Введение к работе
Актуальность темы. Высокая трудоемкость сборочного производства ставит задачи создания прогрессивных технологий сборки в разряд основных. Широкое распространение в конструкциях машин соединений с натягом, предназначенных для передачи больших нагрузок, поднимает на новую ступень значимость методов сборки с нагревом, как альтернативу запрессовке. Развитие технологий тепловой автоматизированной сборки до последнего времени основывалось на создании сборочных комплексов, состоящих из нагревателя, транспортного устройства и сборочного станка. Однако, принятая схема является жесткой и, следовательно, плохо приспосабливаемой к условиям быстроперенала-живаемых производств. Перспективным в связи с этим является использование для сборки гибких технологий, построенных на базе роботизированных технологических комплексов, где промышленный робот может взять на себя не только транспортные функции, но и операции ориентирования и сопряжения деталей.
Одной из основных проблем роботизации является необходимость точного позиционирования сопрягаемых деталей, часто обладающих повышенной инерционностью. Погрешность пози-цирования ПР не может удовлетворить потребность сборочных операций в высокой точности ориентации. Таким образом, возникает два основных направления развития сборочной робототехники: 1) создание специальных высокоточных сборочных ПР и 2) оснащение универсальных ПР технологическими средствами компенсации погрешностей позиционирования. Не отказываясь от первого направления, второй путь также весьма перспективен, особенно, для номенклатуры изделий среднего и крупного машиностроения.
Роботизация технологических процессов неразрывно связана сих автоматизированным проектированием. Однако, не разработаны методики проектирования оптимальных режимов тепловой роботизированной сборки для САПР технолога ческих процессов. Наиболее важным при этом является учет динамических и теплофизнческих процессов, оказывающих наибольшее влияние на собираемость соединений.
Цель работы состоит в разработке способов тепловой сборки соединений с натягом на робототехнических комплексах и методик их автоматизированного проектирования.
Методы исследований. Для математического описания процессов, происходящих при тепловой сборке на РТСК, использованы дифференциальные уравнения. Поэтому решение боль-
шинства задач получено численными методами. Реализация таких методов, как метод конечных разностей, конечных элементов, золотого сечения, дихотомии в виде алгоритма и программы для ЭВМ позволили получить решения посредством вычислительного эксперимента.
Для получения ряда аналитических зависимостей использовались теории теплопроводности, удара твердых тел, колебаний. При их представлении в графическом виде использовались специальные программные средства для ЭВМ. Необходимые экспериментальные исследования проводились на натурных образцах и установках, применяемых в промышленности. Вопросы экономической эффективности внедрения РТСК тепловой сборки исследовались посредством технико-экономического анализа.
Научная новизна. Разработаны способы пассивной коррекции относительного положения сопрягаемых деталей при роботизированной тепловой сборке соединений с натягом. Разработаны математические модели и методики: определения вида траектории и расчета времени ориентирования деталей при роботизированной сборке; теплового расчета контактирующих тел системы деталь-приспособление-манипулятор. Разработаны методики: автоматизированного проектирования технологического процесса роботизированной сборки; автоматического описания исходной модели втулки сложной конфигурации, позволяющей автоматизировать подготовку и ввод исходных данных в ЭВМ.
Публикации работы. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ и получено 2 авторских свидетельства на изобретения.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-практической конференции "Прогрессивные технологические процессы в машиностроении и стимулирование их внедрения в производство" (Харьков, 1990), на XXX научно-технической конференции ХИПИ (Харьков, 1990), на Всесоюзной научно-технической конференции "Обеспечение надежности и долговечности зубчатых передач на стадии проектирования и изготовления" (Севастополь, 1989), на научных семинарах кафедр "Технологии машиностроения" ХИПИ и КПИ.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработанные способы роботизированной сборки соединений тепловым методом позволяют автоматизировать их на базе распространенных универсальных промышленных роботов и полуавтоматов индукционного нагрева, что значительно повышает уровень комплексной автоматизации производства. Разработки использованы при изготовлении сборочного полуавтомата индукционного нагрева с манипулятором для Людиновского тепловозо-
строительного завода, в результате внедрения которого получен положительный экономический эффект. Разработана методика автоматизированного проектирования роботизированной сборки, которая может использоваться, как основа комплексной САПР ТП роботизированной сборки. Предложенный программный метод автоматического описания исходной модели позволил реализовать методику теплового расчета системы контактирующих тел РТСК на ЭВМ.
Все программные продукты подготовлены в наиболее распространенной операционной среде MS DOS для IBM - совместимых ПЭВМ и рассчитаны на использование их в технологических ртделах предприятий пользователями - технологами, не знакомыми с основами программирования.
Результаты исследований, выполненных в рамках работы возможно использовать также для гибкой автоматизации сборки прецизионных соединений без использования термовоздействия. Полученные решения задачи перераспределения тепла применимы не только для процессов тепловой сборки, но и для широкого круга задач, связанных с проектированием машин и механизмов, работающих при повышенных или пониженных температурах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, технико-экономического обоснования, заключения (основных выводов), списка литературы из 75 наименований и 13 приложений. Содержание изложено на 130 страницах машинописного текста, 50 рисунках и 2 таблицах. Оформление и печать работы выполнены на ПЭВМ с использованием пакетов подготовки текстовой и графической информации AutoCAD 11, ChiWriter 3.12 и Ventura Publisher 2.0.
