30. Состояние сборочных процессов и пути повышения качества изделий и их сборочных единиц
В отечественном и зарубежном машиностроении уделяется большое внимание анализу существующего состояния и перспективам дальнейшего развития процессов сборочного производства.
Трудоемкость сборочных работ в зависимости от объема сборки и условий производства - 20 - 70 % от трудоемкости изготовления изделий.
Степень механизации - 25 - 35 %, и только в условиях массового производства - 60 - 70 %. Степень автоматизации сборочных процессов даже в массовом производстве не превышает 10 - 15 %.
Уровень технического развития сборочного производства отстает от уровня развития других видов производств, вследствие недостаточного оснащения сборочных предприятий и цехов машинным оборудованием и низкой автоматизацией сборочных процессов.
В сборочных цехах на одного рабочего приходится станочного оборудования и расхода различных видов энергии в 20 - 30 раз меньше, чем в механических цехах. Капитальные затраты на изготовление сборочного оборудования - 10 - 20% от затрат, выделяемых на металлообрабатывающие станки.
Отставание развития сборочного производства объясняется трудностью автоматизации многих сборочных операций, недостаточной приспособленностью конструкций собираемых изделий для автоматической сборки и сложностью конструкций сборочных машин, многие из которых являются специализированными и не всегда оказываются рентабельными в производстве.
Область наиболее рентабельного применения автоматической сборки определяют масштабы производства, стабильность и сложность конструкций собираемых изделий, трудоемкость ручных операций и качество изготовления деталей.
Масштаб производства изделий предопределяет производительность: для автоматической сборки больше или равно 500 и для полуавтоматической 200-300 изделий в час.
Стабильность конструкций порядка двух лет считается достаточной для окупаемости автоматического оборудования.
Качество изготовления деталей, их взаимозаменяемость и чистота поверхности имеют большое значение. Наличие заусенцев, грата, грязи и других дефектов является часто главной причиной, затрудняющей или исключающей возможность применения средств автоматизации.
Применение средств автоматизации и прогрессивных методов сборки обеспечивает нередко увеличение производительности труда на 70-80 % по сравнению с механизированной сборкой и в 4-10 раз по сравнению с ручной.
Экономическая эффективность автоматизации сборочных процессов определяется с учетом затрат на проектирование, приобретение, монтаж и наладку сборочного оборудования, изготовление вспомогательных устройств и технологической оснастки. При этом, из общих затрат на внедрение процесса автоматической сборки стоимость проектно- конструкторских работ составляет 50-40 %; затраты на приобретение основного сборочного оборудования меньше или равно 25-35 %; расходы на наладку оборудования и освоение процесса составляют до 40 %.
В процессе разработки прогрессивных сборочных процессов предусматривается значительное снижение трудоемкости ручных работ и максимальная автоматизация основных и вспомогательных операций, отработка конструкций собираемых изделий на технологичность сборки; применение новых методов сборки, автоматизированного проектирования процессов, синхронизация сборочных линий и групповой метод сборки, при котором бригада сборщиков сама распределяет между собой объем выполняемых ими работ в пределах установленного такта, выпуска изделия и места его сборки.
Наиболее просто поддаются автоматизации типовые, часто повторяющиеся сборочные операции, когда собираемые детали (валы, оси, втулки и др.) просты по конфигурации, легко соединяются и удобны для транспортирования. Однако там, где требуется для выполнения операций особая сноровка сборщика и нельзя избежать сложных движений в ориентировании и подаче деталей, там оставляют ручной труд.
При автоматизации сборочных процессов считают неразъемные соединения (прессовые, клепаные и др.) более рентабельными в производстве. Резьбовые соединения выполняются с большими трудностями и требуют применения более сложного оборудования, а зачастую и ручного труда по наживлению гаек, винтов, шпилек.
К новым методам автоматической сборки изделий относится применение комбинированных процессов, включающих одновременное выполнение операций сборки, обработки резанием, штамповки, сварки и др., сочетание автоматических и сложных ручных операций, а также соединение деталей с помощью самонарезающих винтов, гарантированной затяжки резьбовых соединений, обжатия и вдавливания гаек, нагрева, охлаждения, гидропрессовки, орбитальной клепки, ультразвука, клеев, пластмассовых компенсаторов и др.
При обработке конструкций собираемых изделий на технологичность автоматической сборки предусматривают надежность ориентирования и подачи деталей к месту сборки, необходимость иметь меньшее число сборочных единиц и деталей, конструкция которых должна быть по возможности симметричной и простой формы, не допускающей заклинивания и сцепления, возможность производить узловую сборку в направлении сверху вниз, обеспечение высокого качества изготовления деталей, их взаимозаменяемости и т.д.
Форма собираемых деталей непосредственно влияет на сложность конструкций сборочных машин и ориентирующе-подающих устройств к ним и является одним из основных критериев рентабельности автоматической сборки.
Сложность деталей по их форме возрастает: шарообразные, дисковые, прутковые, с головкой или фланцем. Каждая из этих групп может быть: с гладкой поверхностью, с выступом или отверстием и эксцентричные (самые сложные). При автоматизации сборочных операций учитывают также размер и массу деталей.
Во время проектирования процессов автоматизированной сборки обращается внимание на необходимость координации работы конструкторов, технологов и экономистов при отработке конструкций собираемых изделий на технологичность сборки, выборе средств автоматизации и обеспечении рентабельности собираемых изделий.
Наибольший прогресс автоматизация сборочных процессов имеет в автомобильной, приборостроительной, электротехнической, электронной и некоторых других отраслях промышленности, т.е., там, где в больших объемах осуществляется сборка одних и тех же или однотипных изделий.
В автомобильной промышленности автоматизирована сборка блоков и головок блока цилиндров двигателей, коробок перемены передач, задних мостов, передних осей, кузовов и др.
В электротехнической промышленности - электроламп, предохранителей, переключателей, конденсаторов, резисторов, сухих батарей и др.
В других отраслях промышленности автоматизирована сборка подшипников качения, соединительных муфт, вентилей, масляных фильтров и др.
Для автоматизации процессов сборки изделия применяют различные виды автоматизированного оборудования: сборочные машины, сборочные линии, промышленные роботы. В зависимости от конструктивных особенностей и назначения применяются сборочные полуавтоматы, машины с программным управлением и др. типы машин для сборки.
Сборочные машины - автоматы и полуавтоматы - в сборочном производстве используются в следующих видах:
Однопозиционные машины с неподвижным столом - предназначены для сборки простых изделий, состоящих из 2-3 деталей малых размеров, и обеспечивают производительность до 2000 и более сборочных единиц в час;
Много позиционные с поворотным столом (роторные) - используются для сборки небольших и средних изделий, содержащих 2-10 деталей, их производительность 500-2000 изделий в час;
Прямолинейные сборочные машины имеют обычно продольное основание и в отличие от роторных машин оснащаются транспортерами со сборочными приспособлениями-спутниками, которые подаются на рабочие позиции с помощью жесткой (синхронной) или гиб- кой(несинхронной) связи с транспортером. Прямолинейные машины используются для сборки средних и крупных изделий, включающих до 50 деталей, их производительность достигает 1800 изделий в час.
Сборочные машины совершенствуются путем упрощения их конструкции, применения унифицированных агрегатов, оснащения программным управлением, средствами вычислительной техники, ЧПУ, манипуляторами (роботами); визуальными устройствами, в том числе телекамерами, датчиками обратной связи и др., что позволяет зачастую отказаться от применения специальных ориентирующих устройств и механизмов.
В сборочном производстве широко используются средства вычислительной техники для контроля и управления сборочными машинами, линиями, испытательными установками, транспортерами подачи сборочных единиц и деталей, загрузочными и ориентирующими устройствами и др.
Используются также многоцелевые машины, на которых одновременно выполняется несколько различных операций (обработка резанием, штамповка, сварка, маркировка, сборка и др.). Применение их сокращает количество используемого в производстве оборудования, уменьшает затраты на вспомогательные устройства, связанные с загрузкой деталей, и улучшает качество изготовления изделий.
Современные сборочные линии оборудуют сборочными машинами (головками), загрузочными устройствами, транспортерами, приспособлениями-спутниками. На линиях обычно предусматривается возможность выполнения сборочных и других операций, включение резервных позиций для установки дополнительного оборудования или выполнения ручных операций.
Автоматизированные сборочные линии подразделяются на два вида: синхронные с жестким расположением спутников и несинхронные с гибким (плавающим) расположением спутников на транспортере.
Наблюдается тенденция к переходу к сборочным линиям с несинхронной компоновкой спутников. Преимущества таких линий: более рациональное сочетание автоматических и ручных операций, обеспечение большей универсальности и меньшей зависимости от неполадок в работе оборудования и подаче деталей на сборку.
На сборочных линиях часто используются компьютеры, которые обеспечивают контроль и управление работой сборочного оборудования, своевременную подачу деталей в бункеры, надлежащую ориентацию деталей в процессе сборки, точный учет и подачу сборочных единиц на сборочные позиции, а также получение, обработку и выдачу различных информационных данных о ходе процесса сборки.
Эффективным средством механизации и автоматизации сборочных операций на линиях продолжают оставаться ручные машины (гайковерты, клепальные молотки и др.), последние модели которых оснащаются механизмами для гарантированной затяжки резьбовых деталей, автоматизированной подачи крепежных деталей и др.
Сборочные линии имеют обычно производительность 500-1800 изделий в час и наиболее успешно используются в отраслях промышленности с массовым выпуском продукции и нередко с одновременным выполнением операций по изготовлению деталей.
Сборочные машины и линии начали изготавливать агрегатным методом из унифицированных узлов, базовых деталей и мест их стыковки, что способствует более широкому их использованию для сборки изделий нестабильной конструкции. Сборочные машины и линии агрегатной конструкции позволяют на 50-70 % повторное использование узлов и деталей, в то время как для сборочных машин специального назначения повторное использование составляет 10-20 %.
Использование промышленных роботов на машиностроительных предприятиях расширяется вследствие того, что они обеспечивают хорошее качество выполняемых операций, сохраняют постоянную производительность в течение длительного времени, могут работать на монотонных и утомительных операциях, а также во вредных и опасных условиях.
Наиболее успешно их используют на операциях погрузки и разгрузки деталей, установки и снятия изделий с технологического оборудования, выполнения ряда сборочных операций, а также при складировании и упаковке деталей и изделий.
Применение роботов в сборочном производстве развивается в следующих основных направлениях:
более широкое использование роботов для автоматизации основных и вспомогательных операций;
совершенствование конструкций роботов путем оснащения их визуальными и осязающими устройствами, датчиками обратной связи, системами ЧПУ и микропроцессорами, а также улучшение маневренности и более точного позиционирования;
увеличение производства роботов, в том числе специализированных роботов упрощенной конструкции применительно к собираемым изделиям и условиям производства;
применение роботов как для обслуживания сборочных машин и линий, так и для выполнения основных сборочных, испытательных, сварочных, окрасочных и других операций;
повышение рентабельности использования роботов (снижение трудоемкости и себестоимости, увеличение производительности, повышение качества собираемых изделий и безопасность труда).
- 6. Методы сборки: полной, неполной, групповой взаимозаменяемости
- 11. Точность сборочных соединений
- 12. Организационные формы сборки машин: стационарная и подвижная, в том числе, применение средств вычислительной техники при их реализации
- 13. Факторы, влияющие на продолжительность трудового процесса
- 14. Принципиальный подход к оптимизации трудового процесса сборки изделия
- 18Приспособления, применяемые при сборке
- 19 Вспомогательное оборудование сборочных цехов: подъемное, подъемно-транспортное, транспортное
- 20 Мойка деталей и сборочных единиц
- 21 Окраска деталей и сборочных единиц
- 23. Контроль качества выполненных сборочных работ
- 24 Балансировка сборочных единиц и изделий в сборе
- 25. Испытание и проверка новых сборочных единиц и машин
- 27 Пригоночные работы при сборке и виды приводов механизированного инструмента
- 28. Пригоночные работы: опиливание и зачистка, сверление, развертывание и нарезание резьбы, торцевание и шарошение
- 29. Пригоночные работы: притирка, полирование, шабрение и
- 30. Состояние сборочных процессов и пути повышения качества изделий и их сборочных единиц
- 31. Перспективы развития сборочного производства, в том числе в зарубежном машиностроении
- 32. Сборка неподвижных неразъемных соединений с нагревом охватывающей детали.
- 33. Сборка неподвижных неразъемных соединений
- 34. Сборка продольно-прессовых соединений.
- 35. Сборка соединений, собираемых путем пластической деформации деталей.
- 36Сборка соединений сваркой.
- 37 Сборка соединений пайкой.
- 38. Сборка соединений склеиванием.
- 39.Сборка заклепочных соединений.
- 40. Сборка неподвижных разъемных конических соединений.
- 41. Сборка разъемных шлнцевых соединений.
- 42. Сборка разъемных соединений со шпонкой.
- 43. Сборка неподвижных разъемных резьбовых соединений.
- 44. Сборка сборочных единиц с цельными подшипниками скольжения.
- 45. Сборка сборочных единиц с разъемными подшипниками скольжения (толстостенными и тонкостенными).
- 46. Сборка сборочных единиц с радиальными шарикоподшипниками.
- 47. Сборка сборочных единиц с упорными коническими подшипниками качения.
- 48. Укладка многоопорного вала в подшипники.
- 49. Сборка сборочных единиц с игольчатыми подшипниками качения.
- 50.Сборка сборочных единиц с осями и пальцами.
- 51. Сборка составных валов и муфт.
- 52.Сборка подвижны конических соединений.
- 53. Сборка маховиков и шкивов с валами.
- 54. Сборка соединений с деталями базирующимися на плоскостях.
- 55. Сборка сборочных единиц с цилиндрическими
- 56. Сборка гидравлических и пневматических сборочных единиц.
- 57. Общие положения сборки зубчатых и цепных передач.
- 58. Сборка цилиндрических зубчатых передач.
- 59. Сборка конических зубчатых передач.
- 60. Сборка червячных передач.
- 61. Сборка цепных передач.
- 62 Основные положения автоматизации сборки и технологичность деталей и изделий.
- 63 Связь технологического процесса автоматической сборки с оборудованием и качественная характеристика деталей и средств контроля автоматической сборки.
- 64 Загрузочно-ориентирующие и транспортные механизмы при автоматической сборке.