериментально.
Определяют конструкторские размерные связи построением размерных цепей, где исходными звеньями являются ТТ изделия.
Выбирают метод достижения точности (МДТ): полная, неполная, групповая взаимозаменяемость, регулировка или пригонка с учетом экономично достижимой точности изготовления звеньев при заданном объеме производства и возможностей автоматизации.
Рассчитывают допуски соединяемых размеров деталей, которые необходимо выдержать при изготовлении деталей для того, чтобы было возможно достичь ТТ при сборке выбранным методом достижения точности.
Указанные 1–4-й этапы характерны и обязательны при разработке процесса изготовления изделия с любой степенью автоматизации. Для автоматической сборки следует учесть особенности выбора и реализации МДТ, а также технологичность конструкции изделия. Остальные этапы для условий ручной сборки не нужны. Они необходимы только для автоматизированной сборки.
Выбирают методы и средства транспортирования и ориентирования собираемых деталей. Оценивают технологичность конструкции дет, пен.
Определяют требуемую точность относительного положения сопрягаемых перед сборкой деталей с учетом возможностей увеличения допусков благодаря использованию фасок.
Выбирают способ достижения требуемой точности относительного положения деталей (с координацией деталей рабочими органами сборочного автомата или поисковой системой).
Выбирают схему базирования собираемых деталей и разрабатывают устройства, реализующие требуемую схему с учетом обеспечения свободы перемещений и поворотов деталей по отдельным координатным осям.
Выбирают схему сборочной позиции и строят сборочные размерные цепи, исходными звеньями которых являются допустимые. отклонения относительного положения координатных систем сопрягаемых деталей.
Рассчитывают допуски размеров составляющих звеньевразмерных цепей, которыми в том числе могут быть: пространственные отклонения положения сопрягаемой поверхности каждой детали относительно ее технологических баз при сборке; размеры деталей сборочного автомата.
В результате проведенного размерного анализа сборочного процесса можно выявить: допустимые отклонения размеров сопрягаемых поверхностей, необходимые для реализации выбраного МДТ; допустимые отклонения расположения сопрягаемых поверхностей детали относительно ее технологических баз, используемых при сборке; параметры фасок по сопрягаемым поверхностям для улучшения условий собираемости: требования к поверхностям, используемым в качестве технологических баз при автоматической сборке, например, с целью снижения погрешности установки собираемой детали в рабочем органе сборочного автомата; требования к конструкции детали для облегчения ее ориентации.