Введение к работе
Актуальность темы
Сборочные операции, являясь завершающим этапом производственного цикла изделий, в значительной мере определяют их технико-экономические и качественные показатели. Трудоемкость сборочных работ в машиностроении достигает 30 % общей трудоемкости изготовления изделия, что обусловлено большой долей малопроизводительного ручного труда, недостаточной механизацией (до 20.. .25 %) и низким уровнем автоматизации сборочных работ (8... 15 %). Автоматизация технологических процессов и производств является эффективным средством интенсификации производства, повышения качества и конкурентоспособности продукции.
Низкий уровень автоматизации сборочных операций связан
с недостаточной точностью позиционирования деталей на сборочной позиции;
сложностью алгоритмов пространственного ориентирования деталей;
разнообразием типоразмеров соединяемых деталей;
высокими требованиями к производительности сборочного оборудования.
Комплексное решение этих задач позволит автоматизировать сборочные операции для соединений с гарантированным зазором. На основании вышеизложенного можно утверждать, что разработка эффективных способов и средств автоматизированной сборки осесимметричных деталей с зазором является актуальной научно-технической задачей.
Цель диссертационной работы
Целью работы является расширение технологических возможностей и повышение производительности универсальных средств автоматизации сборки соединений с зазором за счет применения методов направленного поиска и инерционной адаптации, позволяющих параллельно выполнить нескольких этапов сборочной операции одним устройством.
Задачи исследований
Разработка обобщенной модели функционирования автоматизированной сборочной системы.
Обоснование возможности реализации универсального средства автоматизированной сборки осесимметричных деталей на базе устройства с параллельной кинематикой.
Разработка алгоритмов управления движением устройства с параллельной кинематикой.
Разработка способа сборки осесимметричных деталей универсальным средством автоматизированной сборки и конструктивной схемы, реализующей его, на базе устройства с параллельными кинематическими цепями.
Экспериментальное подтверждение работоспособности и эффективности предложенного способа и средства адаптации, реализующего инерционную адаптацию деталей.
Методы исследований
Для решения поставленных задач в работе использовались аналитические методы исследования: методы линейной алгебры, теории автоматического управления, теоретической механики, математического моделирования динамических систем, статистического анализа.
Для подтверждения эффективности предложенных способов и средств автоматизированной сборки применялось цифровое и физическое моделирование, экспериментальные исследования в лабораторных условиях с использованием стандартной измерительной аппаратуры и оборудования.
Научная новизна
Разработана обобщенная модель функционирования автоматизированной сборочной системы, определены взаимосвязи методов адаптации и направления разработки универсальных средств автоматизированной сборки.
Разработана математическая модель устройства с параллельными кинематическими цепями, исследовано влияние конструктивных погрешностей, не-линейностей и возмущений со стороны нагрузки на воспроизведение позиционных и поисковых траекторий движения рабочего органа устройства.
Обоснован способ сборки осесимметричных деталей, сочетающий метод направленного поиска и инерционной адаптации в едином модуле базирования деталей, и устройство, реализующее его.
4. Разработан алгоритм управления движением единого базирующего
модуля, обеспечивающий надежную адаптацию положения деталей различных
типоразмеров.
Практическая ценность
На базе предложенного способа автоматизированной сборки осесимметричных деталей разработана конструкция универсального средства сборки, обеспечивающая параллельное выполнение этапов транспортирования и адаптации положения охватывающей и охватываемой деталей; совмещение процесса сопряжения сборочных компонент и этапа транспортирования готовой сборочной единицы к следующей технологический позиции.
Разработана инженерная методика проектирования и расчета параметров универсальных средств автоматизированной сборки на базе устройства с параллельными кинематическими цепями.
Реализация результатов работы
Результаты исследований использованы в проектно-конструкторской деятельности на предприятиях ООО «Астрон»; ООО "Интех" г. Коврова; а также внедрены в учебный процесс специальностей 220201 "Управление и информатика в технических системах" и 200101 "Приборостроение" на кафедре "Приборостроение", и при дипломном проектировании специальности 220402 "Роботы и робототехнические системы" на кафедре "Автоматика и управление" "КГТА им В.А. Дегтярева" г. Коврова. Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами.
Достоверность результатов
Достоверность результатов, представленных в диссертационной работе, рекомендаций и выводов основывается
на корректном применении в исследованиях теоретических положений фундаментальных наук (высшей математики, теории автоматического управления и др.);
на непротиворечивости экспериментальных данных, полученных при физическом моделировании средства автоматизированной сборки, теоретическим положениям.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
III межотраслевой конференции с международным участием аспирантов и молодых ученых "ВООРУЖЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗОПАСНОСТЬ УПРАВЛЕНИЕ", г. Ковров, 2008 г.;
V межотраслевой конференции с международным участием аспирантов и молодых ученых "ВООРУЖЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗОПАСНОСТЬ УПРАВЛЕНИЕ", г. Ковров, 2010 г.;
-II Всероссийских научных "Зворыкинских чтениях" "Наука и образование в развитии промышленной, социальной и экономической сфер регионов России", г. Муром, 2010 г.;
- III Всероссийских научных "Зворыкинских чтениях" "Наука и образова
ние в развитии промышленной, социальной и экономической сфер регионов
России", г. Муром, 2011 г.
-XII Всероссийской научно-технической конференции "Наука. Промышленность. Оборона", г. Новосибирск, 2011 г.
-X Международной научно-практической конференции "Наука и современность - 20И", г. Новосибирск, 2011 г.
Всего по теме диссертации соискателем сделано 8 докладов.
Публикации
По теме диссертации опубликованы 11 работ. Три статьи - в ведущих рецензируемых научных журналах. Подана заявка на патент на полезную модель, решение о выдаче патента от 01.09.2011 г.
Структура и объем диссертации
