WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

На правахрукописи

УДК 621.757:65.011.56

Кристаль МаркГригорьевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВПОВЫШЕННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ИНАДЕЖНОСТИ ДЛЯ СБОРКИ

Специальности: 05.02.08 –Технологиямашиностроения

05.13.06– Автоматизация и управлениетехнологическими

процессами ипроизводствами (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученойстепени

доктора техническихнаук


Москва – 2009

Работа выполнена вВолгоградскомгосударственном техническом университете

Научныйконсультант:

доктортехнических наук, профессор

Семенов Евгений Иванович

Официальные оппоненты:

доктортехнический наук,профессор

ВолчкевичЛеонид Иванович

доктор техническихнаук, профессор

Золотаревский Юрий Михайлович

доктор техническихнаук, профессор

ФедотовАлексей Иванович

Ведущая организация:

«Московский государственныйуниверситетприборостроения и информатики»

Защита состоится« » 2009 г. в 14-30 часов на заседании диссертационного советаД 212.141.06 вМГТУ им. Н.Э.Баумана по адресу:

105005, г. Москва, 2-яБауманская ул., д. 5.

Ваш отзыв наавтореферат в 1 экз., заверенный печатью,просим высылать по указанномуадресу.

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э.Баумана.

Телефон для справок: (499)267-09-63

Автореферат разослан«» 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационногосовета,

д. т. н., доцент



Михайлов В. П

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальностьработы. Сборка, одна из наиболеетрудоемких составляющих технологическихпроцессов производства машин, являетсяконечным иответственным этапом изготовления изделий. От качестваи производительности сборочного процессазависит производительность выпуска машин, их качество иконкурентоспособность. Трудоемкостьсборочных работ достигает25-30 % от общей трудоемкости изготовления изделий вмашиностроении. Этообусловленоневысокой производительностью и надежностью автоматических сборочных систем.Поэтому актуально такое развитие научныхнаправлений, представленных РоссийскимФондом фундаментальных исследований в разделах2.5 "Гибкие производственные системы", 2.9"Технологии производства массовой металлопродукциис новым уровнем свойств", которое могло быликвидировать этот недостаток.

Для массовогопроизводства применяютнепереналаживаемые сборочные автоматы иавтоматические линии. В серийномпроизводстве, в составе гибких сборочныхсистем, целесообразно модульноепостроение технологических ивспомогательных средств базеэлектромагнитных вибрационных и струйныхпневматических устройств, как не имеющихкинематических связей.

Повышениепроизводительности автоматической сборкиизделий осуществлено в многопозиционныхдискретных сборочных устройствах (ДСУ), гдепараллельно действуют несколько рабочих позиций.Параллельно-последовательное выполнениетехнологических и вспомогательныхпереходов реализуют в процессе транспортного перемещениясборочных позиций в роторныхмногопозиционных машинах -дискретно-непрерывных сборочныхустройствах (ДНСУ). В непрерывных сборочныхустройствах(НСУ) сборку комплектов деталей выполняют впроцессе вибротранспортирования череззону сборки (ЗС) случайными потоками. В ДНСУи НСУ производительность пропорциональнаскорости транспортирования деталей иобратно-пропорциональна шагу между ними, иограничена вероятностью сборки, не превышающей в НСУ величину =0,3, что не отвечает современнымтребованиям.

Производительность автоматического сборочногоустройства (СУ) зависит, какот вероятности, так и откоэффициента готовноститехнологического ивспомогательного оборудования. Величина падает с увеличением числа рабочих позиций и исполнительных ивспомогательных механизмов сборочногоустройства (СУ). Поэтому однопозиционныеНСУ, реализованные на базе надежных вэксплуатации вибротранспортных устройств(ВТУ), целесообразнее использовать длясборки, нежели многопозиционные роторныемашины. Производительность НСУ может бытьповышена содной стороны, за счет повышения скоростивиброперемещения в ЗС, что требует создание новыхпрогрессивных типов вибробункерных ориентирующих устройств (ВБОУ) и ВТУ,а с другой стороны, за счет созданияусловий, повышающих вероятность сборкисоединений.

Надежность сборкицилиндрических соединений в ДСУ и ДНСУобеспечивают анализом размерных цепей ирасчетом допустимых значений составляющихпогрешностиотносительного расположения сопрягаемыхдеталей на сборочных позициях, авероятность сборкиопределяют при значениях этой погрешности,соизмеримой с величиной зазора соединения. Этот подход неприемлем для НСУ,где в направлении транспортированиясопрягаемых деталей через ЗС отсутствуютбазы, а суммарная погрешность относительногорасположения сопрягаемых поверхностей напорядок и более превосходят аналогичнуюпогрешность в ДСУ и ДНСУ.

Повышению вероятности автоматическойсборке способствуют методы пассивной адаптации,где детали сопрягают с предварительнымнаклоном их осей, в плавающих базах и подвибрационным воздействием, реализованнымвибраторами различной природы, в том числе ипневмовихревыми. В плавающих схемах воздействие насопрягаемые детали воздействуют внешними силами сборки с 20% погрешностью пожесткости пружинных элементов. Это приводит к случаямзаклинивания, снижающим надежность сборочногопроцесса. Дляоценки времени сборкииспользуют модели, описывающие характердвижения исполнительных механизмов безучета характера взаимодействиясопрягаемых поверхностей. В НСУ сборкапротекает под действием лишь сил тяжестиодной из деталей и сил от вибрациивибротранспортного устройства (ВТУ).Аналогично сборка проходит в пневмовихревых ДСУ, гдевибрация и относительное вращение сопрягаемыхдеталей вызвана турбулентностью струй сжатоговоздуха.Такой способ сборки называют свободным.Однако динамика взаимодействиясопрягаемых поверхностей под действиемвибрации различного происхождения в таких устройствах неразработана до методик расчета. Перспективно также исследованиевибрационного перемещения деталей,помещенных в пневмовихревые захватныеустройства(ПВЗУ) промышленных роботов для задачсвободной сборки.

Обеспечениебесперебойности снабжения рабочих позицийдеталями собираемых узлов из надежных вэксплуатации и высокопроизводительныхвибробункерных ориентирующих устройств(ВБОУ) достигают введением промежуточныхнакопителейдеталей, которые также компенсируютпотери, связанные с отказами оборудованияв составе СУ. Расчеты объемов этихнакопителей, оценка производительностисредств ориентирования, разделения(объединения) потоков деталей выполнены впредположении, что выходные из ВБОУ потоки ипотоки отказов есть потоки с отсутствиемпоследействия. Тем не менее, выходнойпоток собранных узлов из работающей сзаданнымтактом рабочей позиции являетсярегулярным (с высоким последействием). Этосвидетельствует о неадекватности принятыхв расчетах положений, приводящих к необоснованномуросту габаритов, стоимости изготовления иотладки СУ, и обусловливает необходимостьпоиска новых подходов в описании характерапотоков деталей.

Производительность НСУвибротранспортного типа лимитированатакже скоростьютранспортирования влинейных ВТУ сборочной позиции. Поэтому исследования,направленные на исправление этогоположения можно считатьактуальными.

Применяемые прикассетировании собранных узлов, приснабжении деталями из одного ВБОУнескольких рабочих позиций механическиеустройства разделения потоков деталей(УРПД), в силу низкого их быстродействия,также ограничивают производительность СУ.Замена их на струйные, с практическимотсутствием холостых ходов, гдеперемещение деталей осуществляют поддействием струй сжатого воздуха, позволитснять эти ограничения. Поэтомусвоевременными могут быть исследования,направленные на повышение быстродействияУРПД путем управления движением деталей действиемнескольких разнонаправленных струйсжатого воздуха.

Гарантированное сопряжение деталей при ихавтоматической сборке зависит от случайного характера многочисленных иразнообразных факторов, учет значений инаправленности которых на стадиипроектирования технологических ивспомогательных устройств не всегдавозможен.Поэтомуактуальна разработка таких сборочныхустройств,где заведомо большие погрешности не влиялибы на вероятность выполнения сборки, адинамические процессы обеспечивали бызаданную производительность.

Данная работавыполнялась в рамках госбюджетной НИР№35-53/439-04 «Исследование процессов и системавтоматического управления нелинейнымиобъектами в предельных состояниях».

Целью работы является повышениепроизводительности и надежностиавтоматических устройств для сборки наоснове разработки вероятностных идинамических моделей функционированиятехнологического и вспомогательногооборудования и создания на их основесредств сборки, загрузки,транспортирования, которые обеспечивают требуемыйспособ реализации функций быстродействияи надежности, соответствующий высокому уровнюавтоматической сборки.

Для достижения этойцели решены следующие задачи:

  • Разработанаметодология оценки доминирующейпогрешности относительного расположениясопрягаемых поверхностей для непрерывнойавтоматической сборки в процессевибротранспортного перемещения деталейслучайными потоками, и выделены группы факторов,влияющие на производительность ивероятность сборки с последующей ихоптимизацией.
  • Разработан комплексдинамических моделей вибрационноговзаимодействия сопрягаемых поверхностей при свободнойвибрационной сборке дляразличных наклонных схем расположения сопрягаемыхдеталей, в том числе и для новой схемыротационнойсборки, основанной на совмещении осей деталей при ихсовместном вращении вокруг осиохватывающей поверхности.
  • Предложен и реализованметод определения объема межоперационногонакоплениядеталей, обеспечивающий бесперебойностьснабжения рабочих позиций сборочных устройств,учитывающий характер ориентированиядеталей в вибрационных бункерно-ориентирующих устройствах,деление выходного потока, а также свойствапотоковотказов и восстановлений, предшествующихнакопителю и следующих за ним,технологических и вспомогательныхустройств.
  • Реализованы принципы активизации и увеличениябыстродействия инадежности захвата деталейвибробункернымиориентирующими и пневмовихревыми захватнымиустройствами промышленных роботов,снабжающимидеталями сборочные позиции.
  • Предложены динамическиемодели движения деталей в переменном полесил жидкостного и сухого трения, методикисинтеза колебательных систем линейныхвибротранспортных устройств, иструйных устройств разделения потокадеталей, повышенного быстродействия, приодновременном воздействии на нихнескольких разнонаправленных струй сжатого воздухаи на их основе разработаны методы расчетавспомогательных устройств для сборки.
  • Разработаны новые конструкциии методики проектированияавтоматических устройствповышеннойнадежности и быстродействия длясборки.

Методы исследования.В работеиспользованыфундаментальные основы теоретической механики, технологиимашиностроения, теории вероятностей иматематической статистики, законов газовой динамики и вычислительной математики.Экспериментыпроведены сприменением физического и имитационногомоделирования, статистической обработкирезультатов по одно и многофакторногосхемам с использованием современныхрегистрирующих и вычислительных средств.

Научная новизнаисследования.

  1. Впервыеустановлены вероятностные критерии выбораконструктивных и рабочих параметров автоматическихустройств непрерывной, с вероятностью,близкой к 1,0, свободной сборки деталей впроцессе их транспортирования случайнымии детерминированными потоками.
  2. Определеныдинамические условия гарантированногосопряжения цилиндрических деталей при ихвибрационном взаимодействии, и в впервыепредложенном способе ротационной сборки сиспользованием гироскопического эффекта,когда смещение сопрягаемых поверхностейсоизмеримо с номинальными размерамисоединения, а перекос осей достигает 0,5 рад.
  3. Впервые, на основеполученного распределения разностислучайных интервалов между событиями в потокахЭрланга, установлено, что величина объеманакопителя, компенсирующегостохастичность поступления деталей всборочную позицию, инвариантна к среднейинтенсивности и зависит от степенейпоследействия входного и выходного потоков.Определены критерии управленияпараметрами этих потоков с учетом влиянияхарактера захвата, ориентированиятранспортирования деталей, разделения потоков,отказов оборудования.
  4. На основеразработанных математических моделейфункционирования средств автоматическойсборки изделий, а также средств загрузки итранспортирования сопрягаемых деталей иалгоритмов их численного расчета,установлено оптимальное, по быстродействию,сочетание их рабочих параметров изаконов управления ими,положенные воснову методологии проектирования усовершенствованныхсуществующихи вновь разработанных автоматических устройствповышенной производительности инадежности для сборки.

Практическая ценность.Разработаны новыеконструкции дискретных и непрерывных СУ,технологических захватных устройствпромышленных роботов, вибротранспортныхсредств повышенной производительности инадежности, защищенные патентами РФ:Опытно-промышленные образцытехнологических и вспомогательныхустройств для автоматической сборкивнедрены в производство с суммарнымэкономическим эффектом в 1711655 руб.: наКурганском машиностроительном заводе (784000руб. в ценах 2008 г), в ОАО«Аврора-БиНиБ» (65870 руб.), на ОАО «Волжскийподшипниковый завод» (840000 руб.), в ООО«Аврора-Элма» (21785 руб.).

Предложен новый методрасчета объема межоперационногонакопления деталей для обеспечениябесперебойного снабжения комплектующимирабочих позиций сборочного оборудования в случаетранспортных потоков различнойстохастичности. Разработаны методики проектированияавтоматических сборочных устройствдискретного и непрерывного действия,вибрационных и пневмовибрационных средствзагрузки и транспортирования повышеннойпроизводительности, пневмовихревыхзахватных устройств повышеннойгрузоподъемности для промышленныхроботов, а также струйных средств разделения потоковдеталей.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»