Введение к работе
Актуальность темы. В современном автоматизированном сборочном производстве важное значение отводится работоспособности и эффективности действия ориентирующих устройств. Надежность выполнения переходов совмещения осей сопрягаемых деталей определяет и реализацию дальнейших переходов сборочного процесса. Разработка ориентирующих устройств является важнейшим этапом процесса проектирования сборочного оборудования. Неслучайно, что в современных условиях все чаще встречаются работы, посвященные данному вопросу, а инженерные конструктивные решения и методики расчетов постоянно совершенствуются.
Анализ функций существующих ориентирующих устройств показывает что они используются, в основном, для совмещения осей собираемых деталей и, частично, для обеспечения начального наживления. Других функций в них, как правило, не предусмотрено, что не позволяет им совмещать функции ориентирования, завинчивания, интенсификации резьбообразования и выполнять другие операции. Поэтому для повышения эффективности автоматизированных сборочных операций возникает актуальная проблема разработки таких устройств, которые позволяли бы участвовать во всех переходах резьбообразования и сборки соединений, а также применять их для ряда других операций, например для демонтажа соединений, и их разгрузки от остаточных моментов. Кроме того, необходимы устройства со способностью изменять режимы вибраций для адаптации к конкретному процессу. Это позволит расширить технологические возможности оборудования и повысить эффективность его использования. Таким образом, задача создания многорежимных вибрационно - ориентирующих устройств, предназначенных для ориентирования деталей, интенсификации сборочных и демонтажных операций, является актуальной.
Установленные в ходе анализа признаки ориентирующих устройств позволяют произвести их подробную систематизацию и разработать классификатор, системно представляющий их возможности и области применения.
Материалы диссертационной работы являются составной частью инициативной госбюджетной темы ЗабГУ №28 г/б «Разработка прогрессивных средств реализации сборочно-резьбообразующих операций» (№ госрегистрации 01201001696).
Цель работы: Повышение эффективности сборочных и резьбообразующих процессов на основе разработки и применения многорежимных вибрационно-ориентирующих устройств, работающих в низкочастотном диапазоне.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- анализ проблем, возникающих в процессах резьбонарезания, сборки и демонтажа резьбовых соединений;
- систематизация известных устройств для вибрационной сборки и резьбообразования, установление комплекса системообразующих признаков;
- разработка научно обоснованной методики оценки эффективности применения универсальных многорежимных вибрационно-ориентирующих устройств в автоматизированных процессах обработки резьбы, сборки и демонтажа соединений;
- разработка математических моделей динамики движения активных узлов ориентирующего устройства и взаимодействия соединяемых деталей в начальный момент сопряжения;
- проведение серий экспериментальных исследований динамических рабочих характеристик устройства и факторов, определяющих эффективность его применения;
- проведение серий экспериментальных исследований технологических возможностей вибрационного устройства в процессах разгрузки резьбовых соединений от остаточных моментов и демонтажа соединений;
- разработка компьютерной модели работы вибрационно-ориентирую-щего устройства и информационно-поисковой системы с наглядным графическим интерфейсом;
- разработка технических рекомендаций по применению эффективных режимов работы устройства при ориентировании деталей, активации при резьбообразовании, демонтаже соединений и разгрузке от остаточных моментов.
Научная новизна работы
- на основе установленной совокупности признаков, расположенных в приоритетном порядке, разработан классификатор подробной систематизации вибрационно-ориентирующих устройств;
- разработана математические модели динамики вибрационных движений активных элементов ориентирующего устройства и динамики взаимодействия соединяемых деталей в начальный момент сопряжения;
- впервые установлена структура остаточного момента в собранных резьбовых соединениях различного типа, позволяющая оценить его значения расчетным путем;
- экспериментально исследованы определяющие факторы резьбонарезных и сборочных операций, формирующие показатели эффективности применения вибрационно-ориентирующего устройства;
- разработана система компьютерного моделирования работы вибрационно-ориентирующего устройства и информационно-поисковая система для выбора наиболее эффективных режимов работы устройства.
Практическая ценность работы заключается в разработке нового типа универсального многорежимного вибрационного устройства для ориентирования, наживления, монтажа и демонтажа резьбовых соединений, работающего в низкочастотном диапазоне вибраций. Разработаная программа компьютерного моделирования процессов монтажа резьбового соединения позволяет оперативно назначить оптимальные режимы работы универсального многорежимного вибрационного устройства для различных операций.
Новизна технической разработки подтверждается патентом на полезную модель №110321 от 20.11.2011г. и свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011617263 от 19.09.2011г. «Информационно-поисковая система выбора режимов активации автоматизированных процессов резьбообразования и сборки на основе многорежимного вибрационного ориентирующего устройства».
Методы исследования. В работе сочетаются теоретический анализ и физический эксперимент. В теоретических исследованиях использован аппарат аналитической геометрии и анализа дифференциальных уравнений.
В экспериментальных исследованиях использовалась статистическая обработка данных с применением метода теории вероятности, методы планирования экспериментов и многофакторного регрессионного анализа с помощью пакета статистических программ Statistica 6.0 (StatSoft). Исследования проводились с использованием как специальных, так и стандартных измерительных устройств и установок.
Достоверность результатов исследований определяется корректным использованием математического аппарата, который основывается на использовании теоретической части (теоретическая механика, математический анализ), методах математической статистики и оптимизации, сравнение расчетных данных с эмпирическими данными для определения адекватности модели.
Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетной темы ЗабГУ №28 г/б «Разработка прогрессивных средств реализации сборочно-резьбообразующих операций» (№ госрегистрации 01201001696). Технические разработки переданы в Читинский межотраслевой центр научно-технической информации и опубликованы в информлистке № 75-004-12. Разработки демонстрировались в павильоне международной выставки «Инновации-2011» Забайкальского краевого выставочного центра. Конструкторская документация на устройство передана для внедрения на ОАО «Машзавод».
На защиту выносится:
конструкция нового универсального многорежимного вибрационного ориентирующего и активирующего устройства, работающего в режиме колебаний низких частот;
методика теоретических и экспериментальных исследований эффективности работы вибрационно-ориентирующего устройства;
математические модели динамики движения активного органа универсального многорежимного вибрационного устройства и динамики вибрационного взаимодействия собираемых деталей в начальный момент сопряжения;
физические экспериментальные установки для изучения динамических характеристик универсального многорежимного вибрационного устройства и показателей реализуемых технологических операций;
результаты экспериментальных исследований показателей, определяющих эффективность работы устройства на различных режимах;
программа компьютерного моделирования вибрационных режимов работы устройства, информационно-поисковая система выбора оптимальных режимов вибраций для различных операций и условий;
технические рекомендации по применению эффективных режимов работы устройства при ориентировании деталей, активации при резьбонарезании, демонтаже соединений.
Апробация. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
IX Международной научно-практической конференции “молодежь Забайкалья: дорога в будущее” (Чита, 2005);
III Международной научно-технической конференции. “Прогрессивные технологии в современном машиностроении”. (Пенза 2007);
VI Всероссийской научно-практической конференции “Кулагинские чтения” (Чита, 2007);
VII Всероссийской научно-практической конференции “Кулагинские чтения” (Чита, 2008);
VI Международной научно-практической конференции “Материалы и технологии 21 века” (Пенза, 2008);
Международной заочной научно-практической конференции. “Проблемы повышения качества производства и услуг” (Чита, 2009);
II Всероссийская научно-практическая конференция (Чита, 2009);
IX Всероссийская научно-практическая конференция “Кулагинские чтения” (Чита, 2009);
ХХХVI научно-практическая конференция студентов, магистрантов и аспирантов (Чита, 2009);
Материалы Всероссийской научно-технических конференции. “Современные промышленные технологии” (Нижний Новгород, 2010);
ГОУ ВПО IX Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием “Механики – 21 веку” (Братск, 2010);
X Международная научно-практическая конференция “Кулагинские чтения” (Чита, 2010);
Проблемы повышения качества производства и услуг. Международная заочная научно-практическая конференция (Чита, 2010);
Экспонат устройства демонстрировался на международной промышленной выставке «Инновации – 2011» Забайкальского краевого выствочного центра.
Работа докладывалась на объединенном заседании кафедр «Технология машиностроения», «Автоматизация производственных процессов», «Технология металлов и конструирование» Забайкальского государственного университета и научном семинаре факультета «Технология и компьютеризация машиностроения» национального исследовательского Иркутского государственного технического университета.
Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 18 научных работ, из них 2 статьи в ведущих научных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен патент на полезную модель №110321 от 20.11.2011г. и свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011617263 от 19.09.2011г.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержит 172 страниц машинописного текста, 86 рисунков, 19 таблиц, список литературы, включающий 132 наименований, одного приложения.
