Введение к работе
Актуальность работы.
Операции сборки и регулировки занимают значительное место в технологическом процессе производства приборов, в частности в производстве приборов давления - манометров, где на их долю приходится около 30% всего времени производственного цикла. Это оправдывает проведение работ по автоматизации процессов сборки и регулировки работ.
Объектом исследования является подлежащий автоматизации технологический процесс регулировки приборов давления.
Цель работы - изыскание способов автоматизации сборочно-регулировочньгх работ для широко распространенного класса приборов давления - манометров с трубкой Бурдона.
Поставленная цель потребовала решения следующих задач исследования:
-
экспериментальное исследование механической системы манометра (МСМ) с целью определения граничных условий и возможных допущений при создании математической модели;
-
разработка математической модели МСМ и её экспериментальная проверка;
-
аналитическое исследование механической системы манометра с целью оптимизации процесса регулировки;
-
разработка и исследование вариантов автоматизированной сборки и регулировки манометров;
-
разработка конструкций манометра, отвечающих требованиями автоматизированной сборки и регулировки;
-
разработка высокопроизводительных технологических машин и устройств для выполнения сборочно-регулировочных операций манометров.
Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследования, сочетающий теоретический анализ и экспериментальные исследования. Теоретические исследования выполнены на разработанной математической модели с использованием средств имитационного моделирования.
Научная новизна:
-
Предложена методология автоматизации сборки и регулировки приборов давления, как синтез системы «изделие - технология -машина», позволяющая минимизировать объем регулировочных работ, вплоть до их исключения из производства изделия.
-
Разработана и экспериментально обоснована оригинальная математическая модель механической системы манометра основанная на комплексном анализе взаимосвязи всех ее элементов.
-
Впервые предложен и обоснован, защищенный авторским свидетельством, способ автоматизированной сборки манометров, содержащий операции: измерение действительных значений влияющих параметров, расчет требуемых для заданной точности прибора значений регулировочных параметров и сборку приборов без последующей регулировки.
-
Предложены оригинальные элементы разработанной системы: конструкции манометров, отвечающие требованиям автоматизированной сборки, технологические средства - автоматический за-датчик давления и устройство для автоматизированной регулировки приборов с лимитированной жесткостью чувствительного элемента.
Практическая ценность работы
-
Разработаны, обоснованы и апробированы основные элементы автоматизированной системы - "изделие - технология - машина", для сборки и регулировки манометров: варианты конструкции манометров, удовлетворяющие требованиям автоматизированной сборки, технологический процесс автоматизированной сборки — регулировки, автоматический задатчик давления и устройство для автоматизированной регулировки приборов.
-
Применение на этапе проектирования манометров разработанной математической модели позволяет оптимизировать взаимное расположение элементов механической системы манометров, оценить влияние технологических и конструктивных параметров на погрешность показания и рассчитать величины регулируемых параметров из условия минимизации погрешности показаний прибора.
-
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили обосновать принципы сборки и регулировки, минимизирующие затраты и в отдельных случаях упраздняющие операцию регулировки из технологического процесса.
-
Предложенные алгоритмы, средства автоматизированной сборки и подход к решению проблемы автоматизации регулировки манометров, применимы для автоматизации процесса изготовления других изделий.
Основные положения, представляемые к защите: В связи с тем, что оператор - регулировщик неоднократно выполняя в процессе регулировки частичную сборку - разборку приборов, методом проб и ошибок, в конечном счете, находит и устанавливает значения регулируемых параметров, обеспечивающих заданную точность прибора, возможно с использованием математического моделирования по предварительно измеренным значениям влияющих конструктивных параметров рассчитать требуемые значения регули-
руемых параметров, выполнить их и существенно сократить регулировку, либо, при определенных условиях, упразднить ее.
Наибольший эффект автоматизации сборочно-регулировочных работ достигается при воздействии на основные элементы системы: приведении конструкции изделия в соответствие с требованиями автоматизированной сборки-регулировки, разработке оптимального технологического процесса и создании соответствующігх автоматизированных технологических машин.
Предложены, аналитически и экспериментально обоснованы приемлемые варианты системы «изделие - технология - машина»: оригинальные конструкции манометров, технологические процессы сборки с сокращением объема регулировки и упразднением последней, технологические средства — оригинальный автоматический за-датчик давления и устройство для регулировки приборов давления с ограниченной жесткостью чувствительного элемента.
Апробация работы
Основные положения и выводы по работе были представлены в публикациях и были доложены на научно-технических конференциях:
V-я Всесоюзная школа-семинар молодых ученых и специалистов, Промышленные роботы и гибкие автоматизированные производства, Нарва, 1986.
Научно-техническая конференция. Автоматизация и механизация в машиностроении, Кемерово, 1988.
Областная научно-практическая конференция молодежи и студентов по техническим наукам и высоким технологиям. Томск. 1995.
Х-научная конференция, посвященная 40-летию Юргинского филиала ТПУ. Юрга. 1997.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 12 работ, из них 5 статей и 2 патента на изобретения.
Структура и объём работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, приложений и списка литературы. Работа изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 23 таблицы, список литературы из 58 наименований, в состав приложений входит 24 страницы машинописного текста, дополняющего содержание работы.
Личный вклад в результаты работы состоит в:
- разработке методики и проведении экспериментальных исследо
ваний механической системы манометров с трубкой Бурдона
(МСМ);
разработке основных положений математической модели МСМ ее исследовании и экспериментальной проверке;
разработке и обосновании вариантов автоматизированного технологического процесса сборки - регулировки, обеспечивающих снижение затрат на регулировку;
выполнение всех работ на ПЭВМ: исследований, расчетов, проектов и т.п.
разработке, аналитическом исследовании и испытании модернизированных конструкций манометров, удовлетворяющих требованиям автоматизированной сборки - регулировки, разработке образцов некоторых технологических машин: автоматического задатчика давления, устройства регулировки приборов с ограниченной жесткостью чувствительного элемента.