Підвищення ефективності процесу складання з"єднань деталей з циліндричними поверхнями в умовах гнучкого виробництва - Автореферат

За останні роки для зниження собівартості та скорочення термінів проектування, виготовлення та впровадження складальних ПР, підвищення їх ремонтопридатності та полегшення комплектування багато вітчизняних і закордонних фірм почали використовувати модульну структуру окремих моделей роботів. Перевагами такого підходу є можливість використання модульних складальних роботів (МСР), які є дешевшими порівняно з універсальними, скорочення часу розроблення та проектування, підвищення надійності та точності, здешевлення виробництва за рахунок зменшення номенклатури деталей і вузлів і збільшення обємів випуску. Мета роботи - підвищення ефективності модульного складання зєднань деталей з циліндричними поверхнями в умовах гнучкого автоматизованого виробництва шляхом оптимізації компоновок модульних складальних промислових роботів, які би забезпечили задану точність позиціювання за мінімальних витрат на їх проектування та виготовлення. Дослідити вплив кінематичних похибок відпрацьовування приводами програмних рухів, технологічних похибок виготовлення деталей робота та їх складання і статичних похибок, зумовлених податливістю елементів робота, на точність позиціювання. Вперше теоретично досліджено та експериментально підтверджено вплив кінематичних похибок відпрацьовування приводами програмних рухів, технологічних похибок виготовлення деталей робота та їх складання і статичних похибок, зумовлених податливістю елементів робота, на точність позиціювання МСР.Показано, що більшість елементарних похибок позиціювання детально розглянуто та математично описано, а вплив кінематичних похибок відпрацьовування приводами програмних рухів, технологічних похибок виготовлення деталей робота та їх монтажу і статичних похибок, зумовлених податливістю елементів робота потребують додаткового вивчення й узагальнення. У другому розділі “Дослідження впливу конструкційних та технологічних параметрів МСР на точність позиціювання елементів спряження” розглянуто вплив кінематичних похибок відпрацьовування приводами робота програмних рухів, технологічних похибок виготовлення деталей робота та їх монтажу і статичних похибок, зумовлених податливістю елементів робота на сумарну похибку позиціювання МСР. У загальному випадку похибка позиціювання k-того модуля визначається двома векторами лінійної і кутової похибок, а повна лінійна похибка робота - як: , (1) де - радіус-вектор, який визначає положення початку системи координат вихідної ланки робота відносно початку системи координат вихідної ланки k-того модуля у номінальному положенні. Природа цих похибок може бути різноманітною: це похибки, зумовлені параметрами привідних систем роботів, похибки, які виникають в результаті вимірювання і передавання інформації про положення схоплювача тощо. Сумарні похибки по координатах X, Y, Z і сумарний кут несуміщення осей в найбільшій мірі будуть залежати від таких елементарних похибок: 1) кінематичних похибок відпрацьовування приводами програмних рухів ; 2) технологічних похибок виготовлення і монтажу деталей робота ; 3) статичних складових похибок, обумовлених податливістю елементів робота ; 4) сумарних динамічних складових похибок робота, які обумовлені динамічними характеристиками приводів робота, величинами люфтів і зазорів у спряженнях і кінематичних парах, силовими взаємодіями тощо .Методи сумування первинних похибок і визначення результуючої похибки позиціювання в теорії точності докладно розглянуті головним чином тільки для плоских замкнених механізмів, що не дає можливості розробити та застосовувати універсальні алгоритми для визначення точності позиціювання різних компоновок складальних систем, просторових у тому числі. Показано, що важливим напрямом підвищення ефективності процесів автоматизованого складання в умовах гнучкого виробництва є оптимізація компоновок модульного складального устаткування для забезпечення заданої точності позиціювання при мінімальних витратах на його проектування та виготовлення. На основі комплексного дослідження, теоретичних розробок та узагальнень з позицій системного підходу вирішена задача підвищення ефективності складання зєднань деталей з циліндричними поверхнями в умовах гнучкого автоматизованого виробництва шляхом оптимізації компоновок модульних складальних роботів, які забезпечують задану точність позиціювання при мінімальних витратах на їх проектування та виготовлення. В результаті виконаного комплексного дослідження встановлено, що статичні похибки, зумовлені податливістю МСР, кінематичні похибки відпрацьовування приводами МСР програмних рухів, технологічні похибки виготовлення деталей робота та їх складання і загальні динамічні похибки мають найбільшу вагу в структурі сумарної похибки позиціювання. Розроблена математична модель для визначення кількісної величини цих похибок дозволяє встановити сумарну похибку позиціювання робочого органа МСР та забезпечити точність взаємного зєднання деталей при використанні роботів з невисокими точнісними характеристиками.Юрчишин І.І., Винник В.В., Винник Т.В. 303: Оптимізація

Основний зміст роботиОсновний зміст дисертаційної роботи викладений у таких публікаціях

Більшість праць, присвячених розробленню МСР, мають недостатній функціональний звязок з конструкторсько-технологічними й експлуатаційними вимогами, які висуваються до ГВС. Ці дослідження відносяться до ТП механічного оброблення, тоді, коли розроблення такого устаткування для ГВС складання практично не проводилось.

В теорії проектування високоефективних технологічних процесів складання відсутня універсальна методика комплексного розрахунку оптимальних точнісних характеристик МСР. Методи сумування первинних похибок і визначення результуючої похибки позиціювання в теорії точності докладно розглянуті головним чином тільки для плоских замкнених механізмів, що не дає можливості розробити та застосовувати універсальні алгоритми для визначення точності позиціювання різних компоновок складальних систем, просторових у тому числі.

Показано, що важливим напрямом підвищення ефективності процесів автоматизованого складання в умовах гнучкого виробництва є оптимізація компоновок модульного складального устаткування для забезпечення заданої точності позиціювання при мінімальних витратах на його проектування та виготовлення.

На основі комплексного дослідження, теоретичних розробок та узагальнень з позицій системного підходу вирішена задача підвищення ефективності складання зєднань деталей з циліндричними поверхнями в умовах гнучкого автоматизованого виробництва шляхом оптимізації компоновок модульних складальних роботів, які забезпечують задану точність позиціювання при мінімальних витратах на їх проектування та виготовлення.

Розроблена проста і надійна в експлуатації САПР оптимальної компоновки МСР, яка вирізняється високою ефективністю і гнучкістю, не вимагає висококваліфікованого персоналу. Застосування цієї САПР дозволяє підвищити ефективність процесу складання в 1.24 - 1.32 рази за рахунок досконалішого і економічно обгрунтованого вибору як конструктивно-технологічних параметрів окремих модулів, так і функціональних параметрів МСР.

Результати виробничих випробовувань свідчать, що розроблені за допомогою створеної САПР компоновки з невисокими характеристиками точності забезпечують якісне й ефективне складання виробів.

В результаті виконаного комплексного дослідження встановлено, що статичні похибки, зумовлені податливістю МСР, кінематичні похибки відпрацьовування приводами МСР програмних рухів, технологічні похибки виготовлення деталей робота та їх складання і загальні динамічні похибки мають найбільшу вагу в структурі сумарної похибки позиціювання.

Розроблена математична модель для визначення кількісної величини цих похибок дозволяє встановити сумарну похибку позиціювання робочого органа МСР та забезпечити точність взаємного зєднання деталей при використанні роботів з невисокими точнісними характеристиками. Для вирішення цієї задачі створено новий метод оптимізації, який є синтезом методу послідовної безумовної оптимізації і методу Давідона-Флетчера-Пауелла у поєднанні з системою штрафних функцій.

На основі результатів досліджень з використанням багатофакторного експерименту встановлено, що основними регламентуючими факторами, які мають найбільший вплив на точність позиціювання є: величина вильоту руки, маса переносимої деталі та динамічні характеристики складових модулів робота.

Проведені експерименти дозволили встановити адекватність теоретичних результатів з дійсними значеннями сумарної похибки позиціювання. Порівняльний аналіз похибок позиціювання, отриманих експериментальним та розрахунковим шляхом показав високу для практики точність розрахунків, отриманих за запропонованою методикою. Похибка розрахункових значень від експериментальних складає 4,04 - 17,42%.

Встановлено, аналітично доведено і експериментально підтверджено, що точність позиціювання МСР залежить не тільки від конструктивно-технологічних параметрів, але й від конкретної області зони сервісу, де проходить процес складання. Це дозволяє вибирати такі області роботи МСР, в яких точність позиціювання робота і необхідна точність позиціювання приєднуваної деталі будуть максимально наближеними.

Методика вибору і САПР МСР впроваджена у Самбірському ВАТ “Агротехсервіс” для оптимізації конструктивно -технологічних параметрів переналагоджуваних складальних автоматів. Отриманий річний економічний ефект склав 5120 грн. (у цінах 1996 р.) на один дослідний зразок.