Вибрационный способ совмещения деталей при сборке

Вибрационный способ совмещения деталей при сборке

Вибрирование одной из двух собираемых деталей при автоматической сборке применяется тогда, когда при основном движении невозможно обеспечить точность подачи подвижной детали в зоне гарантированного зазора.

Рис. 1. Зона допускаемого отклонения осей сопрягаемых деталей

Рис. 2. Траектория оси подвижной детали

Рис. 3. Общий случай движения двух сопрягаемых деталей

На рис. 1 заштрихованным кружком показана зона допускаемого отклонения оси подвижной детали (эта зона может иметь и любую другую конфигурацию). Если детали поступают на сборку (ось подвижной детали в точке с суммарными ошибками расположения осей то прямолинейным движением вдоль оси х можно совместить детали. Однако при более значительных ошибках (положение 2) это невозможно. Поэтому обычно линейное (круговое на роторах) движение дополняется вибрированием в перпендикулярном направлении. На рис. 2 показана траектория перемещения оси подвижной детали от исходного положения при линейном движении вдоль оси х и при колебаниях вдоль оси у. Скорость прямолинейного движения деталей выбирается так, чтобы перемещение детали за период колебаний не превышало допускаемое отклонение

Для обеспечения стопроцентной сборки в общем случае, когда обе детали движутся прямолинейно под углом в (рис. 3), необходимо, чтобы скорость относительного движения деталей в направлении, поперечном направлению колебаний с периодом не превышала

скорости движения сопрягаемых деталей.

Перекрытие погрешностей относительной ориентации деталей в направлении оси у осуществляется соответствующим выбором амплитуды перемещения

Часто используется выбрирование в двух направлениях. На рис. 4 показана траектория оси детали при вибрировании в двух плоскостях с одинаковыми частотами, а на рис. 5 — с разными частотами.

Рис. 4. Траектория оси подвижной детали при вибрировании в двух плоскостях с одинаковыми частотами

Рис. 5. Траектория оси подвижной детали при вибрировании в двух плоскостях с разными, но кратными частотами

Вибрационный принцип сборки выгоден тем, что в качестве возбудителей колебаний можно применить простые электромагнитные вибровозбудители, работающие на промышленной частоте 50 Гц; при необходимости можно работать с частотами 25 и 100 Гц.

Источник

Способы автоматической сборки деталей

Анализ существующих работ по автоматизации сборочных процессов позволяет выявить три основных способа сборки, а именно:

§ сборку жесткого позиционирования;

При жестком позиционировании собираемые детали жестко позиционируются сопрягаемыми элементами в механизмах взаимной ориентации деталей. Соединение их осуществляется перемещением установочных баз, с закреплёнными деталями или перемещением самих деталей, собираемых деталей и используется механизм. В этом случае предъявляются высокие точностные требования.

t_п = 2,5; l_п = 8; h_п = 1,0; h_д = 1,4; Δα ≤ 0º18´; Δβ ≤ 0º10´; Δz ≤ 0,05 мм.

При сборке по способу упругого позиционирования взаимная ориентация деталей осуществляется при помощи использования фасок или предварительного перекоса осей деталей.

При соединении деталей за счет реактивных сил, возникающих при взаимодействии сопрягаемых элементов происходит смещение упругих баз в требуемое положение. Этим компенсируются погрешности взаимной ориентации деталей, которые допускаются значительно большими.

При подвижном позиционировании собираемые детали устанавливаются на подвижных базах совершающих сканирующие движения по определенному или случайному законам, или перемещающимся относительно друг друга для устранения смещения кратчайшим путем.

При взаимной ориентации деталей, в первом случае через некоторое время происходит их случайное совмещение, а в последнем случае предварительно оценивается величина относительного смещения сопрягаемых переменных деталей и выбирается командный сигнал на соответствующее смещение установочных баз.

Δβ ≤ 5º; Δz ≤ 0,9 мм; Δα – переменный.

При сканировании одна из сопрягаемых деталей обычно базируется независимо, а другая перемещается в плоскости перпендикулярной своей оси по разным законам и траекториям (по спирали, синусоиде, прямой и т.д.) при этом детали поджимаются друг к другу с некоторым усилием, когда сопрягаемые контуры совпадут, деталь входит в отверстие. Процесс является случайным.

Все три способа автоматической сборки деталей легко реализуются при использовании промышленных роботов (ПР). Если ПР имеет малую погрешность позиционирования, а собираемые детали довольно точно ориентированы на загрузочных позициях, то применяют способ жесткого позиционирования, особенно для теталей сопрягаемым по цилиндрическим поверхностям. При взаимной ориентации деталей более сложной конфигурации или деталей с заходными ризками используют способ упругого позиционирования. Для этого упругие элементы располагают в схватах робота, или в специальных промежуточных модулях. Способ подвижного позиционирования используется при сборке деталей с применением адаптивных роботов (снабженных видеокамерой). При этом определяются координаты сопрягаемых элементов детали и с учетом их рассчитываются траектории движения схватов. Применение сканирования является дополнительной мерой увеличивающей надежность процесса взаимной ориентации с применением роботов.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 588 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему: Разработка теории и средств автоматической сборки на основе вибрационных методов направленного совмещения сопрягаемых поверхностей деталей

Автореферат диссертации по теме «Разработка теории и средств автоматической сборки на основе вибрационных методов направленного совмещения сопрягаемых поверхностей деталей»

ШШНГРАДСКЙЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

БАКШИС Бронюс Повилович

РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ НА ОСНОВЕ ВИБРАЦИОННЫХ МЕТОДОВ НАПРАВЛЕННОГО СОВМЕЩЕНИЯ СОПРЯГАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ

Специальности; 05.i3.07 — Автоматизация технологических

процессов и производств <й машиностроении)

05.02.18 — Теория механизмов й машин

диссертации н4 соискание ученой степени доктйра технических наук

V У ‘ 7 / V» .-г\/ \ Г / 2 € Л*.’

Работа выполнена в Каунасском технологическом университете.

Научный консультант — член-корр. АН СССР К. М. РАГУЛЬСКИС

Академик ИА СССР, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор В. А. ВЕЙЦ

Доктор технических наук, профессор Б. А. ГЛАГОВСКИЙ

Доктор технических наук, профессор В. А. ШАБАЙКОВИЧ

Ведущая организация — Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт приборостроения (ВНИТИ прибор) МНПО «Темп». ‘

Защита диссертации состоится .

1991 г. в .Ар?.0., часов на заседании специализированного Совета Д063.38.16 в Ленинградском Государственном техническом университете по адресу: 195251, Ленинград, Политехническая ул., 29, 1 корпус, 41 ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан . Г^.. 1991 г.

• Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу Совета университета.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

‘ п:- \ оГ’Цлн ХА1>Л!ГПП!!;1НИА Р,ШГШ

—И . Акт>альпос1 ь проблем!’. В срганнэмпш соир’ сышоги щм.илнщ-стпи мппп;н, приборов, аппаратуры и Других и :г.чиР прс цы:с сборки является эог-ершаигцим этапом, в значительной мере »предел ямциП кч-честпо продукции. Каждое елочное изделие формируется в процессе последовательного соединения деталей, сборочных единиц и других компонентов. В результате преобладания ручного труда на сборке доля трудозатрат сборки в общей трудоемкости изготовления изделий машиностроения составляет ориентировочно 307!, а в производстве продукции приборостроения достигает ЪО% и более. Увеличение млгуи ка различных изделий во многих отраслях производства вызывает общее возрастали’ объема сборочных работ, что неизбежно связано с осуществлением комплекса мер по их интенсификации. Высокая себестоимость, низкий уровень автоматизации сборочных работ открывают большие резервы снижения трудовых затрат в сборочном производстве и улучшения качества выпускаемой продукции. Существенно сократить трудоемкость сборочных работ, обеспечить стабильное качество соб-ранш/х изделий, облегчить и улучшить условия труда, устранить уто мителмше, монотонные для сборщика ручные работы можно только путем внедрения средств автоматизации на основе высокоэффективных технологических процессов сборки.

В развитии автоматизации сборки одной из основных, пока еще не полностьв решенных проблем остается проблема собираемости. Отказы в работе автоматического сборочного оборудования из-за несобираемости являются доминируищими. Несобираемость может быть следствием многих причин, в том числе нарушений заданной точности изготовления собираемых компонентов, нарушений в настройке оборудования, перекосов осей и смещений сопрягаемых поверхностей компонентов, участвупцих в сборке и т.д. Обеспечение совмещения сопрягаемых поверхностей компонентов перед их соединением является основным фактором, определяющим возможность осуществления автоматической сборки.

Несмотря на достигнутые успехи в развитии теории автоматической сборки, расчета и проектирования автоматического сборочного оборудования, уровень автоматизации сборочных работ остается крайне низки*.: на предприятиях машиностроения автоматизировано всрго около &%, а в приборостроетш и электрогтой отрасли около 10-15% сборочных операций. Это объясняется, прежде всего, тем, что создание автоматического сборочного оборудования сопряжено с рядом трудностей, обусловленных многообразием возможных видов соединений, сложность»)

относительной ориентации компонентов соединения ш* рборочмий позиции и С01мвщ8ния их сопрягаемих поверхности, множеством факторов, влияющих на надежность работн оборудования. Прогресс в области автоматизации сборки во многом зависит от разработки новых технологических процессов с ¡эффективными методами совмещения сопрягаема« поверхностей и сопряжения компонентов в узлы и комллек—сы. Наиболее перспективными, до настоящего времени мало изученными являются вибрационные методы автоматическое сборки, основанные на направленном совмещении сопрягаем!’х поверхностей компонентов, образующих сборочную единицу. При вибрационной сборке не предъявляется нестких требований к точности исходного взаимного расположения компонентов на позиции их сборки, что является принципиальным преимуществом вибрационных методов сборки. Вибрационное совмещение и сборка осуществляется при использовании низкочастотного вибрационного воздействия на один из собираемых компонентов в направлении оси соединения, путем возбуждения упругих колебании компонента или сообщением колебаний базируемому на воздушной подул ке компоненту. Теоретические основ» вибрационной сборки базируются на научных работах многих авторов, посвященных исследованиям виброударных к безударных режимов взаимодействия звеньев механизмов, вопросам вибрационного перемещения.

Однако недостаточная изученность динамических явлений, сопровождающих процесс совмещения сопрягаемых Поверхностей взаимодействующих между собой компонентов при вибрационном и пневмовибрацион-ном воздействии, отсутствие научно обоснованных рекомендаций по назначению технологических режимов вибрационного совмещения, по проектирования устройств подвижного базирования совмещаемого компонента одерживает широкое применение методов вибрационной сборки при разработке высокоэффективных автоматических сборочных устройств. Для практической реализации методов вибрационной сборки необходимо отметить важность решения комплекса задач, связанных с выбором схем подвижного базирования, обеспечивающих совмещение и сопряжение компонентов. Также существенными являются исследования динамики захватных устройств подвижного базирования, с определенней силовых характеристик важнейших схем соединения при сборке, определение режимов поддува в пневмопибрационных сборочных устройствах. Научное обоснование методов автоматической вибрационной сборки и решение указанных задач позволяет сформировать базу для повышения уровня автоматизации сборки, уменьшения трудовых и материальных затрат, связанных с разработкой и внедрением автоматического сборочного оборудования.

На основании излупит го мо/чно обоонопяннп утверждать, что проблема разработки зффгмттнн* мг.юдон н (‘.¡.еисш автоматической сборки является весьма актуальной научно ’11-‘У»пч1-сиоП проблемой.

Дисссртчшишнпя работа рмлслиеид я елтн-тпиии с коордщтпи-онннм планом НИ1′ АН Литен из 1985-1990 гт. по проблеме создания автоматизированных производств. Часть работы, относящаяся к созданию автоматизированных устройств для сборни магнитних голосок, про • ведена согласно Госплану эксногачгского и социального развития Литовской ССР на 198-1-19У6 гг.

Цель работы — теоретическое обобщение научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение, заключающееся в развитии теоретических гсноп папрапленного совмещения поверхностей сопрягаемых компонентов гри вибрационном поз кущении и воздействии потоков сжатого Еоэдуха, ]азработке рибралионннх методов и эффективных средств автоматической сборки.

Для достижения поставленной пели рс-иаптся следупдие задачи:

— разработка и решение на основе единого подхода проблемы повышения зффектимюсти автоматизации сборки с использованием ьибра-Нионного воздействия путем рассмотрения пространственного дпиденил сопрягаомс компонентов при их переносе на позиции сборки,пересечения подвижно базируемого компонента при взаимодействии с неподвижным под воздействием вибрационного поля;

— разработка метода вибрационного совусчогип при низкочастотном возбуждении одного из сопрягаем« компонентов в направлении оси соединения и исследования динамики процесса сормссения;

— разработка метода сошйгцения при возбутщении в одно« пз сопрягаем« яоотонентои упругих колебали?! н исследования дкнамн.т; совмещения с учетом силы трения я контакте взаимодсРстпил компонентов, переоценил и сборки с использованием стоячеР упруго!1 полит;

— разработка нневморибркционного (.’етода совмещения при воздействии потоков воздуха на компонент, базируема!! на воэдуичоП подуз-¡¡.с; исследование его поведения при дополнительном пибрациошюм ноз-действни через воздушную подушяу;

— анализ и синтез рибрационнътс моханизиоп длл пптоцатнчасяоЧ сборк’-‘, рашет силовюс характеристик гй-тнсРялт: гхен соедшганпл коипонентор;

— создание и практической пргизнекиз вибрапионшл: мехпнизяо:! н устройств для ептоглтпческой сборки тнпомпс представителен (нп прккеро ига-нитт,;;; голове;:), траисяорткров.инл, кассетир0рс5тл(упорядочение» угладка) собирг.т’«’* кс>!ис!’«.».те!\

¡¡».умная невинна. На исмидо обобщении рии пибргциинного римыценил подвижно базируемого твердого тела при низкочастотном возбуждении и упругих колебаниях в самой теле, а таете теории авто-аолг'»‘Ний тела на ьоздуиной подушке, применительно к условиям авто-иатн’.оской сборни, решена научная проблема, вклвчагщал:

— развитие теоретических основ низкочастотного вибрационного перемещения подви/чо базируемого компонента в безударных и ударных режимах движения при совмещен)'» сопрягаемых поверхностей с учетом изменения углового положения совмещаемого компонента;

— раскрытие суперпозиции Ьродольньгх радиальных упругих, колебание о стеркнсиом компоненте на резонансное частоте продольных колебали? при осевом его возбуждении, положенного в основу метода вибрационного перемещения совмещаемого компонента под действием дппу-г;е? силы трения;

— разработку теоретических основ перемещения и сборки.компо-гентог. с использованием стогшей упругой волны и совмещения сопрягаемое компонентов с использованием автоколебание тела на р.оздушнсР нодуске, создаваемо!1 одно!* или несколькими линиями поддува, оброзо-г-анп»те расположенными в ряд дискретными питателями;

— развитие г«:ории направленного автопоиска сопрягаема поверхностей при наличии автоколебаний совмещаемого компонента на Еоздуш-яой подушке и дополнительного вибрационного гоздействия;

— разработку методики расчета и проектирования устроРств подвижного базирования компонентов.

Методика исследовани!1. В работе использованы численно-аналитические и экспериментальные методы исследований:

— пространственного движения компонентов с использованием оф-^ег.тнвнего аппарата (4×4) — матриц преобразования однородных координат в трехмерном пространстве;

— динамики закимнкх звеньев захвати!« устройств подвижного базирования, вибрационного перемещения при совмещении сопрпгаешх поверхностей компонентов и их транспортирования на обобщенных динамических моделях, учитывающих контактное гзаинодеРствие соединяемых компонентов;

— колебательного Процесса б стержневом компоненте при высокочастотной вибрационной сборке, проявленных с использованием метода комплексных амплитуд;

— колебания компонента на воздуоной подупке, проведенных на модели в виде бесконечно!! полосы;

— характеристик автоколебш.ий компонента при условии, что дав-

ленне и роэдуомьй И’.дувко пало отличается о* я-шосфорного, нлчол-некннх методом Крылова-Боголюбова;

— спектра собственных «астот и ферм свободных колебания цилии дричгского компонгнта, а тпкяе при сопрялчпп. этого компонента с пЬеэокерамическим гибратиром, и динамики совм( щенил при высокочастотной вибрационной сборке, выполненных методом конечных элементов;

— характеристик совмещения и сборки с использованием низкочастотного и высокочастотного возбуждения и воздушной подушки, проведенных на разработанных экспериментальных установках, с целья обоснования динамических моделей, проверки результатов теоретических исследований, а так« для определения технологических возможностей вибрационных сборочных устройств.

Практичгсь .л пеююсть работы заклвчается в следувпем:

1. Разработаны и реализованы ногые методы автоматической сбор ки с использованием низкочастотных и высокочастотных колебаний, а такие пнег’мовибрапионный метод, обеспечивающие высокоэффективное сотк-тач««’ сслрягасммх поверхностей компонентов на их сборочной полиции и сгпргсгснис.

2. Выработаны практические рекомендации для проектирования типовых вибрационных сборочных устройств в зависимости от технологических и конструктивных особенностей собираемых компонентов: наличия натяга или зазора в соединении, пероховатости сопрягаемое поверхностей, конфигурации, абсолютных размеров и их соотношения, мю. сы компонентов.

3. Разработаны оригинальные, защищенные авторски™ свидетельствами вибрационные и пневмопибраиионные механизмы и устройства для автоматической сборки, реалиэугецие новые методы сборки.

Л. Созданы и изготовлены устройства, защищенные авторскими спилетрлг-‘страмм, для автоматической сборки магнитных голопок (ЯП:

— автомат для сборки стиращих МГ, реализутзщий гготодн низкочастотной вибрационной и лневмовибрационной сборки;

— автоматизированное устройство для стираггцих ИГ, реалиэугщ?е методы низкочастотной и высокочастотной вибрационной сборки;

— устройство, для точного выставления направляете й МГ относительна начала рабочего зазора и сборки отой лаираплягщяП с корпусом с использованием рнсокопастстшгх колебшшй;

— автоматизированные устройства для упорядоченной укладки прп-• ■ах и «С-образнизс форригорых ердччников 11Г с пельп организации 1« групповой абразивной обработка, реализует?’« еффепт п«>нгриров*шич струй сжатого воздуха.

• И реоулиате яшишНенил хоздоговорных научно-исследовательских работ на Предприятиях страны внедрены;

— автомат для сборки стирающих стерео головок (ПО «Вильма», г,Вильнюс);

— автоматизированные устройств для упорядочной укладки при- • шх и «С-обраэных сердечников на технологическуп пластину (Г10 «Вильма», з-д «Э/ £а», г.Вильнюс)$

— устройство автоматизированного выставления и сборки направ-лявщей МГ с корпусом (ПО «Вильма», г.Вилыгос* ПО «Радиоприбор»,

г.Великие Луки, производственный комплекс «Вилия» к-за «Рытанский» Островецкого р-на Белорусской ССР);

— автоматизированное сборючное устройство стирающих МГ (ПО «Вильма», г.Вильнюс);

Кроме того, результаты диссертцционной работы широко используются в учебном процессе в Каунасском Технологическом унгч’рситете.

Использование результатов работы дает существенный экономический эффект (416,7 тыс.руб.), подтвержденный соответствующими документами.

Достоверность результатов, представленных в диссертации, предложенных рекомендаций и выводов основывается:

— на теоретических положениях, полученных с использованием современных достижений фундаментальных наук (теории колебаний, автоматического управления, вычислительной математики и пр.);

— на экспериментальном подтверждении адекватности используемых при исследовании моделей;

— на удовлетворительном соответствии экспериментальных и расчетных данных;

— на успешном апробировании в производственных условиях технических рекений, полученных на основе теоретических разработок.

Апробация. Результаты работы доложены на:

— четырех Международных конференциях, в том числе на УП Польс-ко-Чехословапкой конференции динамики машин (Гливипе, 1971); ХУ1 Исждуипроднои научном коллоквиуме По проблемам конструирования и техники точных приборов (Ильменау, 1971); ХХХ1У Международном научном коллоквиуме по проблемам олектротехники и приборостроения (Иль-менау, 1989); Международной конференции по математическому моделированию и прикладной математике (Москва, 1990);

— четырнадцати Всесоюзных конференциях, совещаниях-семинарах, В том числе на Всесоюзной конференции по колебаниям механических

систем (Киев, 1971); Всесоюзной научно-технической конференции «Технологические пути экономии трудовых и материальных ресурсов и интенсификации производства в приборостроении» (Суздаль, 1983); Всесоюзной научно-технической конференции «Пути интенсификации производства в приборостроении на базе ресурсо- и энергосберегающих технологий» (Нальчик, 1986); Всесоюзном научном семинаре АН СССР «Динамика виброударных систеы» (Москва, 1980); 3-й Всесоюзной научно-технической конференции «Динамика станочных систем гибких автоматизированных производств» (Тольятти, 1988); научно-технических Семинарах «Состояние, опыт и направления развития работ по комплексной автоматизации производства на основе ГЕН, РГК и ПР» (Пенза, 1988,1989); Межреспубликанской научно-технической конференции «Проблемы автоматизации технологических процессов в машиностроении» (Волгоград, 1939); Всесоюзной конференции «Автоматизация механосборочных процессов в ыашино- и приборостроении» (Севастополь, 1989) научно-техническом Семинаре ‘Интенсификация машиностроительного производства на основе применения прогрессивной технологии (Ленинград, 1989); П-й Всесоюзной конференции «Нелинейные колебания механических систем» (Горький, 1990);

— иестнадцати Республиканских научно-технических конференциях (1972-1990).

Публикации. По теме диссертации опубликована одна монография, учебник для машиностроительных специальностей вузов, 54 статей н публикаций, подготовлено 9 отчетов по научно-исследовательским работай, имевдии Гос.регистрацию, получено 4!3 авторских свидетельств на изобретения СССР.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем учитываемого текстового материала 293 страницы, 151 рисунок и две таблицы.

На защиту выносятся:

1) теоретические и технологические основы направленного совмещения сопрягаемых поверхноствР и сборки компонентов с использованием низкочастотных колебаний и при возбуждении в одном из компонентов упругих резонансных колебаний;

2) науч!гые основы пневиовибрационной сборки, реализуемой при базировании одного из континента на воздуиной подушке и вибрационно; воздействии на один или оба сопрягиеных компонента;

3) оригинальные механизмы и устройства, защищенные авторскими свидетельствами, для автоматической сборки типовых соединений;

4) комплекс внедренных в промышленность и защищенных авторскими свидетельствами на изобретения автоматизированных устройств для сборки типовых представителей.(магнитных головок).

Во введении раскрыта актуальность проблемы повышения эффективности автоматической сборки, определены цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены сведения по апробации и внедрении результатов работы, представлена краткая аннотация диссертации.

Разработанные вибрационные методы направленного совмещения сопрягаемых поверхностей и сборки компонентов базируются на фундаментальных и прикладных исследованиях Б.И.Бабицкого, И.И.Блехмана, В.Л.Вейца, И.И.Вульфсона, Р.Ф.Гаииева, А.А.Кобринского, М.З.Коловс-кого, Э.Э.Лавгндела, П.С.Ланды, С.Л.Мурашкина, Л.С.Мурашкина, Р.Ф. Нагаева, Ю.И.Неймарка, К.М.Рагульскиса, В.Л.Рагульскене, П.В.Сыро-ватченко, К.В.Фролова и др., посвященных различным вопросам теории колебаний и автоколебаний, а также на работах И.И.Блехмана , Г.С. Дканелидзе, И.Ф.Гончаревича, В.Н.Потураева и др. посвященных вопросам вибрационного перемещения.

Первая глава посвящена анализу состояния проблемы и формулировке цели работы и задач исследований.

Дана общая характеристика технологических процессов автоматической сборки, ваанейших переходов сборочных операций. Показано, что основным направлением, позволяющим реализовать значительные резервы по сокращении трудоемкости и повышении производительности сборочных работ является разработка новых эффективных методов и средств относительного ориентирования и совмещения сопрягаемых поверхностей компонентов.

Совмещение сопрягаемых поверхностей, обеспечение требуемой точности расположения компонентов на сборочной позиции иог.ет быть достигнуто как при вестком, так и подвижном базировании. Кесткое базирование позволяет выполнить условия собираемости лишь при высокоточном изготовлении собираемых компонентов и базирующих элементов, а также при необходимой величине допустимого отклонения сопрягаемых поверхностей. При внедрении более эффективных процессоп автоматической сборки проявлявтен тенденции отказа от кесткого базирования компонентов и применения подвижного базирования, разного рода методов совмещения сопрягаемых поверхностей с использоьакиеи вибрационного воздействия и других стицулнрукдих фактороь. На с ¡Иове

систематизации и анализа проведенных работ в этом направлении показано, что при подвижном базировании совмещение сопрягаемых поверхностей компонентов производится, в основном, методами автопоиска и направленного совмещения.,

Рассмотрены методы автопоиска, при котором подвижно базируемый компонент перемещается в плоскости, перпендикулярной оси сое-‘ динения, по разный законам и траекториям. Показано, что в силу вероятностного характера процесса совмещения область применения сборочных механизмов и устройств поискового действия ограничивается сборкой простейших сопряжений типа валик-втулка с гарантированным и относительно большим зазором.

Проведен анализ методов направленного совмещения сопрягаемых поверхностей: по перекосам осей, по фаскам, с использованием упругих компенсаторов, при воздействии потоком воздуха, с помощьп управляемых устройств с обратной связьо, жестко программируемых и адаптивных сборочных роботов и устройств. Показано, что известные методы совмещения не позволяют решить проблему повышения эффективности автоматической сборки компонентов.

Анализ исследований и разработок в области механизации и автоматизации сборочных работ ряда ученых: Б.С.Балакшина, В.Л.Вейца, А.А.Гусева, А.М.Дальского, В.К.Замятина, А.А.Иванова, В.С.Корсакова, В.В.Косилова, Ы.С.Лебедовского, А.Н.Малова, К.Я.Муценека, М.П. Новикова, Л.Н.Рабиновича,- А.И.Федотова, А.С.Храброза, В.А.й’абайкови-ча позволил выделить необходимые теоретические предпосылки для разработки вибрационных методов направленного совмещения сопрягаемых поверхностей компонентов, позволяющих повысить производительность сборочного оборудования и обеспечить стабильное качество собираемых изделий.

Эффект направленного совмещения достигается при подвижной базировании совмещаемого компонента, сообщении низкочастотных вынуя-денных колебаний вдоль оси соединения одному из сопрягаемых компонентов и обеспечении между ними ыехагаческо.о контакта (рис.1). Технические возможности низкочастотного вибрационного метода совмещения расширяется за счет обратимости совмещаемого компонента. Направленное совмещение осущесть.;яется также при подвижном базировании охватываемого компонента.

Анализ работ по исследовании колебательных процессов и волн в упругих телах способствовал разработке вибрационного метода направленного совмещения с использованием высокочастотных колебаний, В упругом компоненте (стеряне, пластине) высокочастотным вибраторов

Рис.1. Схема вибрационного совмещения при подвитом базировании охватываемого компонента: а — вибрационное возмущение под-вгиио базируемого коипонзнта; б — воэиущение кестко базируемого компонента. 1,2 — сопрягаемые колпоненты; 3 — платформа вибратора; 4 — упругие зЛеуенты; 5 — захват.

ь0о0у4Д:д1>тсн колебания, частота которых соответствует частоте соб-етва^шх продольных колебаний компонента. При это!! ке частоте возникал» также колебания, перпендикулярные к1 боковой поверхности аощонекта. Наличие продольных смещений торца компонента и едвииу-‘¿их но (¡^:зе радиальных смещений способствует возникновении в контакта собираемых компонентов движущей горизонтальной силы трения, обаспачивавьцсй совмещение сопрягаемых поверхностей (рис.2).

Рис.2. Сборка при возбуя-дении в валике упругих колебаний: 1,2 — сопрягаешэ компоненты; 3 — пьезокьра-мический вибратор; 4 — захват.

Основополагающие работы Е.Н .Констьнтинеску, С.А.Шеймберга в •¿’оорш газовой смазки, исследования Е.Г.ГрудскоР, Н.Д.Заблоцкого, С.В.Шшегина, И.Е.Сипенкоьа, ¡3.Б.Табачникова и др. в области газо-

вых опор, а также работы О.Н.Вертоградона, Д.М.Левчука, В.А.Яхимо-вича в области создания сборочных устройств с использованием потоков газа, привели к разработке пневмовибрационного метода совмещения и сборки компонентов. Он основан на газодинамических процессах, происходящих в воздушной подушке, воздействугацей на ней базируемый

Рис.3. Схема пневыовиб-рационной сборки на базе пневмолотка: 1,2 -сопрягаемые компоненты) 3 — пневыолотск; 4 — отверстия поддува; 5 -каршшы. » 5

Воздушная подушка образуется одним или несколькими рядами отверстий поддува. Подбором давления сжатого воздуха возбуждаются автоколебания на воздушной подушке базируеыого компонента, которые совместно с центрирующим эффектом струй еястого воздуха, обтекакщих этот компонент и истекающих в атмосферу через отверстие сопрягаемого компонента способствует, направленному поиску и быстрому совмещении, как цилиндрических, так и плоских сопрягаемых поверхностей. Технические возможности ыетода сборки расширяются при сообщении дополнительных вибрационных воздействий на компонент через воздуп-нуи подушку или на жестко базируемый компонент.

Рассмотрены технологические : риэнаки автоматической собираемости при вибрационном воздействии. Показано, что пригодность компонентов к вибрационной и пнепмовибрационной сборке характеризует их конфигурация и форма сопрягаемых поверхностей, абсолютные раэ-«еры и их соотношения, физико-механические свойства и масса компонентов, приведены ориентировочные, характеристики зтих признаков. На основе анализа состояния проблемы к предложенных новых методов автоматической вибрационной сборки сформулированы цель работы и задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке основанного на едином подходе метода решения проблемы повышения эффективности автоматизации сборки с применением вибрационного воздействия, а такяе исследованию динамики захватных устройств подвижного базирования компонентов.

• Рассмотрено пространственное движение компонентов при их переносе на позицию сборки, представлено обобщенное математическое описание пространственного перемещения компонентов из начального их положения в конечное. Показано, что процесс автоматической вибрационной сборки в общем случае осуществляется поэтапно: подача присоединяемого, предварительно ориентированного компонента из начального положения в вону сборки, подвод его к базовому компоненту и поджим к нему с определенным усилием, направленное совмещение сопрягаемых поверхностей компонентов и их относительное ориентирование и сопряжение. Расчленение процесса сборки на втапы способствовало разработке единого подхода к решении рассматриваемой прсбле-ш.

Рассмотрен общий случай перемещения подвижно базируемого тела при контактировании с неподвижным телом произвольной формы под воздействием вибрационного возмущения и получены уравнения движения, позволяющие изучить закономерности вибрационного совмещения и относительного ориентирования компонентов в процессе сборки, определить рациональные конструктивные параметры и дкчамические характеристики при разработке высокопроизводительных вибрационных сборочных устройств.

Дана общая характеристика базирования компонентов при вибрационной сборке. Упругие перемещения подвижно базирупцих устройств должны обеспечить компенсацию погрешностей базирования и относительного расположения компонентов на сборочной позиции. Показано, »по подвижное базирование с применением упругих и других компенсаторов при вибрационной сборке изделий дает возможность назначить расширенные допуски на составляющие звенья технологической системы сборочная машина-приспособления-соединяемые компоненты. Выявлены особенности базирования компонентов для низкочастотной, высокочастотной и пневмовибрационной сборки и приведены типовые схеш устройств подвижного базирования. Основными особенностями являются следующие:

— подвижное базирование совмещаемого компонента при сборке с использованием низкочастотного вибрационного воздействия в направлении оси соединения должно обеспечить его плоскопараллельное перемещение на величину, необходимую для совмещения сопрягаешх поверхностей, в плоскости, проходящей через ось соединения и вектор, определяющий относительное смещение осей отих поверхностей компонентов в исходном их положении на позиции сборки;

— при сообщении дополнительных колебаний базовому компоненту

необходимо обеспечить его подвижность в соответствующих ноправле-ниях на величину амплитуды сообщаемых колебаний;

— для реализации процесса высокочастотной вибрационной сборки базовый компонент закрепляется жестко с возможностью возбуждения

в нем упругих колебаний, а присоединяемый компонент базируется подвигло, с обеспечением его смещения в плоскости, перпендикулярной ос., соединения;

— для осуществления пневмовибрационной сборки совмещаемый компонент базируется непосредственно на воздушной подушке, образованной внегсним поддувом, или на подвижных столах, платформах, размэ-щекных на воздушной подушке, а присоединяемый компонент базируется метко или подоено с возможностьв сообщения вибрационного воздействия в требуемом направлении.

Динамика захватных устройств подвижного базирования рассмотрена на обобщенно’* динамической модели, представляющей зажимное звено, движение которого ограничено четырьмя огротпштелями (рис.4).

Уравнения движения затимного эгемд в интерпале между соударения!® получены в виде:

Хст ,Уст — координаты в положении статического равновесия: Уравнения удара представлены п форм:

Рис.4. Динамическая »к>-дель зажимного эвена захватного устройства.

+ а21х* * агг1/>+ = — И(аг1Г +

где X» , н Ц* , — поступательная и угловая скорости соответственно перед и после соударения, R

Построены ударно- и амплитудно-частотные характеристики углового и поступательного перемещений зажимного эвена, зависимости продолжительности многократного контактирования гюсяе удара об ограничители от частоты возбуждения, величины предварительного натяга звена. Установлено, что наличие преднатяга позволяет уменьшить в 1,5-2 раза амплитуду и в 1,0-2,3 раза продолжительность отскоков этого звена при загиме компонента по сравнение с отсутствием преднатяга, что способствует повышении надежности и быстродействия зажима.

Показано, что когда ось компонента смещена относительно зажим ной призмы или гри за?им° компонентов с неровными базовыми поверхностями прицесс зажима сопровождается соударениями эяжимн; го звена с двумя ограничителями, расположенными вдоль этого звена. Рыявлено, что соударения с двумя ограничителями вызывают Солее интенсивные колебания зажимного звена, что от]»щательно сказывается на продол-яительность и нопг»ность зажима компонента.

Третья гл.ч’-.1 посвящена разработке методики проектирования низкочастотных вибрационных сборочных механизмов на основании результатов исследования динамики совмещения сопрягаемых поверхностей компонентов при вибрационном возбуждении одного из них в направлении оси соединения.

На двумерной динамической модели, не учитывающей изменения угла поворота совмещаемого компонента применительно к автоматической сборке выявлены закономерности вибрационного перемещения тела в безударных и виброударных режимах движения при кинематическом возбуждении и действии на него упругих-диссипативных сил и силы сухого тре1гия. Установлено, что вибрационное перемещение происходит в переходных режимах движения, начинал от положения’статического равновесия системы до положения динамического равновесия. Характерной особенностью виброударного режима перемещения является изменение координаты точки с ударения. Определены параметры сис?е-кы и возбуждения при которых устанавливаются периодические колебания тела около положения динамического равновесия системы.

Выявлено, что координата положения динамического равновесия системы п основном определяется коэффициентом жесткости упругих элементов в направлении перенес ния компонента, величиной силы ог предварительного поджима к плоскости перемещения, амплитудой кине-

магического возбуждения. Совмещения сопрягаемых поверхностей и соединение осуществляется ври условии, если погрешность относительного растложсния компонентов на их сборочной позиции не превшает величины, равной расстоянии) от положения статического до положения динамического равновесия. Показано, что поддержание периодических колебаний совмещаемого компонента около положения динамического ра- ‘эвесия позволяет обеспечить поисковые движения в зоне сопряке-ния компонентов и сборку соединений с малыми зазорами.

На основе обобщенной трехмерной динамической модели вибрационного совмещения, учитывающей изменение углового поворота совмещаемого компонента (рис.5), получены уравнения движения, которые, при наличии контакта между компонентами, представлены в форме:

где Хс , , 1р -обобщенные координаты центра инерции совмещаемого компонента; *Уап

координаты статического положения равновесия; ^ — коэффициент трения скольжения.

*С’ЬХХС t %(ХС — Уст) = ‘(С0!Ч)У

Ус’Ме, * Ус = п(со1? *Ро

Ркс.б. Динамическая модель вибрационного совмещения.

Виброудпрнь-Я режим соруп^ния сопровогдчется кости соудяр»-

ниями компонентов. Движение тела в интервалах между соударениями описаны выше представленными уравнениями с учетом, что сила Нормального давления п =0, Из уравнений импульсивного движения тола, в соотретствии с законом Амонтона-Кулона, устанавливающим связь между тангенциальными и нормальными импульсами, получены выражения, связывающие послеударные скорости с соответствующими доударными скоростями по ка-цой из обобщенных координат.

Составленная динамически» модель позволила выявить ряд особенностей процесса совмещения, получить зависимости продолжительности совмещения в безударных и в виброударных реримах движения от конструктивных параметров базирующих устройств, построить области существования установившихся рет-имор движения, обеспечивап-щих совмещение и сборку компонентов. Определено, что существует оптимальная велич>ша кооффигиента жесткости повороту совмещаемого компонента, обеспечивающая наименьшую продолжительность совмещения (рис.6). При этом ета величина примерно одинаковая как в оезудар-нкх, так и виброударикх режимах движения. Б окрестности оптимальной величины коаффициента угловой жесткости существует наиболее широкая полоса частот возбуждения, при которых обеспечиваются установившиеся безударные и ударные резгимы совмещения и собираемость компонентов.

Установлено, что вибрационное совмещение в беэударшх и виброударных режимах осуществляется лишь при наличии определенной величины силы поджима собираемых компонентой. В режимах безотрывного

Рис.6. Зависимости времени совмещения £ от параметра ‘Оу при разных V в безударном режима движения.

совмещения существует оптимальное значение силы поджима по критерию минимума продолжительности совмещения. В режимах с отрывами совмещаемого компонента от поверхности базового наименьшая продол-

кительность совмещения достигается при значениях силы поджима, мало отличающихся от амплитуды возмущающей силы. Увеличение зазора а соединении способствует уменьшению продолжительности совмещения и сборки.

Существенное влияние на продолжительность процесса совмещения и существования установившихся или неустановившихся режимов совмещения оказывает частота возбуждения. Подбором частоты возбуждения можно минимизировать продолжительность совмещения. Построены области существования режимов совмещения в зависимости от погрешности начального относительного расположения сопрягаемых компонентов на позиции сборки, коэффициентов жесткости упругого подвеса подвижного базируемого компонента и частоты возбуждения. Выявлено, что с увеличением погрешности исходного относительного расположения компонентов и коэффициента кесткости поступательному перемещению подвижно базируемого компонент., сужается полоса частот возбуждения, при которых существуют установившиеся виброударные режимы совмещения и обеспечивается собираемость соединений. При этом увеличение коэ’<ф1Щиента жесткости приводит к появлении дополнительной области существовали,, неустановившихся виброударш/х режимов совмещения (рис.7). Определены значения коэффициента жесткости повороту компонента, при которых существует наиболее широкая частотная полоса установившихся вкброударных режимов совмещения.

Рис.7. Области существования устанош’-.кхся и неустановившихся (заштрихованная область) виброударных режимов совмещения.

Рассмотрено влияние колебаний базового компонента на продолжительность вибрационного совмещения и собираемость соединений. Сообщение базовому компоненту прямолинейных нолебаний, перпендикулярных оси соединения в направлении смещения осей сопрягаемых поверхностей, или колебания по оллипснсй траектории в вертикальной плоскости, проходящей через ось соединения и вектор смещения осей, способствует уменьшению продолжительности совмещения на 30-50$.

Увеличение амплитуды прямолинейных колебаний может привести к- су-пения полосы частот возбуждения, обеспечивавших собираемость соединений.

Проведена идентификация процесса вибрационного совмещения. Установлено наличие безударных и виброударных режимов совмещения, выявлена необходимость учета изменения угла поворота совмещаемого компонента относительно базового при исследовании процесса вибрационного совмещения и относительного ориентирования компонентов.

Четвертая глава посвящена разработке методики проектирования высокочастотных вибрационных сборочных механизмов, в основу действия которых положен метод направленного совмещения сопрягаемых поверхностей компонентов при возбуждении в базовом компоненте упругих колебаний резонансной частоты.

Нетодои конечных элементов проведены расчеты нижней части спектра собственных частот и форы свободных колебаний цилиндрического компонента, а таете при его сопряжении с пьезокерамическин вибратором. Установлено, что собственные частоты продольных колебаний цилиндрического компонента, сопряжсного с пьезокерамическим вибратором, уменьшаются по сравнении с собственными частотами свободного компонента, а кривые зависимости собственных частот от дли-ш компонента имеет менее крутой характер. Выявлено, что при длине цилиндра ¡]т > 6г (г — радиус компонента)’ собственные формы сопряженного с вибратором компонента содержат преимущественно осевые составлявшие, а собственная частота возбуждаемых радиальных колебаний не совпадает с собственной частотой продольных колебаний цилиндра. Установлено, ‘что наиболее активное возбуждение резонансных колебаний, содержащих как осевые, так и радиальные составлящие, происходит на частотах краевого резонанса.

Рассмотрена динамика совмещения в виброударных реяинах движения. Контактное взаимодействие компонентов оценено упругой реологической модель». Получены амтшитудно- и фазо-частотные характеристики виброударных колебаний. Установлено, что при изменении силы прижатия возбуждаемого компонента к совмещаемому, меняется разность фаз виброударюлх колебаний и возбуждения. Для обеспечения вффектисности совмещения величину силы прижатия следует подобрать таким образом, чтобы реализовались виброударнке колебания, образующие разность фаз Я/2 с возбуждением. Определены усредненные характеристики совмещения для двумерной иодели с точечный и плоским контактом.

Проведена идентификация параметров колебаний стержневого ком-

понента методом голографической интерферометрии, а также продолжительности совмещения сопрягаемых поверхностей от параметров возбуждения и относительного расположения этих поверхностей. Из полученных интер|)ерограмм установлено, что при осевом возбуждении как цилиндрического, так и стержневого компонента прямоугольного поперечного сечения на резонансной частбте системы компонент-вибратор существует суперпозиция продольных и сдвинутых по фазе поперечных колебаний конца возбуждаемого компонента. При этом радиальные колебания не являются резонансными и их амплитуда в несколько раз меньше по сравнению с амплитудой продольных колебаний. Показано, что совмещению сопрягаем« поверхностей способствует движущая сила трения, возникающая п результате взаимодействия торца возбуждаемого компонента, совершающего как продольные, так и поперечные колебания, с совмещаемым компонентом.

Экспериментальным путем получены зависимости продолжительности совмещения от величины силы поджима компонентов, частоты возбуждения, величины смещения сопрягаемых поверхностей. Определено, что существует оптимальная величина силы поджима компонентов, обеспечивающая наименьшую гоодолжительность совмещения, а при ненулевом угле между торц^рыми поверхностями компонентов (кривые I и 2,^ = 2°) значения оптимальной силы прижима зависит от направления смещения осей сопрягаемых поверхностей (рис.8). Кривая I получена при контактировании торца валика-с торлдоы втулки в одной точке, кривая 2 — в двух точках с кромками отверстия. Кривые 3 и 4 построены при «£ «= 0 и смещении осей в противоположных направлениях.

Установлено, что наименьшая продолжительность совмещения обеспечивается при частоте возбуждения, соответствующей основной резонансной частоте продольных колебаний системы компонент-вибратор. При этом совмещение сопрягаемых поверхностей осуществляется при их смс :нии в исходном положении не превышающей величию; радиуса для компонентов круглого поперечного сечения и половины линейного размера по короткой оси для компонентов прямоугольного поперечного сечения.

Разработана методика расчета и проектирования механизма вибрационного перемещения и сборки компонентов на базе лотка, на несущей поверхности которого возбуждг ;тся стоячая упругая волна. Такой механизм позволяет избежать больших усилий, резких толчков, действующих на перемещаемые сопрягаете компоненты. В механизме обеспечиваются поисковые колебательные движения, перпендикулярные несущей поверхности лотка. Наибольшая амплитуда поискового движения достн-

Piio.8. Зависимости безразмерного времени совмещения t от беэраз-цзрной силы поджима F при сборке валика (диахютр d * » Ю+Р’^мн, длина I •> 100 мм), оэбуждаемого пьезокера-шшеским дисковым вибратором ( dn = 30 мм, высота ha = 13 icj) со втулкой ( di ш 30 мы, ht, » 3,0 мм, диаметр отверстия

» IO^’^iai). Безразмерные параметры: t-смещение осей, V — частота возбуждения.

гьх-тсд при размещении опор на несущей поверхности лотка и пучностях стоячей волны.

В пятой главе представлена методика расчета и проектирования пьавиовибрационных сборочных устройств, работа которых основана на совмещении сопрягаемых поверхностей компонентов методом направленного автопояска, реализуемым при базировании совмещаемого компонента н& воздупной подуике.

Решена задача автоколебаний тела на воэдуиной подушке, обра-вовшшой сжатым воздухом, истекающим ив дискретно расположенных питателей линии поддува базирующего приспособления. Для определения давления в воэдуиной подушке использовано уравнение Рейнольдса, которое представлено в ьиде

с условиями на границах воздушной подушки

Р(Х, 2 Ь) = рл ; р(0, z) — p(t,z) s ра , (Б)

гда р(Х,г) — давление, создаваемое воздушной подушкой; А _ толщина подушки; 1 — динамический кооффициент вязкости газа; ра, -атмосферное давление.

Граничное условие на линии поддува (при 2=0) получено из

условия баланса массовых расходов газа и представлено в виде

где 14 — объем карманов питателей на единицу длины линии поддува; Рь 11 Ро

давления соответственно на линии и в камере поддува;

— функция, характеризующая критический массовый расход газа; Рь/ре) — функция истечения.

Это условие получено в предположении, что ряд дискретных питателей аппроксимируется линейным источником и не учитывается перетекание газа вдоль линии поддува

Уравнение движения компонента на воздушной подушка записано в виде •

тЬ +>зЛ 1 Р = 2//р(у,2)с/кс/г -тд-2Ыра, (7) о о

где т — масса компонента; р — коэффициент демпфирования.

Исходные уравнения и граничной условие на линии поддува представлены в безразмерной форма, образуя два характерные безразмерные параметры: коэффициент сдавливания С , характеризуйся степень сжимаемости газовой смазки, и параметр режима , характеризующий степень поддува. Проведен квазистационарный анализ колебаний тела на воздуганой подушке на примере модели в видз бесконечной полосы с одной, симметрично расположенной линией поддува. Выявлен иэханизи возбуждения автоколебаний, установлено, что увеличение массы ко!»-по»’^нта и коэффициента сдавливания приводит к угюньшенио частоты колебаний, а амплитуда колебаний прямо пропорциональна кооффщиен-ту сдавливания и обратно пропорциональна массе компонента.

Проведен расчет параметров автоколебан’ 1 тела с учетом двухмерного движения газа для случая, когда давление в воздушной подушке мало отличается от атмосферного. Уравнения, описывасп^е процесс автоколебаний тела представлены в виде

где’ § , — переменная и стационарная составляющие толщины воздушной подушки; Т(€) — функция времени; С и Ь — длина и ширина опорной поверхности тела; А = ;

Получено условие самовозбуждения автоколебаний и выражение для определения частоты со вблизи границы самовозбуждения

где $ и ¿V — соответственно коэффициенты демпфирования и аэродинамического ватухания; д — ускорение свободного падения.

Выявлено, что с ростом массы компонента условия возбуждения колебаний облегчается, а частота уменьшается. Самовозбуждение автоколебаний осуществляется при определенна Л величине параметра, характеризующего степень поддува, и при наличии определенного объема карманов питателей линии поддува.

Для определения амплитуды автокодебамий А получено уравнение первого приближения

из которого установлено, что амплитуда тем больше, чем больше стационарное значение толщины воздушной подушки. Однако, при етом затруднительно обеспечить самовозбуждение автоколебаний. Выявлено, что с ростом частоты автоколебаний амплитуда несколько уменьшается.

Автоколебания тела на воздушной подушке при произвольных параметрах поддува рассмотрены интегрированием нестационарного уравнения Рейнольдса совместно с уравнением динамики тела, представленных в безразмерном виде, численным методом, в основе которого лежит конечно — разностная аппроксимация производных. Получено, что характер колебаний компонента на воздушной подушке в основном определяется параметром режима vCs , коэффициентом сдавливания н параметром У , характеризующим отношение суммарного объема карманов питателей к объему смазочного слоя. В зависимости от значений опое параметров колебательный процесс носит затухающий характер или устанавливаются автоколебания, амплитуда которых с течением

процесса стабилизируется. В пневмозибрационной сборке желательно обеспечить режим автоколебаний. Однако, автопоиск сопрягаема поверхностей нежно обеспечить и в режиме колебаний с медленно увеличивающейся или уменьшающейся амплитудой, если совмещение осуществляется в промежуток времени, в течении которого агалитуда колебаний не успевает резко измениться. Получено, что амплитуда автоколебаний растет с увеличением параметров ff , и V . Значение параметра отдельную позицию сборочной машины является та, в которой охватываемый компонент базируется посредством упругих опор и его торец подвергается вибрационному воздействию, а охватывающий компонент базируется неподвижно. В некоторых случаях охватываемый компонент рационально базировать подвижно лишь с возможность»! осевого перемещения и вибрационного воздействия по оси соединения, а совмещаемый схватывающий компонент на подпружиненной платформе. Разработаны пибрапиенные сборочные механизмы с упругими компенсирующими устройствами, обеспечивающими центрирование компонентов относительно друг друга с необходимой точностью перед началом соединения.

На основе анализа последовательности перемещения цилиндрического компонента при его введении в отверстие выявлено целесообразность вредательнкх перемещений компонента относительно центра, ледащего на переднем его торце или даже в точке перед ним, и разработай сборочной механизм, обеспечивающий вращательное движение компонента относительного центра, лежащего ниже переднего его торца, и поступательное в боковом направлении.

Рассмотрены условия автоматической вибрационной сборки шпоночных, ылицевых и резьбовых соединений и разработаны сборочнь’е механизмы, позволявшие расширить допустимее относительные смещения сопрягаемых поверхностей, не нарушающих пронесся соединения, и повысить эффективность автоматической сборки.

На основании результатов исследований совмещения сопрягаемых поверх..остей при возбуждении в одном из компонентов упругих колебаний, разработаны вибрационные механизмы с пьезокерамическими и маг-нитострикиионными вибраторами для автоматической сборки цилиндрических и компонентов прямоугольного поперечного сечения, представляющие собой как отдельные сборочные головки, монтируемые на конечном зве-пе устройства пространственного перемещения, так и механизмы, сос—

тавляющие отдельную позицию сборочной мамины. Механизмы данного типа обеспечивают сборку соединений с нулевым зазором или небольшим натягом. При сборке с натягом упругие колебания компонента снижают сопротивление, возникающее при его введении в отверстие, вследствии чего эффективность сборочных механизмов данного типа становится более существенной.

Разработаны пневмовибрационные сборочные механизмы, в которых совмещение сопрягаемых повер). .остей обеспечивается воздействием на компонента в зоне сборки потоков воздуха. Характер этого воздействия может быть различный. В простейших механизмах совмещаемый компонент базируется в пневмолотке на воздушной подушке, образованной струями воздуха, истекающих через отверстия поддува. Созданы механизмы, в которых использованы режимы автоколебаний компонента на воздушной подушке. Вынуждающее колебательное воздействие на базирующее приспособление, образующее с компонентом автоколес’ ггльную систему, в направлении автоколебаний компонента способствует увеличению амплитуды колебаний и расширению зоны автопоиска.

Разработан сборочный механизм, позволяющий интенсифицировать процесс соединения компонента прямоугольного поперечного сечения, в котором колеС шя сообщаются обеим сопрягаемым компонентам (рис. 10). Автоколебания компонента, базируемого на воздушной подушке, обеспечивают поисковые движения сопрягаемых поверхностей в направлении, перпендикулярном несущей поверхности пневмолотка. Вынужденные колебания упруго базируемого компонента в направлении, перпендикулярном направлению автоколебаний способствуют совмещению сопрягает ос поверхностей в горизонтальной плоскости.

Разработан рад сборочных механизмов, в которых использован центрирующий эффект потока воздуха совместно с низкочастотным или высокочастотным вибрационным воздействием непосредственно на сопрягаемый компонент или базирующий элемент. В сборочном механизме (рис,II) использована высокочастотная вибрирующая опора, позволяющая уменьшить силу трения сопротивления, возникающую при перемещении подвигло базируемой и центрируемой струями сжатого воздуха платформы с размещенным совм-щаемым компонентом.

Получены выражения для определения стационарного значения толщины воздушной подушки, создаваемой одной, симметрично расположенной линией поддува для прямоугольного, дискового и кольцевого компонентов, позволяющие правильно разместить базирующие элементы пневмоБИбрацнонных сборочных устройств относительно друг друга и настроить сборочное устройство.

В седьмой глава приведены основные результаты использования вибрационных методов направленного совмещении сопрягаемых поверхностей компонентов при разработке сборочных •• ханизмов и созданных средств автоматической сборки в промышленности.

Вибрационные методы совмещения сопрягаемых поверхностей компонентов реализованы п конструкциях механизмов и устройств, предназначенных для автоматической сборки компонентов с цилиндрическими и плоскими сопрягаемыми поверхностям как с зазором так и с малым натягом. Метод совмещения сопрягаемых поверхностей при низкочастотном возбуждении в направлении оси соединения реализован в сборочных .механизмах и устройствах с подвижным базированием совмещаемого компонента, обеспечивающим его пространственное перемещение при вибрационном воздействии на совмещаемый или на неподвижно базируемый компонент. Этот метод наиболее эффективен при сборке соединений, когд1 в качестве совмещаемого компонента используются стержни, валики, ролики, втулки, гильзы, кольпа, колпаки и др., а в качестве базового плоские, плоскокоробчатые, корпусные симметричные компоненты.

Рис.10. Пневмовкбрацнонный сборочный механизм с дополнительным вибратором: I — пневмоло-ток; 2 — вибратор; 3,4 — сопря-гаееие компоненты.

Рис.П. Сборочный механизм с высокочастотной вибрирующей оперой: 1,2 — сопрягаемые компоненты; 3 — платформа; 4,6

сопла; 5 — подпружиненные пты-ри; 7 — вибратор; 8 — какера;

9 — каналы «стечения воздуха;

10 — основание; II — сферкчоскгП алемемт.

Метод совмещения сопрягаемы* поверхностей при возбуждении в одном из соединяемых компонентов упругих колебаний путем осевого вибрационного воздействия реализован в сборочных механизмах и устройствах с подвижным базированием совмещаемого компонента при вибрационном воздействии на жестко закрепленный компонент стержневого типа. В качестве воэбувдаемого предпочтительно использовать компоненты стержневого типа с соотношением длины к диаметру £/У> 3 для круглых и с соотношением длины к ширине 1/Ь > 2 и толщины к ширине

50. Устройство для сборки узла магнитной головки: A.c. 1520537 СССР, GIIB 5/127/ Б.П.Бакшис, В.Ю.Найкялис, А.Б.Повилионис, Л.С.Янупшвичис. — Б.И., 1909, Р 41.

59. Устройство для сборки деталей: A.c. 1577437 СССР, В23Р 19/04/ Б.П.Бакшис, Э.С.Ягялавичяс, А.С.Янушявичззс. — Б.И., 1990, 3 3.

60. Устройство для сборки магнитных головок: A.c. 1596384 СССР, GIIB 5/127/ Б.П.Бакшис, В.Ю.Найкялис, А.Б.Повилионис, В.В.Ра-коп. — Б.И., 1990, 1? 36.’

51. Устройство для установки вала в отверстие: A.c. по заявке

Е» 4490803/31 (СССР), B23F 19/04/ Б.П.Бакшис, П.С.’УрбаЛте, Э.С, Ягялавичпс.

Источник