Дорожкина И Н Роторная сборка резьб

Главная страница Электронная библиотека
Водолазская Н. В., Михайлов А. Н., Порываев Д.А.
О СИСТЕМНОМ ПОДХОДЕ К АНАЛИЗУ И СИНТЕЗУ ПРОЦЕССА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СБОРКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сб. научных трудов.– Донецк: ДонГТУ, 2001. Вып. 16. – c.75-80.

In a paper the questions of a system approach to the analysis of assembly of threaded connections are considered. The scheme of system of an assembly is submitted. The series of the uncontrollable factors influencing process of automized assembly of threaded connections is specified is the possible failure of thread in the initial moment screwing.

В условиях жесткой рыночной конкуренции необходимо найти наиболее рациональный подход для минимизации себестоимости выпускаемой продукции при ее высоком качестве, которое в значительной степени зависит от заключительного этапа – сборки изделий. Главной проблемой сборочного производства является сокращение затрат живого труда и освобождение рабочих от выполнения тяжелых и монотонных операций [1], к числу которых можно отнести затяжку резьбовых соединений. Решение этой проблемы требует, прежде всего, совершенствования технологии и широкого внедрения механизации и автоматизации сборки резьбовых соединений. Каждый сборочный процесс включает в себя ряд операций сходного технологического характера, но существует большое разнообразие вариантов выполнения этого процесса. Процесс автоматизированной сборки резьбовых соединений представляет собой специфическую многофункциональную и многокомпонентную систему, состоящую из комплекса взаимосвязанных блоков (подсистем сборочного узла, инструмента, транспортирования, контроля и т. п.), подверженных влиянию внешних и внутренних факторов, но образующих определенную целостность и имеющих четкую целенаправленность, т. е., стремящихся в своем функционировании к достижению конкретных целей. Чем сложнее технологическая система, тем больше возникает решений проблемы и тем значительнее возможные убытки от использования неоптимальных вариантов. Таким образом, для успешной и эффективной автоматизации сборки резьбовых соединений необходим системный подход к анализу этого процесса, который может быть отображен в виде следующей схемы (рис 1).

Рисунок 1. Схема системы сборочного процесса

Сборочные единицы состоят из различного количества составляющих их деталей, поэтому множество V={v₁, v₂, ..., v_m} – это детали входящие в данный узел. После выполнения всех операций сборки получают готовый узел у, но следует учесть, что в каждый момент времени t сборочная единица будет находиться в состоянии u_k(t), представленном следующим соотношением:

u_k(t)=η(t,v_p)
Эта зависимость обозначает, что характер состояния сборочного процесса системы S будет зависеть от времени t и количества составляющих деталей vр. Тогда значение выхода W будет определяться суммой всех состояний системы S, в которых она может пребывать при выполнении сборки данного узла.

    На процесс технологических преобразований оказывают факторы N, которые представляют собой совокупность материального энергетического Е и информационного I потоков.

N={S, E, I}
    Одним из неконтролируемых факторов,влияющих на процесс автоматизированной сборки резьбовых соединений, является возможный срыв резьбы в начальный свинчивания. Причинами такого срыва могут быть неточное изготовление элементов резьбовой пары, недостаточно точное относительное ориентирование собираемых деталей (т.е. смещение осей винта и резьбового отверстия гайки), нарушение технологических условий свинчивания и т. д.
    Срыв витков резьбы у болта или гайки в условиях автоматизированной, сборки недопустим, так как приводит к нарушению темпа сборки изделия. Следовательно, одной из задач авто-матизированной сборки резьбовых соединений является разработка методов оптимального поиска необходимых условий для автоматического ориентирования Деталей, обеспечивающих их свинчиваемость без срыва резьбы. На рис. 2 приведена схема алгоритма формирования процесса сборки с использованием резьбового соединения.

Рисунок 2. Схема алгоритма формирования процесса сборки изделия с использованием резьбового соединения

На схеме цифрами обозначено:
1– ввод базового элемента (сборочной единицы, узла);

2 – ввод резьбовых деталей (болт и гайка, винт, шпилька и гайка);

3 – выбор необходимой резьбовой пары;

4 – выбор вида сборки;

5 – сборка выполняется с вращающимся вокруг своей оси резьбовным стержневым элементом;

6 – критерий собираемости резьбовых соединений;

7 – проверка условий собираемости резьбовых соединений;

8 – критерии относительной ориентации резьбовых соединений;

9 – проверка условий;

10 – логические условия дополнительных ограничений на последовательность выполнения операций;

11 – условия выполняются;

12 – печать результата (дальнейшая сборка не осуществляется);

13 – печать массива результатов.

Рис. 3. Параметры резьбового соединения

При автоматическом выполнении наживления условия собираем ости улучшаются из-за вращательного движения присоединяемой детали,а также пониженной жесткости патрона и насадки резьбозавертывающего механизма рис. 3 [2,3]. Эти условия используются при реализации блока 7. Они имеют вид:

где Δ_Σ – погрешность положения сопрягаемых резьбовых поверхностей;

– сумма катетов фасок на торцах резьбовых поверхностей;
    δ_c – зазор в РС;
    Δ_y – упругие отжатия насадки и патрона резь бозавертывающего устройства;
    p – шаг резьбы;
     α_Σ– угол перекоса сопрягаемых резьбовых поверхностей;
    T_d1 и T_d2 – допуски на средний и внутренний диаметр резьбы;
     d и d₁– наружный и внутренний диаметр резьбы.
    В общем случае при сборке резьбового соединения с автоматической относительной ориентацией (рис. 4) гайка центруется на сборочной позиции установочным подпружиненным фиксатором (возможны и другие способы базировании гайки, например по граням), винт находится в ориентирующем устройстве. Ориентируютщее устройство и фиксатор сцентрированы с опреде ленной точностью [4].

Рис. 4. Схема сборки резьбового соединенияч с автоматической относительной ориентацией

    Из схемы видно, что смещение осей собираемых деталей является замыкающим звеном в размерной цепи погрешностей; базирования:

е=е₁+е₂+е₃,
    где e₁ – установочное смешение осей базирующего и ориентирующего эле-ментов;е₂=Δ_в/2+δ_в/2+δ_ор/2 – наибольшее смещение оси винта относительно оси ориентирующего устройства; Δ_в – гарантированный зазор между ориентирующим устройством и винтом; δ_в – допуск на изготовление наружного диаметра винта; δ_ор – допуск на изготовление отверстия ориентирующего устройства; е₃=Δ_г/2+δ_и/2+δ_ф/2 – наибольшее смещение оси гайки относительно оси базы; Δ_г – гарантированный зазор между отверстием гайки и установочным пальцем; δ_г – допуск на изготовление отверстия гайки; δ_ф – допуск на изготовление фиксатора. Максимально допустимое параллельное смещение осей резьбовых поверхностей собираемых деталей, при котором еще возможно захватывание резьбы, е≤ 0,325Р_р, где Р_р– шаг резьбы.
     Кроме параллельного смещения осей возможен перекос осей в начальный момент завертывания. Угол перекоса определяют по формуле:

β=arctg(0.5Р_р/d _в)    (1)
    где d _в– номинальное значение наружного диаметра резьбы винта.
    Если угол β_n превышает значение, полученное по формуле (1), то при завертывании может произойти заклинивание и даже срыв витков резьбы.

Рис.5. Схема образования суммарного угла перекоса соединяемых деталей при автоматическом навертывании гайки на шпильку

    На рис. 5 показана схема образования суммарного угла перекоса соединяемых деталей при автоматическом завертывании гайки на шпильку, ввернутую в корпусную деталь. В представленном случае суммарный угол перекоса β_Σскладывается из трех составляющих: β₁ – угла перекоса шпильки относительно оси навертывания; β₂ – угла перекоса оси резьбоза вертывающето устройства и β₃ – угла перекоса гайки, помещенной в шести гранную полость резьбозавертывающего устройства, относительно оси резьбозавертывающего устройства.
    Нормальная свинчиваемость резьбовых деталей (гайки со шпилькой или винтом) возможна при условии, что, суммарный угол перекосабудет меньше значения, найденного по формуле (1). Эти условия используются для выполнения блока 9.

β_Σ=β₁+β₂+β₃    (2)
    Для реализации алгоритма на ЭВМ необходимо подготовить следующие основные данные: базовый элемент (детали или сборочную единицу), наименование, вид и параметры резьбового соединения, количество сборочных элементов, логические условия дополнительных ограничений на последовательность выполнения операций, технически условия, точностные требования к выполнению сборочных операций и т.п.
    Таким образом, именно системный подход к анализу и синтезу процесса автоматизированной сборки резьбовых соединений позволяет увидеть разнообразные группы факторов, влияющие на процесс сборки, учитывать их изменения и взаимосвязь в различных ситуациях и влияние на конечный результат, а также создавать обобщенные модели и алгоритмы, описывающие весь процесс и отдельные его составляющие. Приведенный в данной работе алгоритм формирования процесса сборки изделия с использованием резьбового соединения позволяет на стадии проектирования технологического процесса сборки осуществить оптимальный поиск необходимых условий для автоматического ориентирования деталей, обеспечи вающих их свинчиваемость без срыва резьбы, а значит, и выбрать наиболее рациональный вариант технологического процесса сборки.

Список литературы:

1. Базров Б. М. Модульная технология в машиностроении. – М.: Машиностроение, 2001. – 368 с. 2. Технология машиностроения: В 2-х т. Т. 1.Основы технологии машиностроения/ В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский и др.; Под ред. A.M. Дальского – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 1999. – 564 с. 3. Белоусов А.П., Дащенко А.И. Основы автоматизации производства в машиностроении: – М.: Высш. школа, 1982 – 351 с. 4. Гедьфанд М.Л., Ципенюк Я.И., Кузнецов O.K., Сборка резьбовых соединений. – М.: Машиностроение, 1978. – 109 с.

Вверх

Электронная библиотека Главная страница