МАШИНОСТРОЕНИЕ
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
MECHANICAL ENGINEERING
Encyclopaedia
Главный редактор академик РАН
К.В. Фролов

МАШИНОСТРОЕНИЕ
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
В СОРОКА ТОМАХ
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
ФРОЛОВ К.В.
Председатель редакционного совета
Члены совета:
Белянин П.Н. (зам. Председателя редсовета и главного
редактора), Колесников К.С. (зам. Председателя редсовета
и главного редактора), Адамов Е.О., Анфимов Н.А.,
Асташов В.К., Бессонов А.П., Бюшгенс Г.С.,
Васильев В.В., Васильев В.П., Воронин Г. П.,
Глебов И.А., Долбенко Е.Т., Жесткова И.Н.,
Кирпичников М.П., Клюев В.В., Коптев Ю.Н.,
Ксеневич И.П., Мартынов И.А., Митенков Ф.М.,
Новожилов Г.В., Носов В.Б., Образцов И.Ф.,
Панин В.Е., Паничев Н. А., Патон Б.Е., Пашин В.М.,
Платонов В.Ф., Пугин Н.А., Румянцева О.Н.,
Силаев И.С., Туполев А.А., Федосов Е.А.,
Фортов В.Е., Черный Г.Г., Шемякин Е.И.
МОСКВА “МАШИНОСТРОЕНИЕ” 2006

Раздел П1
ТЕХНОЛОГИЯ
ПРОИЗВОДСТВА МАШИН
ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
Редактор-составитель чл.-корр. РАН, д-р техн. наук
Ю.М. Соломенцев
Ответственный редактор чл-.корр. РАН, д-р техн. наук
П.Н. Белянин
Редакторы тома: В.В. Павлов (Сборочные работы в машиностроении.
Технологическая подготовка производства сборочных работ),
А.А. Гусев (Технологические процессы сборки. Технологическое
оборудование сборочного производства)
МОСКВА “МАШИНОСТРОЕНИЕ” 2006

УДК 621.01/03
ББК 34.68
М38
Авторы: А.А. Гусев, В.В. Павлов, А.Г. Андреев, ЮЛ. Апатов, Б.М. Арпентьев,
Р.В. Бизяев, В.П. Вороненко, И.А. Гусева, А.И. Дащенко, А.С. Зен-
кин, Ю.М. Золотаревский, К.С. Касаев, Г.Н. Колманович,
М.К. Кравцов, В.И. Круглов, А.А. Миненков, В.Н. Рожков, В.П.
Соколов, Ю.М. Соломенцев, А.И. Федотов, А.В. Цырков, А.В.
Чернышов
Рецензенты: д-р техн. наук Н.А. Пелипенко, А.Г. Суслов
Ученые секретари тома: А.А. Гусев, В.В. Павлов
Рабочая группа редакционного совета: К.С. Колесников, В.К. Асташов,
П.Н. Белянин, А.П. Бессонов, В.В. Васильев, £.Т. Долбенко,
И.Н. Жесткова, Н.Н. Боброва, Г.В. Москвитин
Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. М:
М38 Машиностроение. Технология сборки в машиностроении. Т. Ш-5 / А.А. Гусев,
В.В. Павлов, А.Г. Андреев и др.; Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. - 2006. - 640 с.,
ил.
ISBN 5-217-01959-Х (Т. Ш-5)
ISBN 5-217-01949-2
Описаны основные закономерности и связи, определяющие содержание сборочных работ в
машиностроении, технологические процессы, технологическое оборудование, инструмент и
средства оснащения сборочных процессов. Большое внимание уделено средствам
автоматизации сборочных работ, автоматизированному проектированию технологических процессов и
обеспечению технологичности и экономичности изделий в условиях компьютеризованного
интегрированного производства.
УДК 621.01/03
ББК 34.68
ISBN 5-217-01959-Х (Т. Ш-5)
ISBN 5-217-01949-2
© Издательство «Машиностроение», 2006

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ . 11
РАЗДЕЛ 1. СБОРОЧНЫЕ
РАБОТЫ В
МАШИНОСТРОЕНИИ 13
Глава 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О СБОРОЧНЫХ
РАБОТАХ 13
1.1.1. Изделие и
производственная система сборки в
машиностроении.
Термины и определения
(А. И. Федотов) 13
1.1.2. Основные
требования к сборочным работам
(Ю.М. Соломенцев) 14
1.1.3. Особенности
моделирования сборочных
работ в
автоматизированной системе обработки
информации (В. В. Павлов) 16
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
СОБИРАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ
(В.В. Павлов) 28
1.2.1. Структура элементов
конструкции и контуров
собираемого изделия 28
1.2.2. Свойства элементов
конструкции изделия как
вещественных объектов .... 35
1.2.3. Механические связи
элементов конструкции .... 38
1.2.4. Пространственные
связи элементов
конструкции 42
1.2.5. Размерные связи
элементов конструкции .... 48
1.2.6. Содержание
базирования при сборке 52
1.2.7. Классификация

конструктивно-технологических свойств сборочных
единиц 58
1.2.8. Обобщенная
структурная модель сборочной
единицы 62
Глава 1.3. СОСТАВ И
СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ
РАБОТ 69
1.3.1. Состав операций
сборочных работ
(В.В. Павлов) 69
1.3.2. Подготовительные
операции (В.В. Павлов) 69
1.3.3. Способы
базирования при установке
элементов сборочной
единицы (В. В. Павлов) 70
1.3.4. Установка элементов
сборочной единицы (В. В.
Павлов) 75
1.3.5. Соединение
элементов конструкции (В. В.
Павлов) 79
1.3.6. Контроль качества и
испытания собираемых
изделий (В. В. Павлов) 89
1.3.7. Формализованное
представление
производственной и
технологической систем сборки (В. В.
Павлов) 91
1.3.8. 	Материальные,
энергетические и
информационные потоки при сборке
изделий (Б.М. Арпентьев) .. 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 104
Раздел 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ СБОРКИ 106
Глава 2.1.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕ-
ЛИЙ
МАШИНОСТРОЕНИЯ 106
2.1.1. Последовательность
разработки
технологических процессов сборки
изделий (А.А. Гусев) 106
2.1.1.1. Исходные
материалы для проектирования
технологического процесса
сборки 106
2.1.1.2. Последовательность
проектирования
технологических процессов сборки 106

6
ОГЛАВЛЕНИЕ
2.1.2. 	Анализ конструкций
изделий и выбор метода
достижения требуемой
точности замыкающих
звеньев 107
2.1.2.1. Анализ
конструкции изделия (Л.Л. Гусев) ... 107
2.1.2.2. Методы
достижения требуемой точности
замыкающего звена (В.П.
Вороненко) 109
2.1.3. Технологичность,
экономичность и
совершенствование
конструкций изделий (А.А. Гусев) ... 118
2.1.4. Последовательность
сборки изделий (А.А.
Гусев) 126
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 134
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИ-
НЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 135
2.2.1. Виды соединений
деталей, методы их
образования и контроля
качества 135
2.2.1.1. Подвижные
конические и цилиндрические
соединения деталей с
гарантированным зазором
(А.А. Гусев) 135
2.2.1.2. Неподвижные
конические и
цилиндрические соединения деталей с
гарантированным натягом
(Б.М. Арпентьев, М.К.
Кравцов) 140
2.2.1.3. Шлицевые и
шпоночные соединения
деталей (А.А. Гусев) 154
2.2.1.4. Резьбовые
соединения деталей (А.А. Гусев) 157
2.2.1.5. Соединение и
закрепление деталей
пластическим деформированием
(А.А. Гусев) 183
2.2.1.6. Соединение и
закрепление деталей с
использованием упругих
деталей (А.А. Гусев) 206
2.2.1.7. Уплотнения
деталей (А.А. Гусев) 212
2.2.1.8. Методы сборки
подшипниковых узлов и
контроля их качества (А.А.
Гусев) 221
2.2.2. 	Технологичность и
совершенствование
конструкций соединяемых
деталей (А.А. Гусев) 232
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 236
Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ
СБОРОЧНЫХ ОПЕРА-
ЦИЙ И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
(А.А. Гусев) 236
2.3.1. Выбор вида и
организационной формы
технологического процесса
сборки изделий 236
2.3.2. Формирование
технологических операций .... 237
2.3.3. Организация
рабочего места сборщика 248
2.3.4. Типовые и
групповые технологические
процессы сборки 255
2.3.5. Составление
технологической документации 256
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 257
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ
СБОРКИ УЗЛОВ
(А.А. Гусев) 257
2.4.1. Выявление условий
автоматической сборки
соединений деталей 257
2.4.1.1. Условия
автоматической сборки соединений
деталей 257
2.4.1.2. Условия
автоматической сборки
соединяемых деталей по
поверхностям вращения 263
2.4.1.3. Условия
автоматической сборки резьбовых
соединений деталей 269
2.4.1.4. Условия
автоматической сборки соединений
деталей, не имеющих осей
симметрии 271
2.4.1.5. Условия
автоматической сборки зубчатых
передач 276
2.4.2. 	Базирование
соединяемых деталей 280
2.4.2.1. Базирование
деталей для достижения
требуемой точности
совпадения осей посадочных
поверхностей вращения
соединяемых деталей 280
2.4.2.2. Базирование
соединяемых деталей для
достижения точности
относительного углового
положения деталей в
сечении, перпендикулярном
к оси посадочной
поверхности базовой детали 288

ОГЛАВЛЕНИЕ
7
2.4.2.3. Базирование
соединяемых деталей для
достижения требуемой
точности их
относительного осевого положения ... 290
2.4.3. Расчет режимов
сборочного процесса 290
2.4.3.1. Расчет жесткости
базирующих устройств и
сборочной силы 290
2.4.3.2. Расчет скорости
устанавливаемой детали .... 302
2.4.3.3. Расчет угловой
скорости устанавливаемой
детали 305
2.4.4. 	Расчет точности
установки соединяемых
деталей 307
2.4.5. Примеры расчета
необходимой точности
относительного
положения исполнительных
поверхностей базирующих
устройств для
соединяемых деталей 312
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 315
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ
И АВТОМАТИЗИРОВАН-
НАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ 316
2.5.1. Выбор оптимальной
структуры
технологической операции и
рациональной компоновки
автоматической сборочной
системы (АЛ. Гусев) 316
2.5.2. Способы и средства
повышения
эффективности автоматизации сборки
изделий (АЛ. Гусев) 337
2.5.3. Установление норм
точности автоматических
сборочных систем (АЛ.
Гусев) 337
2.5.4. Обеспечение
автоматической сборки изделий в
серийном
многономенклатурном производстве
(И.А. Гусева) 339
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 346
Раздел 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
СБОРОЧНОГО
ПРОИЗВОДСТВА 347
Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ
ОСНАЩЕНИЯ
СБОРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ 347
3.1.1. Выбор модулей
сборочного агрегатного
оборудования (А. И. Дащенко,
Ю.М. Золотаревский) 347
3.1.2. Моделирование
точности сборки на позициях
агрегатного сборочного
оборудования (Ю.М.
Золотаревский) 359
3.1.3. Построение
операции с использованием
агрегатного сборочного
оборудования (Ю.М.
Золотаревский) 362
3.1.4. Разработка
оптимальных
структурно-компоновочных схем
агрегатных сборочных машин и
линий (А.И. Дащенко) 367
3.1.4.1. Метод
направленного поиска оптимального
варианта сборки 367
3.1.4.2. Выбор
структурнокомпоновочных схем
агрегатного оборудования .... 372
3.1.5. 	Оптимизация
структурно-компоновочных схем
линий сборки (А.И.
Дащенко) 374
3.1.5.1. Сборка топливного
насоса дизельного
двигателя 374
3.1.52. Сборка головки
цилиндров дизельного
двигателя 378
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 383
Глава 3.2. СРЕДСТВА
ОСНАЩЕНИЯ СБОРОЧНЫХ
РАБОТ (А.Г Андреев) 383
3.2.1. Механизированный
резьбозавинчивающий
инструмент 383
3.2.1.1. Виды
резьбозавинчивающего инструмента ... 383
3.2.1.2. Выбор
резьбозавинчивающего
инструмента 393
3.2.2. Оборудование и
устройства для выполнения
прессовых операций 393
3.2.3. Ручной инструмент
для контроля момента
затяжки 396
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 396
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ
МАШИНЫ И
РОБОТИЗИРОВАННЫЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ 396

8
ОГЛАВЛЕНИЕ
3.3.1. 	Механизированные
и роботизированные
рабочие места сборщиков,
технологические и
организационные особенности
построения операций
механизированной сборки
(Ю.М. Золотаревский) 396
3.3.2. Сборочные
роботизированные технологические
комплексы (Ю.М.
Золотаревский, Ю.Л. Апатов) 404
3.3.2.1. Технологические
возможности сборочных
роботов, оснащенных
специальными захватными
органами 404
3.3.2.2. 	Средства
оснащения и компоновка
сборочных роботизированных
технологических
комплексов 420
3.3.3. 	Гибкие
роботизированные системы
программируемой сборки (Ю.М.
Золотаревский, А. И.
Федотов) 423
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .... ....... 433
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ
МЕХАНИЗМЫ И АДАП-
ТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
СБОРОЧНЫХ МАШИН
(А.А. Гусев, И.А. Гусева) 434
3.4.1. Системы адаптивного
управления автоматических
сборочных машин 434
3.4.2. Выбор адаптивных
средств 449
3.4.3. Применение
адаптивных устройств в
сборочном оборудовании 454
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 461
Глава 3.5. ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ СБОРКИ
СОЕДИНЕНИЙ С
ТЕРМОВОЗДЕЙСТВИЕМ
(А. С. Зенкин) 461
3.5.1. Технические
особенности сборки соединений с
термовоздействием 461
3.5.2. Оборудование для
нагрева и охлаждения
деталей 464
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 467
Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ
ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ
КРУПНОСЕРИЙНОГО И
МАССОВОГО
ПРОИЗВОДСТВА 468
3.6.1. Оптимизация типажа
унифицированных узлов
для компоновки
сборочного оборудования (А. И.
Дащенко, Ю.М.
Золотаревский) 468
3.6.2. Методики выбора,
расчета и проектирования
унифицированных
агрегатных узлов сборочных
линий (А.И. Дащенко) 474
3.6.3. Агрегатное сборочное
оборудование 481
3.6.3.1. Агрегатирование
оборудования для
традиционных сборочных
операций (А.И. Дащенко) 481
3.6.3.2. Агрегатирование
оборудования для
специальных сборочных
операций (Ю.М. Золотаревский) . 483
3.6.3.3. Комплексное
агрегатирование сборочных
модулей и линий (Ю.М.
Золотаревский) 485
3.6.4. 	Структура и
компоновки переналаживаемых
линий для групповой
сборки изделий (А. И. Федотов,
Ю.М. Золотаревский) 489
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 496
Глава 3.7. РАСЧЕТ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И
НАДЕЖНОСТИ
СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
(А.И. Дащенко) 496
3.7.1. Производительность
и надежность сборочных
автоматов и
сблокированных линий 496
3.7.2. Расчет надежности
несинхронных сборочных
линий 498
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 505
Глава 3.8. МОНТАЖНЫЕ
РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ 505
3.8.1. Виды и методы
выполнения монтажных и
контрольно-испытательных
операций (Р.В. Бизяев, А.В.
Чернышев) 505
3.8.1.1. Основные виды
монтажных операций 505
3.8.1.2. Основные виды
контрольно-испытательных
работ 506

ОГЛАВЛЕНИЕ
9
3.8 Л.3. Методы
выполнения и автоматизации
монтажных и
контрольно-испытательных работ 507
3.8.2. 	Типовые
технологические процессы отработки
и комплексных испытаний
оборудования и систем
(К. С. Касаев, В. И. Круглов) 509
3.8.2.1. 	Методология
испытаний и контроля 509
3.8.2.2. Испытания 510
3.8.2.3. Контроль 512
3.8.3. 	Методы испытаний
гидрогазовых систем на
герметичность, прочность
и гидросопротивление
(КС. Касаев, В.И. Круглов) 514
3.8.3.1. 	Испытания на
герметичность 514
3.8.3.2. Контроль
гидравлического сопротивления 520
3.8.4. Технологические
процессы сборки и
монтажа электропроводных
систем
электротехнического оборудования
(А.Л. Миненков) 521
3.8.5. Диагностирование
неисправностей элементов
оборудования и сложных
технических систем
(Р.В. Бизяев, В. П. Рожков) . 522
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 525
Глава 3.9. СРЕДСТВА
ОСНАЩЕНИЯ МОНТАЖНЫХ
РАБОТ И ИСПЫТАНИЙ
ИЗДЕЛИЙ 526
3.9.1. Средства увязки
элементов оборудования и
систем изделий по
геометрическим и физическим
параметрам (Р.В. Бизяев,
А.В. Чернышев) 526
3.9.2. Средства испытаний
и контроля (Г.Н. Колмано-
вич) 530
3.9.2.1. Объекты и виды
испытаний 530
3.9.2.2. Структура
автоматизированных средств
испытаний (АСИ) и
контроля (АСК) 531
3.9.2.3. Классификация

контрольно-испытательного оборудования 532
3.9.2.4. Применение ЭВМ в
контрольно-испытательном
оборудовании 534
3.9.2.5. 	Технологическое
обеспечение создания
автоматизированных
средств и систем
испытаний и контроля 535
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 536
Раздел 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ПОДГОТОВКА
ПРОИЗВОДСТВА СБОРОЧНЫХ
РАБОТ 537
Глава 4.1. СБОРОЧНЫЕ
РАБОТЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕ-
СКОЙ СРЕДЕ
МАШИНОСТРОЕНИЯ 537
4.1.1. Технологическая
среда машиностроения
(Ю.М. Соломенцев) 537
4.1.2. Технологический
мониторинг производства
сложных изделий
(В. В. Павлов) 544
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СБОРОЧНЫХ РАБОТ
(В. В. Павлов) 547
4.2.1. Основные этапы и
задачи технологического
проектирования 547
4.2.2. Разработка схемы
технологического членения
и схемы сборки изделия .... 549
4.2.3. Выбор схемы
базирования и состава сборочной
оснастки 554
4.2.4. Определение
последовательности установки
элементов сборочной
единицы 558
4.2.5. Определение состава
средств технологического
оснащения и
последовательности всех операций
сборки 563
4.2.6. Разработка
технологической документации на
сборочные работы 568
4.2.7. Нормирование и
расчет
технико-экономических показателей
сборочных работ 570
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
КОНСТРУКЦИИ
СОБИРАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ
(В.В. Павлов) 573
4.3.1. 	Технологичность
конструкции изделия 573

10
ОГЛАВЛЕНИЕ
4.3.2. Технологичность
сборочной единицы 575
4.3.3. Обеспечение
технологичности сборочной
единицы в
компьютеризованном интегрированном
производстве 578
4.3.4.
Конструктивно-технологические свойства
изделия при отработке
технологичности конструкции
изделия 583
4.3.5. Моделирование
производственной системы
при отработке
технологичности конструкции изделия 595
4.3.6. Разработка
рекомендаций по
совершенствованию систем производства,
эксплуатации и ремонта .... 600
Глава 4.4.
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ПОДГОТОВКИ
ПРОИЗВОДСТВА СБОРОЧНЫХ
РАБОТ (В.П. Соколов, А.В.
Цирков) 604
4.4.1. Структура м средства
обеспечения АСТПП
сборочных работ (В.П.
Соколов) 604
4.4.2. Методы и
инструментальные средства
технологического проектирования
в АСТПП (В.П. Соколов) ... 606
4.4.3. Инструментальные
средства
структурно-параметрического
моделирования (В.П. Соколов) 607
4.4.4.
Программно-методические комплексы для
реализации инвариантных
подсистем и проектных
процедур (А.В. Цирков) 614
4.4.5. Организация
автоматизированного
технологического проектирования
сборочных работ (А.В.
Цирков) , 623
4.4.6. Создание и
эксплуатация АСТПП сборочных
работ (А.В. Цирков) 630
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 632
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 633

ВВЕДЕНИЕ
В современном машиностроении
трудоемкость сборочных работ составляет 30-40% и
более от общей трудоемкости изготовления
изделия. Степень механизации сборочных
операций не превышает 20-30%, а степень
автоматизации еще ниже. Поэтому
совершенствование сборочного производства является
одним из основных резервов повышения
технического уровня и экономической
эффективности машиностроения.
Сборка отличается от других
технологических процессов тем, что ее составными
частями являются разнообразные, физически
разнородные процессы. Установка элементов
конструкции сборочной единицы включает
основанные на различных физических
принципах процессы перемещения и
ориентирования соединяемых деталей.
Сборка является завершающим этапом
изготовления изделия, и требования к
элементам конструкции, поступающим на
сборку, оказывают существенное влияние на
содержание заготовительных работ,
механической обработки и других процессов
изготовления элементов конструкции изделия.
Возможность применения современных методов
и средств производства существенно зависит
от технологичности конструкции изделия и
фактически закладывается в конструкцию при
проектировании изделия. Поэтому
содержание сборочных работ органически
взаимосвязано с конструкцией изделия и
предшествующими этапами производственного
процесса изготовления деталей.
Совершенствование и повышение
эффективности сборочных работ требует
непрерывного обобщения и анализа передового
опыта промышленности на основе научных
исследований. Основы такого подхода были
заложены в трудах выдающихся ученых нашей
страны Н.А. Бородачева, Б.С. Балакшина,
В.М. Кована. В 30-е и последующие годы в
СССР были проведены работы по
автоматизации сборочных работ в машиностроении,
приборостроении, в оборонных отраслях
промышленности, созданы роторные сборочные
автоматы Л.Н. Кошкина, сборочные автоматы
в подшипниковой, часовой и других отраслях
промышленности. Большие успехи в
автоматизации сборочных работ, особенно в области
роботизации и создания гибких сборочных
систем, достигнуты в Германии, США,
Японии и других промышленно развитых странах
мира.
Важную роль в экспериментальных и
научных исследованиях в области
автоматизации сборочных работ сыграли отраслевые
научно-исследовательские институты нашей
страны. Ряд выдающихся научных и
практических результатов получен в ведущих вузах
страны учеными научных школ В.С.
Корсакова и Г А. Шаумяна (МГТУ им. Баумана), В.С.
Балакшина (МГТУ "Станкин"), А.Н.
Рабиновича (Львовский политехнический институт),
В.П. Григорьева (МГТУ "Московский
авиационный институт"). Научные исследования по
применению принципов адаптивного
управления в сборочных автоматах, выполненные
впервые в мире А.А. Гусевым, позволили
получить важные результаты, запатентованные в
ведущих промышленно развитых странах
мира. В монографии "Научные основы
автоматизации сборки машин" под редакцией
М.П. Новикова, изданной в 1976 г., обобщен
научный и практический опыт автоматизации
сборочных работ.
В последние годы все большее развитие
получают автоматизированные системы
проектирования и управления и
компьютеризованные интегрированные производства.
Автоматизация проектирования сборочных работ
является особенно сложной, так как задачи
проектирования технологических процессов и
средств оснащения сборочных работ должны
решаться комплексно с учетом других задач
проектирования и производства изделия.
Важным вкладом в компьютеризацию
проектирования сборочных работ являются
приоритетные исследования В.В. Павлова, П.И. Бу-
ловского, М.С. Лебедовского, В.Т. Полуянова
и других отечественных ученых.

12
Введение
Том охватывает основные проблемы
технологии сборки в машиностроении.
Большое место отведено систематическому
изложению содержания современных
технологических процессов сборки и средств их
оснащения. Особое внимание уделено вопросам
автоматизации сборочных работ, созданию
сборочных автоматов и автоматических
линий, гибких автоматизированных сборочных
производств. Эти вопросы освещены
ведущими учеными и работниками передовых
предприятий нашей страны.
Впервые в мировой технической
литературе изложены вопросы комплексного
использования вычислительной техники и
систем автоматизированного проектирования с
целью повышения эффективности сборочных
работ и совершенствования технологии
производства изделий машиностроения в целом.
В томе отражен современный передовой
отечественный и зарубежный опыт
технологии сборочных работ. Широкое
использование этих материалов позволит существенно
повысить технико-экономическую
эффективность сборочных работ и научно-технический
уровень производства в машиностроении.

Р А 3 Д Е Л 1
СБОРОЧНЫЕ РАБОТЫ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
Глава 1.1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О СБОРОЧНЫХ РАБОТАХ
1.1.1. 	ИЗДЕЛИЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ
СИСТЕМА СБОРКИ В МАШИНОСТРОЕНИИ.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Изделием называется предмет
производства, подлежащий изготовлению на данном
предприятии и являющийся продуктом
конечной стадии данного производства. Деталь
является монолитным элементом
конструкции. Сборочная единица — сборный элемент
конструкции, состоящий из нескольких
монолитных и (или) сборных элементов,
соединяемых друг с другом в процессе сборки.
Производственный процесс представляет
собой совокупность всех действий людей и
орудий труда, необходимых на данном
предприятии для изготовления изделий.
Технологический процесс — часть производственного
процесса, содержащая целенаправленные
действия по изменению и (или) определению
состояния предмета производства.
Технологический процесс сборки включает в себя
совокупность операций установки, соединения,
формообразования и прочих операций, в
результате выполнения которых отдельные
элементы конструкции, входящие в сборочную
единицу, занимают относительно друг друга
требуемое положение и соединяются
способами, указанными в чертежах изделия.
Производственная система
машиностроительного предприятия представляет
собой систему орудий производства,
производственных зданий и сооружений, средств
хранения и перемещения грузов, средств связи и
т.п., используемых в производстве изделия.
Производственный процесс можно
рассматривать как процесс функционирования
производственной системы. Технологическая
система - часть производственной системы,
участвующая в реализации технологического
процесса изготовления изделия. Основными
элементами технологической системы
являются средства технологического оснащения —
технологическое оборудование, оснастка,
приспособления и инструмент. Часть
технологической системы, связанная с
выполнением сборочных работ, называют сборочной
системой. Выделяют узловую, агрегатную и
общую сборку изделия. Объектами узловой
сборки являются узлы, агрегатной сборки —
отсеки (секции) и агрегаты, общей сборки —
изделие в целом.
Технологический процесс сборки
состоит из следующих частей: операций,
переходов, ходов, приемов, установов, позиций.
Технологическая операция — часть
технологического процесса, выполняемая непрерывно на
одном рабочем месте над одним или
несколькими собираемыми изделиями одним или
несколькими рабочими, и приводящая к
требуемому изменению сборочной единицы.
Основными операциями сборки являются:
операции установки элементов
сборочной единицы в требуемое положение
относительно друг друга;
операции соединения установленных
элементов болтами, заклепками, сварными
швами и т.п.;
формообразующие операции, связанные
с обеспечением точности и
взаимозаменяемости (доводочные операции при установке
элементов сборочной единицы, обработка
разъемов и стыков в разделочных станках и
т.п);
прочие операции, связанные со
специфическим назначением сборочной единицы
(герметизация, балансировка и т.п.).
Все они относятся к группе основных
технологических операций, при выполнении
которых изменяются свойства объекта
производства. Особую группу составляют операции
контроля, назначаемые как для контроля

ка14
Глава 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СБОРОЧНЫХ РАБОТАХ
чества изделия, так и для контроля основных
технологических операций, оборудования,
инструмента, оснастки.
Рабочим местом называют часть
производственной площади цеха, на которой
размещен один или несколько исполнителей
работы и обслуживаемая ими единица
технологического оборудования или часть
конвейера, а также оснастка и предметы
производства.
В условиях автоматизированного
производства на каждом производственном агрегате
или единице технологического оборудования
выполняется одна операция, а при создании
многопозиционных видов автоматического
сборочного оборудования, как правило, одна
операция выполняется на одной позиции.
Технологический переход — законченная
часть технологической операции,
характеризуемая постоянством применяемого
инструмента и обрабатываемой части сборочной
единицы. Вспомогательный переход —
законченная часть технологической
операции, состоящая из действий человека и
(или) оборудования, которые не
сопровождаются изменением состояния сборочной
единицы, но необходимы для выполнения
технологического перехода (например,
установка и съем готового изделия, смена
инструмента и т.д.).
Рабочий ход — законченная часть
технологического перехода, состоящая из
однократного перемещения инструмента,
непосредственно связанного с изменением
состояния сборочной единицы. Вспомогательный ход
— законченная часть технологического
перехода, состоящая из однократного
перемещения инструмента, непосредственно не
связанная с изменением состояния сборочной
единицы, но необходимая для выполнения
рабочего хода.
Прием — это законченная совокупность
действий человека, применяемых при
выполнении перехода или его части и
объединенных одним целевым значением.
При изменении положения собираемого
изделия операция может состоять из
нескольких установов и позиций. Установом
называют часть технологической операции,
выполняемую при неизменном закреплении
собираемого изделия. Положение собираемого
изделия относительно оборудования
изменяют с помощью транспортных устройств
(систем позиционирования). В этом случае
они будут занимать различные позиции.
Позицией называют фиксированное положение,
занимаемое неизменно закрепленным
собираемым изделием относительно неподвижной
части оборудования для выполнения
определенной части операций.
На содержание сборки определяющее
влияние оказывают свойства собираемого
изделия. Любое изделие проектируется так,
чтобы наилучшим образом обеспечить
выполнение требований к функциональному
назначению, производству и эксплуатации.
Важнейшим результатом такого комплексного
подхода к проектированию сложного изделия
является широкое расчленение конструкции,
позволяющее:
при проектировании - сокращать сроки
проектирования изделий за счет разделения
труда и выполнения конструкторских работ в
специализированных бригадах;
в производстве — сокращать
производственный цикл за счет параллельного
изготовления отдельных элементов конструкции,
снижать трудоемкость сборочных работ за
счет применения высокопроизводительного
оборудования, оснастки и улучшения условий
труда, применять кооперацию производства;
в эксплуатации - сокращать циклы,
затраты труда и материалов на техническое
обслуживание и ремонт за счет улучшения
эксплуатационных свойств изделия.
Основными элементами конструкции
сложного изделия являются агрегаты, секции
(отсеки), узлы и детали. Агрегат — часть
конструкции, выполняющая одну из основных
функций изделия; обычно агрегат предсталяет
собой самостоятельный в конструктивном,
эксплуатационном и технологическом
отношении элемент конструкции, изготовляемый
отдельно от других элементов. Крупные
агрегаты часто расчленяются на секции (отсеки);
такое расчленение обычно обусловлено
эксплуатационными и технологическими
соображениями. Агрегаты и отсеки могут
расчленяться на отдельные узлы и детали.
Конструктивным узлом называется элемент
конструкции, воспринимающий определенную
нагрузку (станина, рама, узел подшипника)
или выполняющий другие специфические
функции; узлы, представляющие собой
участки наружных обшивок агрегатов и отсеков,
пЬдкрепленные силовым набором, называют
панелями. Агрегаты, отсеки и конструктивные
узлы могут быть как сборными, так и
монолитными элементами конструкции. Сборные
агрегаты, отсеки и узлы могут расчленяться на
элементы низших структурных уровней.
Технологическим узлом называется сборный
элемент конструкции, собираемый из двух или
более деталей.
1.1.2. 	ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
К СБОРОЧНЫМ РАБОТАМ
Основными требованиями к сборочным
работам являются обеспечение требуемого

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СБОРОЧНЫМ РАБОТАМ
15
качества изделий и высокие
техникоэкономические показатели производства.
Для обеспечения требуемого качества и
высокой экономической эффективности
сборки необходимо, чтобы и
производственная система и собираемое изделие
удовлетворяли определенным требованиям. К
производственной системе предъявляются
следующие требования: требуемое качество сборки
изделия; высокая производительность
сборочных работ; гибкость в отношении условий
производства; эргономичность рабочих мест
сборщиков; экономическая эффективность.
Для уменьшения затрат на сборочную
единицу собираемое изделие должно
удовлетворять следующим требованиям:
конструкция изделия должна учитывать
особенности выполнения сборочных
операций (направление перемещений и характер
доступа в рабочую зону, специфику
различных видов физического воздействия на
изделие, эффективность контроля и т.д.);
все собираемые компоненты должны
максимально соответствовать условиям
автоматизации сборки;
конструкция изделия должна
соответствовать конкретным условиям сборки в данной
производственной системе.
Степень соответствия конструкции
изделия условиям производства характеризует
технологичность конструкции, понимаемую
как совокупность свойств изделия,
определяющих приспособленность его конструкции
к достижению оптимальных затрат ресурсов
при производстве и эксплуатации для
заданных показателей качества, объема выпуска и
условий выполнения работ.
Под качеством изделия понимается
совокупность его свойств и мера полезности,
удовлетворяющие определенным
потребностям в соответствии с функциональным
назначением изделия. Качество изделия
определяется при комплексном рассмотрении и
оценке технических, эксплуатационных и
конструкторско-технологических параметров,
параметров надежности, экономических,
эргономических, художественно-эстетических и
технико-экономических свойств и
показателей. Качество машин характеризуется
системой показателей и регламентируется
нормативно-техническими документами и другими
стандартами. Показатели качества
конкретного изделия указываются в конструкторской
документации, техническом паспорте, ТУ и
т.п.
Для оценки технико-экономической
эффективности сборочных работ
применяются технические и экономические показатели.
Технические показатели, как правило,
отражают только отдельные аспекты сборочных
работ: степень применения типовых и
групповых процессов, унифицированных средств
оснащения, взаимозаменяемости сборочных
частей изделий, механизации и автоматизации
сборочных процессов и др. Численные
величины этих показателей определяются
соответствующими коэффициентами. Например,
степень механизации и автоматизации
технологических процессов определяется
соответственно коэффициентами Км и Кй, которые
рассчитывают по формулам:
где Гм , Га — трудоемкость
механизированных, автоматизированных операций
сборочного процесса соответственно, нормо-ч.; Тп —
трудоемкость сборочного процесса, нормо-ч.
Для оценки экономической
эффективности сборочных работ применяют
экономические показатели — трудоемкость, цикл и
технологическую себестоимость сборки.
Себестоимость продукции включает в
себя суммарные затраты живого и
овеществленного труда на производство и реализацию
продукции. Технологическая себестоимость —
часть себестоимости, включающая расходы,
которые могут существенно изменяться с
изменением технологического процесса
(расходы на материалы, энергию, заработную
плату и средства технологического
оснащения). Технологическую себестоимость
применяют в качестве показателя эффективности
сборочных работ при отсутствии ограничений
по количеству живого труда и времени, когда
регламентированная конструкторской и
технологической документацией сборка изделий
должна выполняться с наименьшими
затратами живого и овеществленного труда.
Технологическая себестоимость является основным
показателем эффективности сборочных работ.
Трудоемкость изготовления продукции —
показатель, характеризующий затраты
рабочего времени на изготовление единицы
продукции или выполнение определенного вида
работ. Чем меньше трудоемкость, тем выше
производительность труда. Трудоемкость
применяют в качестве показателя эффективности
сборочных работ в условиях острого дефицита
производственных рабочих, когда в целях
экономии живого труда допускается даже
некоторое увеличение стоимости сборки,
например за счет применения дополнительных
средств оснащения.
Циклом называют период времени от
начала до конца повторяющегося
производственного или технологического процесса.
Различают цикл изготовления изделия в целом,
циклы изготовления отдельных сборочных
единиц и деталей, циклы выполнения

отдель16
Глава 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СБОРОЧНЫХ РАБОТАХ
ных операций. Цикл используют в качестве
показателя эффективности сборочных работ в
условиях острого дефицита времени, когда в
целях его экономии допускается даже
некоторое увеличение стоимости сборки, например
за счет применения высокопроизводительных
средств механизации и автоматизации
сборочных операций.
Перспективным направлением развития
сборочного производства является создание
такой организационно-технической
структуры, которая обеспечивала бы возможность его
быстрой перестройки на выпуск новых
изделий. Этим требованиям отвечают гибкие
сборочные Системы, применение которых
значительно повышает производительность труда,
коэффициент загрузки оборудования,
качество сборки выпускаемых изделий и снижает их
себестоимость. Достаточная гибкость
сборочной системы может оказать заметное влияние
на снижение затрат на средства
технологического оснащения и уменьшение объема
незавершенного производства.
Трудоемкость сборочных работ в общем
объеме производства весьма высока, однако
автоматизация сборочных операций
осуществляется с большими трудностями. Одна из
основных причин этого заключается в том,
что при проектировании изделий
недостаточно учитываются особенности сборочных
работ. Поэтому существенное повышение
эффективности сборочных работ возможно на
основе совершенствования технической
подготовки производства — повышения качества
проектирования изделия с учетом требований
сборки и создания оптимальных
технологических процессов и средств оснащения
сборочных работ.
Сборка — завершающий этап
изготовления изделия, и требования к элементам
конструкции, поступающим на сборку,
оказывают существенное влияние на содержание
заготовительно-штамповочных работ,
механической обработки и других технологических
процессов изготовления конструкции
изделия. Технологические процессы сборки
выполняются с учетом комплекса факторов,
затрагивающих почти всю производственную
систему предприятия. Сборка в
машиностроении отличается от других
технологических процессов тем, что ее составными
частями являются разнообразные, физические
разнородные процессы.
Сборочные работы являются
многовариантными как по возможному составу и
последовательности операций технологического
процесса, так и по составу применяемой
оснастки, оборудования, инструмента. Первый
этап сборки — установка элементов
конструкции сборочной единицы в требуемое
положение - включает основанные на различных
физических принципах процессы
перемещения и ориентации собираемых элементов, а
также — при сборке с пригонкой — операции
механической обработки сопрягаемых
поверхностей. Второй этап сборки — соединение
установленных элементов конструкции —
включает процессы механической обработки
резанием и обработки давлением (при
болтовых, винтовых и заклепочных соединениях),
термические, термохимические,
термоэлектрические или диффузионные процессы (при
склеивании, пайке, сварке) и т.п. В этих
условиях одним из эффективных методов
улучшения технико-экономических показателей
сборки является выбор оптимальных решений
при технологической подготовке производства
сборочных работ.
Разработка оптимального процесса
сборки требует большого объема вычислений,
связанных с выбором схемы сборки, состава и
последовательности выполнения операций,
состава технологического оснащения
сборочных работ, с расчетом точности сборки, с
нормированием и расчетом технологической
себестоимости сборки. Сборочные работы
органически взаимосвязаны с
предшествующими этапами производственного процесса
изготовления изделия. Поэтому задачи
проектирования сборочных работ должны решаться
комплексно, с учетом других задач
технологической подготовки производства изделия, что
возможно лишь в автоматизированной
системе технологической подготовки производства.
Автоматизация технологического
проектирования базируется на математическом
моделировании производства, отражающем
закономерности и связи между свойствами изделия
и производственной системы в виде
математических отношений. Эти отношения должны
отражать реальное физическое содержание
процессов производства, и знание их
необходимо не только при автоматизированном, но
и при традиционном, неавтоматизированном
проектировании.
Учитывая роль и место сборки в
производстве изделия, задачи технологической
подготовки производства сборочных работ
целесообразно решать в едином комплексе с
задачами проектирования изделия,
организации производства, и т.п. Максимальный
эффект достигается, когда все эти задачи
решаются в единой системе компьютеризованного
интегрированного производства.
1.1.3. 	ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
СБОРОЧНЫХ РАБОТ В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
СИСТЕМЕ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Информационные системы различного
назначения — АСНИ, САПР, АСТПП, АСУП

ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
17
и др., — обслуживающие компьютеризованное
интегрированное производство сборных
изделий, должны быть объединены в единую
автоматизированную систему обработки
информации (АСОИ). При этом возникает проблема
представления в ЭВМ комплекса
взаимосвязанных математических моделей разнородных
объектов и процессов — физических,
технологических, организационных, социально-
экономических и т.п. Одним из путей
решения этой проблемы является разработка
математического, информационного и
программного обеспечения автоматизированных систем
обработки информации на основе единой
системы моделирования, обеспечивающей:
создание взаимосвязанных моделей
разнородных объектов и процессов; построение
взаимосвязанных моделей объектов и процессов,
соответствующих разному уровню знаний и
различной полноте представления данных.
Под взаимосвязанностью моделей
понимается возможность формализованного
обмена данными между ними с сохранением
смыслового содержания информации. Исходя из
прагматических соображений, единая система
моделирования должна обеспечивать:
прозрачность, смысловую ясность и понятность
всех данных, отношений и связей в моделях
для пользователей системы; адаптацию
моделей применительно к различным средствам
вычислительной техники; адаптацию других
методов моделирования, моделей и
алгоритмов с целью включения их в данную систему
моделирования.
Указанным требованиям в значительной
мере удовлетворяет иерархическая система
математического моделирования объектов на
различных уровнях абстрагирования,
получившая название ИСТРА — Иерархическая
Система ТРАнсляции [8]. В соответствии с
Р 50-54-87-88 и другими
нормативнотехническими документами проектирование с
использованием типовых математических
моделей системы ИСТРА регламентировано в
качестве типового метода
автоматизированного технологического проектирования.
Использование типовых математических моделей
(РД 50-464-84) этой системы в САПР и
АСТПП широко освещено в работах [4, 8, 13].
При моделировании
машиностроительного производства, как и при моделировании
любых технических систем, применяется
аппарат дискретной математики. Особенно
широко используются теория множеств, теория
графов и математическая логика. Недостатком
математического аппарата обычных множеств
и графов при моделировании сложных
технических систем, типа системы сборочных работ
в машиностроении является отсутствие
средств описания разнообразных свойств
входящих элементов и системы в целом. Этот
недостаток устраняется при использовании
полихроматических множеств и графов,
элементы которых могут быть окрашены
одновременно в несколько разных цветов [10, И].
Полихроматические множества и графы
находят широкое применение в системе
моделирования ИСТРА, где для описания
свойств объектов используется единое
понятие — контур, обобщающее такие понятия,
как свойство или часть объекта, в которой
данное свойство реализуется. Поскольку цвет
относится к категории свойств, то в
полихроматических множествах и графах,
моделирующих технические объекты, разные цвета
описываются в терминах контуров: /-й цвет —
контур /}, у-й цвет — контур Fj, и т.д.
Обычное множество А характеризуется
только составом элементов:
А — (ci\,..., (Х\,...,
В полихроматическом множестве
моделирующем технический объект с
составом элементов А, каждому элементу а,- е А
соответствует множество F(dj) его
персональных контуров, называемое персональной
раскраской этого элемента. Персональные
раскраски всех элементов nS^ представляют в
булевой Матрице
H-F/...F,
С;( • • • С:( • С,
i{j)’"Ci{p)
d\
Я/ ,
ап
с/т( 1) * * - слз(у) - - - слт( р) _
(1.1.1)
где C/jyj = 1, если Fj е /7(а/-), а состав
контуров F(a) вычисляют по формуле
*■(«) =
/=1
Множеству ПБ^ в целом соответствует
унитарная раскраска — множество унитарных
контуров
F(A) = (Fl,...,Fj,...,Fm),
существование которых обусловлено
существованием персональных контуров элементов
nS^j. Персональные контуры элементов, од-

18
Глава 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СБОРОЧНЫХ РАБОТАХ
ноименные унитарным контурам в F{A),
представляют в булевой матрице
h ••• Fj ... Fm
Ci(i)...Cj(y)...Ci(^
Муи-!-4”^-
Ci(l)-Ci(j)-,Ci(m)
cr{\)-cr{j)-cr{m)
(U.2)
где = 1, если Fj е F[Al) и Fj е F(cij).
Свойства-контуры реального объекта
как единого целого определяются свойствами
его элементов, однако не каждое свойство
элемента непосредственно участвует в
порождении свойств объекта в целом. Состав
где = 1, если Я/ е . Состав
полихроматического множества FIS^ определяют в
общем случае шестью компонентами
ns,* = {a,F{o),F{A),^A х /’(a)],
[А х F{A)\\A х Л(/)]).
При моделировании реальных
технических систем обычно учитывают не все, а
только существенные свойства объектов,
влияющие на решение рассматриваемой
задачи. Это позволяет существенно упростить
описание Ш-множества. Так, если у
элементов Я/ е А учитываются только свойства,
одноименные с унитарными контурами в
раскраске F(A), то из описания (1.1.4) можно
исключить множество F(a) и булеву матрицу
(1.1.1), поскольку в этом случае
элементов объекта, свойства которых
непосредственно влияют на существование
унитарного контура Fj(A) , называют телом
этого контура. Например, контур болтового
соединения деталей сборочной единицы
реализуется только при наличии соединяемых
деталей, болтов, шайб и гаек, входящих в
данное соединение. Влияние элементов
ajp *Mfj) на существование унитарного
контура Fj(A) отображается через контуры
(яjр), одноименные с унитарным
контуром. Состав элементов объекта, входящих во
все тела контуров унитарной раскраски F(A),
т q
определяют по формуле Д(/г) = |^J
j=\k=\
а составы конкретных тел унитарного контура
представляют в булевой матрице
А\ (^i) • • • А/q (Fj j... Дг(^т)
ск
■ <U) '
cq
" 'М
II
X
i) -
ск
• %) ■
cq
■■ >н
_с\г
ск
Ч/)"
cq
■ «и.
(1.1.3)
F(a) = F(A), [A x F(fl)] = [A x F(A)\
(1.1.5)
Если телом каждого унитарного контура
Fj е F{A) является любой единственный
элемент я,- е А, имеющий персональный
контур Fj е F[ai), то Ш-множество
называют дизъюнктивным и обозначают символом
nvS. В описание дизъюнктивного nvS-
множества можно не включать булеву
матрицу (1.1.3) тел унитарных контуров, так как
данные о составе всех тел содержатся в
неявном виде в булевой матрице (1.1.2): если
с^у) = 1, то элемент я,- имеет контур Fj (я,*)
и является телом унитарного контура Fj(A) .
Следовательно, с учетом (1.1.5) минимальный
набор компонентов при описании
дизъюнктивного nvS -множества будет таким:
=(a,F{A)\Ax F(A)\ (1.1.6)
Например, на рис. 1.1.1 приведено
nvS -множество, моделирующее набор
сверлильных машин для ручного сверления
отверстий при сборке изделий: в составе контуров
F{A) = F(d) здесь учитываются только
контуры, определяющие
конструктивнотехнологические свойства зон сверления,
влияющие на выбор сверлильных машин.
Если в составе унитарной раскраски HS-
множества есть контуры, тела которых
состоят из нескольких элементов, то такое Ш-
множество называют конъюнктивным и
обозначают символом ПЛБ. В описании конъ-

ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
19
юнктивного ПлБ -множества сохраняется
матрица (1.1.3) тел унитарных цветов.
Минимальный набор компонентов ПЛБ -множества
при условии (1.1.5) следующий:
ITS,! = (a,f(a)\a X F(A)\[A X /1(F)]).
(1.1.7)
Между элементами и контурами ПБ -
множества могут устанавливаться различные
теоретико-множественные и логические
отношения, что расширяет возможности
моделирования разнообразных свойств
технических систем. Представление контуров в виде
логических переменных, имеющих истинные
значения, таково:
1, если Fj входит в заданное
множество контуров,
О в противном случае,
и использование единого булева векторного
пространства контуров
F = {FUF2,:;FN),
VF(4F(a)[F(4F(a)cF] (U'8)
позволяет оперировать с раскрасками ПБ-
множества и его элементов как с булевыми
векторами. При этом вычисление множества
F(a) выполним по формуле
F{a) = v Ffa),
i=1
а строки булевой матрицы (1.1.1) будут
соответствовать булевым векторам,
отображающим составы контуров соответствующих
элементов ПБ-множества.
Между элементами ПБ-множества может
быть установлено бинарное отношение,
определяемое булевой матрицей
#
а\ ... aj .. ап
С1{1)---С1(»-С1И
fll
Ь)11=Их/,]=
С,(1)...С,.(У)...С(.(„)
di.
ап
(1.1.9)
Модель
сверлильной
машины
«3
I
]
5»
1
J

Конструктивно-лтехнологические контуры
Наибольший
диаметр
отверстиями
Минимальное
расстояние
1, мм
Минимальная
высота
Н, мм
J
6
8
9
15
17
19
24
ц
30
34
60
V
Г±
Т,
Ь
5
б
Го
Чо
и
fjl
Ь
FJ1
СМ11-3-18000
•
т_
СМ21-6-12000
•
•
¥
4
ча
»->
1
Ча
|
*>
•_
•
•
¥
СМ21-9-300
яу
СМ21-9- 2500
1ts
¥
•
□
□
СМУ21-6- 500
*6
□
%
¥
¥
¥
СМУ11-6-1700
«7\
• i
□
%_
¥
ш
УСМ21-20М
*В
¥
•
•
•
¥
•
Рис. 1.1.1. Полихроматическое
множество сверлильных машин
В теории обычных графов булеву
матрицу (1.1.9) представляют как матрицу
смежности вершин графа (7 = (./4, С). Поэтому
добавление матрицы [у4 х Д] к составу
компонентов (1.1.4) превращает ПБ-множество в
полихроматический граф nG, вершинами
которого являются элементы множества ПБ^.
Само множество С ребер обычного графа
также может быть заменено
полихроматическим множеством ПБс с составом
компонентов
П^с = (c,F(c),F(C),lC х ./’(c)],
г , г , (l.U°)
[С х F(C)],[C х C(F)],
определяемых аналогично компонентам
множества (1.1.4). ПБс-множества также могут
быть дизъюнктивными или конъюнктивными,
в том числе с минимальными наборами
компонентов:
nv^c = (c,f(c),[c х /’(С)], (1.1.11)
irsc = (C,F{C)\C х .f(C)],[C x C(F)\
(1.1.12)
В общем случае полихроматическим
будет граф
nG = (F((7))nSy4,nSc), (1.1.13)

20
Глава 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СБОРОЧНЫХ РАБОТАХ
где /'(б) — унитарная раскраска ГЮ-графа в
целом, состав которой зависит от унитарной
раскраски F[A) вершин и .F(C) ребер nG-
графа. В ГЮ-графе могут быть раскрашены и
вершины, и ребра, а могут быть раскрашены
только вершины или только ребра, поэтому
состав компонентов ГЮ-графа определяют с
учетом существования дизъюнктивных и
конъюнктивных ПБ-множеств по схеме
Пример nG-графа, моделирующего
производственный участок, приведен на
рис. 1.1.2. Вершины графа (рис. 1.1.2, а)
соответствуют оборудованию участка, а дуги -
транспортным связям в процессе обработки
[А*Г(А)\
Рис. 1.1.2. ПС-граф производственного участка
обработки отверстий при сборке узла:
• - c^yj = 1 ; вершины: с1\- исходная позиция;
cij— сверлильный станок 2Н112П; аз — сверлильный
станок 2Н118; — притяжное устройство ПУ-8;
а$ — притяжное устройство ПУ-20;
а6 ~ промышленный робот; контуры: F\ — отверстие
сквозное; Fj ~ отверстие глухое; /3 — отверстие
0 < 6 мм; F4 — отверстие 0 < 12 мм; F$ — отверстие
0 < 15 мм; Fb ~ узел жесткий; F-j — узел нежесткий;
F% — масса узла М < 15 кг; Fg — масса узла
15 < М < 50 кг
узла. В качестве контуров вершин приняты
свойства обрабатываемых отверстий, а в
качестве контуров дуг - свойства узла, влияющие
на выбор ручной или роботизированной
транспортировки.
Все операции над nG-графами, а также
построение маршрутов, цепей, путей и другие
действия отличаются от аналогичных
действий с обыкновенными графами, так как здесь
влияют особенности, связанные с раскраской
вершин и ребер.
Унитарная раскраска F(G) nG-графа в
зависимости от входящих вершин есть
функция персональных раскрасок этих вершин.
Унитарная раскраска F(G) nG-графа в
зависимости от входящих ребер есть функция
персональных раскрасок этих ребер.
Унитарная раскраска F(G) nG-графа с учетом
одновременной зависимости от входящих вершин
и ребер есть функция унитарных раскрасок
F(G)a и F(G)C-
Эти закономерности не определяют
содержание функций, связывающих унитарную
раскраску I1G-графа с персональными
раскрасками его вершин и ребер. Рассмотрим
некоторые из таких функций, особенно
полезные на теоретико-множественном и
логическом уровнях моделирования технических
систем.
Отношения, связывающие унитарную
раскраску nG-графа с персональными
раскрасками вершин и ребер, вида
= VF(«/)> (1.1.14)
/=1
т
F(G)C = v р(сД <1115>
у=|
F(G) = F(G)^ v F(C7)c (1.1.16)
называются дизъюнктивной формой связи
(ДФС), а отношения
Р(СЬ=лР(а/), (1.1.17)
/=|
т
F(G)C = д F(cy), (1.1.18)
у'=1
F(G) = F((7)^ л F(<7)c (1.1.19)
называются конъюнктивной формой связи
(КФС) контуров nG-графа и его элементов.
Очевидно, при ДФС унитарная раскраска
nG-графа совпадает с персональными
раскрасками вершин и ребер, т.е. F{G)a = F{A)
и F[G)C = F(C); при КФС унитарная

расОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
21
краска nG-графа, как правило, не совпадает с
персональными раскрасками вершин и ребер.
Если на использование разных форм связи
нет ограничений, то вычисление F(G)
можно выполнять при различных комбинациях
формул (1.1.14) - (1.1.19).
Если на использование отношений
(1.1.14) 	— (1.1.19) не накладываются
ограничения, то вычисление раскраски F(G) можно
выполнять при различных комбинациях этих
формул:
(1.1.14) 	- £(1.1.15) —£(1.1.16)
(1.1.17) 		 *(1.1.18) *(1.1.19)
Пример булевой матрицы контуров с
ДФС, соответствующей отношению (1.1.14),
показан на рис. 1.1.2, б, ас КФС,
соответствующей отношению (1.1.18), — на
рис. 1.1.2, в. Раскраска F(G) в этом случае
вычисляется по комбинации формул (1.1.14),
(1.1.18) 	и (1.1.16) или (1.1.19), т е.
или
f П }
( m \
m
F(C) =
vF(*/)
V
A%j
v/=l )
f n Л
/ \
m
F(C) =
v%)
A
A %)
v/=i )
V/=1 J
Пусть унитарная раскраска F{G)a ПС-
графа известна. Рассмотрим соотношение
контуров F(G)a и наперед заданного состава
контуров F[A) . Это соотношение
характеризуют следующие группы контуров:
контуры, не входящие в F{A) , т.е.
Fi[A^ - 0 , которые содержатся (реализованы)
в тА
Щ* =F(4aF(C)/4, (1.1.20)
где F(v4) — результат инверсии булева
вектора F(y4) [значения логических переменных в
F(j4) противоположны их значениям в
;
контуры, не входящие в F(Al) , которые
не реализованы в F(G)A ’
F(/4)n = F(/4) a F((7)/1, (1.1.21)
где F(G)^ — результат инверсии булева
вектора F(G^ ;
контуры, входящие в F^Al) , т.е.
Fj(A) = 1 , которые реализованы в F(G)a ,
F(yl)111 = F(y4) л F(G)^; (1.1.22)
контуры, входящие в F(Al) , которые не
реализованы в F(G)a ,
F(^)IV=F(^)aF(G)/4. (1.1.23)
Например, если F(G')( = (1,1,0,0,1,0) и
F(/4) = (0,1,0,1,0,0), то
F(/4) = (1,0,1,0,1,1) a_F(^) = (1,0,1,0,1,1)
A¥{G)a = (1,1,0,0,1,0) AF(G)^ = (0,0,14,0,1)
F(/4)1 = (1,0,0,0,1,0) ’ F\A)U = (0,0,1,0,0,1) ’
F(4= (0,1,04,0,0) _ F(/4) = (04,0,1,0,0)
A F(G)^ = (l,l,0,0,l,0) A F(G)^ =(0,044,04)
F(4,H = (04,0,0,0,0) ’ = (0,0,04,0,0)'
Аналогичные соотношения могут быть
определены для унитарной раскраски F(G)C
и наперед заданного состава контуров F(Q
ребер (дуг) nG-графа:
F(C)1 = F(C) л F(G)C, (1.1.24)
F(C)n = F(C)AF(G)c, (1.1.25)
F(C)111 = F(C) a F(G)C, (1.1.26)
F(C)IV = F(C) л F(G)C. (1.1.27)
Если должны быть рассмотрены
состояния F(G)a и всех контуров некоторого
фиксированного множества F{A)*, то вместо
(1.1.20), (1.1.21) используются формулы
F(/4)‘ = F(/4) a F(<j)^ a F(^)*, (1.1.28)
F(^)H = F(/l) a F(G!)/4 a F(,4)*. (1.1.29)

22
Глава 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СБОРОЧНЫХ РАБОТАХ
Например, если F(/4)* = (1,1,1,1,0,0), то
для рассмотренного выше получим
Ё(Л) = (1,0,1,0,1,1) _РИ = (1,0,1,0,1,1)
Л F(G)a = (1,1,0,0,1,0) л F(c)^ = (0,0,1,1,0,1)
F(/4)* = (14,1,1,0,0) F(y4)* = (1,1,14,0,0)
F(/l)1 = (1,0,0,0,0,0) ’ F(/4)" = (0,04,0,0,0)'
Если должны быть рассмотрены
состояния F(G)C и всех контуров некоторого
фиквершины а к . Очевидно, при ДФС в случае
л-КИ этот контур в раскраске
будет иметь значение [/7(6?)^]^ = 1
независимо от того, какое значение он имел в
^. Промежуточное состояние
раскраски
ИС>с],
после, присоединения
очередного ребра Ск определяется по формуле
сированного множества F((/)*, то вместо
(1.1.24), (1.1.25) используются формулы
F(C)1 = F(C) л F((7)c л F(C)*, (1.1.30)
F(C)“ = F(С) л F(C)c л F(C)*. (1.1.31)
Определение унитарной раскраски Пв-
графа можно представить как процесс
вычисления состояний раскраски после
присоединения очередной вершины (ребра). Все
состояния, кроме последнего, будут
промежуточными; состояние после присоединения
последней вершины (ребра) и будет
унитарной раскраской nG-графа.
При последовательном вычислении
унитарной раскраски nG-графа, если существуют
вершины и ребра с разными персональными
раскрасками, при разных последовательностях
присоединения вершин и ребер существуют
различные промежуточные раскраски.
Действительно, если имеется хотя бы пара вершин
cii,cij с разными составами контуров, то,
принимая на первом шаге вычислений за
начальную вершину
различные состояния
С1\ ИЛИ Qj , получим
и,
следовательно, эти две последовательности
промежуточных раскрасок будут различными.
Рассмотрим вычисление раскраски при
ДФС, например по формуле (1.1.14).
Промежуточное состояние раскраски
Ис4
после присоединения очередной вершины ак
определяется по формуле
(1.1.32)
Здесь j ^ — раскраска F(G)a в
состоянии, предшествующем присоединению
[вдс],-|вдс], _,***>
(1.1.33)
Рассмотрим вычисление унитарной
раскраски nG-графа при КФС контуров.
Например, при вычислении F[G)a по формуле
(1.1.17) промежуточное состояние раскраски
после присоединения очередной
вершины cik определяется по формуле
Ис4-ИсЦ.,''гм
(1.1.34)
В этом случае унитарная раскраска F(G)
будет включать в себя любой
Ф)А = 1 только при условии
\/акеА (/7Ы = 1). -(1.1.35)
А
контур
Более общим является случай, когда
какой-либо контур Fj(G)a реализуется
определенным (не обязательно единственным)
набором элементов Д(/у) с А , т.е. когда
Fj(G)л - 1 ПРИ условии
3A{Fj)ciA{\/ak е/1(/))[/)(в*) = 1]|.
(1.1.36)
Во всех случаях, когда при КФС какой-либо
унитарный контур nG-графа реализуется за
счет нескольких элементов одновременно,
персональный контур отдельного элемента
лишь участвует в реализации унитарного
контура, а не реализует его, как при ДФС.
Поэтому для выделения всех контуров вершин,
которые могут участвовать в реализации
унитарных контуров F[G)a при условии (1.1.36),
вместо отношения (1.1.34) следует
использовать формулу

ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
23
ИеЬ]* = ^)*л%)- a-i-37)
Булев вектор F(H)* включает в себя
контуры Fj{Ay = 1, для которых
определяется состав вершин, влияющих на реализацию
этих контуров. Аналогично вычисляется
унитарная раскраска рИс-
Возможны случаи, когда для контуров
вершин и ребер в ПС-графе могут быть
приняты разные формы связи; примером
является nG-граф (см. рис. 1.1.2), где контуры
вершин имеют ДФС, а контуры дуг - КФС.
При использовании nG-графа для
моделирования технической системы логические
отношения вида (1.1.14) — (1.1.31) позволяют
описывать разнообразные свойства системы и
ее элементов, а отношения вида (1.1.32) -
(1.1.37) 	— процессы в этой системе. Поэтому
аппарат nG-графов в сочетании с системой
моделирования ИСТРА является мощным
средством моделирования технических
систем. Любой объект или процесс - изделие,
производственная система, технологический
процесс, процесс проектирования и т.п. —
моделируется в системе ИСТРА одинаковыми
математическими средствами.
Рассматриваемый на любом уровне абстрагирования объект
А с математической точки зрения имеет один
и тот же прообраз А, адекватный реальному
объекту. Абстрагирование при моделировании
объекта осуществляется по двум
направлениям — по глубине структурирования и по
степени абстрагирования описания элементов и
свойств объекта, а также отношений между
ними. По глубине структурирования сложный
объект рассматривается либо как
неструктурированный, представляющий собой единое
целое, либо как система взаимосвязанных
составных частей и элементов. По степени
абстрагирования моделирование
осуществляется на уровнях теоретико-множественного
(методами теории множеств и теории графов),
логического (методами математической
логики) и количественного описания свойств и
отношений. Часто в роли самостоятельного
уровня моделирования выступает
лингвистическое описание объекта.
В моделях системы ИСТРА различаются
данные трех типов: об объекте и его
элементах, о свойствах и об отношениях между
элементами и свойствами объекта. Составы этих
данных представляются в виде множества
элементов объекта А, множества контуров F и
множества отношений R. Понятие контура
является обобщением таких понятий, как
свойство и часть объекта, которой
принадлежит это свойство. Одни и те же объекты, их
элементы, свойства (контуры) и отношения
рассматриваются либо как
теоретикомножественные, либо как логические, либо
как количественные величины и отношения.
Переход от одного к другому уровню
описания осуществляется регламентированными
способами с помощью межуровневых
отношений с указанием границ и условий
перехода одних величин и отношений в другие.
На теоретико-множественном уровне
объекты моделируются средствами
математического аппарата обычных и
полихроматических множеств и графов. Объекту А
соответствует множество F{A) контуров,
характеризующих все рассматриваемые свойства этого
объекта; в свою очередь, элементу щ е А
соответствует множество F{aj) контуров,
F(a,) с F{A).
В зависимости от назначения модели
объекта, любой его контур Fj может
рассматриваться либо только с качественной стороны
(качественный контур), либо и с
качественной и с количественной стороны
(количественный контур). Если контур Fj
характеризуется множеством М\ параметров,
то требуемое качество будет обеспечено, когда
для каждого параметра mj е М\
погрешности числового значения не выходят за
пределы установленного поля допуска:
Vmy е Л//(со у с Ду|. Поэтому на логическом
уровне состояние контура F) определяется
логической переменной
1, если V/Wy е Л/,-(со у с Ду),
О, если 3/rij е Mj (со у / Ду Ф 0),
(1.1.38)
где со у — поле рассеяния погрешностей
параметра mj ; Ду — поле допуска на
погрешности параметра mj .
При Fj = 1 контур удовлетворяет всем
предъявляемым к нему требованиям - в этом
случае контур F, существует (реализован), а в
случае Fj = 0 контур не реализован. Таким
образом, на теоретико-множественном уровне

24
Глава 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СБОРОЧНЫХ РАБОТАХ
контур Fj представляется как элемент
eF(A) , на логическом уровне — как
логическая величина, истинностные значения
которой определяются отношением (1.1.38), а
на количественном уровне — одной или
несколькими числовыми величинами; (1.1.38)
является примером межуровневого
отношения, описывающего переход от
теоретикомножественной к логической величине.
На теоретико-множественном уровне
моделируется структура объекта и его
контуров. Основным компонентом структурной
модели объекта А является
полихроматическое множество вида (1.1.4) или
полихроматический граф вида (1.1.13). Состав дуг
е С ГЮ-графа является подмножеством
декартова произведения А х А и
представляется булевой матрицей (1.1.9) смежности
вершин графа G - (А,С):
\ci(j)\A = [Ax А\^Ах А
(1.1.39)
Поэтому при моделировании разных связей
между парами элементов объекта —
механических, электрических, транспортных,
организационных и т.п., — все получаемые модели
оказываются взаимосвязанными отношением
(1.1.39).
Матрица контуров (1.1.2) является
подмножеством декартова произведения
А х F(A) :
IIc/wIUm=HxFH^^xjP(4
(1.1.40)
Поэтому можно рассматривать разные модели
объекта А, различающиеся составами
контуров F{A) , F{A) ,..., однако все эти модели
будут взаимосвязаны отношением (1.1.40).
Между контурами, входящими в F[Al) или
F(ai) , также могут существовать связи —
например, размерные связи между
геометрическими контурами сборочной единицы,
стоимостные связи между
техникоэкономическими контурами
производственной системы и т.п. Эти связи моделируются
графами
GF{A) = (44е)’ GF(a,) = [4а/)’С] или
матрицами
(1.1.41)
(1.1.42)
Для описания теоретико-множественных
отношений между элементами и контурами
объекта может использоваться и другая форма
записи. Так, множество элементов объекта А
можно представить в виде
А = RS(a\,... ,ап) , где RS обозначает
принадлежность элемента к данному множеству;
отношение (1.1.2) можно представить в виде
[а X /’(Л)] = ARSF{A), отношение (1.1.39)
— в виде [А х А] = ARSА , и т.д., где
элементы и контуры объекта представляют собой
теоретико-множественные величины.
На логическом уровне отношения и
связи между элементами и контурами объекта
представляются в виде логических отношений
A = RL{au...,an), Ц(А) = RL[Fh,...,F,^)
и т.п.ргде элементы и контуры объекта
выступают как логические величины.
На количественном уровне
рассматриваются количественные отношения между
контурами, представленными в виде числовых
величин, например
где R^ — отношение суммирования
слагаемых величин, и т.п.
Принципиальная схема связей между
различными компонентами моделей объекта
показана на рис. 1.1.3. При конкретизации
этой схемы следует указывать тип величин,
входящих в определенные компоненты (5 —
принадлежность к теоретико-множественным,
L — логическим и N — количественным
величинам и отношениям). При переходе к
конкретным видам объектов и отношений схема
на рис. 1.1.3 как бы расслаивается, связи
между видами математических конструкций
переходят в связи между их подвидами, т.е.
схема существенно усложняется, однако
системная связность всех компонентов по-
прежнему сохраняется. При этом следует
иметь в виду, что для моделирования могут
использоваться различные математические
средства — классические или нечеткие
множества, двузначные или многозначные логики и
т.п. Например, от теоретико-множественного
отношения As = можно

ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
25
перейти к отношению AL = RL{a^,..., а„ j
булевой алгебры или отношению
Al = Rl Iai j модальной логики.
Содержание и форма представления
межуровневых отношений зависят от
конкретного смыслового содержания этих связей.
При этом широко используются известные
методы представления таких отношений.
Иерархические структуры (схемы
членения изделий, схемы сборки, иерархии
функциональных подразделений организации и
т.п.) также описываются унифицированными
компонентами системы ИСТРА. Например,
схема членения конструкции изделия
представляется графом — деревом иерархической
структуры изделия (рис. 1.1.4, а). Очевидно,
ему соответствует аналогичное дерево
иерархической структуры контуров элементов
конструкции этого изделия (рис. 1.1.4, б).
Структурные связи между элементами смежных
объектов Ai,A'j разного уровня описываются
булевыми матрицами вида
IML; л- = И х А'Л (11'43)
\ Л“„)^r^A‘RL(g-aa)
-AR*A.-\A*A]r>
-“О-
т—)—гй>го;-£)
mK*F(A)=ir(A)£mh
-a.=RL(a- ... а, )
Рис. 1.1.3. Схема связей между компонентами
моделей объекта в системе ИСТРА
Рис. 1.1.4. Схема членения конструкции изделия:
а - дерево иерархической структуры элементов конструкции (схема членения изделия);
б — дерево иерархической структуры контуров изделия; в - схема структурных связей элементов конструкции;
г - схема структурных связей контуров

26
Глава 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СБОРОЧНЫХ РАБОТАХ
структурные связи между контурами этих
объектов — булевыми матрицами вида
Мад.ф;)-И*>« 4*7)1
(1.1.44)
Взаимосвязь между элементами
конструкции объектов разного уровня описываются
схемой вида, показанного на рис. 1.1.4, в, а
взаимосвязь между контурами этих элементов
описывается схемой вида, показанного на
рис. 1.1.4, г.
Производственная, эксплуатационная и
другие системы технологической среды
моделируются с использованием аналогичных
математических конструкций. Возможность
использования одних и тех же математических
конструкций для решения различных задач
свидетельствует о высоком уровне
унификации компонентов математического и
программного обеспечения автоматизированной
системы обработки информации - АСНИ,
САПР, АСУТП и др.
Классификация структурных моделей
системы ИСТРА, получивших название
типовых, осуществляется с учетом признаков,
существенных для использования этих моделей
при автоматизированном проектировании
технологических систем.
Данные о проектном решении получают
из модели порождающей среды, включающей
в себя данные о возможных элементах этой
системы, их свойствах и отношениях,
известных или прогнозируемых связях с внешней
средой и т.п. При моделировании структуры
объекта А порождающей моделью будет
модель 5(Я), содержащая данные о множестве
элементов объекта и их структурных связях, а
также о составе и структурных связях
контуров. В математическом виде порождающая
модель 5(у4) представляет собой
полихроматическое nS-множество или полихроматический
nG-граф, дополненный при необходимости
наборами теоретико-множественных,
логических и количественных отношений между
элементами и контурами. Типовые
структурные модели системы ИСТРА
классифицируются в зависимости от структурных свойств
порождающей модели и проектного решения,
а также характера унификации получаемых
проектных решений.
Свойства порождающих моделей
представляются частью или полным набором кон-
туров F(S) = (fa,F„a,F-ka,Fc,F„c,FG). Кон-
тур Fa = 1, если во всех вариантах проектных
решений А/,А",..., соответствующих одному
и тому же проектируемому объекту А\ ,
состав элементов одинаков, т.е. А\ = А” -... , и
Fa = 0 - в противном случае; Fna = 1 , если
количество элементов во всех вариантах
А\, А”,... одинаково; Fxa = 1, если
отношение порядка между одинаковыми элементами
Л/,fly во всех вариантах проектных решений
одинаково. Аналогично характеризуются
составы ребер (звеньев или дуг) графов
Gi = (у4/,С/), G"= (A", Cj),... вариантов
проектных решений: Fc = 1 , если во всех
вариантах состав ребер ( звеньев или дуг) в графах
G'i,G”,... одинаков; = 1, если количество
ребер (звеньев или дуг) во всех графах
G/,G”,... одинаково. Контур Fq
характеризует вид графа проектного решения: Fq = 1 ,
если все графы G, =(>4/,С/) проектных
решений есть простые элементарные пути или
цепи, и Fq - 0 — если какой-либо граф
G\ - (Aj,Cj) имеет более сложную структуру.
Если порождающая модель 5(/1)
представляет собой полихроматическое I1S-
множество или безреберный
полихроматический ГЮ-граф, то она называется
несвязанной и характеризуется набором контуров
F(S) = (F0,Fnii,FK).
Несвязанные модели разделяются на
классы: сочетательные и кортежные (табл.
1.1.1); структура проектного решения,
получаемого по сочетательной модели,
представляет собой неупорядоченное множество А, а
получаемого по кортежной модели -
упорядоченное множество А (кортеж). При этом в
моделях подклассов СОМ1 и КОМ1 возможно
существование лишь единственного
проектного решения; в остальных моделях могут
существовать варианты проектных решений,
различающиеся составом и (или) количеством
элементов, а в моделях КОМ4, КОМ5, КОМ6
— еще и порядком элементов в кортеже.
Если порождающая модель 5(Л)
представляет собой полихроматический nG-граф,
имеющий ребра, то она называется связанной
и в общем случае характеризуется набором
контуров F{S) = (Fa,Fth,Iia,Fc,F„c,FG). В слу-
чае, когда вершины графа G = (Л, С)
соединяются только неориентированными
звеньями, Модель называется неориентированной
(табл. 1.1.2); структура проектного решения,
получаемого по такой модели, также пред-

ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
27
ставляет собой неориентированный граф
Gj = (у4/,С/) . При этом в табличных моделях
возможно существование единственного
проектного решения, а в сетевых могут
существовать и варианты проектных решений. Все эти
модели используются для моделирования
технических систем с неориентированными
связями между их элементами. Если граф
G = (А, С) порождающей модели является
ориентированным, т.е. имеет дуги, задающие
ориентацию — отношение порядка между
вершинами, то модель 5(Л) называется
упорядочивающей (табл. 1.1.3). Упорядочивающие
модели используются для моделирования
технических систем с ориентированными
связями, отображающими материальные,
энергетические и информационные потоки в системе.
Примером упорядочивающей связанной
модели является перестановочная модель ПЕМ 3
(см. рис. 1.1.2).
Помимо свойств, характеризуемых
набором контуров F(S), типовые модели системы
ИСТРА могут учитывать другие факторы,
влияющие на получение проектного решения.
Влияние этих факторов отображается
наборами теоретико-множественных, логических и
количественных отношений., дополняющих
полихроматический nG-граф. Наиболее
общими являются отношения, определяющие
возможность вхождения элемента или контура
в состав элементов (контуров) проектного
решения, и отношения, определяющие
порядок элементов (контуров) в проектном
решении.
1.1.1. Классификация несвязанных моделей
Модель
Подкласс
модели
Признаки унификации
проектирования
объектов
Обозначение модели
по РД 50-464-84
Fa
Fn.
Fk
Сочетательная
СОМ1
1
1
-
СОМ1
COM2
0
1
-
COM2
COM3
0
0
- :
COM3
Кортежная
КОМ1
1
1
1
-
КОМ2
0
1
1
комз
0
0
1
-
КОМ4
1
1
0
-
КОМ5
0
1
0
-
КОМ6
0
0
0
-
1.1.2. Классификация неориентированных связанных моделей
Модель
Подкласс модели
Признак унификации
объектов проектирования
Fa
Fn.
Fc
Fn.
Fa
Табличная
ТНМ1
1
1
1
1
1
ТНМ2
1
1
1
1
0
Сетевая
СНМ1
1
1
0
1
1
СНМ2
0
г
0
1
1
СНМЗ
0
0
0
0
1
СНМ4
1
1
0
1
0
СНМ5
1
1
0
0
0
СНМ6
0
1
0
1
0
СНМ7
0
1
0
0
0
СНМ8
0
0
0
1
0
СНМ9
0
0
0
0
0
Кодовое обозначение типовой
структурной модели системы ИСТРА включает в себя:
трехбуквенное обозначение класса модели в
соответствии с табл. 1.1.1, 1.1.2 или 1.1.3;
буквенное обозначение формы связи контуров
объекта и порождающей модели (Д “ ДФС, К
- КФС; С — смешанная форма связи (СФС),
когда часть связей представляется в
дизъюнктивной, а часть —в конъюнктивной форме);
цифровой номер подкласса модели в
соответствии с табл. 1.1.1, 1.1.2 или 1.1.3; буквенное
обозначение формы представления исходных
данных в зависимости от взаимосвязи
контуров объекта по условиям их существования.
Так, модель на рис. 1.1.1 имеет кодовое
обозначение ПЕМСЗБ. Кодирование может быть
и более подробным в зависимости от
логических отношений между элементами и
контурами объекта и порождающей модели — см.
РД 50-464-84.

28
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
1.1.3. Классификация упорядочивающих связанных моделей
Признаки унификации
Модель
Подкласс
объектов проектирования
Обозначение модели
модели
Fa
Fna
FK
Fc
Fne
Fc
по РД 50-464-84
Табличная
ТАМ1
1
1
1
1
1
1
ТАМ1
ТАМ2
1
1
1
1
1
0
ТАМ2
Сетевая
СЕМ1
1
1
1
0
1
1
-
СЕМ2
0
1
1
0
1
1
СЕМ1
СЕМЗ
0
0
1
0
0
1
СЕМ2
СЕМ4
1
1
1
0
1
0
СЕМ5
1
1
1
0
0
0
СЕМЗ
СЕМ6
СЕМ?
0
0
1
1
1
1
0
0
1
0
0
0
СЕМ4
СЕМ8
0
0
1
0
1
0
СЕМ5
СЕМ9
Q
0
1
0
0
0
Перестано
ПЕМ1
1
1
0
0
1
1
ПЕМ1
вочная
ПЕМ2
0
1
0
0
1
1
ПЕМ2
ПЕМЗ
0
0
0
0
0
1
ПЕМЗ
ПЕМ4
1
1
0
0
1
0
ПЕМ5
1
1
0
0
0
0
ПЕМ4
ПЕМ6
0
1
0
0
1
0
ПЕМ7
0
1
0
0
0
0
ПЕМ5
ПЕМ8
0
0
0
0
1
0
ПЕМ6
ПЕМ9
0
0
0
0
0
0
При моделировании сборочных работ
изделие, производственная система и средства
технологического оснащения моделируются
аналогичными способами. При
моделировании производства символом А обычно
обозначается объект производства.
Производственная или технологическая система
обозначается символом Р. Элементы е Р
производственной системы, помимо их
обобщенного представления, при необходимости могут
рассматриваться в двух аспектах: как
материальные объекты — элементы средств
производства или средств технологического
оснащения производства, либо как
технологические операторы, характеризующие процессы
производства. Технологический оператор —
часть технологического процесса, при
реализации которой требуемым образом
изменяются свойства объекта производства . При
совместном описании объекта А и
производственной системы Р они характеризуются
одинаковыми контурами; при этом //(/4)
описывает сами свойства объекта производства, а
f}(P) отражает возможность реализации
в процессе производства. Для
обеспечения системной связности всех моделей
используется единое пространство контуров,
объединяющее все контуры изделий и
производственной системы. Унификация
математических моделей позволяет разрабатывать
типовые алгоритмы принятия проектных
решений и стандартные средства программного
обеспечения автоматизированных систем
обработки информации, в том числе в
компьютеризованном интегрированном производстве.
Глава 1.2
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА СОБИРАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ
1.2.1. СТРУКТУРА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
И КОНТУРОВ СОБИРАЕМОГО ИЗДЕЛИЯ
Структура элементов конструкции
определяется составом и связями этих элементов в
собираемом изделии, а структура контуров —
составом и связями контуров изделия и его
элементов. Структурные свойства элементов
конструкции и контуров относятся к
основным конструктивно-технологическим
свойствам изделия, влияющим на производственную
систему и содержание сборочных работ.
Как указано в подразделе 1.1.1,
конструкция сборного изделия может расчленяться
на агрегаты, секции (отсеки), узлы и детали,
что вызывается конструктивными
соображениями, требованиями производства и
эксплуатации. В производстве членение изделия
на самостоятельные сборочные единицы,
допускающие независимую сборку, контроль и
испытания, улучшает технико-экономические

СТРУКТУРА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
29
показатели производства за счет широкого
внедрения средств автоматизации и
механизации сборочных работ и применения
прогрессивных форм организации производства.
Особенно резко при этом сокращается время
изготовления изделия за счет организации
параллельной сборки разных сборочных
единиц. Рациональное членение является одним
из основных мероприятий по повышению
технологичности собираемого изделия.
Членение изделия на составные части
обеспечивается разъемами и стыками.
Разъемы и стыки по основному функциональному
назначению разделяются на конструктивные,
технологические и эксплуатационные.
Конструктивные разъемы и стыки могут
быть обусловлены различным
функциональным назначением частей изделия или
различием применяемых конструкционных
материалов.
Технологические разъемы и стыки
создаются из соображений рациональной
организации производства и применения
оптимальной технологии изготовления деталей и
сборочных единиц.
Эксплуатационные разъемы назначают,
исходя из условий эксплуатации и ремонта
для обеспечения возможности выполнения
регламентных работ, выполнения условий
транспортирования изделия
железнодорожным, автомобильным, воздушным или
водным транспортом.
Конструктивные и эксплуатационные
разъемы выполняют с использованием
резьбовых, клиновых, шпоночных, замковых и
других видов разъемных соединений.
Конструктивные и технологические стыки
выполняют с использованием различных видов
соединений, включая неразъемные
(заклепочные, сварные, паяные и т.п. ).
По конструктивному оформлению
контуры разъемов и стыков, исходя из условий их
технологичности, должны удовлетворять
следующим требованиям:
плоскости разъемов следует располагать
перпендикулярно к главной базовой оси
симметрии сборочной единицы;
места разъемов должны быть
доступными для выполнения требуемых операций;
такая доступность определяется прежде всего
наличием необходимых зон доступа для
инструмента, оснастки и рабочих органов
оборудования, применяемых при выполнении
требуемых операций;
сборочные единицы должны обладать по
контуру разъема (стыка) высоким уровнем
взаимозаменяемости, исключающим
дополнительную механическую обработку, слесарные,
доводочные и пригоночные операции при
сборке;
членение кабельных коммуникаций и
гидрогазовых систем необходимо производить
так, чтобы было возможно автономное
испытание компонентов электрических, пневмо-
гидравлических и других систем в сборочных
единицах при сведении к минимуму
повторных комплексных проверок этих систем.
Общее количество деталей в сборочной
единице должно быть минимальным, так как
введение в конструкцию контуров разъемов
(стыков) требует дополнительных трудовых и
материальных затрат на их реализацию при
производстве изделия. Поэтому выбор
рациональной схемы членения изделия
представляет собой сложную задачу, связанную с
комплексным учетом конструктивных,
производственных и эксплуатационных факторов.
Расчлененность конструкции изделия на
составные части описывается схемой его
членения. Расчлененность изделия может быть
многоуровневой, поскольку сложные
агрегаты, секции и узлы могут расчленяться на
более простые сборочные единицы. Поэтому
схема членения представляет собой
иерархическую структуру и описывается графом -
деревом, вершинами которого являются
входящие в изделие сборочные единицы низших
уровней и монолитные элементы
конструкции. Сборное изделие является корневой
вершиной, сборочные единицы низших
уровней — внутренними вершинами и
монолитные элементы конструкции (детали) —
висячими вершинами графа-дерева членения
изделия. Вершины дерева членения соединяют
ребрами или дугами; дуги используют для
отличия схемы членения от схемы сборки: в
схеме членения дуги направлены от вершин
высшего к вершинам низшего уровня, а в
схеме сборки — наоборот. Различают схемы
конструктивного, технологического и
эксплуатационного членения изделия; на
практике обычно стремятся к совмещенным
схемам членения, одновременно
обеспечивающим выполнение конструктивных,
технологических и эксплуатационных требований.
При одном и том же составе
монолитных элементов конструкции изделия
возможны различные схемы членения,
отличающиеся составом сборочных единиц низших
уровней. Например, для узла гитары
токарновинторезного станка (рис. 1.2.1) схемы
членения приведены на рис. 1.2.2.
Взаимосвязь составных частей в схеме
членения сборочной единицы отражает
иерархические отношения между этими
частями, т.е. отношения соподчиненности между
ними. Поэтому в формальном виде
иерархическая структура членения изделия описыва-

30
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
Рис. 1.2.1. Узел гитары токарно-винторезного станка:
(1\ — кронштейн; «2> а3> л9> л10> а\ \ ~ втулки;
CI4 — шестерня привода; а$ — распорное кольцо;
я$, л 14, Л16, — сменные шестерни; dj, Я13, а\$ —
гайки; #g, ci\2 — пальцы; 018 - вал фартука станка
ется графом - деревом GJ = с
составом вершин
AJ = (й1, ■.•••, Л^,щ,а2, ...»ол).
(1.2.1)
Граф при составе дуг (1.2.2)
характеризует декомпозицию (расчленение) объекта
А на входящие в него структурные элементы
более низких уровней, а при составе дуг
(1.2.3) 	- композицию (агрегатирование -
сочленение) объекта А из элементов более
низких структурных уровней. Соответственно
граф GJ с составом дуг (1.2.2) соответствует
схеме членения, а с составом дуг (1.2.3) —
схеме сборки изделия.
Рассмотрим отдельную сборочную
единицу А и непосредственно входящие в нее
элементы конструкции. Поскольку входящие
в А сборные элементы низшего уровня в
процессе их установки и соединения при сборке
А по технологическим свойствам сходны с
монолитными элементами конструкции,
состав входящих в А подсборок и деталей
рассматривается как единое множество
A = {ai,a2,...,a„}.
Между составными частями сборочной
единицы — элементами множества А
существуют разнообразные отношения и связи. С
формальной точки зрения простейшими
отношениями между элементами множества А
являются бинарные ( двухместные )
отношения, характеризующие отношения между
парами элементов (я/,Яу) этого множества. К
бинарным относятся, например, отношения
порядка между элементами А: если Я/
предшествует Яу , то записывается я, к Яу или
ау >-' Я/ — Яу следует за Я/ . Отношение
порядка между всеми элементами А описывается
как упорядочное множество
А = (аиа2,... ,ак-\,ак,... ,ап). (1.2.4)
Ребра Cj j е С соединяют вершину Л/
высшего уровня с непосредственно
входящими в нее вершинами низшего уровня. При
использовании в графе GJ ,C^J дуг
состав их равен либо
CJ э cHJ) =
либо
С/эсЛ/) =
1, если А/ э Aj+1
О-в противном случае,
(1.2.2)
1, если А/ э Aj+1
0 	— в противном случае,
(1.2.3)
Наличие сопряжений, механические,
размерные и подобные связи элементов
сборочной единицы также описываются как
бинарные отношения - их состав представляется
графом G = (А,С) или булевой матрицей
(1.1.9) 	смежности вершин этого графа.
Матрица (1.1.9) является подмножеством
декартова произведения Ах А [см. (1.1.39)]. Это
позволяет установить информационную связь
между любыми бинарными отношениями
элементов конструкции А. Отношения между
элементами А более сложные, чем бинарные,
удобно описывать на логическом уровне
моделирования в системе ИСТРА.
Иерархические связи элементов
конструкции объектов Aj,Aj , смежных в дереве
иерархической структуры (см. рис. 1.1.4, я),

СТРУКТУРА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
31
описываются булевой матрицей (1.1.43); эти
связи соответствуют дуге (1.2.2) в графе
G = (А,С) членения изделия А на входящие
в него структурные элементы более низких
уровней. Очевидно, если вместо дерева
членения рассматривать дерево схемы сборки с
составом дуг (1.2.3), то иерархические связи
элементов конструкции объектов A'j,Aj
будут описываться булевой матрицей
в которой элемент с= 1 , если в матрице
(1.1.43) 	элемент = 1; все остальные
элементы матрицы (1.2.5) равны нулю .
Взаимосвязь всех элементов
конструкции сборочных единиц {А{, Aj,..., А'п} ,
входящих в изделие А (см. рис. 1.1.4, а),
описывается блочной булевой матрицей
[(А,А{,...,Ай) х(Л,Л1,...,Ля)] =
А
‘ [А х А]
А[
А'„
[А х А’„]
[А\ х а]
\А[ х А[\
i _! * *
[А\ х АЦ
[ай X А]
X
- s;
iIL
[Ап х AnJ
А
А{
А'„
(12.6)
Блоки матрицы (1.2.6) определяют
следующие виды связей:
[А х А] — связи вида (1.1.39)элементов
сборочной единицы А\
[>4/ хА1] ~ связи вида (1.1.39)
элементов сборочной единицы А] входящей в А;
[А х >4/] - связи вида (1.1.43),
раскрывающие иерархическую связь (1.2.2) на уровне
взаимосвязи элементов А и А\;
И х А] — связи вида (1.1.43),
раскрывающие иерархическую связь (1.2.3) на уровне
взаимосвязи элементов А/ и А;
[А’Гх >4у*]— связи элементов А\ с
элементами Aj .
Взаимосвязь всех элементов
конструкции в схеме членения сборочной единицы
определяется по схеме (см. рис. 1.1.4, в).
а)
Рис. 1.2.2. Варианты схем членения узла гитары
токарно-винторезного станка
Отношения (1.2.1) — (1.2.6) не содержат
описание свойств (контуров) сборочной
единицы и входящих в нее элементов
конструкции. При необходимости учета этих свойств
используется аппарат полихроматических
множеств и графов (см. подраздел 1.2). В этом
случае сборочная единица представляется
полихроматическим графом вида (1.1.13). Все
конструктивно-технологические свойства
сборочной единицы А и любого ее элемента
конструкции д, определяются множествами
контуров F(A) и /г(д,-).. Состав контуров F(aj)
представляется в булевой матрице (1.1.2), где
ему соответствует к-я строка матрицы. Таким
образом, nG-граф представляет собой
структурную модель сборочной единицы Ау
определяющую состав и взаимосвязь ее элементов и
составы контуров F(A) и /г(д/), Д/ е А .
При необходимости описания структуры
контуров эта модель дополняется булевыми
матрицами (1.1.41), (1.1.42).
При описании
конструктивнотехнологических свойств элементов схемы
членения или схемы сборки изделия вместо

32
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
графа G = (А,С) используется
полихроматический граф
ПО ja=(aj ,CJ ,F{A)J ,F(C)J,
r nr ,i\ d-2.7)
AJ x /’(Л)/],[С/ x /'(C)/j),
где F[Af является объединением множеств
контуров элементов иерархической структуры,
a F(C)J — объединением множеств контуров
иерархических связей этих элементов. ТЮ -
граф (1.2.7) является структурной моделью
схемы членения или схемы сборки сборочной
единицы А.
Контуры любого элемента конструкции
разделяются на основные, непосредственно
определяющие заданные функции элемента в
изделии, и вспомогательные, обеспечивающие
существование основных контуров. Основные
и вспомогательные контуры называются
функциональными, а все остальные —
свободными контурами элемента конструкции. К
свободным чаще всего относятся
технологические контуры, связанные со специфическими
способами изготовления элементов
конструкции (контуры технологических припусков,
контуры базовых и сборочных отверстий и
т.п.).
По природе описываемых свойств
контуры разделяются на геометрические,
физические, химические, технико-экономические и
т.д. Геометрические контуры разделяются на
контуры наружных поверхностей элемента
конструкции и контуры сопряжения
соединяемых элементов. Контуры наружных
поверхностей образуют форму монолитного или
сборного элемента конструкции; в отличие от
них контуры сопряжения - это пары
сопряженных (соприкасающихся) поверхностей
различных элементов. Поэтому свойства
контуров сопряжений включают в себя свойства
сопрягаемых поверхностей, аналогичные
свойствам других наружных поверхностей
этих элементов, и свойства пар сопряженных
поверхностей, принадлежащих разным
сопряженным элементам конструкции. К
основным физическим контурам относятся
масса, прочность, жесткость и другие
механические, теплофизические, электрические и
подобные свойства элементов конструкции.
Технико-экономические контуры
характеризуют трудовые и материальные затраты при
проектировании, производстве и
эксплуатации изделия — трудоемкость, себестоимость,
цикл подготовки производства или
изготовления сборочной единицы и т.п.
Иерархическая структура контуров
сборочной единицы описывается графом-деревом
как и дерево
иерархической структуры изделия (1.2.1) — (1.2.3).
При этом дерево иерархической структуры
контуров может строиться либо в
соответствии с членением конструкции сборочной
единицы, либо в соответствии с детализацией
описания контуров одного и того же элемента
конструкции путем расчленения контуров на
входящие в них контуры низших уровней. В
первом случае дерево иерархической
структуры контуров является отображением
структуры членения сборочной единицы (см.рис.
1.1.4, 	б, г); во втором случае структура дерева
определяется иерархической структурой самих
контуров. Если контур F[ составной, то
состав непосредственно входящих в него
контуров описывается как множество
F i= Fln | . Например, масса
сборочной единицы определяется массами
входящих элементов конструкции, форма детали
- совокупностью ее поверхностей и т.п.
Состояние любого контура описывается
на логическом уровне отношением (1.1.38).
Соответствие контура Fj всем
предъявленным к нему требованиям зависит от
состояния входящих контуров Fjk при
к = \,2,...,п. Поэтому состояние контура
Fj связано с состояниями входящих
контуров Fjk логическим отношением
Fr A Fik. (1.2.8)
к=1
Контур Fj существует (реализован),
если реализованы все входящие в него контуры,
т. е. при условии
Д Fik =1. (1.2.9)
к=\
В иерархической структуре контуры
низшего уровня, входящие в контур высшего
уровня, разделяются на аддитивные и
неаддитивные. Аддитивные контуры Fjk ,
рассматриваемые вне связи с контуром высшего уровня
Fj , обладают теми же свойствами, что и в
составе Fj . К аддитивным относятся,
например, контуры массы (веса) и объема
элементов конструкции сборочной единицы. Взаи-

СТРУКТУРА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
33
мосвязь аддитивных контуров Flk и контура
Fj высшего уровня по условиям их
существования определяется отношениями (1.2.8),
(1.2.9).
Неаддитивные контуры Fjk отличаются
тем, что в составе контура Fj высшего
уровня они приобретают свойства, отличные от
тех, которыми они обладают самостоятельно,
вне связи с контуром высшего уровня.
Поэтому неаддитивный контур F jk
представляется состоящим из двух частей —
персонального контура Fj*k свойства которого не
зависят от связи с другими контурами, и
унитарен
ного контура г { характеризующего допол-
Jk
нительные свойства, получаемые
неаддитивным контуром в составе контура Fj высшего
уровня. К неаддитивным относятся
геометрические контуры элементов конструкции,
контуры моментов инерции, центровки и т.п.
Представление неаддитивного контура через
персональный и унитарный контуры
позволяет существенно упростить его математическое
описание, так как описание персонального
контура инвариантно по отношению к
контуру высшего уровня и другим контурам
изделия. Например, геометрические контуры
отверстий одинакового диаметра (рис. 1.2.3) в
системе координат изделия описываются
разными уравнениями - см. уравнения в левой
части рис. 1.2.3; в то же время персональные
контуры отверстий (описание в собственной
системе координат) одинаковы, а различаются
лишь унитарные контуры - векторы
положения центров отверстий в системе координат
изделия - см. уравнения в правой части рис.
1.2.3, что существенно облегчает применение
графических средств ЭВМ при конструктиро-
вании и программирование обработки
отверстий на оборудовании с ЧПУ.
Множество неаддитивных контуров при
переходе к рассмотрению их как составных
частей контура F j высшего уровня превращается в
множество пар персональных и унитарных кон-
Характер логической связи контура Fj с
множеством входящих неаддитивных
контуров низшего уровня описывается отношением
‘Х2+у2=1
-(х~3)г+(у-5)гЧ
~(х-7)Чу-3)г=1
/ * ’ f « ' '
F%= хг+у2=1, f“-(3,5)
Fj=x2+ уг=1, F?=(7J)
Рис. 1.2.3. Представление неаддитивных контуров
отверстий: F\* — персональный контур;
Fp — унитарный контур
Условие существования Fj в
зависимости от входящих в него неаддитивных
контуров определяется, вместо отношения (1.2.9),
отношением
т
'/-Л Кл'л-1-
к=\
Различные контуры элементов
конструкции и сборочной единицы в целом часто
взаимосвязаны по условиям своего
существования. т.е. соответствия техническим
требованиям, когда состояние контура (1.1.38)
зависит не только от собственных параметров
данного контура, но и от параметров других
контуров. Например, положение шестерни
а\4 относительно шестерни привода ,
определяющее работоспособность гитары
станка (см. рис. 1.2.1), зависит от
геометрических контуров деталей а\, ,...,а\-$ .
2 — 4204

34
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
Взаимосвязь контуров отдельного элемента
конструкции <3/ по условиям их
существования описывается булевой матрицей (1.1.42), а
взаимосвязь контуров сборочной единицы —
булевой матрицей (1.1.41). В этих матрицах
= 1, если существование контура Fj
зависит от существования Ft , и = 0 — в
противном случае. Эта зависимость
описывается отношением
Fj = Ft л с/(у). (1.2.12)
Если существование Fj зависит от
нескольких контуров Fjk , к = 1,2,... ,п , то эта
зависимость описывается отношением
Pj = л(ъ»'ии)\ <L213>
к=\
где п - число элементов = 1 в у-м
столбце матрицы (1.1.41) или (1.1.42), от которых
одновременно зависит существование контура
Fj . Возможны и более сложные отношения,
когда существование Fj зависит от
определенных сочетаний элементов С/(у) = 1 в у-м
столбце матрицы (1.1.41) или (1.1.42). Если
состав контуров Fjk в правой части
отношения (1.2.13) заранее известен, то элементы
C/jyj могут быть опущены и отношение
(1.2.13) примет вид, аналогичный (1.2.8).
Если в сборочную единицу А
непосредственно входят элементы конструкции
, то взаимосвязь всех контуров с
учетом условий их существования
описывается блочной булевой матрицей
F{A) F[A\) ... F{A'n)
‘[ад ад ! [адад1 i...j (ададг
[ ^( I _х_ J1 0] j_-;: [ И _х_
1 1 ... 1
]ад;7й][[ад
F(A)
F{A'n)
(1.2.14)
Блоки матрицы (1.2.14) определяют
следующие виды связей:
и>о * ад — взаимосвязь (1.1.41)
контуров сборочной единицы по условиям их
существования;
|^(у4£)х ^(/4^)] - взаимосвязь (1.1.42)
контуров входящего в А элемента
конструкции А'ь по условиям их существования;
\f(a) х ад] — связи, определяющие
переход (декомпозицию) контуров сборочной
единицы в контуры входящего элемента
конструкции А ь ;
[адхад
— связи, определяющие
переход (композицию, агрегирование)
контуров входящего элемента А£ в контуры
сборочной единицы;
[адхад]
— связи, определяющие
влияние контуров элемента А\ на условия
существования контуров элемента Aj ;
[адхад
— связи, определяющие
влияние контуров элемента Aj на условия
существования контуров элемента А\.
В многоуровневой схеме членения
сборочной единицы иерархические связи
контуров представляются в виде графа-дерева (см.
рис. 1.1.4, б), а взаимосвязь контуров с учетом
условий их существования определяется по
схеме (см. рис. 1.1.4, г).
Соответствие элемента конструкции
техническим условиям определяется через
состояние его контуров. Элемент
конструкции Я/ представляется как логическая
переменная:
1, если все контуры F^a^)
ак
существуют, т.е. соответствуют
техническим условиям
О-в противном случае
(1.2.15)
Если а/с = 1, то говорят, что ак
существует (реализован), поэтому условие соответ-

СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
35
ствия элемента конструкции техническим
условиям имеет вид
т
ак = 1, если F(ak) = д = 1, (1.2.16)
/=1
где т — общее число контуров в F(ak).
Аналогично, если все контуры F[Al) сборочной
единицы существуют, то говорят, что
сборочная единица А существует (реализована), т.е.
соответствует техническим условиям.
Очевидно что
п
А - 1, если F(A) = д /}(И) = 1, (1.2.17)
Ы
где п — общее число контуров в F(A) .
Соответствие сборочной единицы
техническим условиям может быть выражено и
через состояние входящих в А элементов
конструкции ,ап) А = 1 , если
of
6 = (А,С)
ь
£
Ь?
lo
ь?
£
ь?
в/
«г
•
•
•
•
•
•
•
•
•
«4
•
•
•
%
•
•
•
|»| | | | !•! !•
1А*т)
а)
п
А = а\ л а2Л. ..лап = д ак = 1. (1.2.18)
к=\
При анализе структурных связей между
элементами и контурами сборочной единицы
каждый контур Fj(Al) рассматривается как
абстрактный, а состав элементов конструкции
$j{A) = (ал,аь,...,а]п) с А, (1.2.19)
свойства (контуры) которых влияют на
существование Fj(A) , рассматривают как
конструктивное тело или конструктивный контур
$j{А) абстрактного контура Fj(A) .
Элементы конструкции ajk e<F(A) называют
звеньями тела контура; при этом звенья,
соответствующие элементам C/jyj = 1 у-го столбца
матрицы (1.1.40), называются
исполнительными, а звенья, определяемые через элементы
c/jfc(y) = 1 матрицы (1.1.41) - внутренними
звеньями тела Fj[A) . Понятие
конструктивного тела (контура) распространяется и на
монолитные элементы конструкции, если в
качестве звеньев #y(v4) рассматривать
отдельные части этого элемента конструкции.
Полихроматический граф (1.1.13) может
быть не только структурной моделью
конкретной сборочной единицы или изделия, но
и моделью группы сборочных единиц или
Рис. 1.2.4. Порождающая модель (а)
и варианты конструкций (б, в) сборных панелей
изделий со сходными
конструктивнотехническими свойствами. В этом случае ПС-
граф является порождающей моделью £(>4)
для генерации средствами системы ИСТРА
структурных моделей сборочных единиц.
Примером является порождающая модель
(рис. 1.2.4, а) сборных панелей. Эта модель
является неориентированной связанной
моделью СНМ 9 (см. табл. 1.1.2) с конъюнктивной
матрицей контуров. На рис. 1.2.4, б, в
приведены варианты конструкций сборных
панелей, полученных из порождающей модели
(см. рис. 1.2.4, а).
1.2.2. СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
ИЗДЕЛИЯ КАК ВЕЩЕСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
Элементы конструкции изделий
машиностроения являются материальными,
вещественными объектами, свойства которых
соответствуют различным физическим уровням
существования материальных тел:
уровень системы тел - сборочная
единица А, состоящая из монолитных элементов
конструкции (деталей) а\ е А ;
уровень отдельного тела — деталь я,-,
состоящая из набора а составных частей,
соответствующих конструктивным телам
контуров этой детали;
уровень компонентов (3 материала
детали;
2*

36
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
Отдельны сборочная единица А —
I
Структурированны сборочная единица
Состав связей
элементов конструкции
I
Отдельная связь Сад —
Отдельный монолитный элемент конструкции щ
I
Структурированный элемент конструкции
Состав связей частей
элемента конструкции
I
Отдельная связь (с#^) в
Отдельная часть сц элемента конструкции —
I
Структурированная часть элемента конструкции
Состав связей
компонентов материала
I
Отдельная связь (сад) б ■
Отдельный компонент pi материла ■
I
Структурирсжанный компонент материала
Состав связей
молекул материала
I
Отдельная связь (с*п) у
Состав молекул
материала
Р=(г, г„,)
Состав компонентов
матфиш
а = 0П/)
Состав частей
элемента конструкции
• “(а,,..., ап)
Состав монолитных
элементов конструкции
А-(аг а.)
Отдельная молекула у, материла
I
Структурированная молекула материала
Состав атомов
молекулы
Состав связей
атомов в молекуле
I
Отдельная связь (с*,0 «
Отдельный атом 5} материла
I
Структурированный атом материала
Состав элементарных
частиц
Контуры F(A)
Контуры F(C)
Контуры F(aj)
Контуры F(C)e
Контуры Р(оц)
Контуры F(C)P
Контуры F(Pi)
Контуры F(CX
Котуры F(Yi)
Котуры F(C)e
Котуры F(6j)
Рис. 1.2.5. Физические уровни сборочной единицы

СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
37
уровень молекул у материала детали;
уровень атомов 5 материала детали.
Взаимосвязь различных уровней
схематически показана на рис. 1.2.5. Очевидно, что
описание сборочной единицы и ее деталей на
различных физических уровнях представляет
собой иерархическую структуру. Следует
иметь в виду, что эта структура может быть
продолжена как вверх, так и вниз.
Действительно, сборочная единица А может быть
частью сборочной единицы вышестоящего
уровня или изделия в целом, изделие может
быть частью технической системы; с другой
стороны, атомы состоят из элементарных
частиц, и т.д.
Состав физических уровней
существования сборочной единицы и входящих в нее
деталей не является неизменным. В
зависимости от функционального назначения детали
и, особенно, от свойств применяемого
материала, некоторые физические уровни могут
отсутствовать, а некоторые могут исчезнуть
или появиться в зависимости условий
обработки и эксплуатации. Так, в подшипнике
качения шарик, изготовленный из химически
чистого материала, имеет только уровни тела
Qj и атомов 5' . Этот же шарик,
изготовленный из термоупрочняемой стали, имеет
уровни Я/,Р/,у/,5" , причем при различных
видах термообработки изменяется фазовый
состав материала и, следовательно, структура на
уровне компонентов (3/ и молекул у / . При
диффузионной сварке изменяется атомарный
и молекулярный состав соединяемых деталей
в зоне сопрягаемых поверхностей; при
естественном старении меняется компонентный и
молекулярный состав полимерных
материалов, и т.п.
Методы моделирования сборочной
единицы и ее деталей на различных физических
уровнях обеспечиваются средствами системы
ИСТРА. Структура материальных объектов
сборочной единицы и ее деталей, частей
деталей, компонентов, молекул и атомов
материала описывается так же, как структура самой
сборочной единицы (см. подразд. 1.1.2, 1.2.1).
Так, иерархическая структура всех объектов
схемы (см. рис. 1.2.5) представляется графом-
деревом, состав вершин которого описывается
аналогично (1.2.1), а состав дуг - аналогично
(1.2.2) 	при декомпозиции и (1.2.3) при
композиции. Для учета свойств деталей, их частей,
компонентов и т.п. используется аппарат
полихроматических графов. Структурные связи
всех элементов описываются блочной булевой
матрицей вида (1.2.6). Структура и
взаимосвязь элементов и контуров описывается
отношениями вида (1.2.8) - (1.2.19).
Рис. 1.2.6. Взаимосвязь контуров
различных физических уровней
Свойства детали а-, на каждом
отдельном физическом уровне описываются как
персональные контуры данного уровня, а при
переходе к более высокому уровню эти
контуры рассматриваются в совокупности со
своими унитарными контурами (рис. 1.2.6).
Например, на молекулярном уровне
материала детали свойства конкретной молекулы
определяются набором персональных контуров
Fp(y). Если молекула входит в компонент (3
материала детали, то свойства молекулы в
этом компоненте определяются набором
персональных Fp(y) и унитарных
контуров, для которых должны учитываться
отношения (1.2.10), (1.2.11). Если молекула
входит в часть а детали, то свойства молекулы в
а определяются набором Fp(y) и набором
унитарных контуров FU (у) причем
При комплексном решении
проектноконструкторских и технологических задач
может возникать потребность учета
взаимосвязи элементов конструкции и их свойств на
всех физических уровнях их осуществления.
Такая взаимосвязь представляется блочной
булевой матрицей (рис. 1.2.7). Эта матрица
состоит из четырех характерных частей.

38
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
Г S КА) Г(а) Н*> r(fi) ГСП Г (В)
[А м]
[Аха]
[axfw]
[**А1
[аха]
t«*r]
[ctxfr]
Г<ххПа)]
[яСх а]
[•“*]
[**ri
[jb-r]
r^FCfOJ
[Г*«]
IfxJ.]
rr*r]
№Л
rr*F(0]
[Я* л]
[«^1
l
[M]
[M]
ioxF(i)]
l'F(A)xA]
ГГ(А)хГ(а.)]
№)*а]
[F(a)*F(a)]
[FVK&l
[F(a)*FM]
№>F(pJ
[ffc)xFtT)J
№*F(i)]
[rw^l
tFWxFCFj]
[F$)*F<&)J
[F(p)«FWl
[F(f)xF(f)J
fF()i)xF(»]
[F^xFW]
[Firur]
[FOTxFfOJ
pw*rwi
[F(fl*F<«]
[F(f)xF(f)l
[F(I>F(fl]
[F№*f]
ГГ(<?НМ]
PW-rjoi-
№)xF(f)]
А
а
oL
Р
Г
£
Г(А)
F&)
FfO
Г()У)
ПО
т
Рис. 1.2.7. Блочная булева матрица взаимосвязи элементов и контуров различных физических уровней
В левой верхней четверти матрицы
размещаются блоки описания структурных
связей между вещественными объектами схемы
(см. рис. 1.2.5) - сборочной единицей, ее
деталями, частями детали, компонентами,
молекулами и атомами материала. При этом
по главной диагонали расположены матрицы
вида (1.1.39), взаимосвязи элементов
соответствующих объектов - деталей в сборочной
единице, частей внутри детали и т.п. Над
главной диагональю и под ней расположены
блоки булевых матриц вида (1.1.43), (1.2.5) и
т.п., описывающих иерархические связи при
декомпозиции и агрегировании этих объектов.
Таким образом левая верхняя четверть
матрицы формально аналогична блочной матрице
(1.2.6). Соответственно правая нижняя
четверть матрицы формально аналогична
блочной матрице (1.2.14) и содержит блоки
описания структурных связей между контурами
объектов схемы (см. рис. 1.2.5).
Правая верхняя четверть матрицы (см.
рис. 1.2.7) содержит матрицы контуров
элементов сборочной единицы, их частей,
компонентов, молекул и атомов, а левая нижняя
четверть — матрицы вхождения контуров в
соответствующие объекты.
1.2.3. 	МЕХАНИЧЕСКИЕ СВЯЗИ
ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
На содержание технологических
процессов и средств оснащения сборочных работ
существенно влияют механические связи
между элементами конструкции сборочной
единицы и элементами средств технологического
оснащения сборки, образующими единую
механически связанную систему тел. При
анализе механических связей во всех случаях,
если нет специальных оговорок, элементы
этой системы рассматриваются как твердые
тела.
Допущение о представлении всех
элементов конструкции в качестве твердых тел
основано на том, что нежесткие элементы
конструкции рассматриваются только в
фиксированных состояниях на определенных
этапах сборки. В каждом таком состоянии
необходимо обеспечить заданную точность
всех геометрических параметров,
характеризующих форму элемента конструкции. На
погрешности этих параметров наряду с
другими факторами влияют и деформации
элемента конструкции под действием нагрузок,
неизбежных при сборке. Величина поля
рассеяния деформационных погрешностей
со^.деф параметра rrij зависит от
абсолютной жесткости элемента конструкции, а также
от значений и характера приложения
нагрузок. Однако для оценки влияния
деформационных погрешностей на качество сборки
важно не столько абсолютное значение
деформационных погрешностей, сколько соотношение
ее с полем допуска Л,яу.деф которое
составляет часть поля допуска Ат. , предназначенную
для покрытия деформационных
погрешностей. Поэтому одним из важнейших свойств

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВЯЗИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
39
реального элемента конструкции является его
относительная жесткость при сборке по
параметру rrij , характеризуемая коэффициентом
относительной жесткости
Zmj
Д/яудеф
со
/Пудеф^/иудеф^^
(1.2.20)
где кт.деф - коэффициент приведения; kg
- коэффициент запаса жесткости.
Элемент конструкции будет
относительно жестким по параметру rrij при gm. > 1, и
нежестким — при gm. < 1 . При сборке
изделия из элементов малой жесткости
необходимо создавать строго определенное силовое
поле для обеспечения требуемой точности
формы геометрических контуров. Этого
достигают путем базирования и фиксации
элементов малой жесткости на достаточно
жестких элементах изделия или в специальном
сборочном приспособлении. При этих
условиях форму элемента конструкции допустимо
рассматривать как неизменную и, если не
анализируются напряжения в материале
конструкции, этот элемент может
рассматриваться как твердое тело.
Механические связи, ограничивающие
только свободу перемещения точек тела в
пространстве, не налагая ограничений на
величину их скоростей, называются голоном-
ными . Именно голономные, причем
стационарные и неудерживающие, связи
преобладают между элементами собираемого изделия в
процессе сборки. Механические связи между
элементами конструкции dj,dj еА
проявляются в местах сопряжения этих элементов,
где возникают реакции связи, при воздействии
на эти элементы активных сил.
Существование механической связи с dj описывается
звеном Су в графе сопряжений G = (>4,С), в
котором
1, если элемент а, сопряжен
(соприкасается) с dj
0 — в противном случае.
Звену Cjj = 1 соответствует контур
Fy = 1 сопряжения элементов конструкции
<3/, dj . Контур сопряжения включает в себя
соприкасающиеся поверхности, линии и
точС э Су =
ки сопряженные тел at , dj . Поэтому анализ
механических связей основан на анализе
состава и взаимосвязи геометрических
контуров - поверхностей сопряженных элементов
конструкции.
Свойства геометрических контуров
элементов конструкции описываются графом
смежности контуров GF^ ,
частями которого являются графы смежности
поверхностей отдельных элементов сборочной
единицы. Поэтому граф сопряжений
G = (у4, С) можно рассматривать как
результат преобразования графа смежности
контуров Gf(a) = сопряженных
элементов конструкции. Пример графа смежности
поверхностей и графа сопряжений для
деталей узла, изображенного на рис. 1.2.8,
показан на рис. 1.2.9.
Удерживающие механические связи
между элементами конструкции, способные
воспринять расчетные нагрузки,
обеспечиваются контурами соединений этих элементов.
Соединение (болтовое, винтовое, сварное и т.
д. ) элементов конструкции осуществляется
по контурам сопряжения, однако не всякому
контуру сопряжения соответствует контур
соединения. Например, в узле (см. рис. 1.2.8)
детали <23 и #4 сопряжены по контурам
/32 - ^40 > однако они не соединены каким-
либо видом соединения. Наличие контуров
соединений описывается графом соединений
Gc = (Л,Сс), звенья которого соответствуют
контурам соединения элементов конструкции;
граф Gc = (А, С с) является частью графа
сопряжений G = {A,C) и имеет состав ребер
Q с С.
Суммарное воздействие активных сил и
реакций связей на твердое тело определяют,
решая уравнения равновесия тела в базовой
системе координат. Если все уравнения сил и
моментов равны нулю, то тело находится в
равновесии и неподвижно относительно
базовой системы координат — в противном случае
тело не будет неподвижным. Характер
воздействия механических связей на твердое тело
описывается с помощью единичных баз [8].
Единичная база
в?м
'(у)
— векторная величина,
параллельная оси координат 0£, ,
обусловленная существованием активной силы или
реакции связи, воздействующей на dj по контуру
сопряжения с dj . Твердое тело, лишенное

40
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
Рис. 1.2.8. Узел лонжерона:
а — детали узла: aj, ~ фитинг; Яз, «4, — профили; — лонжерон
б — геометрические контуры деталей узла лонжерона
Рис. 1.2.9. Графы сопряжений (а) и смежности поверхностей (б),
перпендикулярных OXZ, деталей узла лонжерона
возможных перемещений, имеет двенадцать
единичных баз: шесть поступательных -
в+*,в*,...,в 'z , препятствующих
поступательным перемещениям параллельно осям
координат, и шесть вращательных -
о о о
В+\В\...,в 'z, препятствующих
вращению относительно осей, параллельных осям
координат. Состояние а/ относительно aj
представляется как характер базирования и
описывается составом | единичных баз.
Общее количество единичных баз
показывает степень базирования щ
относительно dj \ 0 < |#/(у)| ^ 12 .
Если элемент щ не связан с базовым
элементом dj то l-Srf л| = о . При ПОДВИЖНОМ

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВЯЗИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
41
соединении элементов 0 < < 12 , а при
неподвижном соединении |^/(y)| = 12 .
Для определения состава единичных баз
путем решения уравнений равновесия тела
необходимо знать направление и значение
всех активных сил и реакций опор. Однако
эту задачу нельзя решить, если активные силы
равны нулю, поэтому таким способом нельзя
определить связи, накладываемые на
рассматриваемое тело сопряженными с ним телами.
Этого недостатка не имеет метод определения
влияния связей на возможные состояния
элементов конструкции, основанный на
использовании элементарных баз. Если
рассматриваемый элемент - твердое тело, то
действующие на него силы могут быть перенесены
вдоль линии их действия, т.е. эти силы будут
скользящими векторами. Состав и взаимное
расположение скользящих векторов может
быть таким, что образуются либо области
о о
пространства М+а, М~а , относительно
любых точек которых моменты всех векторов
имеют одинаковое направление, либо все
векторы пересекаются с одной линией
(точкой) А/0 , либо такие характерные
области отсутствуют (рис. 1.2.10).
о
Если провести через области Ми или
А/0 ось 0-0 так, чтобы она пересекала линии
действия всех векторов, входящих в систему,
а затем заменить каждый вектор единичными
векторами -нормальным и касательным к оси
0-0, приложенным к точке пересечения
линии действия векторов с осью, — то
единичные векторы будут отражать характер
базирования тела под действием сил, описываемых
данной системой векторов. Единичные
векторы одинакового направления показывают, что
к телу приложены силы, препятствующие
поступательному перемещению в
направлении, противоположном направлению
единичных векторов, а пары единичных векторов
противоположного направления показывают,
что существуют силы, препятствующие
вращательному перемещению тела. Ось 0-0, про-
о
ходящую через области Ма , Af° называют
базовой осью, а единичные векторы с
обратным знаком, приложенные в точках базовой
оси — элементарными базами тела.
о о
Наличие областей М+а или М~а при
данной системе сил означает, что тело, на
которое воздействуют эти силы, может
вращаться в положительном или отрицательном
а) б)
Рис. 1.2.10. Примеры систем скользящих векторов
направлении вокруг оси, проходящей через
о
любую точку области Ма ; при одновремен-
0 о
ном наличии М+а и М~а — тело может
вращаться в обоих направлениях. Во всех этих
случаях состав единичных баз можно
определить с помощью элементарных баз, не
рассматривая величины сил, породивших эти
о
элементарные базы. Если же области Ма
отсутствуют, то определенного вывода о
поведении тела, при наличии активных сил,
делать нельзя: в этом случае необходимо
анализировать величины действующих сил, т.е.
решать задачу с помощью уравнений
равновесия сил и их моментов, вводя дополнительно
активные силы, если они отсутствуют в
исходной системе связей.
Единичный вектор является
отображением существования в /-й точке
неудерживающей связи, препятствующей
поступательному перемещению в направлении,
противоположном . Эта связь будет
поступательной элементарной базой и обозначается bf
(рис. 1.2.11) . Результат воздействия на
базируемое тело нескольких поступательных
элементарных баз одинакового направления
определяется по формуле
/
В^,
где п — количество элементарных баз
одинакового направления.

42
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
Рис. 1.2.11. Элементарные базы
Пара противоположно направленных
единичных сил кроме
поступательных, может порождать вращательные элемен-
0 0
тарные базы Ь±Т] и b±<’, поэтому
о
элементарных баз, параллельно оси
- плечо пары противоположно направленных
поступательных баз Ь*** и bj^; С/,Су ~
координаты точек приложения Ь^ и .
Вращательная элементарная база
существуют только при р > 0 . Направление
вращательной базы зависит от соотношения
координат точек приложения поступательных
баз и вида системы координат.
Поскольку в определении характера
механических связей с помощью единичных и
элементарных баз значения активных сил и
реакций опор не участвуют, таким методом
можно определить взаимосвязь элементов
конструкции, обусловленную сопряжением их
друг с другом, без учета действующих
активных сил, а также при отсутствии этих сил —
например, в условиях невесомости.
Представляя единичные базы В^ как
логические переменные, состав механических
связей элемента я, с элементом dj можно
описать булевым вектором базирования
в'(у) ’ компонентами которого будут
истинностные значения переменных, соответст-
0 0
вующих В*Л,ВГХ,...,В^,ВГ*. Если элемент
aj связан с несколькими элементами dj , где
пт/ - -\ / - -\ о о
VV^ A b~j^J = А Ь~V Ь^Ц V -»
' У
-> А В~^ V Я+п V В~ц V В+с> V В^.
(1.2.21)
Здесь 4,rj>? могут принимать значения
x,y,z
о пт/
»r-vvK
i 	j
h-l
APcV
1> если
0, если |£,• — | = 0,
0 0
где b^,b^ — совокупности вращательных
элементарных баз, порождаемых парами
противоположно направленных поступательных
j - 1,2,... ,т , то вектор базирования
этого элемента относительно всех вместе
взятых элементов dj вычисляется с помощью
логического сложения булевых векторов
В/{Л} , где к = 1,2/и :
т
В'М = в/{л> vB/{y2}v-vB/{y.} = v в,ы.
к=\
(1.2.22)
При логическом сложении компонент,
соответствующих поступательным единичным
базам, должна учитываться взаимосвязь
противоположно направленных единичных баз,
определяемая формулой (1.2.21).
1.2.4. 	ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СВЯЗИ
ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
Пространственные связи характеризуют
взаимное расположение в пространстве и
возможные движения элементов изделия и

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СВЯЗИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
43
средств технологического оснащения в
процессе сборки. Обычно возможные движения
описывают с использованием понятия
степени свободы. Числом степеней свободы
твердого тела называют число независимых
скалярных уравнений (независимых обобщенных
координат), однозначно определяющих
положение твердого тела. Наличие степени
свободы означает, что координата тела по данной
оси может иметь любые значения, и
предполагает, что рассматриваемое тело имеет
возможность двигаться и в положительном, и в
отрицательном направлении относительно
системы отчета. Однако это условие
обеспечивается только в случае удерживающих
связей между сопряженными телами. Если
механические связи неудерживающие, как это
имеет место в реальных условиях сборки, то
понятие степени свободы для описания
возможных движений может стать
неприемлемым. Например, если механическая связь
между шаром а\ и пластиной aj или
обоймой (рис. 1.2.12) будет удерживающей, то
число степеней свободы шара в обоих случаях
одинаково и равно пяти. При
неудерживающих связях число степеней свободы шара в
обойме (рис. 1.2.12, б) по-прежнему равно
пяти, а шар на пластине (рис. 1.2.12, а) будет
иметь пять степеней свободы и
дополнительно возможность двигаться вверх в
направлении +Y. Эту возможность нельзя описать
при классической трактовке понятия степени
свободы, и в этих условиях для описания
пространственной взаимосвязи используют
векторные величины — возможные
перемещения, характеризующие возможность или
невозможность движения в определенном
направлении [7, 8].
Взаимное расположение элементов
изделия А задают на сборочном чертеже. Способ
задания расположения элемента а, е А может
быть либо неявным — через установочные
размеры и размеры сопряжений элемента д, с
другими элементами А, либо каноническим —
Рис. 1.2.12. Шар (а*) на пластине а%
и в обойме (вз);
а — шар на пластине; б — шар в обойме
заданием линейных и угловых координат
элемента д/ в системе координат изделия А.
Форма элемента д/ описывается контуром
FP(a^ , а положение относительно внешней
системы координат — контуром FU (а ^ . Для
количественного описания контуров формы и
положения д/ обычно используется аппарат
аналитической геометрии.
При проектировании сборочных работ в
некоторых случаях целесообразно
пользоваться упрощенными, но более экономичными
методами описания элементов конструкции —
геометрическими примитивами — например,
прямоугольной моделью формы и
расположения объектов. В этой модели объект
представляется как прямоугольный параллелепипед,
грани которого параллельны плоскостям
координат (рис. 1.2.13). Контур формы Fp{a/) при
этом определяется параметрами , у^,
Zj^ , а контур положения F?(д/) —
линейными координатами хщ, ущ, z^о) • Если
точность описания объекта с помощью одного
параллелепипеда недостаточна, то он
описывается набором нескольких параллелепипедов.
Условие непересечения параллелепипедов д/
и aj описывается как непересечение
множеств точек и при логических отношениях
количественных связей между параметрами и
координатами модели - в виде
д,*Р|ду = 0 , если
За
V
V
> а/(0)
а = x,y,z.
Возможность размещения д/ внутри aj
(рис. 1.2.13, 6) обеспечивается при
выполнении условия
((х,'(°) ~ М0))л (*'(') ~ М-о))л
л ((-^(о) - -4°))л (-МО - ^(;)))л
Описание характера движения элемента
конструкции разделяют на описание траекто-

44
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
и расположения объектов:
а - объекты а, и aj не сопряжены;
б - объект а, внутри объекта aj
рии движения и описание состава и
взаимосвязи возможных движений относительно
системы отчета. На количественном уровне
траекторию описывают методами
аналитической геометрии. Весьма удобным методом,
хорошо приспособленным для выполнения
расчетов на ЭВМ, является описание
траектории с помощью матриц перемещения [Da ].
Матрица [Z>a] получается из системы
уравнений, описывающих ортогональное
преобразование координат точек тела из начального
состояния (x\,y\,z\) в конечное состояние
(х2>У2у*2) • При переходе к однородным
координатам х, у, z, t, удовлетворяющим
условиям
Xi/t = X; , yj/t = Yj , Zj/t = Zj , t = 1,
эта система уравнений примет в матричной
форме, вид
х2
'd и
dl2
dll
fi?14
У2
dll
d21
dll
d24
Z1
dn
d12
dll
dlA
1
0
0
0
1
*1
У\
Z1
1
Такое преобразование можно
истолковать как ортогональное афинное
преобразование координат твердого тела в четырехмерном
пространстве, определяемое оператором
'<*11
dll
dn
dl4
dn
dn
dn
d2 4
dll
dn
dn
d14
0
0
0
1
Этот оператор и представляет собой
матрицу перемещения. При отсутствии поворотов
численные значения коэффициентов равны:
da = 1, dy = 0, если i = j, i=j= 1, 2, 3; при
отсутствии поступательных перемещений
d\4 ~ d24 = ^34 = 0. Матрица [Z)a] описывает
движение как векторную величину —
возможное перемещение Da, имеющее модуль da .
На логическом уровне возможное
перемещение D рассматривается как логическая
переменная
Da
1, если da > Aa
0, если da < Да,
(1.2.23)
где Да - предельное значение модуля
вектора Da, не рассматриваемого как возможное
перемещение при решении конкретной
задачи. Отсутствие возможного перемещения
обусловлено наличием механической связи,
препятствующей данному перемещению.
Поэтому на логическом уровне возможное
перемещение есть величина, обратная единичной
базе: если Ba = 1 , то Da = 0, и наоборот:
если Da = 1, то Ва = 0 . В декартовой
системе координат существует двенадцать
различных векторов возможных перемещений, кол-
линеарных осям координат: шесть
поступательных D+x, D~X,...,D~* и шесть враща-
0 0 о
тельных D+x, D'X,...,D* .
В прямоугольной модели объектов
возможные перемещения определяются из
анализа соотношения параметров. Если,
например, выполняется условие
и проекции я/, aj на плоскости 0YZ
пересекаются (рис. 1.2.13, я), то в направлении +Х
существует ограниченное возможное переме-
щение D« = 1, = хт -(х/(0) +*,</)); в
случае хдо) = х/(0) + */(/) возможное
перемещение Dtx.^ = 0 , и объекты Я/, a j

сопряжеПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СВЯЗИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
45
ны друг с другом в плоскости, параллельной
О YZr а в графе сопряжений G = (A, Q дуги
С/(У) = Cj(i) = 1 • Аналогично вычисляются
остальные возможные перемещения. Общий
характер возможных движений д,-
относительно dj описывается уравнением Дуу) ,
включающим все возможные перемещения и
описание их взаимосвязи с помощью
логических операций:
Da л - если Da и могут быть реализованы только одновременно
Da vD^ — если они могут быть реализованы либо одновременно либо поочередно
в любой последовательности
Da V Ы5 - если они могут быть реализованы только поочередно в любой
последовательности.
Возможные перемещения D? и D“
твердого тела однородны, если траектории
движения любой точки тела при реализации
этих перемещений совпадают; однородные
возможные перемещения одного направления
будут одинаковыми. Для однородных
возможных перемещений противоположного
направления , D7“} справедливо отношение
°<+(“) лВ/(“)= 0-
(1.2.24)
Для логической суммы и логического
произведения одинаковых возможных пере-
мещений а\ относительно dj применимы
законы идемпотентности
п
п
VD“ = Dp,
i
i
п
лв“ = в?.
d* = da . .
ч i min
В связанной системе тел возможные пе-
ных уравнениях существуют
одинаковые возможные перемещения D^.+^, то в
уравнении D/(y)
/+1=У 1+1=у
.v = ч/ Dar n, </“ = V dar n .
I(j) V /(/+!)’ I(j) La /0+1)
/ /
(1.2.26)
При наличии в графе сопряжений между
а\ и dj N простых элементарных цепей
Di(y) = A (D'0'))/‘ (У-2.21)
/ = 1
Каждое уравнение (D,yy))^ определяется
по формуле (1.2.25) и приводится к
унифицированному виду:
(D/y)) =D,V D2V... VD„ = yD*.
k=\
Компонента представляет собой
лиремещения а\ относительно dj
определяются с учетом влияния остальных тел.
Совокупность тел будет связанной системой, если
граф сопряжений этих тел связен. В
связанной системе содержание уравнения D/(y)
зависит от структуры графа сопряжений.
Если между я, и dj в графе сопряжений
существует единственная простая
элементарная цепь, то
/Ч1=у
В/(Л = Y D/(/+l)’ (1.2.25)
/
где D/(/+j) - уравнение возможных
перемещений непосредственно сопряженных тел.
Состав возможных перемещений в D/(y)
определяется с учетом (1.2.24). Если в различ-
бо простое возможное перемещение D+* ,
0 0
D * , ... , D+z , D" ’z , либо конъюнкцию
простых перемещений. Компонента
в уравнении D,yy) определяется как
конъюнкция одинаковых перемещений:
(■>*)„„- А (”*),• (Ч/гМ™,,-
(1.2.28)
При этом, если в каком-либо уравнении
(D/(y)J данная компонента не существует, то
принимается =0.
Аппарат возможных перемещений
описывает только направления возможных

дви46
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
жений и области существования траектории
перемещения. Для описания самих
траекторий движения элемента используются как
известные методы аналитической геометрии,
так и матрицы возможных перемещений.
Приближенное описание положения
траектории в пространстве представляется в виде
произведения матриц перемещения
[jD] = [Z)1]x[jD2]x...x[Z>„],
где п - число отрезков траектории.
Последовательность матриц в матрице [Я;]
соответствует порядку следования отрезков траектории
при движении объекта.
Сопряжение любых элементов
конструкции изделия или технологической
оснастки друг с другом осуществляется по контурам,
имеющим строго определенную форму.
Неудерживающая механическая связь в точке
сопряжения препятствует перемещению тела
в направлении по нормали к касательной
плоскости в точке сопряжения и, наоборот,
допускает возможность перемещения в
противоположном направлении. Поэтому каждое
сопряжение обеспечивает вполне
определенный характер пространственной взаимосвязи
сопрягаемых элементов.
Сравнение различных сопряжений по
характеру обеспечиваемой ими
пространственной взаимосвязи сводится к сравнению
уравнений возможных перемещений или
векторов базирования сопряженных элементов.
Если имеет значение не только количество и
вид, но и направление возможных
перемещений (единичных баз), то уравнения
возможных перемещений (векторы базирования)
должны быть записаны относительно
обобщенной системы координат, одинаковой для
сравниваемых сопряжений. Такие уравнения
возможных перемещений (векторы
базирования) называются характеристическими. Если
характеристические уравнения возможных
перемещений сопряженных элементов
содержат одинаковое количество возможных
перемещений одного вида — поступательных и
вращательных, - то их сопряжения относятся
к одному и тому же классу возможных
перемещений, или классу подвижности.
Класс подвижности определяется числом
единичных баз, ограничивающих возможные
перемещения сопрягаемых элементов. Если
уравнения возможных перемещений
относятся к одному классу подвижности, но имеют
разный состав единичных возможных
перемещений, то они относятся к различным
подклассам данного класса подвижности.
Некоторые сопряжения обеспечивают возможные
перемещения, относящиеся к одинаковым
поступательным и вращательным классам
подвижности, но взаимное расположение
поступательных и вращательных возможных
перемещений различное. Такие сопряжения
относятся к одинаковым классам
подвижности, но имеют подвижность разного рода.
По характеру взаимосвязи перемещений,
входящих в уравнение возможных
перемещений, классы подвижности подразделяются на
дизъюнктивные и конъюнктивные. В
уравнении возможных перемещений
дизъюнктивного класса подвижности имеются только
возможные перемещения, параллельные осям
координат, связанные неразделительной или
разделительной дизъюнкцией. Классификатор
дизъюнктивных классов подвижности
представляет собой булеву матрицу [Вj х /7/], где
Я, — множество поступательных, a Bj —
множество вращательных классов подвижности.
На рис. 1.2.14, а представлены все возможные
дизъюнктивные классы подвижности
различных родов, которые могут существовать при
сопряжении элемента конструкции с другим
элементом или группой неподвижных
относительно друг друга элементов. Символ •
означает, что класс подвижности с
составляющими Bj и Я/ существует. Конкретный
дизъюнктивный класс подвижности обозначается как
дизъюнкция поступательного и вращательного
класса: Я/ v Bj .
Если уравнение возможных
перемещений сопряженных элементов не может быть
записано в виде совокупности перемещений,
связанных только дизъюнкцией, а
обязательно содержит логическое произведение
возможных перемещений, то такое уравнение
будет относиться к конъюнктивному классу
подвижности.
При решении различных задач
технологического проектирования представляет
интерес описание характера и длин
возможных перемещений в рабочей зоне,
образованной элементами конструкции изделия и
средств технологического оснащения. При
этом часто существуют возможные
перемещения, ограниченные по величине. Эти
ограничения могут оказать влияние на содержание
операций введения (перемещения) д,- в
рабочую зону и операцию ориентации д, в рабочей
зоне относительно заданной системы
координат. Операции первого вида допускают
достаточно грубое количественное описание
пространственной взаимосвязи объектов,
поскольку здесь существенны лишь предельные
значения длин возможных перемещений,
влияющие на качественное изменение
характера доступа объекта в рабочую зону.
Операции ориентации связаны с изменением
положения объекта в пределах допусков на
линейные и угловые параметры, поэтому описание

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СВЯЗИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
47
^ ^ классы подвижности с'одинаковым составом и взаимным расположением
Возможных перемещений —области невозможных классов подвижности
Рис. 1.2.14. Дизъюнктивные классы подвижности (а)
и поступательные классы подвижности с учетом ограничений на перемещения (б):
А) > ^1» ^\\А > ••• > щ , П\, /7jjy4 ... —
соответственно вращательные и поступательные классы подвижности

48
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
пространственной взаимосвязи здесь
необходимо осуществлять с использованием методов
аналитической геометрии.
Для более полной характеристики
состояния объекта с учетом ограничений на его
перемещения поступательные классы
подвижности разделяются на классы с различным
составом ограниченных возможных
перемещений. Уравнения, состоящие из
ограниченных поступательных возможных
перемещений, образуют множество пУ классов, а
уравнения неограниченных поступательных
возможных перемещений - множество Пу
классов. Классификатор поступательных
возможных перемещений при наличии
ограничений представляет собой булеву матрицу
пУ х , представленную на рис. 1.2.14,
б. 	Конкретный класс подвижности с учетом
ограничений обозначается в виде логического
произведения классов пУ л Пj . Модули
ограниченных возможных перемещений в
каждом классе пУ л Пj являются
параметрами, характеризующими возможные
движения объекта в данной зоне.
1.2.5. 	РАЗМЕРНЫЕ СВЯЗИ
ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
Размерные связи являются одной из
форм пространственной взаимосвязи
элементов конструкции и описываются размерными
цепями. Размерной цепью называется
совокупность размеров, непосредственно
участвующих в решении поставленной задачи и
образующих замкнутый контур. Различают
простые и связанные размерные цепи.
Связанными называют размерные цепи, имеющие
одно или несколько общих звеньев.
Существенной особенностью сборки является
преобладание связанных размерных цепей,
описывающих размерные связи элементов
конструкции изделия и сборочной оснастки. Расчет
сборочных размерных цепей производится
для оценки точности геометрических
контуров собираемых изделий.
Размерные связи описываются
размерными цепями, представленными либо в
традиционном виде либо как графы размеров,
вершинами которых являются поверхности,
линии и точки, соединяемые размерами, а
ребрами (дугами) — сами эти размеры.
Существует органическая взаимосвязь между
графом размеров и графом сопряжений
элементов сборочной единицы. Граф размеров может
рассматриваться как результат развертки
графа сопряжений до уровня геометрических
контуров сборочной единицы, соединенных
размерами, и наоборот: граф сопряжений
можно считать сверткой графа размеров.
Например, на рис. 1.2.15 показаны графы
сопряжений и размерных связей деталей узла
(см. рис. 1.2.8). Простая размерная цепь
соответствует простому циклу в графе размеров.
Рис. 1.2.15. Графы сопряжений и граф размерных связей узла лонжерона:
а — полный граф сопряжений;
б - граф сопряжений в направлении ОZ;
в — граф размерных связей, параллельных ОZ

РАЗМЕРНЫЕ СВЯЗИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
49
При связанной размерной цепи граф
содержит не менее двух простых циклов. Каждому
простому циклу, включающему в себя
замыкающее звено размерной цепи, соответствует
алгебраическое уравнение простой размерной
цепи; число этих уравнений при сложной
структуре размерных связей равно числу
простых циклов в графе размеров. Например,
если в графе размерных связей (рис. 1.2.15, в)
добавить дугу qo(20) = 1 и принять
соответствующее этой дуге расстояние /ю(20) между
осями Fl0, F20 отверстий в фитингах q, aj
в качестве замыкающего звена размерной
цепи, а расстояния //(у), соответствующие
остальным дугам графа, принять в качестве
составляющих звеньев, то получим связанную
размерную цепь, в которой будет более ста
простых циклов, соответствующих простым
элементарным путям из вершины /до в
вершину /20 •
Связь графа сопряжений и графа
размеров в матричной форме описывается так:
формируется множество
состоящее из множества А элементов изделия
и множеств F(a^ геометрических контуров
элементов этого изделия, соединяемых
размерами. Затем строится блочная булева матрица
[А х А]
A F(a1) ••• F(a„)
[А х А]
[А х ф)]
: M х F(an)]
[ф)*Л]
[ф)хф)]
;[ф)хф)]
lf(an)xA]
[F{a„) x ф)]
|[ф,)хф,)]
Ф) ,
FN
(1.2.29)
блоки которой имеют следующее содержание:
[Ах А] — матрица смежности вершин графа
сопряжений G = (>4,С); [А х /’(я/)] — матрица,
описывающая расчленение сц на
геометрические контуры F{ai)\ [F{ai] х А] — матрица,
описывающая вхождение геометрических
контуров ^(я/) в я,- ; [/’(я/) х /’(я/)] — матрица,
соответствующая графу собственных размеров
я/ ; [F(ai) х F(aj^j\ — матрица,
соответствующая графу размерных связей контуров
элементов я/ с контурами Ду и характеризующая
несобственные размеры сопряжений я/ с яу .
В физическом смысле размеры сопряжений
являются зазорами (или натягами) между
сопрягаемыми поверхностями различных
элементов. Очевидно, если ширина зазора //(у) * 0,
то можно принять, что существует возможное
перемещение = 1, = |//(у>| •
При расчете сборочных размерных
цепей решаются прямая и обратная задачи. При
решении прямой задачи определяют
номинальные размеры, допуски, коэффициенты
середин полей допусков и предельные
отклонения всех составляющих размерную цепь
звеньев, исходя из установленных требований
к замыкающему звену размерной цепи. При
решении обратной задачи, исходя из
значений номинальных размеров, допусков,
координат их середин, предельных отклонений
соответствующих составляющих звеньев,
определяют те же характеристики замыкающего
звена либо при необходимости определяют
погрешность замыкающего звена, поле
рассеяния и координату его середины или
границы отклонений замыкающего звена на
основании аналогичных данных для
составляющих звеньев.
Влияние размеров сопряжений на
замыкающее звено размерной цепи зависит от
структуры графа сопряжений и, как
следствие, — от структуры сборочной размерной
цепи. Если граф сопряжений — простая
элементарная цепь и размерная цепь - простая,
то размеры сопряжений не влияют на
замыкающее звено размерной цепи, поскольку при
соединении элементов конструкции ширина
зазоров в местах сопряжений становится
равной нулю. В этом случае расчет сборочной
размерной цепи осуществляется известными
методами. Номинальный размер
замыкающего звена размерной цепи вычисляют по
формуле
т-1
ЬА = , (1.2.30)
/
где 5,- - передаточное отношение /-го звена
размерной цепи. В частности, для линейных

50
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
размерных цепей с параллельными звеньями:
5/ = 1 — для увеличивающих, и £,■ = -1 - для
уменьшающих составляющих звеньев. Допуск
замыкающего звена 6д рассчитывают по
формулам:
по методу максимума-минимума
т-1
5Д = ; (L2 31)
/
по вероятностному методу
jm-l
sa=/aJZ8hltf > (L2-32)
где б/ - погрешность /-го звена размерной
цепи; /д - коэффициент риска, его
выбирают из таблицы значений функции Лапласа
Ф(0 в зависимости от принятого риска Р\ так,
при нормальном законе распределения и
Р — 0,27% t — 3; X/ — коэффициент при
нормальном законе распределения X? =1/9.
Суммарная погрешность контура
собираемого изделия зависит от многих факторов,
главными из которых являются погрешности
формообразования (изготовления) входящих в
конструктивный контур элементов изделия,
погрешности установки и погрешности
соединения элементов изделия. Другие факторы
или незначительны или носят эпизодический
характер. В общем случае суммарное поле
рассеяния со/ погрешностей замыкающего
звена / размерной цепи сборного контура
определяется уравнением
И/ = со/0 + <о/у + ш/с + о>/н , (1.2.33)
где со/() ~ поле рассеяния погрешности
размера /, обусловленное погрешностями
формообразования звеньев конструктивного
контура; со/у — поле рассеяния погрешностей,
обусловленное погрешностями установки звеньев
контура; со/ -...— поле рассеяния погрешностей,
обусловленное погрешностями соединения;
со/н — поле рассеяния погрешностей размера,
обусловленное неучтенными факторами.
Погрешность установки состоит из
погрешностей базирования и погрешностей,
возникающих от действий неизбежных
нагрузок при сборке:
п п
ю/у = ^Ф/убаз 5/ баз + ^^//Деф 5/ деф > (^*2.34)
/ /
где со/.баз — поле рассеяния погрешностей
базирования /-го элемента изделия, со/.деф —
поле рассеяния деформационных
погрешностей элемента изделия от воздействия
неизбежных нагрузок, £/.базД/(деф “
передаточные отношения. Погрешности базирования
складываются из погрешностей контура
установочной базы и погрешностей положения
базируемого элемента относительно
сборочной базы. Состав и величины погрешностей,
входящих в поле рассеяния со/ погрешностей
сборного контура, существенно зависят от
размерных связей элементов изделия и
технологической оснастки.
Поле рассеяния погрешностей
замыкающего звена сод вычисляется по формуле:
при расчете по методу максимума-
минимума
/77-1
®д = ; (1-2.35)
при расчете по вероятностному методу
1/77-1
®д = 'дЛ£®,Ч2х/• о-2-36)
Если граф сопряжений более сложен,
чем простая элементарная цепь, а размерная
цепь — связанная, то при соединении
элементов конструкции некоторые зазоры станут
равными нулю, а другие могут сохраняться
или превратятся в натяги. В этом случае
размеры сопряжений будут влиять на
замыкающее звено размерной цепи, и тогда число
неизвестных величин, включая замыкающее
звено размерной цепи, будет больше числа
уравнений, соответствующих простым циклам
в графе размеров. Здесь размерные связи не
могут быть определены обычными методами
решения размерных цепей, и решение
осуществляется на основе анализа
пространственной взаимосвязи элементов связанной
системы тел. Отклонение реальной поверхности
(линии, точки) тела от номинального
положения представляется как поступательное
перемещение в соответствующем
направлении. Граничная поверхность (линия, точка)
тела, за которой свободное пространство
простирается в положительном направлении,
называется увеличивающим элементом этого
тела. Например, увеличивающими
элементами будут поверхности /40, /41,/44, /45
профиля Д4, поверхность /ji фитинга а\ (см.
рис. 1.2.8). Уменьшающими элементами будут
граничные поверхности (линии, точки) тела,

РАЗМЕРНЫЕ СВЯЗИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
51
за которыми свободное пространство
простирается в отрицательном направлении —
например, поверхности Р\2, /^з» F\<\ фитинга
d\, поверхности /42,^43» ^46 профиля 04 . В
графе размеров увеличивающие и
уменьшающие элементы тел соответствуют вершинам —
геометрическим контурам, входящим в
контуры сопряжений этих тел.
Расчет погрешностей осуществляется
следующим образом. Пусть тела я,-, ау
сопряжены встык по нескольким поверхностям
Fi> -Fj',Fi» - Fj" , ... и допуски на
отклонения сопрягаемых поверхностей от номинала
заданы в виде наибольших и наименьших
допустимых отклонений 6+*а, 6~а, 6+?, ,
i 	i j j
/* = /',/" , ... ,j* = /, j" , ... . Размеры
сопряжений вида являются зазорами между
сопрягаемыми поверхностями я/, яу ;
зависимость между шириной зазоров определяется с
учетом формулы (1.2.28). Поскольку тела
Я/, я у сопряжены, наименьший зазор между
ними равен нулю:
DVr°
'И
Если /* = /',/", ... — индексы
увеличивающих, a j* = /,/' , ... — индексы
уменьшающих элементов тел я/, яу , то при
выполнения условия (1.2.37) наибольшее
отклонение у-го элемента тела яу относительно /-го
элемента тела я/ вычисляется по формуле
’ 0-2.38)
/(У) ^ 7 J Лтшх
а ширина зазора между сопрягаемыми
поверхностями — по формуле
М=(5“+б/) -(8Г+8;“)• <1-2-39)
4 J 'max J
Наименьшее отклонение
67® = (б"„а + §\а1 ; (1.2.40)
/(У) ^ '■ J 'min
ширина зазора между сопрягаемыми
поверхностями при этом определяется по
формуле
При сложной структуре размерных
связей между элементами /у, Fj тел я/, яу в
графе размеров может существовать
несколько цепей. С учетом (1.2.26) предельные
отклонения 5t®.j и 67'*у по каждой /-й
простой цепи определяются по формулам
/ \ т к
feJ^Z8;-^!8/’ (l2-42>
/ j
S X rn к
fe)y-Is;”*S57’ <12-43>
/ j
где /* = /b и j* = j\,h,-Jk “
вершины У-и цепи, i — индексы
увеличивающих, а у* - индексы уменьшающих
элементов, независимо от того, каким телам
принадлежат эти элементы. Если в графе
размеров между вершинами я,- и яу существует
несколько простых цепей, то предельные
отклонения следующие:
+а
нл ~
:™L’
(1.2.44)
га =
*КЛ
■te)w
(1.2.45)
Связанная сборочная размерная цепь, в
которой число неизвестных звеньев
превышает число входящих простых цепей,
рассчитывается поэтапно. Каждый этап соответствует
установке очередного элемента я/ собираемого
изделия; все ранее установленные элементы
обозначаются единым символом яу. В этом
случае число неизвестных в размерной цепи
равно сумме зазоров между сопрягаемыми
поверхностями я, и яу и неизвестной
погрешности замыкающего звена. Поскольку
минимальный зазор при сопряжении я, и яу равен
нулю, то число неизвестных уменьшается на
единицу и общее число неизвестных
оказывается равным числу алгебраических уравнений
размерной цепи, что позволяет поэтапно
вычислить все размеры, вплоть до замыкающего
звена размерной цепи.
Поле рассеяния погрешностей
замыкающего звена размерной цепи при расчете
по методу максимум-минимум вычисляют по
формуле (1.2.35), а при вероятностном методе
расчета - по формуле (1.2.36). Увеличение
точности замыкающего звена размерной цепи
и точности функционального контура
собираемого изделия может быть достигнуто либо
d*
'И
И
= О. (1.2.37)

52
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
уменьшением количества составляющих
звеньев размерной цепи, либо уменьшением
величин со,- или .
Улучшение качества сборки изделия
можно достигнуть путем уменьшения
погрешностей замыкающих звеньев размерных
цепей и уменьшения полей рассеяния
погрешностей, входящих в правые части
уравнений (1.2.33), (1.2.34), т.е. за счет
повышения точности выполнения технологических
процессов изготовления элементов
конструкции и сборки изделия. Однако
обеспечивающие большую точность технологические
процессы требуют больших затрат на их
реализацию. Поэтому важное значение имеет
правильное распределение допускаемых значений
погрешностей 5/ составляющих звеньев в
зависимости от допуска бд на величину
замыкающего звена размерной цепи. При этом
допуск 8д считается первичным, а допуски
на погрешности 6,- — вторичными.
Обычно задачу назначения вторичных
допусков решают на основе принципа
минимальной себестоимости производства. Он
заключается в назначении таких вторичных
допусков, при которых выполняется условие
со/ с А/, где А/ — поле допуска на
погрешности замыкающего звена размерной цепи
[см. (1.2.33)], и обеспечиваются минимальные
затраты на осуществление всех этапов
изготовления изделия.
Решение уравнения (1.2.31) или (1.2.32)
по принципу минимальной себестоимости
основывается на существовании определенной
зависимости между точностью выполнения
работ и затратами на их реализацию. В
большинстве случаев эта зависимость с
достаточной степенью приближения может быть
представлена уравнением гиперболы
С,- = щ + bi /б/ , (1.2.46)
где С,- — суммарные затраты на выполнение
работ; 0/, bi - постоянные величины,
характерные для данного вида работ. Если
значения аь bt известны для всех технологических
процессов, соответствующих составляющим
звеньям размерной цепи, то величины
вторичных допусков б/ находят путем
совместного решения уравнения допусков (1.2.31)
или (1.2.32) и уравнения затрат (1.2.46). Так,
при расчете допусков по методу максимума-
минимума система уравнений будет иметь вид
т т
5д = Х6/М > с = + ~> min *
/=1 /=1
(1.2.47)
Решив эту систему уравнений, получим
8, - . (1.2.48)
/ = 1
В некоторых отраслях машиностроения,
например в авиастроениии [9], показателем
качества, не менее важным чем точность,
является степень взаимозаменяемости
элементов конструкции сборочной единицы.
Элементы конструкции одного наименования
будут взаимозаменяемыми в изделии по
данному контуру (параметру), если погрешность
этого контура (параметра) у рассматриваемых
элементов не выходит за пределы заданного
поля допуска. Элементы конструкции могут
обладать различной степенью
взаимозаменяемости: абсолютной взаимозаменяемостью, если
элементы конструкции взаимозаменяемы по
всем функциональным и свободным
контурам; полной взаимозаменяемостью, если
элементы конструкции взаимозаменяемы по всем
функциональным контурам; ограниченной
взаимозаменяемостью, если элементы
конструкции не взаимозаменяемы по некоторым
функциональным контурам, причем возможна
доработка невзаимозаменяемых контуров,
после которой эти контуры будут
удовлетворять заданным требованиям.
Условие полной взаимозаменяемости
либо накладывает весьма слабые, либо не
накладывает никаких ограничений на
свободные контуры, что предоставляет конструктору
и технологу свободу выбора этих контуров.
Это приводит к тому, что элементы
конструкции могут быть полностью
взаимозаменяемыми при различном конструктивном
исполнении, например сборные и монолитные
элементы конструкции одинакового назначения.
Обеспечение абсолютной и полной
взаимозаменяемости не накладывает никаких
ограничений на процесс сборки и средства
оснащения сборочных работ. При
ограниченной взаимозаменяемости элементов
конструкции в процессе сборки должны быть
предусмотрены дополнительные операции и
средства их оснащения, связанные с
обеспечением требуемой точности дорабатываемых
контуров. В этом случае применяется
селективная сборка или различные способы
компенсации погрешностей дорабатываемых
контуров.
1.2.6. 	СОДЕРЖАНИЕ БАЗИРОВАНИЯ ПРИ СБОРКЕ
При выполнении операций установки
происходит образование формы сборочной
единицы, т.е. реализуются геометрические
контуры изделия (рис. 1.2.16). Как показано в

СОДЕРЖАНИЕ БАЗИРОВАНИЯ ПРИ СБОРКЕ
53
Рис. 1.2.16. Содержание процесса установки:
а,- — жесткий элемент конструкции;
а к — нежесткий элемент конструкции
подразд. 1.2.1, геометрические контуры
элементов конструкции неаддитивны. Если
устанавливаемый элемент ак достаточно жесткий
по контуру F[, или, в общем случае, для всех
параметров выполняется условие (1.1.38), то
исходное состояние ак по контуру Fj до
установки будет таким: F^a^ = = fj л
a^F^ (а^ = Oj , а если элемент недостаточно
жесткий по этому контуру или, в общем
случае, для некоторых параметров Fp не
выполняется условие (1.1.38), то Fi(a/c) =
= ('/>*) = °) Л OfK) = о)-
После завершения процесса
установки конечное состояние по контуру /}
должно быть таким: = {jFP{ak} -о*
л = l)» т.е. контур F^a^ должен
быть реализован. Контур является
составной частью контура формы F? (Д)
собираемой сборочной единицы А, а
устанавливаемый элемент конструкции ак входит в
состав исполнительных звеньев
конструктивного контура 8~i(A) сборочной единицы. На
образование контура формы
непосредственно влияют все исполнительные
звенья конструктивного контура , однако и
его внутренние звенья в конечном счете
также влияют на существование контура .
Поэтому конструктивный контур будет
реализован при условии
ЦЛ)=ПАак= 1 (1.2.49)
к=1
или, применительно к контурам звеньев
с учетом (1.2.16), — при условии
\/ак е£}(Л)
Л'РЫ = 1
к=1
(1.2.50)
Поскольку геометрические контуры
элементов конструкции ак
неаддитивны, то с учетом (1.2.11) условие (1.2.16)
будет выполнено только тогда, когда
реализованы контуры формы и положения
F?{ак} всех геометрических контуров:
%)= AFiPh)
v/=l
Л1
v/=l
'Ы
Л . (1.2.51)
Здесь т - количество геометрических
контуров элемента конструкции. Выполнение
этих условий достигается за счет обеспечения
определенности базирования [1] каждого
Элемента ак е А . Под определенностью
базирования при сборке понимается такое состояние
установленного элемента конструкции, при
котором он занимает требуемое положение в
изделии и сохраняет это положение
неизменным под действием возмущающих сил,
неизбежных при сборке. Следовательно,
определенность базирования ак определяется
наличием механических связей с другими
элементами конструкции изделия или сборочного
приспособления, обеспечивающими
неподвижность ак , т.е. существование всех
двенадцати единичных баз (см. подразд. 1.2.3). По
состоянию геометрических контуров
определенность базирования ак обеспечивается,
если выполнено условие (1.2.51).
При описании характера базирования
элемента ак в целом вместо отдельных
контуров 6 можно рассматривать всю
совокупность геометрических контуров
элемента как единый контур F[ak}; тогда
персональный контур Fp{ak) будет

характеризо54
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
вать форму аь в целом, а унитарный контур
Fu(ак) — положение элемента а к в целом
относительно базовой системы координат. В
этом случае для характеристики
определенности базирования элемента ак вместо (1.2.51)
удобно использовать условие
F(ak) = FP{ak)*FU{ak) = 1, (1.2.52)
где
т т
рРЫ = А ЪРЫ’ риЫ = А *?Ы
Ы1 Ы
Определенность базирования
достигается за счет сборочной базы. В общем случае
базой называется совокупность поверхностей,
линий или точек, относительно которых
определяется положение других поверхностей,
линий или точек. Сборочную базу удобно
разделять на теоретическую и реальную базу.
Теоретической сборочной базой называется
совокупность поверхностей, линий или точек,
относительно которых на сборочном чертеже
определяется положение базируемого
элемента изделия. В состав теоретической сборочной
базы входит базовая система координат
собираемого изделия и непосредственно
сопрягаемые с базируемым элементом поверхности,
линии или точки базовых элементов изделия
или сборочного приспособления. Базовая
система координат собираемого изделия
должна быть увязана с системами координат
элементов конструкции высших порядков, до
изделия в целом включительно. Это
обеспечивает увязку взаимного положения
собираемых элементов с другими элементами
конструкции изделия. Кроме увязки положения
элементов конструкции внутри изделия,
теоретическая сборочная база должна
обеспечивать возможность применения прогрессивных
методов и средств увязки и изготовления
технологической оснастки.
Реальной сборочной базой будет
совокупность базовых элементов конструкции
собираемого изделия или сборочного
приспособления, за счет которых достигается
определенность базирования. Совокупность
поверхностей, линий и точек базовых элементов,
сопрягаемых с базируемым элементом,
называется установочной базой.
Для обеспечения определенности
базирования реальная сборочная база должна
обладать следующими свойствами:
поверхности, линии и точки, входящие в
состав установочной базы, должны быть
изготовлены с точностью, обеспечивающей
требуемую точность положения базируемого
элемента относительно других элементов
собираемого изделия;
базовые элементы должны обеспечивать
возможность фиксации базируемого элемента
изделия.
Для сохранения неизменного положения
относительно сборочной базы при наличии
возмущающих сил к базируемому элементу
прикладываются силы, создающие силовое
замыкание; эти силы и их моменты должны
быть больше возмущающих сил и их
моментов, действующих при сборке. Силовое
замыкание обеспечивается при фиксации
установленного элемента конструкции относительно
реальной сборочной базы. Для обеспечения
определенности базирования необходимо,
чтобы в состав сборочной базы входили
достаточно жесткие элементы конструкции
изделия или сборочного приспособления,
способные воспринять фиксирующие силы.
Нежесткие элементы конструкции изделия или
сборочного приспособления не могут быть
базовыми, поскольку они будут деформироваться
под действием неизбежных нагрузок, в
результате чего базируемый элемент будет
смещаться от требуемого положения.
Определенность базирования
устанавливаемого элемента ак обеспечивается за счет
его сопряжения по базируемому контуру с
контуром установочной базы и фиксации
относительно элементов реальной сборочной
базы. Так как положение установочной базы
обеспечивается относительно базовой системы
координат изделия Л с требуемой точностью,
то за счет сопряжения поверхностей ак с
установочной базой реализуется требуемое
положение базируемого контура.
Одновременно реализуется и положение тех контуров
а^ , которые связаны базируемым контуром
по условиям существования. Состав таких
контуров определяется по матрице
[F^a^x /’(я*)] с учетом логических
отношений между этими контурами. Эта матрица
отражает и размерные связи между
геометрическими контурами аь .
Установочная база, сопрягаемая с
базируемым контуром а к , может быть образована
контурами нескольких элементов реальной
сборочной базы. Каждый такой элемент в
отдельности может ограничивать только часть
возможных перемещений а к , и только вся
совокупность элементов сборочной базы
обеспечивает определенность базирования.
Для анализа таких ситуаций контур FU[ак)
положения базируемого элемента в формуле
(1.2.52) следует разложить на компоненты,
соответствующие осям базовой системы
координат:

СОДЕРЖАНИЕ БАЗИРОВАНИЯ ПРИ СБОРКЕ
55
F(ak) = FP(ak) л [fU> (ак) л А (а*) л
лА(«*)) = 1 (1.2.53)
либо на еще более дробные компоненты,
учитывающие не только ориентацию в базовой
системе координат, но и вид единичных баз -
поступательных или вращательных:
F{ak) = FP{ak)/\\^Fm (ак) л А (а*) л
,F^(akyFu\aky.Fu\ckyFu\ak)
1.
(1.2.54)
Из (1.2.54) следует, что условие
определенности базирования а^ может быть
определено из анализа состава булевых векторов
базирования [см. (1.2.22)] или возможных
перемещений в связанной системе твердых
тел [см. подразд. 1.2.4]. Взаимосвязь контуров
положения а к , определяющих
поступательные возможные перемещения, с единичными
базами такова:
FUx(ak) = 1 , если B+*vB-*=l;
FV'y{ak) = 1 , если v В у = 1 ;
FUz{ak) ~ 1 > если B+z v B~z = 1 .
Взаимосвязь контуров положения а^ ,
определяющих вращательные возможные
перемещения, с единичными базами более
сложна и определяется отношением (1.2.21) в
зависимости от состава элементарных баз,
соответствующих конкретной установочной
базе. В табл. 1.2.1 приведены схемы
некоторых простейших установочных баз. Первая
установочная база обеспечивает состав
единичных баз
МЛ
В у — без учета фиксирующей силы
Ру\
В+у л В ^ л B+z л В’* -
с учетом
Ру* 0.
Такую установочную базу обычно
называют направляющей. Подобный характер
базирования обеспечивается соответственно
сопряжениями классов подвижности П\ v Во
и П^а v В^а . Третья установочная база
обеспечивает состав единичных баз:
В
/(У) =
В у - без учета фиксирующей силы
В+у л В'-*' л В+* л В* л В+* л В"*
- с учетом Ру * 0.
Установочную базу с подобным
характером базирования обычно называют основной.
Этот характер базирования обеспечивается
соответственно сопряжениями классов
подвижности IJ\vBq и П^а v В^а . Другие
установочные базы являются комбинациями
опорной, направляющей и основной
установочной баз.
При определении требуемых составов
сборочных баз, обеспечивающих
определенность базирования устанавливаемых элемен-
в булевых векторах
тов изделия,
ВЬ =1
базирования (1.2.22) принимается только в
том случае, когда при наличии установочной
базы существует механическая связь и
обеспечивается требуемая точность базирования.
Состояние устанавливаемого элемента а^
при базировании обозначается логической
переменной :
%)=
1, если В*
к {т\ л В*(0) - «*(0)
В*
(1.2.55)
0, если Вл.т. л Вл/м * В,
к{т} л в*(0) * в*(0) >
В/О) =
В у - без учета фиксирующей силы
py'i
В*у л В--*' — с учетом Ру * 0.
Такую установочную базу обычно
называют опорной. Подобный характер
базирования обеспечивается без учета силы Ру
сопряжением класса П\ v Bq , ас учетом Ру * 0 -
сопряжением класса П^л v Bq (см. рис.
1.2.14). Вторая установочная база
обеспечивает состав единичных баз
где В^о) ~ вектор базирования,
соответствующий определенности базирования а^ ,
когда удовлетворяются условия (1.2.52)—
(1.2.54).
Вектор базирования B^|wj элемента а^
относительно совокупности {т} базовых
элементов aj, определяемый по формуле
(1.2.22), включает в себя компоненты Bjj^ ,
истинностное значение которых определяется
по формуле

56
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
1.2.1. 	Простейшие установочные базы и классы подвижности
Вид установочной базы
Класс подвижности
до фиксации
после фиксации
Опорная
Ф
П\ v Bq
Пил v Bq
Направляющая
«гг
Ь
>—
П\ v Во
1 jj/4 V JDjjА
Основная
П\ v Bq
яп, V BIVA
Опорная и направляющая
/7jj£ v Bq
IV^ v"ir
Опорная и основная
IJue vB0
iiv^ v
Направляющая и основная
sW-
Vr
ПиБ v Bq
nwA V Вщ
Опорная, направляющая и основная
Пшб v Bq
Яу! v Вщ

СОДЕРЖАНИЕ БАЗИРОВАНИЯ ПРИ СБОРКЕ
57
«а _ ца
Вк{т) " V ВкиУ
7=1
ра
%•)
(1.2.56)
где па — количество единичных баз В
а
k(j)
= 1,
входящих во все векторы базирования B/c(j) >
у = 1,2, ... , т.
Возможным составом сборочной базы
Bi(ak) элемента а к будет совокупность
базовых элементов Яу, у е {т}, при наличии
которых В[аь) = 1. При па > 1 состав сборочной
базы Bi(a^ будет избыточным, поскольку
одна и та же единичная база
порождается несколькими базовыми элементами.
В состав сборочной базы 5/(д^) могут
входить как предварительно установленные
элементы изделия, так и базовые элементы
сборочных приспособлений. Влияние базовых
контуров, необходимых для обеспечения
определенности базирования реализуемых
контуров элемента, осуществляется путем анализа
взаимосвязи этих контуров по условиям их
существования. Эта задача решается с
помощью булевой матрицы взаимосвязи контуров
Ы1,ы,,(е) - [№*)■ fM) - И“*И*))] •
(1.2.57)
включающей в себя контуры F{ak)
базируемого элемента и множество контуров F(B)
установочных баз всех базовых элементов. В
соответствии с (1.2.53) матрицы (1.2.57)
строятся для каждой компоненты контура
положения а/с — FUx{ak), FUy[ak) и FUz[ak). В
такой матрице строки заполняются
следующим образом. Контур может быть
базируемым в направлении 0 £, £, может
принимать значения х, у, z, если к этой
поверхности (линии, точке) может быть приложена
механическая связь, порождающая единичные
базы В+^,В~^. В этом случае в /-й строке
матрицы диагональный элемент остается
равным нулю: с/(/) = 0. Для других элементов /-й
строки принимают: если контур положения
Fy1 реализуется при F^> = 1 , то в
соответствии с (1.2.13) элемент = 1 ; если не
влияет на существование , то сцд = 0 .
Если контур Fj[ak) не может быть
базируемым в направлении 0£, то все элементы у'-й
строки в матрице (1.2.57) оставляют равными
нулю.
Для контура Fj, входящего в состав
установочной базы F(B), в /-й строке матрицы
(1.2.57) принимаются следующие значения:
диагональный элемент принимается равным
единице: сщ) = 1; значения остальных
элементов принимаются в соответствии с (1.2.13)
~ они будут равны единице, если контур Fj
влияет на реализацию базируемого контура
а к , и равны нулю — в противном случае.
Например, на рис. 1.2.17, а показана матрица
(1.2.57) для контура FUz(a\j положения
фитинга а\ (см. рис. 1.2.8) относительно оси 0Z.
В состав базовых элементов здесь включены
детали дз, собираемого узла и элемент я у
сборочного приспособления, представляющий
собой штырь — фиксатор фитинга а\ по
отверстию F\q.
^а.
PC*,)
F(3)
г *
£
4*
ts*
£
a
€
£
к
п
ж.
•
ъ
•
•
•
•
•
•
•
ж.
ж.
■Jk.
g.
-
•
•
•
•
I ^
•
•
а)
F(at)
•г
«г?
§
W
Fi\p
б)
Рис. 1.2.17. Матрица взаимосвязи контуров (в) и
матрица реализуемых контуров (б) при базировании
фитинга в узле лонжерона

58
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
Контуры базируемого элемента ак ,
которые будут реализованы при наличии
базового контура F/(B) = 1, определяют по (1.2.57)
с учетом (1.2.13) следующим образом.
Рассматривают /-ю строку матрицы (1.2.57), в
которой сщу = 1: если в этой строке имеется
элемент c^jy = 1 , которому соответствует
CjU) ~ ® и» слеД°вательно, Fj = 0, то по
формуле (1.2.13) получают Fj -1 и вместо
исходного значения записывают cjyy = 1 •
Затем рассматривают j-ю строку: если в этой
строке имеется элемент cj^y = 1 , которому
соответствует сцку = 0 и Fk= 0 , то по
формуле (1.2.13) получают Fk = 1 , и т.д. вплоть
до контура Fi{a^ , для которого в /-й строке
матрицы (1.2.57) все недиагональные
элементы матрицы равны нулю. Таким образом
определяют составы контуров базируемого
элемента ак при использовании
определенного базового контура /у(Я) = 1 . Все
полученные результаты отражаются в булевой
матрице
<12-58)
которая отражает состав контуров
устанавливаемого элемента изделия, реализуемых при
использовании какого-либо базового контура.
Определение возможного состава
сборочных баз сводится к поиску набора строк
матрицы (1.2.58), обеспечивающих
выполнение условия существования для всех контуров
*М-
Матрица (1.2.58) для контура F^^a^
фитинга а\ показана на рис. 1.2.17, б. Как
видно, свойством реализовать контуры
положения всех контуров фитинга обладает каждая
строка матрицы. Поэтому возможными
составами сборочных баз для реализации контуров
FUz(a\} являются = яз , #2(fll) = а4 и
S3(ai) = ity.
Возможные составы сборочных баз
элемента ак описываются уравнением
a j л... л ат, если В
к(0) - VB*(y)’ Bk(j) * Кк(0)
j
aj v...vат, если Ъцу = =... = ВА^
1, если элемент ак не нуждается в сборочной базе.
В{ч) = -
(1.2.59)
В уравнении (1.2.59) яу = 1, если
определенность базирования этого элемента
обеспечена до базирования ак. В соответствии с
(1.2.59) 	определенность базирования будет
обеспечена, если уравнение В(аку= 1, и не
обеспечена, если В{ак) = 0.
Например, анализ характера
базирования фитинга (см. рис. 1.2.8) с помощью
матриц вида (1.2.57), (1.2.58) для всех осей
координат показывает, что условие (1.2.53)
выполняется при наличии составов сборочных баз,
определяемых уравнением = («з v Д4) а
аЯ6 , и составов установочных баз,
определяемых уравнением
Fai(B) = (/з1(я3) v /Ця4)) л F64(a6).
1.2.7. 	КЛАССИФИКАЦИЯ
КОНСТРУКТИВНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ
В компьютеризованном
интегрированном производстве, охватывающем все этапы
жизненного цикла изделий, важную роль
играют автоматизированные системы обработки
информации различного назначения - САПР,
АСТПП, АСУП и др. В этих системах
информация об одних и тех же объектах и
процессах многократно используется при решении
различных задач конструкторской и
технологической подготовки производства,
управления производством и т.д. При этом системная
связность информации должна
обеспечиваться так, чтобы все эти решения могли быть
взаимно согласованными. В обеспечении
системной связности информации большое
значение имеет рациональная классификация
собираемых изделий, технологических
процессов и средств оснащения производства.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ 59
В отечественном машиностроении
классификаторы представляют в виде
нормативнотехнических документов в рамках ЕСКД,
ЕСТД и ЕСТПП. Однако эти классификаторы
слишком укрупненные и не могут служить
основой для решения конкретных задач
технической подготовки производства сборных
изделий. Поэтому для классификации
сборочных единиц целесообразно использовать
непосредственно их
конструктивно-технологические свойства. Такой метод используется
в универсальной технологической
классификации (УТК) изделий, методов и средств
производства [13]. В качестве
классификационных признаков в УТК принимаются сами
свойства классифицируемых объектов,
описываемые средствами системы
математического моделирования ИСТРА.
Сборочные единицы как объекты
классификации являются многомерными,
описываются большим числом разнообразных
свойств, однако степень влияния отдельных
свойств на решение разных задач может быть
весьма различной. Поэтому контуры F(A)
сборочной единицы разделяются на группы
/’'(Л), /’"(Л) , ... контуров, сходных по
степени влияния на решение различных задач.
Такими группами контуров являются:
состав функций сборочной единицы,
обусловленных ее служебным значением;
технические требования к основным
контурам сборочной единицы;
форма сборочной единицы;
габаритные размеры сборочной
единицы;
масса сборочной единицы;
количество и состав входящих
элементов;
взаимосвязь входящих элементов
(наличие сопряжений и (или) соединений);
виды соединений;
технические требования к основным
контурам входящих элементов;
формы входящих элементов;
габаритные размеры входящих
элементов;
масса входящих элементов;
относительные жесткости входящих
элементов;
марки материалов входящих элементов;
свойства, определяющие особенности
выполнения сборочных работ (условия
доступа в зону выполнения работ, возможности
применения средств автоматизации и т.п.).
Эти группы контуров образуют
иерархическую структуру, аналогичную показанной
на рис. 1.1.4, б. В ней контуры верхнего
уровня описывают обобщенные свойства
сборочных единиц, а контуры низших уровней
описывают эти свойства более детально. В
качестве классификационных признаков
выбираются либо висячие вершины дерева
иерархической структуры контуров при наиболее
подробной классификации, либо набор любых
других вершин этого дерева. Избранный
набор вершин представляется как булево
векторное пространство классификации
сборочных единиц
F* = {f*F„k) . (1.2.60)
Множество контуров, входящих в
(1.2.60) 	, является подмножеством состава
контуров, входящих в единое булево векторное
пространство (1.1.8), поэтому F* является
подмножеством F.
Под классификацией понимается
формальное разбиение объектов классификации
на классы, каждому из которых соответствует
обособленная группа точек в булевом
пространстве контуров (1.2.60).
Рассмотрим, например, классификацию
сборных панелей (см. рис. 1.2.4). Основными
функциональными контурами панелей
являются контур наружных обводов F\ и контур
силового набора Fj, контур Fj целесообразно
расчленить на две части: F£ — контур
продольного силового набора и F^ - контур
поперечного силового набора. Эти контуры
образуют первую группу F^(A} =
= {pf ' Контуры сопряжений
деталей из матриц контуров образуют вторую
группу ; для учета вида соединений и
формы внешней поверхности панелей
вводятся группы контуров и /rIV(y4) .
Дерево иерархической структуры рассматриваемых
контуров сборных панелей показано на рис.
1.2.18, а; в булевой матрице (рис. 1.2.18, б)
приведены классификационные контуры
нескольких сборных панелей, где А\
соответствует панели на рис. 1.2.4, б и А^ — панели на
рис. 1.2.4, в.
К одному классу в пространстве (1.2.60)
относятся объекты, между составами контуров
которых существует определенная мера
близости. Для оценки меры близости объектов Аь
Aj вводится функция <р(>4/,Лу), зависящая от
расстояния между точками пространства
(1.2.60) 	. Расстояние rF{A^ F(Aj) межДУ
объектами Aj, Aj определяется сравнением

соста60
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
вов контуров /’(Л/), F{Aj} и принимается
равным расстоянию по Хеммингу. Расстояние
по Хеммингу равно числу несовпадающих
двоичных разрядов в булевых векторах F(^/)
и ^(Aj^ . Несовпадающие разряды
вычисляются с помощью логической операции
разделительной дизъюнкции. Например, для
панелей А\, А2 (см. рис. 1.2.18, б) получим
F(Аг) = (1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0)
VF(/42) = (1, 1,1, 1, 1, о, 0, 0, 0, 0, 0, 1,1, 0, 0, 0, 1, 0)
F^JVF^) = (0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0,1, 1, 1, 0, 0, 0, 0)
и расстояние по Хеммингу
rf(A,),F(A2)
(0 + 0 + 0 + 0 + 1+1 + 0 + 1+1 + 1+0 + 1+1+1+0 + 0 + 0 + 0) = 8.
F(A)
а)
т
/$)
F*(a)
rfy)
F,
5
бг
Я
«I
%
*
*
Г*
Г
r|
5*
Г
г
г;
г
г
FK
ho
FK
hi
к,
Г*
чь
г;
V*
V3T
Тк
76
5*
Я
Ai
•
•
•
•
Ф
•
•
Ф
•
•
А&
ф
ф
•
А*
•
•
•
•
ф
•
•
Ф
•
•
Ф
A.t
•
•
•
•
•
Ф
ф
ф
•
As
•
•
•
ф
•
•
б)
Рис. 1.2.18. Дерево иерархической структуры (а) и
булева матрица контуров (б) панелей:
— основные контуры; F\ — контур наружных
v
обводов; F2 ~ контур силового набора; ( —
гК
контур продольного и г2 — контур поперечного
силового набора); - контуры соединений;
- виды соединений; F- сварное ДЭС:
F— сварное ТЭС; F^ - клеевое; F^ —
заклепочное; F^ — болтовое; — формы
К
поверхности наружного обвода; — плоская;
1C к
Fyj - цилиндрическая; Fjg — коническая;
символ • означает вхождение контура в изделие
Функция определяющая меру
близости Ai с Aj, может иметь различный вид:
4>\Ai,Aj) = 1 (1.2.61)
AA‘’Aj)--'-«rl{Ai),F[Aiy ^
Ф ",[A,,AjU ^ , (1.2.63)
1+arWK)
и т.д., где a — коэффициент
пропорциональности. Например, в табл. 1.2.2 приведены
значения меры близости для всех пар
панелей, контуры которых показаны на рис.
1.2.18, б; эти значения вычислены по формуле
(1.2.61) при a = l/п и п - 18.
Разные функции <р(г) по-разному
представляют меры близости. На рис. 1.2.19
показаны графики изменения ф в зависимости от г
при a = 1/л, где п = 100 - число контуров в
(1.2.61) 	, и a = \/п2 в (1.2.62), (1.2.63). Как
видно из рис. 1.2.19, функция (1.2.61)
отражает прямую пропорциональность между
расстоянием по Хеммингу и мерой близости
1.2.2. Меры близости для пар панелей
А,
А\
Аг
Аз
Аа
As
А\
0,556
0,833
0,611
0,444
Аг
0,5566
-
0,389
0,611
0,889
Аз
0,833
0,389
-
0,556
0,278
а4
0,611
0,611
0,556
-
0,5
As
0,444
0,889
0,278
0,5
-

КЛАССИФИКАЦИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ 61
Формально мера близости, вычисляемая
по формуле (1.2.64), может трактоваться как
степень принадлежности элемента И/ к
нечеткому множеству А. Приведенные
соотношения для оценки меры близости элементов на
основе сравнения составов их контуров
используются в УТК как средство объективной
классификации этих элементов. Конкретная
классификационная группировка Ак объектов
определяется составом F(AK) своих контуров и
минимально допустимой мерой близости
Аср(г) элемента А\ к множеству А. Если
4f{Aj,AK^ > Дф(г), (1.2.65)
Рис. 1.2.19. Функции меры близости
элементов А-ь А/, функция (1.2.62) показывает
увеличенную меру близости, причем более
увеличенную при малых г, функция (1.2.63)
имеет значение не менее 0,5. Во всех трех
случаях функция <р(Л',^у) ~ монотонно
убывающая, а максимальное значение меры
близости равно единице при одинаковых составах
F{Ai)j, F^Aj} контуров Aj,Aj.
Средняя мера близости между
отдельным элементом Л, и множеством элементов А
вычисляется по формуле
ф(Л/,Л) = > (1.2.64)
У=1
где п - количество элементов множества А. В
первой строке табл. 1.2.3 приведены средние
меры близости ф'(у4/,Д) между каждой
отдельной панелью и остальными панелями
(рис. 1.2.18, 6). Средняя мера близости
ф'(Д/,у4) вычисляется как сумма значений
мер близости ф'(у4/,Ду)в /-й строке табл.
1.2.2, 	деленная на число пар панелей, т.е. на
четыре.
1.2.3. 	Значения мер близости ф'(Д/,Л) и
фО,л*)
А,
А,
А2
Аз
а4
As
Ф '(Ai,A)
0,611
0,611
0,514
0,569
0,528
ф(Л/. АК)
0,556
0,444
0,611
0,5
0,333
то А\ принадлежит к Ак , в противном
случае А[ не принадлежит к Ак . Иногда
используется более строгое условие принадлеж-
ности А[ к А .
Д~ф(г) < ф^Д;,у4^ < Д+ф(/*), (1.2.66)
где Д"ф(/*) и Д+ф(/*) — соответственно
минимально и максимально допустимые меры
близости элемента At к АК .
При вычислении меры близости
элемента Aj к классификационной группировке
АК принимается, что каждый элемент в /
может обладать полным составом контуров
f{aK^ , поэтому ^AhAK) вычисляют не по
формуле (1.2.64), а как меру близости пары
объектов А\, АК . Так, во второй строке
табл. 1.2.3 приведены значения А\, АК ,
вычисленные по формуле (1.2.61) как меры
близости панелей к классификационной
группировке с составом контуров f\aK)-
Использование отношений (1.2.65),
(1.2.66) 	как условий принадлежности
элементов конструкции к данной
классификационной группировке приемлемо лишь в том
случае, когда все контуры, входящие в F^AK^ ,
сопоставимы по своему влиянию в качестве
классификационных признаков. Для сборных
элементов конструкции такое положение, как
правило, невыполнимо. Например, для
классификации панелей (см. рис. 1.2.4) контуры

62
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
Ff > ^ более важйы, чем остальные
контуры (см. рис. 1.2.18), поскольку первые
контуры определяют функциональное
назначение и конструктивно-силовую схему
панелей. Если этим обстоятельством пренебречь,
то при Дф(г) = 0,5 панель Аз не попадет в
один класс с панелями А\, Aj, А4, хотя она
имеет и продольный и поперечный силовой
набор, а по составу элементов конструкции
аналогична панели А\.
Для корректной классификации
сборочных единиц состав контуров F^A^
классификационной группировки разбивается на
группы свойств, сопоставимых по своему
влиянию на классификацию сборочных
единиц; примером такой разбивки являются
группы контуров F*(/l), Fn(y4), Fin(>4),
(см. рис. 1.2.18). Для каждой такой
группы устанавливается своя допустимая мера
близости Дф1(/'), ДфП(г) и т д- в соответствии
с важностью контуров каждой группы для
классификации сборочных единиц.
Принадлежность элемента А\ к классификационной
группировке Ак определяется логическим
уравнением
ф(л,-,/(*) > Д(р‘(/-)] л
л(фП(.4;,Л*) >Д(рИ(г)]л ... (1.2.67)
...л(ф1У(л-,^)>ДФ1У(/-)) = 1,
где отношения вида (1.2.60) в правой части
выражения являются логическими
высказываниями, истинность или ложность которых
зависит от того, выполняется или не
выполняется условие (1.2.65) для соответствующей
группы контуров сборочной единицы. Вместо
отношения вида (1.2.65) в правой части
выражения (1.2.67) могут быть и отношения вида
(1.2.66) 	. Сборочная единица А\ будет отнесена
к классификационной группировке Ак, если
выполняется логическое условие (1.2.67).
Следовательно, меры близости контуров А{ к
контурам Ак должны вычисляться отдельно для
каждой группы F11^), ... , после чего
и будет определено, выполняется ли условие
(1.2.67) 	.
Например, в табл. 1.2.4 приведены
значения мер близости контуров Ак и панелей с
составами контуров (см. рис. 1.2.18, б)
отдельно для четырех групп контуров. Из
таблицы следует, что если необходимо выделить
классификационную группу панелей с
продольным и поперечным силовым набором, то
нужно установить допустимую меру близости
по первой группе контуров Дф1(г)=1, а по
другим группам - минимальные значения,
например, Лф11^) = 0,14, ДфШ(г) = 0,2 ,
Дф1У(г)= 0,6. В этом случае в
классификационную группу войдут панели А\ - А,4, а панель
As в эту группу не войдет, так как в
отношении нее условие (1.2.65) для контуров F*(/4)
не выполняется.
Использование в качестве
классификационных признаков сборочных единиц самих
контуров этих элементов конструкции
позволяет осуществлять гибкую систему
классификации в интересах решения различных
конструкторских, технологических и других задач.
При этом сохраняется информационная
связность различных классификаций, поскольку
все они строятся на основе структуры
контуров вида, показанной на рис. 1.2.18, а,
описывающей реальные свойства сборочной
единицы.
1.2.4. 	Значения мер близости
по группам контуров
А,
А,
Аг
А3
а4
As
1
1
1
1
0,667
0,714
0,286
0,714
0,429
0,143
^"(а„ак)
0,2
0,4
0,4
0,4
0,4
ф,у(4,л*)
0,667
0,667
0,667
0,667
0,667
1.2.8 ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ
СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
При автоматизированном
проектировании сборочных работ разнообразные
конструктивно-технологические контуры изделия,
влияющие на содержание сборки,
описываются в обобщенной структурной модели
сборочной единицы. В этой модели сборочная
единица представляется в виде
полихроматического множества (1.1.4) или графа (1.1.13), все

ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
63
контуры которого описываются в едином
булевом векторном пространстве (1.1.8).
Кроме элементов и контуров IIS-множества или
ГЮ-графа, в состав обобщенной структурной
модели включаются
теоретико-множественные и логические отношения и связи между
элементами и контурами, отображающие
влияние конструктивно-технологических
контуров изделия на решение задач
технологического проектирования сборочных работ.
Состав элементов конструкции
моделируемой сборочной единицы рассматривается
как состав А элементов ПБ-множества.
Унитарная раскраска F(A) описывает основные
конструктивно-технологические контуры
сборочной единицы, состав контуров F(a)
соответствует объединению всех персональных
контуров F(ap} элементов ар е А .
Условия вхождения элемента
конструкции в сборочную единицу описываются в
виде формализованных отношений,
определяющих возможность существования элемента
ар в данном П8-множестве. Эти отношения
определяются взаимосвязью персональных
контуров рассматриваемого элемента ар и
других элементов ПS-множества. С этой
точки зрения все контуры F{ap} разделяют на
две группы:
совокупность контуров F°{ap}cz F[ap},
влияние которых на существование ар в
данном FIS-множестве не зависит от
персональных контуров других элементов;
совокупность контуров F^(ap} о F[ap} ,
влияющих на существование ар в данном
nS-множестве во взаимосвязи с
персональными контурами других элементов этого
множества.
Совокупность контуров, влияние
которых на существование ар в nS-множестве не
зависит от контуров других элементов,
включает в себя подмножество контуров
при наличии которых элемент ар может
входить в данное nS-множество и(или)
подмножество контуров
Р*{ак)е.Г(ак),
при наличии которых элемент ар не может
входить в это множество.
Составы контуров F^ap} и Рд{ак)
могут быть структурированными, состоящими
из отдельных одновременно существующих
групп контуров
П{ч\ = (рН’р1г’-
~л,)=ям.
n^)j={FJrFJV
,3
in
ЙМо
В логической форме структурирование
составов F^ap} и Рд{ак) осуществляются
логическими уравнениями дизъюнктивной
нормальной формы (ДНФ) или
конъюнктивной нормальной формы (КНФ).
Уравнения ДНФ, в которых группы
контуров F^ap}., F^{ak)j представлены в
явном виде как контуры, связанные
конъюнкцией, будут такими:
F°A[ak)
пА
/ = 1
V А 'р
/=1 р-1
(1.2.68)
п- п- т}
= V = V А Р1,Ы ■
У=1 j=\q=\
Вхождение элемента ар в состав А
элементов IIS-множества отображается
логической переменной: ар = 1, если ар е А , и
ар - 0 , если ар £ А . Элемент ар может
входить в nS-множество, если существует
хотя бы одна группа контуров F\(ap^. и
одновременно не существует ни одной группы
контуров • В логической форме это
условие, исходя из уравнений (1.2.68),
описывается отношением
' пл
|Ч _ 1
ар = 1, если
v ПЫ,
1у=1 ;
А
VfaNj
1/=1 )
(1.2.69)
Здесь составы контуров F\{ap^.,
F±{ak) представлены как булевы векторы, и
F^[ap)j есть инверсия булева вектора

64
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
Совокупность контуров F^{ak) влияет
на существование ак в FIS-множестве во
взаимосвязи с персональными контурами
других элементов этого множества. Контуры
элемента ак , входящие в /^(д^), будут
сопряженными с контурами других элементов
nS-множества, входящими в F(a), и наоборот:
контуры этих других элементов, входящие в
F(a), будут сопряженными с контурами
элемента а к . Необходимые и достаточные
условия существования любого элемента а к в
данном nS-множестве в зависимости от
сопрягаемых контуров определяют следующим
образом:
среди сопряженных контуров в /’(дд.) и
F(a} должны существовать составы и
F^[ak), взаимосвязь которых обеспечивает
возможность существования а к в данном
IIS-множестве;
среди сопряженных контуров в F{ak) и
F[a) не должны существовать составы
F^[ak) и f£ (д) , взаимосвязь которых делает
невозможным существование д^ в данном
nS-множестве.
Сопряженные контуры
и F^ (д) с F(a} могут быть
структурированными, состоящими из отдельных групп
контуров
<Ну=(/ГЛ*/ГЛ.-.%) = ^(в).
пА пА mt
faN = v*>*), = v Л > (1170>
1=1 /=1 р=1
^ак ^ак ™ j
Fat(a)=VFak(a)j-VAFj,(a)- (L271>
J=1 j=1$=1
Для существования д^ в данном Ш-
множестве необходимо существование хотя
бы одной пары непосредственно
сопряженных групп контуров F^(ak)i, F^ (а}.,
совместно обеспечивающих возможность
существования а к в nS-множестве:
ак = \, если v (/?(«*). л /£(в)Д = 1 •
с=1 с
(1.2.72)
Здесь п — число пар непосредственно
сопряженных групп контуров,
представленных в уравнениях (1.2.70) и (1.2.71). Условие
(1.2.72) 	определяет возможность
существования д^ в nS-множестве без учета
персональных контуров F°{ak) , влияние которых на
существование д^ в данном множестве не
зависит от других элементов.
Если все контуры в группе /^(д*:)•
принадлежат одному элементу а к , то
контуры в группе Fa (а). могут принадлежать не-
ак' ' J
скольким элементам FIS-множества.
Обозначим группу таких элементов, реализующих
контуры f£ (д)^. , подмножеством
Bi{ak) = {aii,ah,...,aia)<zA,
или, при описании в логической форме,
таких, что каждая соответствующая пара
сопряженных групп контуров F^ak)j > ^ak{a)j
обеспечивает возможность существования а к
в FIS-множестве.
Структурирование составов и
f£ (д) отображается логическими
уравнениями ДНФ и КНФ. Уравнения ДНФ, в
которых группы контуров F^{ak)i и Fak [a)j
представлены в явном виде, будут такими:
т,
Bi{ak) = Д/j Л Д/2 л-л\ = Д % ’
Р=1
где aip = 1, если aip е Bi[ak). Если 2?/(д^) =
= 1, то состав Bjfok) элементов FIS-
множества имеет совокупность контуров
/*(д) сопрягаемых с контурами /^(д^).
элемента д^ , и обеспечивает возможность
вхождения этого элемента в данное
IIS-множество. Если существует nQk вариантов групп

ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
65
Bfaic) > то структурирование состава В(ар}
отображается логическим уравнением ДНФ
или КНФ. Уравнение ДНФ, в котором
группы элементов В^а^ представлены в явном
виде, будет таким:
персональных контурах элемента ар и других
элементов ITS-множества могут существовать
составы сопрягаемых контуров В^[ак) Q
с Ffek) > (я) с F(a}, взаимосвязь которых
пак Пак nti
в{ак) = v В‘ М = V А % ' <1Г73>
/ = 1 /=1 р=\
Если каждой группе контуров FA (л).
ak ' ' J
соответствует группа F^[ap}. сопряженных
контуров ар и для такой пары контуров
выполняется отношение (1.2.72), то условие,
определяющее возможность существования
ар в данном IIS-множестве за счет
сопряженных контуров, представим в виде
отношения
ар = I, если
Нак ^ак l^j
В(ар) = Bi(ak) = V д aip = 1 • (1-2.74)
/=1 /=1 р=1
Это отношение по смысловому
содержанию эквивалентно (1.2.72). Таким образом,
возможность существования элемента ар в
данном IIS-множестве может быть
отображена как через отношение (1.2.72) между
персональными контурами F[ap) и F{a), так и
через отношения (1.2.74) между элементами,
обладающими такими контурами. При этом
описание отношений между контурами более
информативно, поскольку оно позволяет
отобразить причины существования
определенных отношений между элементами nS-мно-
жества, обусловленные взаимосвязью
конкретных контуров этих элементов, в то время
как описание только отношений между
элементами не содержит в себе описания этих
причин.
Условия (1.2.72) или (1.2.74) являются
необходимыми, но не достаточными для
существования элемента ар в Ш-множестве,
так как в составе контуров F[ap) и в составе
F(a} других элементов этого множества могут
существовать контуры, влияние которых
делает невозможным существование ар в этом
множестве. Так, элемент ар не может
существовать в данном nS-множестве в случае
/'“(д*)*0. Помимо контуров Рд{ак) , в
делает невозможным существование ар в
данном nS-множестве. Эти составы могут
быть структурированными, состоящими из
отдельных групп контуров
г%Ыг(г1Л-
tWy-M* %) = *!. (*)■
таких, что каждая соответствующая пара
непосредственно сопряженных групп контуров
F^(ap}., F^(a}. делает невозможным
существование ар в данном nS-множестве.
Структурирование составов F-(ap) и
А' '
F^(a) на группы контуров вида F^ (ар ,
(a}j отображается логическими
уравнениями ДНФ или КНФ. Так, уравнения ДНФ
имеют вид
ПА ПА Щ
л ,=1 л 1=1/>=1
Пак Пак fflj
Fi(a)=vFi(“)j = V л fjA“)- <12-76>
/=1 у=19=1
При одновременном существовании
непосредственно сопряженных групп контуров
F^(ap}., f£ существование ар в
данном nS-множестве невозможно. Для
обеспечения возможности существования ар в
данном nS-множестве необходимо отсутствие
всех п нар непосредственно сопрягаемых
групп контуров:
e* = 1 ’если v л Fi Ну) = 0 ■
с=1 с
(1.2.77)
Обозначим группу элементов,
реализующих контуры F^ (а}, подмножеством
3 — 4204

66
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
WAak) = {ah’ah>-'aJm)*A ■
или, при описании в логической форме,
т
wj{ak) = ah лаЬ л-л% = А% ’
q=l
где = 1, если е Wj(ak^ . В этом случае
состав Wj{ak} элементов flS-множества
имеЭто позволяет сформулировать условия
существования самого ITS-множества:
действительно, множество А элементов ITS-mho-
жества может существовать, если
выполняются условия существования для каждого
элемента ак е А. Поэтому для существования YIS-
множества с составом элементов А
необходимо и достаточно, чтобы для каждого элемента
ак g А выполнялось условие (1.2.79). То же
самое может быть представлено как
требование одновременного выполнения условий
ет совокупность контуров (а}.,
сопрягаемых с контурами ^(са)/ элемента ак , что
\/ак еА
faH*0 л{р7Ы = 01 = 1
(1.2.80)
препятствует возможности вхождения этого
элемента в данное nS-множество. Для
обеспечения возможности существования ак в
nS-множестве при наличии щк вариантов
групп элементов Wj(ak} необходимо, чтобы
для всех Пдк групп таких элементов
выполнялось условие
nafc nai( mj
Щ°к)= va4=°- (1-278>
2=1 2 = 19=1
Vo* е A^Bi(ak\Bi{ak) £ -4)] . (1.2.81)
Ve* s A^Wj{ak\Wj{ak) <z Д)]. (1.2.82)
Условия (1.2.80)-(1.2.82), определяющие
возможность существования ПБ-множества,
могут быть использованы для установления
отношения порядка между его элементами и
условий существования упорядоченного YIS-
множества. Рассмотрим упорядоченное
множество
Условия (1.2.74), (1.2.78), определяющие
возможность существования ак в этом nS-
множестве, учитывают влияние только
сопрягаемых контуров элементов Ш-множества
и не учитывают влияния контуров Fjj[ak),
существующих у ак независимо от контуров
других элементов. Поэтому с учетом и
сопрягаемых контуров, и контуров из F^{ak)
возможность существования ак в данном nS-
множестве обеспечивается только при
одновременном выполнении условий (1.2.72) или
(1.2.74) и (1.2.77) или (1.2.78). С учетом
(1.2.69), (1.2.74) и (1.2.78) полное условие
существования элемента ак в П8-множестве
будет таким:
ак = 1, если
' ПА . ^
|Ч_„ 1
V рл{ак\
Л
vFjW j
II
l/=i J
п“к
B(ak)=vBi(ak) = 1, (1.2.79)
/=1
пч
W{ak) = wWj(ak) = Q.
2=1
А = (°ba2>- -,ak-i, ак, ,
где индекс к элемента ак соответствует его
А:-му месту в упорядоченном множестве. Так
как на к-м месте может быть любой элемент
множества, то при описании упорядоченного
множества А целесообразно задавать
подстановку, верхняя строка которой соответствует
номеру места элемента в упорядоченном
множестве А, а нижняя строка —
действительному обозначению этого элемента.
Элементы я,- е А , для каждого из
которых имеет место отношение я,- < ак , и сам
элемент ак образуют множество
Ак = (а1>а2> ’ак-\>ак) ■
Положим, что на существование ак в
упорядоченном множестве А влияют только
элементы Ак , а последующие элементы
(ак+\у -ian) не влияют. Эта ситуация
соответствует операции установки элемента ак в
подсборку Ак , поскольку на возможность
установки ак влияют только элементы, уже
установленные в Ак . Возможность существо-

ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
67
зания элемента а£ в множестве
определяется условием (1.2.79): если это условие
выполняется, элемент я* может существовать
в Лк и, следовательно, может размещаться на
к-ы месте в упорядоченном множестве А. Так
как выполнение упомянутых условий
необходимо для каждого элемента я^ е А , то
существование упорядоченного множества в целом
определяется одновременным выполнением
условия (1.2.80) и модифицированных
условий (1.2.81), (1.2.82), принимающих
соответственно вид
е А
ЭВ^ак)\В^ак^ Af
(1.2.83)
е А
VWj(ak)(wj(ak)<zAi
(1.2.84)
Таким образом, условия существования
неупорядоченного и упорядоченного ПБ-мно-
жества различаются тем, что в
неупорядоченном множестве согласно (1.2.81), (1.2.82)
составы Я/(я*:) и Wj(a^ могут включать в себя
любые элементы множества А, а в
упорядоченном множестве А согласно (1.2.83), (1.2.84)
- только элементы из состава Ак .
Условия (1.2.83), (1.2.84) могут быть
представлены и в логической форме, с
использованием отношений, аналогичных
(1.2.74) и (1.2.78). Тогда условие (1.2.83)
переходит в логическую форму
Vяд- € А
п<
ВЫ= \
'“к п“к Щ
V Ч°к) = V А аЧ
= 1
/=1
/=1 р=1
в/, (1.2.85)
я^ = 1, если
Vл<(4у)с л раЫ =1 ’ <L2-87>
то условие (1.2.85) отобразит и требуемое
соотношение F^ajt) ф 0 , а если вместо (1.2.77)
принять
я*. = 1, если
vJP-K) = о ,(1.2.88)
С = 1 с
то условие (1.2.86) отобразит и требуемое
соотношение F-(ak) = 0 ; тем самым
выполнение модифицированных условий (1.2.85) и
(1.2.86) обеспечит и выполнение условия
(1.2.80). При этом в отличие от
неупорядоченного множества в этих формулах для
каждого элемента я^ е А будут рассматриваться
сопрягаемые контуры только тех элементов,
которые входят в состав А® .
Рассмотренные соотношения контуров
деталей сборочной единицы позволяют
вычислять возможные последовательности
установки деталей и сборочные размерные цепи,
используя в качестве анализируемых контуров
сопрягаемые и другие поверхности деталей.
При этом возможная последовательность
установки деталей интерпретируется как
упорядоченное ПБ-множество элементов,
удовлетворяющее условиям (1.2.85), (1.2.86).
Условия, определяющие возможность
существования таких упорядоченных множеств, по
смысловому содержанию интерпретируются как
условия базирования и доступа деталей к
месту их установки при сборке изделия.
Определенность базирования детали я^
достигается за счет механической взаимосвязи
а условие (1.2.84) переходит в логическую
форму
Vяд- е А
w(°k) = V wAak) = V Л ай
7 = 1 i = \q = \
ajq 6 А® ■ (1.2.86)
Применив некоторые формальные
приемы, можно описать условия
существования упорядоченного ПБ-множества,
используя только отношения (1.2.83), (1.2.84) или
(1.2.85), (1.2.86). Например, если вместо
условия (1.2.72)принять
я^ с установленными ранее деталями по
сопрягаемым поверхностям. Поэтому контуры
деталей, рассматриваемых в качестве
элементов ПБ-множества, представляются наборами
сопрягаемых поверхностей этих деталей.
Состав и взаимосвязь таких поверхностей
представляется графом G = {F[A}yC^ сопрягаемых
поверхностей деталей сборочной единицы.
Пример части такого графа сопрягаемых
поверхностей, обеспечивающих механические
связи деталей узла (см. рис. 1.2.8) в
направлении оси OZ, показан на рис. 1.2.15, в.
Обеспечение определенности базирования детали
я^ в узле представляется как выполнение
3*

68
Глава 1.2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ
условий (1.2.74) или (1.2.85) существования
элемента а^ в упорядоченном EIS-множестве.
Рассмотрим, например, установку профиля а4,
имеющего состав контуров
Л(я 4) = (/40, F41, F42, /43»F44» F45. ^46»F47. ^48»F49) *
Пусть профиль а4 устанавливается в узле
(см. рис. 1.2.8) последним, когда все другие
детали уже установлены. В этом случае на
определенность базирования профиля я4
могут влиять его сопряжения с любыми другими
деталями узла. Поверхности профиля,
сопрягаемые с поверхностями других деталей узла,
образуют набор контуров
Fa{°4) = (^40.^41.^42.^43. *46» *47)»
а набор поверхностей других деталей узла,
сопрягаемых с поверхностями а4, следующий
FaSa) = (F^<F2hF32>F52> F60<F62) ■
Эти наборы структурированы:
определенность базирования д4 относительно других
деталей узла обеспечивается при сопряжении
группы его поверхностей (Лю,^,/^7) с
группой базовых поверхностей (/32,/50, F62)
других деталей, или группы поверхностей
{F4l,F46,F47) С ГРУППОЙ {Fn,F60, Р62), И Т.Д.
Уравнения, отображающие структурирование
/^(<34) и F^(tf) , будут такими:
Рл{а/3) = (^40 л *46 л *47) v(*41 л *46 а /47) v(F42 л Л46 л *47) v(/43 л F46 л /47) ,
Fa4 W = (^2 а *60 а Л62) v (F21 л F60 л F62) v (F32 л F60 л F62) v (F52 л F60 л F62) .
FA(a4)i = (F40, F^ F47)
(Fn, Лбо, F62) - F* (a) 1 > £1(04) -( <21, я6)
ЯЫ2 = (Ль^Л7)
Л
(F2ь F6о, Л52) - Fj* (а)2 ^ В2(щ) -( я2, Дб)
Л;(а4)з = (Л42,Л4б,Л47)
(F32, Лбо, Fei) - F* (а)з > £з(я4) ~( «з, ае)
ЛД(а4)4 = (Л43,/Г46,/Г47)
(F52, Лнь Лбг) - F^ (а)4 > #4(а4) -(<25, #б)
4
а)
F-a(*4)i - (F4l, F42, F44, F45, F46, F47, F49) (F12, F13, F2i, F23, Лбо, F62, F63) - F- (a) 1 > fF(a4)i—(<*1, л2, Яб)
л а4
F~ (^4)2 - (F41, F43, F44, F46, F47, F49) (F12, F13, F52, F6o, F62, Лбз) - F- (а)г ^ ЩваЪг{о\, a$, Яб)
>4 o4
F^ (а4)з - (F40, F42, F45j F46, F47, F49) (F2i, F23, F32, F60, F62, Лбз) - F- (а)3 ^(а4)з-(а2, я3, а6)
Л а4
б)
Рис. 1.2.20. Взаимосвязь поверхностей деталей узла лонжерона
Взаимосвязь между группами
поверхностей профиля я4 и других деталей узла
показана на рис. 1.2.20, откуда следует, что
группам базовых поверхностей F^(o)i
соответствуют разные наборы £/(04) деталей узла (рис.
1.2.20, а). Из рис. 1.2.20, а следует также, что
условие (1.2.85), определяющее возможность
базирования я4 как последнего элемента
упорядоченного IIS-множества, имеет вид д4=1,
если
5(04) = (й] л а6) V (й2 лйб) V
v(a3A06)v(e5Aa6) = l
Аналогично определяются условия,
обеспечивающие определенность базирования
деталей а\, а2, Я3, as в собираемом узле (см.
рис. 1.2.8). Особое место в этом узле занимает
балка а$\ она не может базироваться на другие
детали, но сама входит в составы сборочных

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
69
баз этих деталей. Поэтому балка а$
принимается как элемент а*, уравнение базирования
которого 2?(аб) = «6 и существование
которого в nS-множестве зависит от
подмножества ее контуров
Fa{°б) = (^60.^62.^63) .
обеспечивающих вхождение д* в П
S-множество.
Доступ детали а^ к месту ее установки
в собираемом узле невозможен, если
установленные ранее детали препятствуют
перемещению ак к заданному месту ее размещения.
Состав препятствующих деталей
представляется как состав И'j{ak) элементов, наличие
которых в Ак делает невозможным
существование элемента а* на к-м месте в
упорядоченном множестве А. Исходя из физического
содержания процесса установки, в Wj(а^)
включаются те детали, состав которых
препятствует удалению а^ из собранного
изделия, так как при реализации некоторого
перемещения возможно удаление а^ из
изделия, то реализация перемещения в обратном
направлении приведет к установке а* в
изделии. Устанавливаемые детали лишаются
возможных перемещений за счет механических
связей в сопряжении их поверхностей с
поверхностями установленных ранее деталей.
Каждой паре групп контуров F-^a^. ,
соответствует набор деталей W,
при наличии которых в составе Ак установка
а к в данной последовательности невозможна.
Составы сопрягаемых поверхностей,
соответствующих группам контуров F-idfA ,
Av ’
F- (а) для профиля д4 и сопрягаемых с ним
ак\ /
деталей, приведены на рис. 1.2.20, б, откуда
следует, что условие (1.2.86) определяющее
возможность доступа для установки д4, имеет
вид д4 = 1, если
И^(д4) = (д| л а2 д ав) v (а\ ла5 л я6) v
v («2 л аз л = 0.
Аналогично получаются условия,
определяющие возможность доступа деталей
в собираемом узле (см. рис. 1.2.8).
Формализованное описание отношений
и связей между элементами и контурами
сборочной единицы в обобщенной структурной
модели позволяет использовать
автоматизированные методы проектирования
технологических процессов сборки изделия.
Глава 1.3
СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ
СБОРОЧНЫХ РАБОТ
1.3.1. 	СОСТАВ ОПЕРАЦИЙ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Из-за конструктивной сложности и
разнообразия служебного назначения сборных
изделий технологические процессы сборочных
и монтажных работ имеют сложную
структуру, элементами которой являются
разнообразные и физически разнородные операции.
Эти операции разделяются на следующие
группы:
операции подготовки деталей и других
входящих элементов сборочной единицы к
сборке (монтажу);
формообразующие и доводочные
операции, связанные с обеспечением точности и
взаимозаменяемости входящих элементов и
самой сборочной единицы;
операции установки входящих элементов
в сборочную единицу;
операции соединения установочных
элементов;
прочие операции, связанные со
специфическим назначением и свойствами
сборочной единицы;
операции контроля качества сборочных
и монтажных работ;
операции испытаний собираемых
изделий.
Состав всех технологических операций
сборочных работ определяется составом
контуров изделия, подлежащих реализации. На
содержание сборочных работ большое
влияние оказывают схема сборки, принятые
способы базирования при установке элементов
конструкции изделия, средства механизации и
автоматизации и другие средства
технологического оснащения сборки.
1.3.2. 	ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
Подготовка деталей к сборке включает в
себя дополнительную (доделочную)
обработку, пригоночные работы, промывку и
очистку, контроль качества, подбор и
комплектование деталей, входящих в определенную
сборочную единицу. Кроме того, при сборке
по методу групповой взаимозаменяемости,
производится сортировка деталей на группы.

70
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Дополнительная (доделочная) обработка
включает операции, выполнение которых
затруднительно или нецелесообразно в
механических и заготовительных цехах: сверление,
зенкерование, развертывание отверстий и
нарезание резьбы в сопрягаемых деталях,
снятие заусенцев и притупление острых кромок,
правка листовых и маложестких деталей,
гибка труб, отмер и резка проводов для
электрожгутов и т.п.
Пригоночные работы служат для
устранения погрешностей и мелких дефектов
деталей, поступающих на сборку. К ним
относятся операции обрубки случайных неровностей
на необработанных поверхностях литых
деталей, опиливание для пригонки сопрягаемых
деталей небольших размеров и т.п.
Наибольший объем пригоночных работ
составляют шабрение и притирка
сопрягаемых поверхностей деталей. Шабрение
применяют для уменьшения погрешностей
обработки сопрягаемых поверхностей, повышения
равномерности их прилегания, увеличения
плотности и достижения герметичности
соединения. Шабрение применяется и для
улучшения внешнего вида поверхностей
(декоративное шабрение). Процесс шабрения
весьма трудоемок и малопроизводителен, и
его следует заменять механизированными
отделочными методами обработки —
шлифованием, тонким фрезерованием и
растачиванием, строганием широкими резцами и т.п., а
также применять переносные шабровочные
машины.
Притирку применяют для увеличения
точности размеров деталей, плотности
прилегания сопряженных поверхностей и
герметичности соединений. Различают притирку
пары деталей (одной детали по другой) и
притирку каждой детали по третьей. Притертые
детали передают на сборку в спаренном виде.
Совместную обработку сопряженных
деталей осуществляют различными
отделочными методами (тонким растачиванием,
развертыванием и т.п.). Для совместной обработки
осуществляется предварительная сборка
сопрягаемых деталей; после обработки детали
разбирают для подачи на последующую
сборку изделия.
Очистка и промывка деталей служат для:
удаления окалины и ржавчины, стружки,
следов смазочно-охлаждающей жидкости, масла
и других загрязнений; обезжиривания
поверхностей, подвергаемых пайке и
склеиванию; удаления консервирующих смазок с
покупных деталей.
* Контроль качества деталей и других
элементов, поступающих на сборку,
заключается в проверке выполнения требований
технических условий поставки на сборку.
Контрольной проверке подвергаются размеры,
форма и взаимное расположение
поверхностей деталей, качество поверхностей, качество
выполнения предшествующих операций
(пригоночных работ, очистки, промывки и т.п.).
При сборке по методу групповой
взаимозаменяемости осуществляется сортировка
деталей по размерам, массе, статическому
моменту и другим признакам; после
сортировки детали маркируются и хранятся в
специальной таре.
Подбор и комплектование деталей,
входящих в конкретную сборочную единицу,
создают благоприятные условия для
организации последующих операций сборки. Как
правило, подбор и комплектация деталей
выполняются на отдельном рабочем месте.
1.3.3. 	СПОСОБЫ БАЗИРОВАНИЯ
ПРИ УСТАНОВКЕ
ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
Важнейшим этапом сборочных работ
является установка деталей и других элементов
сборочной единицы в требуемое относительно
друг друга положение и закрепление их в
этом положении. При этом должна быть
обеспечена определенность базирования
устанавливаемых элементов конструкции.
Возможные составы сборочных баз
различаются по виду базовых элементов и
установочных баз, эти различия и определяют
способ базирования при сборке (табл. 1.3.1).
Большое влияние на возможность
применения какого-либо способа базирования
оказывает характер пространственной взаимосвязи
устанавливаемого элемента относительно всех
сопрягаемых с ним базовых элементов.
Базирование по месту в изделии может
быть применено только тогда, когда у
базируемого элемента существует хотя бы одна
поступательная единичная база относительно
каждой из трех осей базовой системы
координат; такой характер базирования
обеспечивается при наличии сопряжения класса
Птв v Bq или еще более стесненного
сопряжения. Например, в узле (см. рис. 1.2.8)
фитинг а\ может базироваться по месту
сопряжения с балкой «6 и профилем аъ или а4.
Фиксация базируемого элемента
осуществляется прижатием его с помощью струбцин,
контрольными или макетными болтами к
базовым элементам изделия.
Базирование по разметке применяется
чаще всего тогда, когда у базируемого
элемента существует только основная установочная
база, т.е. при сопряжении класса П\ v 2?(0).

СПОСОБЫ БАЗИРОВАНИЯ ПРИ УСТАНОВКЕ ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
71
1.3.1. Способы базирования при сборке
Состав установочной
Состав сборочной базы
базы
Элементы изделия
Элементы изделия и
сборочного приспособления
Элементы сборочного
приспособления
Сопрягаемые
поверхности базовых
элементов
По месту в
изделии
По месту в изделии и
сборочном
приспособлении
По месту в
сборочном приспособлении
Сопрягаемые
поверхности и контуры
разметки
По разметке на
элементах изделия
По разметке на
элементах изделия и сборочного
приспособления
По разметке на
элементах сборочного
приспособления
Сопрягаемые
поверхности и отверстия
под заклепки или
болты
По СО в
элементах изделия
По СО в сборочном
приспособлении
Сопрягаемые
поверхности и
технологические отверстия
По КФО в
элементах изделия
По КФО в
сборочном приспособлении
Обычно базовый элемент имеет плоскую
поверхность или поверхность малой кривизны.
Однако возможно базирование по разметке и
при сопряжениях с более ограниченной
подвижностью - при классах поступательных
возможных перемещений П^а , Л^б , Пшл ,
П1у± . Фиксация установочного элемента
осуществляется так же, как при базировании
по месту. Контур установочной базы при
базировании по разметке включает в себя
сопрягаемую поверхность базовой детали и, в
дополнение к ней, - контуры разметки в виде
линий, нанесенных на базовой детали (рис.
1.3.1, 	а). Линии разметки наносятся либо по
вырезу в специальном разметочном шаблоне
при сборке либо методом фотоконтактной
печати в заготовительном цехе — в этом
случае контуры разметки расчерчиваются заранее
на листе шаблона. В опытном производстве
применяется и ручная разметка с помощью
универсальных мерительных инструментов.
Базирование по сборочным отверстиям
(СО) может быть применено только в том
случае, когда сопряжение устанавливаемого
элемента с элементами сборочной базы
относится по поступательным возможным
перемещениям к классам подвижности П\ или
Пил т.е., при наличии основной
установочной базы. В качестве СО используются
отверстия под заклепки или болты, поэтому
расположение СО в контуре установочной базы
однозначно определяется их местом в
соединительном шве по чертежам изделия (рис.
о)
Рис. 1.3.1. Схемы базирования:
а — по разметке; б - по сборочным отверстиям;
1 — базовая деталь; 2 - базируемые детали;
3 - контуры разметки
1.3.1, 	б). Контур установочной базы при
базировании по СО включает в себя сопрягаемую
поверхность базового элемента и, в
дополнение к ней, — отверстия под заклепки или
болты, положения которых в плоскости
основной базы взаимно увязаны в собираемых
элементах. Фиксация собираемых элементов
осуществляется съемными пружинными
фиксаторами, контрольными (макетными)
болтами или винтами, иногда - контрольными
заклепками по СО.
Базирование по координатно-фиксирую-
щим отверстиям (КФО) по характеру
базирования аналогично базированию по СО,
однако в качестве базовых здесь используются
элементы сборочного приспособления (рис.
1.3.2). Основной базой при базировании по

72
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Рис. 1.3.2. Базирование по КФО:
а - при сборке плоского узла;
б — при сборке секции
КФО является поверхность базовых
элементов приспособления; в дополнение к ним в
состав установочной базы входят отверстия
КФО в базовых элементах приспособления и
устанавливаемых элементах изделия. Контуры
КФО не выполняют никаких функций в
изделии, а создаются специально для
технологически х целей — для возможного
базирования деталей в сборочном приспособлении по
КФО. Тем самым КФО в элементах
конструкции изделия принципиально отличаются
от СО, которые, кроме базирования, имеют
определенное функциональное назначение в
изделии, являясь частью контура соединения.
Отсутствие функционального назначения в
конструкции изделия у КФО имеет
преимущества: положение КФО в конструкции и
расстояние между осями КФО можно выбрать
удобным для упрощения конструкции
сборочного приспособления и увязки
технологической оснастки. Обычно КФО располагают
на плоских участках деталей, а расстояния
между осями отверстий выбирают кратным
50 мм, что позволяет широко использовать в
процессе увязки оснастки координатные
стенды и значительно сокращать
номенклатуру необходимых для увязки КФО шаблонов и
эталонов. При базировании по КФО
существенно упрощается конструкция сборочной
оснастки и улучшаются проходы к зонам
сборки.
Базирование устанавливаемого элемента
по месту сопряжения с базовыми элементами
сборочного приспособления обычно называют
базированием в сборочном приспособлении.
Базовые элементы приспособления [ложементы,
фиксаторы, упоры и т.п. , входящие в систему
базовых элементов сборочного
приспособления (БСП)] в процессе сборки
непосредственно сопрягаются с устанавливаемыми
элементами изделия (рис. 1.3.3). Фиксация
установленных элементов осуществляется
прижатием их к базовым элементам
приспособления прижимами, фиксаторами и т.п.
Механическая связь всех элементов БСП,
обеспечивающая определенность базирования
элементов изделия, осуществляется с помощью
системы несущих элементов — силового каркаса
сборочного приспособления.
Из-за большого разнообразия
конструктивно-технологических свойств сборочных
единиц и применяемых способов базирования
и сборки конструкции сборочной оснастки и
Рис. 1.3.3. Приспособление для сборки
балки лонжерона:
а — схема; б — базовые элементы;
тс| — рубильники для базирования поясов а\ и а2
балки; П2 ~ штыри для базирования по КФО стенки
Яз балки; тез — фиксаторы поясов балки

СПОСОБЫ БАЗИРОВАНИЯ ПРИ УСТАНОВКЕ ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
73
ее элементов чрезвычайно разнообразны.
Базовые элементы сборочного приспособления
могут и не иметь непосредственной
механической связи с несущими элементами —
каркасом приспособления, а крепиться к
предварительно установленным элементам
конструкции изделия. Такие базовые элементы
приспособления обычно называют
макетными. Способы базирования самих макетных
элементов определяют так же, как способы
базирования элементов собираемого изделия.
Базирование по световому или лазерному
лучу получило широкое распространение при
монтаже сборочной оснастки (рис. 1.3.4).
Однако в последние годы в связи с успехами в
развитии лазерных и измерительных систем
такой способ базирования стал
использоваться и при сборке крупногабаритных элементов
конструкции. При базировании о лазерному
Рис. 1.3.4. Монтаж сборочного приспособления с
помощью оптических приборов:
1 — телевизионная камера; 2 — зрительная труба;
3 — световая линия визирования;
4 - базовый целевой знак; 5 — дисплей; 6 - каркас
сборочного приспособления; 7 — монтируемый
элемент сборочного приспособления
лучу положение базируемого элемента
определяется в плоскости, перпендикулярной
световому лучу (минимум двум), путем
центрирования координатных отверстий в этих
элементах относительно световых лучей. Так как
световой луч не может использоваться для
фиксации устанавливаемого элемента
изделия, применяются специальные
приспособления - держатели.
Выбор способа базирования
существенно влияет на структуру сборочной размерной
цепи и, следовательно, на погрешность
сборки изделия. Например, на рис. 1.3.5 показаны
различные схемы базирования поясов яь °2
балки и соответствующие им сборочные
размерные цепи. При базировании по СО (рис.
1.3.5, а) составляющими звеньями сборочной
размерной цепи будут размеры 1щ\\) , /з1(32) »
/21(20) поясов и стенки балки, и размеры
сопряжений /ц(31) и /з2(21) • При
базировании по разметке (рис. 1.3.5, б) размеры
поясов и стенки также входят в состав сборочной
размерной цепи, но это уже другие размеры —
А0(12). /35(36). /22(20) ~ и размеры сопряже-
ний /j2(35) и hb{22) • При базировании
поясов балки в сборочном приспособлении (рис.
1.3.5, в) размеры поясов и стенки не входят в
сборочную размерную цепь: составляющими
звеньями здесь будут только размер /ш(П2)
сборочного приспособления и размеры
сопряжений /ю(П1) и ^П2(20) • Следует иметь в
виду, что после выполнения соединения
размеры /io(ii), ^31(32) и Другие размеры будут
существовать, но они образуются после того,
как контур наружных обводов балки (/10,^20)
уже сформирован и поэтому эти размеры не
влияют на погрешность замыкающего звена
размерной цепи.
По отношению контура установочной
базы к формированию собираемого контура
изделия различают прямой и косвенный
методы базирования. При прямом методе
базирования собираемый контур формируется
непосредственно при установке исполнительных
звеньев конструктивного контура на элементы
сборочной базы, так как контур установочной
базы является отраженным видом
собираемого контура, а базовые элементы являются
дополнением элементов конструкции изделия
по собираемому контуру. Поэтому сборочная
размерная цепь, замыкающим звеном которой
является размер собираемого контура, при
прямом методе базирования имеет
минимальное количество составляющих звеньев. При
косвенном методе базирования собираемый
контур формируется не непосредственно за
счет сопряжения исполнительных звеньев с
установочной базой, а как результат
взаимосвязи этого контура по условиям
существования с другими контурами, сопрягаемыми с
установочной базой, т.е. установочная база
здесь не является отображенным видом
собираемого контура. К косвенным методам
базирования относится базирование по месту в
изделии, по разметке, по СО, КФО и
световому лучу.

74
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Рис. 1.3.5. Схемы базирования и сборочные размерные цепи при сборке балки:
а — базирование поясов балки по СО (контуры F\\ - /31 и F2\ "
б — базирование поясов балки по разметке (контуры F\2 ~ ^35 И F22 ~ /36);
в — базирование поясов балки по рубильникам сборочного приспособления (контуры /’ю - /hi и ^20 - ^П2);
Как правило, любой элемент
конструкции сборочной единицы может иметь
несколько вариантов базирования. Определение
возможных составов сборочных баз
для каждого элемента а* осуществляется
путем установления состава контуров /г(я*),
которые могут быть дополнены контурами
базовых элементов изделия или сборочного
приспособления для обеспечения
определенности базирования элемента а^ — с учетом
состава этих контуров и определяются
возможные составы сборочных баз для а^ . При
этом, если среди базовых элементов будут
макетные элементы сборочной оснастки, то
сборочные базы для них самих определяются
так же, как для элементов сборочной
единицы.
Возможные составы сборочных баз
элемента аь , обеспечивающие определенность

УСТАНОВКА ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
75
базирования этого элемента, описываются
уравнением В{ак) [см. (1.2.59)]. Любое
уравнение B[ai,) можно привести к форме
В{ак) = Bl(ak)VB2(ak)V...VBm(ak), (1.3.1)
где т - общее количество различных составов
сборочных баз вида В [{а к) = щ л...л aj .
Полный набор возможных составов сборочных
баз всех элементов А определяется как набор
всех различных покрытии блочной матрицы
Вх
В2
•• в,„
В2(а{) ■■
1
of
«1
В\{а2)
В2{а2) •
• Вт(а2)
а2
, (1-3.2)
Bi(a„)
В2(а„) •
• Вт[а„)
ап
где т - максимальное количество различных
составов сборочных баз элементов е А .
Каждое покрытие матрицы (1.3.2),
удовлетворяющее условию
В,{А) = Лф) л Л,2(в2)л-л Вфп) = 1 ,(1.3.3)
определяет возможную схему базирования
при сборке Л, если существует хотя бы одна
такая последовательность установки всех
аь е А , реализация которой возможна. Схема
базирования отражает составы сборочных баз
и взаимосвязь базируемых элементов изделия
с элементами сборочных баз. Наглядное
изображение этой взаимосвязи осуществляется с
помощью графа базирования, в котором
множество вершин есть множество элементов
изделия и базовых элементов сборочной
оснастки и дуги ck(j] = 1> если aj е Bi[aк) .
Полная схема базирования сборочной
единицы состоит из набора отдельных схем
базирования, соответствующих отдельным входящим
сборочным единицам (отсекам, узлам) и
деталям. Полная схема базирования определяется
поэтапно в соответствии с технологическим
членением, начиная с элемента конструкции
высшего порядка — сборочной единицы в
целом и кончая сборочными узлами низшего
порядка. При определении схемы
базирования в число элементов А включаются, кроме
элементов изделия, базовые элементы
сборочной оснастки, если она базируется на
элементы изделия, а не на систему несущих
элементов сборочного приспособления.
1.3.4. 	УСТАНОВКА ЭЛЕМЕНТОВ
СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
Процесс установки включает в себя
перемещение детали к месту установки,
ориентацию детали относительно сопряжения с
другими деталями, выполнение сопряжения с
обеспечением определенности базирования в
сборочной единице и выполнение
соединения. Если соединение осуществляется с
использованием соединительных элементов —
болтов, винтов, заклепок, сварных швов и
т.п., то операции соединения выделяются в
самостоятельную группу.
Содержание и возможная
последовательность выполнения операций установки
отдельного элемента ак зависят от состояния
его контуров перед установкой. Если контуры
формы Fp(dk) до установки ак реализованы
(см. рис. 1.2.16), то необходимо реализовать
только контуры положения Fu(ak). В этом
случае процесс установки элемента является
линейно упорядоченным, включающим
операции перемещения а к к месту установки,
ориентации, фиксации и т.д. (рис. 1.3.6, д).
Если контуры Fp(ak) до установки находятся в
состоянии Fp(ak) = 0, то в процессе установки
необходимы доводочные операции для
получения требуемой формы контуров Fp(ak).
Доводка контура осуществляется либо путем
фиксации нежесткого элемента на жестких
элементах сборочной базы, либо путем снятия
припуска, рихтовки и т.п. В последнем случае
процесс установки ак будет циклически
упорядоченным (рис. 1.3.6, б).
~ ~~~'
а)
Рис. 1.3.6. Структура процесса установки детали:
а — с реализованными контурами формы;
б — с пригонкой формы; ц, Т2, т3, 14, 15, xg —
технологические операторы соответственно: контроля
качества детали, поступившей на сборку, установки и
фиксации детали, контроля установки, удаления
детали и доводки ее контуров

76
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Процесс установки п элементов ак
сборочной единицы А представляет собой
последовательность п этапов, при выполнении
которых вначале устанавливается первый
элемент, затем к нему присоединяется второй
элемент, затем к совокупности первого и
второго элементов присоединяется третий и т.д.
Обозначим очередной устанавливаемый
элемент символом щк , где / — номер данного
элемента в множестве А, а индекс к указывает
на очередность установки этого элемента.
Введение этих индексов позволяет описать
последовательность установки элементов
сборочной единицы в виде перестановки
Этот переход осуществляется путем
реализации некоторых возможных перемещений
относительно установленных ранее элементов
сборочной единицы и, возможно, элементов
конструкции сборочного приспособления.
Среди этих предшествующих установке щк
элементов могут оказаться такие, которые
будут препятствовать перемещению щк к
месту установки.
Влияние других элементов А на
возможность установки й[к в последовательности
(1.3.5) с учетом доступа к месту установки
определяется условием
= (1-3.4.)
Данной перестановке будет
соответствовать упорядоченное множество элементов
множества А, которое с учетом (1.2.4) имеет
вид
Afn (^/| > »**' > > *'*» Ф/f) * (1-3.5)
Установка элементов сборочной
единицы в последовательности (1.3.5) возможна,
если возможны все п этапов ее реализации.
Основными факторами, определяющими
возможность установки очередного элемента
сборочной единицы в последовательности
(1.3.5) являются наличие доступа для
перемещения к месту установки и обеспечение
определенности базирования этого элемента.
В процессе установки каждый элемент
конструкции а1к переходит из свободного в
связанное с другими элементами А состояние.
е Ат
'lWj(ak)(wj{ak)<zA°k^, (1.3.6)
где Wj{alk) — подмножество элементов
сборочной единицы, препятствующих
перемещению а1к к месту установки; Ак , —
подмножество элементов А, предшествующих а1к в
последовательности (1.3.5). Доступ для
установки всех элементов сборочной единицы в
последовательности (1.3.5) существует, если
условие (1.3.6) выполняется. Составы W](щк)
выводятся из логического уравнения W(а1к),
построенного на основании анализа
уравнений возможных перемещений элемента
а1к относительно других элементов, входящих
в сборочную единицу и влияющих на
возможные перемещения а/ :
ар v ... v дг/,если Ал(/>) = ... = А*(<?) = 0, т.е. если любой из элементов ар,...,ад
и'ю=
препятствует установке а1к
ар А ... A Qq,если А*(/>) = Ак(д) = 1,но А*(/0 л ••• л Dik(q) = 0,т.е. если только
все вместе взятые элементы
Уравнение W(alk) = 1 характеризует
такое состояние элемента а,к в сборочной
единице, при котором он не может быть удален
из у4, либо, если элементу находится вне А,
то он не может быть перемещен к месту
установки в А.
Уравнение W(aik) = 0 характеризует
такое состояние^ в сборочной единице, при
котором он может быть удален из А, так как в
ар,...,а(/ препятствуют установке щк .
(1.3.7)
уравнении возможных перемещений Ak(j)
относительно других элементов, решаемом
исходя из формул (1.2.26) — (1.2.28),
существует хотя бы одно освобождающее возможное
перемещение Dа, реализация которого
приводит к утрате связи а1к остальными
элементами А. Если этот элемент находится вне А, то
реализация перемещения D ■**,
противоположного по направлению освобождающему
перемещению D а, приводит Щк на место
установки этого элемента в А.

УСТАНОВКА ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
77
Поскольку в соответствии с (1.3.7)
подмножество Wj(aik) из (1.3.6) можно
представить как логическое уравнение
Wjicii) = ар л ... л aq , условие (1.3.6)
записывается в логическом виде
е Ат
W(aik)=vWj(aik) = О
. (1.3.8)
Перемещению^ к месту установки
могут препятствовать либо элементы,
расположенные вне зоны требуемого
размещения^ , либо элементы, расположенные
непосредственно в этой зоне. Последний случай
имеет особо важное значение при
проектировании технологического процесса сборки и
выборе состава оборудования, инструмента и
сборочной оснастки. На элементы средств
оснащения сборки распространяются все
условия, связанные с пространственной
взаимосвязью этих элементов друг с другом и с
элементами конструкции собираемого изделия.
Для обеспечения определенности
базирования aik необходимо существование хотя
бы одного варианта состава сборочной базы
из числа содержащихся в (1.3.1).
Определенность базирования каждого элемента^ при
установке в последовательности (1.3.5)
обеспечивается при условии
(1-3.9)
или, на логическом уровне, при условии
Va/t е Ат
B(a.)=VB,a.=l
/=1
, (1.3.10)
где Bi(alk) берется из уравнения (1.3.1).
Установка элементов сборочной
единицы в последовательности (1.3.5) возможна,
если выполняются условия (1.3.6) — (1.3.9)
или (1.3.8) - (1.3.10).
Состав операций процесса установки
определяется назначением этих операций —
по составу реализуемых контуров изделия и
особенностями выполнения операций.
Операции собственно установки служат для
реализации либо только контуров положения,
либо контуров и формы и положения
устанавливаемых элементов изделия; эти
операции различаются особенностями способов
базирования и фиксации устанавливаемых
элементов изделия:
1. Установить ак с базированием по
месту сопряжения: с установленными ранее
элементами изделия; с элементами изделия и
сборочного приспособления; с элементами
сборочного приспособления.
2. Установить ак с базированием по
разметке на установленные ранее элементы
изделия, размеченные: фотоконтактным
способом; вручную по чертежу; вручную по
шаблону; вручную по элементам сборочного
приспособления.
3. Установить ак с базированием по
(СО) в элементах: изделия; сборочного
приспособления.
4. Установить ак с базированием по ко-
ординатно-фиксирующим отверстиям (КФО):
изделия; сборочного приспособления.
5. Установить ак с базированием по
элементам сборочного приспособления: упорам;
фиксатору стыка (разъема); шаблону; макету;
рубильникам (ложементам) приспособления;
рискам на базовых элементах сборочного
приспособления.
Если необходимо специально отметить
способ фиксации установленного элемента, то
вслед за описанием операции "Установить ..."
приводится содержание операции
"Фиксировать ...":
1. Фиксировать установленный элемент
ак: технологическими болтами (винтами);
технологическими заклепками; пружинными
фиксаторами; струбцинами; ручными тисочками.
2. Фиксировать установленный элемент
ак фиксирующими элементами
приспособления: штырями; винтовыми прижимами;
выдвижными фиксаторами; эксцентриковыми
прижимами; откидными фиксаторами;
прижимными рубильниками (ложементами);
прижимными лентами (шнурами).
Операциям установки могут
предшествовать вспомогательные операции разметки,
доводочные и др. Например, операции
разметки могут быть двух видов: разметка
контура положения элемента конструкции при
базировании ак разметке и разметка контура
припуска ак для выполнения доводочных
операций:
1. Разметить контур положения элемента
конструкции: фотоконтактным способом;
вручную по чертежу; вручную по шаблону;
вручную по элементам сборочного
приспособления.
2. Разметить контур припуска: по
чертежу; по элементу конструкции изделия; по
шаблону; по элементу сборочного
приспособления.

78
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Доводочные операции различаются
видом применяемого инструмента, средствами
механизации и т.п. Например, при удалении
припуска по кромке листовой детали
применяются описанные ниже операции.
1. Удалить припуск: ручными
ножницами; пневмофрезой; пневмошарошкой;
напильником.
2. Зачистить кромки: пневмошарошкой;
напильником.
3. Нанести защитное покрытие грунтом.
Последовательность выполнения
операций установки представляется как
последовательность реализации технологических
операторов, описывающих процесс установки с
требуемой степенью детализации. Понятие
оператора согласно Р50-54-87-88 служит для
формализованного отображения элементов
производственного процесса. Если
технологические операторы соответствуют этапам
процесса установки, то их упорядоченная
последовательность
тт =(ТЬТ2,-..:,Т*_,,ТЪ...,ТЛ) (1.3.11)
соответствует перестановке (1.3.4).
Содержательное описание истинностного значения
оператора тк при установке^ е А имеет
следующий вид:
'к
1, если при установке щк
выполняются условия вида (1.3.6) — (1.3.9) или
(1.3.8) 	- (1.3.10)
(1.3.12)
0 — в остальных случаях.
При более детальном описании процесса
установки операторы последовательности
(1.3.11) заменяют описаниями структуры
входящих в них операций вплоть до структуры
маршрутного или операционного
технологического процесса сборки.
Состав и содержание операции
установки и сопутствующих им вспомогательных
операций представляются булевой матрицей
. (1'313)
контуров операторов, в формальном
отношении аналогичной булевой матрице (1.1.2).
Матрица контуров (1.3.13) операторов
установки должна содержать все контуры изделия
А и его элементов, подлежащих реализации
при установке. Однако в силу взаимосвязи
контуров по условиям их существования
реализация некоторых контуров приводит к
реализации других контуров, связанных с ними
отношениями (1.2.12), (1.2.13). Поэтому
состав контуров, подлежащих реализации при
установке ак для обеспечения условия (1.2.16),
может быть весьма различным. Для учета
этого свойства контуров в составе исходных
данных об изделии при проектировании
процесса установки вводится набор отношений,
отражающих взаимосвязь контуров
устанавливаемых элементов изделия по условиям их
существования. Следует также иметь в виду,
что в общем случае матрица (1.3.13) не
отражает отношение порядка между операторами.
Отношение порядка, влияющее на выбор
последовательности операции установки,
задается либо в виде ориентированного графа
G = (Т, С), вершинами которого являются
операторы t^TjeT, либо в виде набора
условий (1.3.6) - (1.3.9) или (1.3.8) - (1.3.10).
Данные об операциях установки,
приведенные выше, являются укрупненными,
рассчитанными на исполнителя, имеющего
определенную квалификацию и выполняющего
операции установки вручную. Для
роботизированной сборки эти данные недостаточны,
так как здесь необходимо более детальное
описание содержания сборочных операций, в
том числе и операций установки. Эта
детализация касается информации о геометрических
контурах, механических и пространственных
связях элементов собираемого изделия и
средств технологического оснащения сборки,
о траекториях перемещений и условиях
функционирования элементов сборочного
робота. Уровень детализации данных должен
быть достаточным для организации процесса
управления всеми функциями сборочного
робота, которые он выполняет вместо
человека. Набор таких функций различен для
роботов разной конструкции.
В процессе установки условия
базирования и доступа относятся не только к
устанавливаемым элементам конструкции
собираемого изделия, но и к элементам сборочной
оснастки, а также к элементам оборудования
и инструмента, применяемого в процессе
установки. Поэтому условия вида (1.3.6) —
(1.3.9) 	или (1.3.8) —(1.3.10) определяются
условиями базирования и доступа как самих
устанавливаемых элементов ак е А, так и
элементов технологического оснащения —
оборудования, инструмента и
приспособлений, применяемых в процессе установки.
Процесс установки элементов сборочной
единицы является основным фактором,
влияющим на последовательность
выполнения всех операций сборочных работ. Так,
операции соединения могут выполняться
только после установки соединяемых
элементов, операции контроля — после выполнения
соответствующих операций установки и
соединения и т.п. Поэтому для получения
оптимального технологического процесса
сборки необходимо анализировать различные
варианты установки элементов изделия.

СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
79
1.3.5. 	СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
Содержание операций соединения
определяется видом соединения и состоянием
соединяемых элементов в контуре
соединения, а также особенностями используемых
средств технологического оснащения.
Соединение элементов конструкции
сборочной единицы осуществляется по
контуру их сопряжения. Все соединения
разделяются на подвижные и неподвижные,
разъемные и неразъемные.
По конструктивному исполнению
различают две группы соединений элементов
изделия: 1) за счет их контуров сопряжения;
2) с использованием специальных
соединительных элементов — болтов, винтов,
заклепок, сварных швов и др.
К соединениям первой группы
относятся соединения валов с подшипниками,
втулками, шестернями, шпоночные, шлицевые,
винтовые соединения и т.п. Если контур
сопряжения включает в себя охватываемую и
охватывающую поверхности, то по характеру
посадки различают соединения с зазором и с
гарантированным натягом.
Соединения с зазором реализуются в
процессе установки деталей сборочной
единицы и не требует дополнительных операций.
Соединения с гарантированным натягом
выполняются с помощью дополнительных
операций, содержание которых зависит от
конструктивных особенностей контура соединения.
Наиболее распространенными операциями
такого соединения являются запрессовка под
действием осевой силы, гидропрессовая
запрессовка и сборка с термовоздействием.
При сборке соединения с запрессовкой
(рис. 1.3.7, а) к охватываемой детали (валу)
или охватывающей детали (втулке)
прикладывается осевая сила, постепенно возрастающая
до максимального значения, и охватываемая
деталь запрессовывается в отверстие
охватывающей детали. При этом детали
деформируются в радиальном и осевом направлениях
Натяг в посадке обычно определяют по
номинальным размерам охватывающей
поверхности соединения. Однако сминание
микронеровностей в процессе запрессовки вызывает
уменьшение натяга. Необходимое качество
соединения обеспечивается при
осуществлении ряда подготовительных операций.
Сопрягаемые поверхности должны быть
тщательно промыты и протерты, на них не
должно быть рисок, забоин, заусенцев. В процессе
запрессовки применяют различные смазочные
материалы, предохраняющие поверхности от
задиров, уменьшающие коэффициент трения
и снижающие необходимую силу запрессовки.
Большое влияние на прочность соединения
Рис. 1.3.7. Схемы запрессовки:
а) — осевой силой; б) — гидропрессовкой с осевой силой
оказывают отклонения формы сопрягаемых
поверхностей, приводящие к уменьшению
поверхности контакта деталей. При сборке
соединений с запрессовкой широко
применяются разнообразные базирующие и
ориентирующие устройства, способствующие
правильной установке, устранению перекосов и
деформаций сопрягаемых деталей. На
сопрягаемых деталях предусматриваются фаски,
закругленные кромки или направляющие
пояски, способствующие лучшему
центрированию сопрягаемых поверхностей.
Гидропрессовый способ отличается от
обычного тем, что между контактирующими
поверхностями деталей в процессе сборки
создается масляный слой (рис. 1.3.7, б). Под
действием высокого давления масла (до
200 МПа) происходят такие увеличения

диа80
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
метра охватывающей детали и уменьшение
диаметра охватываемой детали, что
непосредственный контакт между сопрягаемыми
поверхностями почти полностью исчезает.
Масляная пленка в десятки раз снижает
коэффициент трения и силу, необходимую для
запрессовки. Успешное применение данного
способа обусловлено созданием устойчивой
масляной пленки: это зависит от способа
подачи масла в соединение и применяемого
оборудования, а также от правильного выбора
технологических параметров процесса запрессовки.
Сборка соединения с термовоздействием
осуществляется путем нагрева охватывающей
или охлаждения охватываемой детали [5]. При
этом образуется временный термический
зазор между сопрягаемыми поверхностями за
счет расширения (при нагреве) или сужения
(при охлаждении) охватывающей или
охватываемой детали, и их сочленение производится
свободным перемещением вала в отверстие.
При прекращении термовоздействия
температуры охватывающей и охватываемой детали
выравниваются и термический зазор исчезает,
а в теле деталей возникают радиальные
напряжения, плотно прижимающие
сопрягаемые поверхности деталей друг к другу.
Прочность соединения при сборке с
термовоздействием в 2-2,5 раза выше, чем при сборке с
запрессовкой, так как здесь микронеровности
не сглаживаются, а как бы сцепляются друг с
другом. Выбор варианта технологического
процесса соединения с термовоздействием в
значительной мере связан с конструктивными
особенностями соединения и
производственными факторами (объем выпуска изделий,
возможность использования оборудования для
нагрева или охлаждения, условия хранения
хладоносителей и т.д.). Общей особенностью
процессов сборки с использованием нагрева
или охлаждения является их неоднородная
структура, поскольку используется как
механическое так и термическое воздействие на
собираемые детали. Технологические
операции сборки и вспомогательные операции
транспортировки к месту сборки должны
выполняться только механизированным
способом. Это позволяет наряду с улучшением
условий труда за счет быстрых перемещений
максимально сократить потери энергии
вследствие остывания нагретой (или нагрева
охлажденной) детали, а также быстро и точно
выполнить соединение. Последнее особенно
важно, так как сборка выполняется с
термическим зазором, величина которого
постоянно уменьшается за счет выравнивания
температур соединяемых деталей.
Соединения с использованием
специальных соединительных элементов
чрезвычайно разнообразны по конструктивному
исполнению. Конструктивное тело контура
соединения образуется из сопрягаемых
элементов конструкции и соединительных
элементов — болтов, винтов, заклепок, сварных
и клеевых швов (рис. 1.3.8).
По конструктивно-силовым
особенностям различают соединения: силовыми
точками — болтовые, винтовые, заклепочные;
точечной электросварки; непрерывным швом —■
клеевые, поясные, сваркой плавлением и
роликовой электросваркой;
комбинированные — клеесварные, клеезаклепочные и т.п.
Для болтовых, винтовых и заклепочных
соединений характерно ослабление
соединяемых элементов в результате сверления
отверстий под болты, винты и заклепки.
Соединения, выполненные непрерывным швом,
обеспечивают значительно большую удельную
прочность, так как ослабление соединяемых
элементов в этом случае происходит только
вследствие нагрева материала при
образовании шва. При расчете прочности соединений
необходимо учитывать, что фактические
значения прочностных параметров шва зависят
от технологии выполнения соединения
(подготовки элементов конструкции к
соединению, режимов работы), вида и состояния
оборудования, инструмента и оснастки,
квалификации исполнителей и других факторов.
Контуры соединения характеризуются
разнообразными геометрическими,
физическими, химическими и другими свойствами.
Основные группы контуров следующие:
1) контуры пакета соединяемых
элементов конструкции, характеризующие свойства
элементов изделия в месте соединения —
состав пакета, толщину пакета, форму
сопрягаемых поверхностей, марки материала
деталей и т.п. В табл. 1.3.2 приведены примеры
конфигурации соединяемых элементов
конструкции из листовых и профильных деталей в
зоне соединительно шва;
2) контуры соединительного шва,
характеризующие форму шва, количество рядов
соединительных элементов, отверстия и
гнезда под болты, винты или заклепки, кромки
под сварку, поверхности для нанесения
припоя или клея и т.п.;
3) контуры соединительных элементов,
характеризующие свойства болтов, винтов,
заклепок, сварных и клеевых швов и т.п. В
качестве примера в табл. 1.3.3 показаны
геометрические контуры сварных швов при
сварке плавлением встык, а на рис. 1.3.9. —
геометрические контуры болтов, винтов,
заклепок и мест их постановки.
Составы контуров основных видов
соединений, применяемых в машиностроении,
приведены в табл. 1.3.4.

СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
81
Ф
Рис. 1.3.8. Типовые структуры контуров соединений:
а — клеевые и сварные (встык); б — сварные (внахлестку); в — заклепочные; г — винтовые; д — болтовые;
а\, 02 — соединяемые детали; в3 — соединительный элемент; а4 — шайба; а$ — гайка
1.3.2. 	Конструктивные контуры соединений из листовых и профильных деталей
Виды соединений
Конфигурация соединяемых
элементов
Болтовое
Винтовое
Заклепочное
Сварное ТЭС
Сварное РЭС
Сварное ДЭС
Паяное
Клеевое
Клеерезьбовое
Клеезаклепочное
Клеесварное
F\
F2
F3
f4
Fs
F6
Fi
Ft
F9
Fw
1
2
3
4
5
6
1
8
9
10
11
12
13
Листы встык
h
•
•
Листы внахлестку
Гг

82
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Продолжение табл. 1.3.2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Листы встык
с накладкой
*3
Накладка на лист
$4
•
•
•
•
•
•
•
•
Профиль на лист
fLggps
•
•
•
•
•
•
О
•
•
Стенка на лист
h
•
•
•
Примечания: 1. Символ • означает вхождение вида соединения в конструктивный
контур.
2. Обозначения: ТЭС — точечная электросварка; РЭС — роликовая электросварка;
ДЭС — дуговая электросварка
1.3.3. Геометрические контуры сварных швов
Контур
Эскиз сварного шва
Fs,FSi
Fh
Fa
Fb
Fh
1
2
3
4
5
6
1
F{
1
-
0,5±0,5
5±2
0+1»5
1,5
-
0,5±0,5
5±2
0+1>5
2
-
1,0±1,0
6±2
0+1>5

СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
83
Продолжение табл. 1.3.3

84
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Рис. 1.3.9. Геометрические контуры болтов, винтов, заклепок (а) и мест их постановки (б)

1.3.4. Структура контуров соединения элементов конструкции
СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
85
Примечание. Символ • означает вхождение контуров пакета и (или) соединительных элементов в конструктивный контур.

86
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
К важнейшим свойствам конфигурации
элементов конструкции в зоне соединения
относится характеристика доступа в зону
выполнения соединения. Доступ в зону
соединения необходим для размещения в ней
требуемого оборудования и инструмента, форма
и размеры которого определяют
геометрические параметры требуемой зоны доступа. Ук-
рупненно характер зон доступа описывается
их принадлежностью к определенному
поступательному классу подвижности с
ограниченными возможными перемещениями (см.
рис. 1.2.14). Количественными
характеристиками доступа являются размеры зоны,
определяющие возможные перемещения
оборудования и инструмента в зоне работ.
На рис. 1.3.10 приведена диаграмма
распределения по классам ограниченных
возможных перемещений зон доступа при
выполнении болтовых соединений современных
конструкций изделий машиностроения.
Значительная часть болтовых и заклепочных
соединений находится в местах со стесненным
доступом к зоне выполнения соединения, что
сильно затрудняет возможность применения
высокопроизводительных средств
механизации и автоматизации при выполнении этих
соединений.
Возможность выбора технологических
операторов, особенно связанных с
механизацией и автоматизацией операций соединения,
зависит не только от вида соединения, но и
от геометрических свойств поверхностей, на
которых расположены соединительные
элементы, а также формы самих соединительных
швов. Эти свойства контура соединения
определяют требуемые кинематические свойства
рабочих органов оборудования для
выполнения операций соединения: форму траекторий
движения рабочих органов, область
существования траекторий, состав и взаимосвязь
возможных перемещений и т.д. Область
траекторий представляет собой линию, поверхность
или объемную область пространства. Для
описания области траекторий могут
использоваться свойства образующего и
направляющего элемента, характеризующие
кинематические свойства области траектории. Так,
кинематические свойства поверхности
характеризуются возможными перемещениями точки,
при реализации которых след движения этой
точки покрывает всю поверхность. Эти
свойства поверхности Ft представляются в виде
совокупности D(Fi) уравнений возможных
перемещений точки — например, уравнений
ее перемещений по образующей и
направляющей обрабатываемой поверхности. Такое
уравнение в сочетании матрицами [ Df ]
возможных перемещений, входящими в это
уравнение, достаточно полно характеризует
кинематические связи элементов
оборудования, инструмента и оснастки с требуемыми
свойствами траектории и областей траекторий
при выполнении операций соединения.
Рис. 1.3.10. Диаграмма распределения зон доступа для болтовых соединений
по классам ограниченных возможных помещений

СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
87
Состав операций выполнения
соединения определяется видом соединения и
отличается большим разнообразием контуров,
реализуемых в процессе производства. В
соответствии с общностью видов обработки
технологические процессы разделяются на три группы,
каждая из которых может быть представлена
единой моделью технологических операторов.
Модель представляет собой
полихроматический граф, вершины которого суть
технологические операторы, а связи характеризуют
вхождение операторов в технологический
процесс образования определенного
соединения. Матрица вида (1.3.13) с конъюнктивной
формой связи контуров включает в себя
контуры, характерные для различных видов
соединений.
К первой группе относятся
технологические процессы выполнения болтовых,
винтовых и заклепочных соединений (рис. 1.3.11).
Для этих процессов характерно наличие
следующих этапов:
образование отверстий и гнезд под
потайные головки соединительных элементов;
получение требуемого качества
отверстий под соединительные элементы
(развертывание, протягивание, лорнирование и т.п.);
установка соединительных элементов;
пластическое деформирование
замыкающих головок заклепок.
При выполнении этих соединений на
конструкцию изделия и соединительные
элементы оказывают только механическое
воздействие. Поэтому внутренние напряжения и
деформации элементов конструкции могут
быть уменьшены путем выбора рационального
состава оборудования, инструмента и
оснастки, оптимальных режимов и
последовательности выполнения технологических операций.
Ко второй группе относятся
технологические процессы выполнения сварных
соединений (рис. 1.3.12), для которых характерны:
образование формы свариваемых кромок
путем их механической обработки,
предварительной сборки и последующей доработки
соединяемых поверхностей и кромок с целью
обеспечения требуемой точности прилегания,
допустимых зазоров и т.п.;
очистка поверхностей в зоне шва;
образование соединительного шва путем
термического или термомеханического
воздействия с использованием различных по
физической природе источников нагрева;
термообработка изделия с помощью
устранения внутренних напряжений и получения
требуемой фазовой структуры материала
конструкции.
Наименование
операций
jU
8
!
1
1
Диаметр,
не более
мм
К вали -
mem
болтовое соединение 1
винтовое соединение 1
i
|
I
12
18
//
Щ
Й
Г5_
2
\
0
1
ш
%
Сверлить
IL
•
•
Б
9
•
i
9
sc
m
u
3
Зенковать гнездо
Ч
•
Б
•
•
1
9
•
i
•
•
Рассверливать
Ъ
•
•
г
•
•
m
9
•
9
Развертывать
и
•
i
•
i
Щ
9
i
Протягивать
Ч
*
•
е
•
9
•
вставить болт
*6
•
•
•
i
»
9
i
i
i
Вставить Винт
Ч
•
•
i
•
9
9
•
•
•
вставить заклепку
Ч
•
•
•
i
3
9
i
i
•
Установить шайбу
IL
•
•
•
i
n
c
n
■
Установить гайку
ч
•
•
3333
33CM
Клепать
%
о
i
999999 •
Кернить
ч
•
•
в
а) .. 6)
Рис. 1.3.11. Сетевая модель операторов
выполнения болтовых, винтовых
и заклепочных соединений:
а — конъюнктивная матрица контуров;
б — граф взаимосвязи операторов;
•- сн.л = 1
Поскольку образование сварных швов
связано с расплавлением материала и
воздействием на конструкцию неравномерных и
сильных тепловых полей, выполнение
сварочных работ требует тщательного
соблюдения всех режимов подготовки кромок и
процесса сварки, а также более жесткой
технологической дисциплины в целом с
использованием всеобъемлющего контроля всех
элементов процесса соединения и
технологической системы сварочных работ.
К третьей группе относятся
технологические процессы выполнения клеевых и
паяных соединений (рис. 1.3.13). Для этих
процессов характеры следующие этапы:
формообразующие и доводочные работы
с целью обеспечения требуемой точности
прилегания сопрягаемых поверхностей;
очистка сопрягаемых поверхностей;
специальная подготовка сопрягаемых
поверхностей (механическая обработка,
нанесение грунта и т.п );
нанесение связующего вещества (клея
или припоя);
нагрев шва или сборочной единицы в
целом.
Более детальное описание процесса
соединения осуществляется в моделях с
составом контуров, более полно характеризующих
свойства соединения. При этом может
использоваться и конъюнктивная и дизъюнктив-

88
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Наименование
операции
i
Г
1
*
i
Дзс |
&
РЭС
п
~4
f5
Предварительная установка
деталей
V
•
•
•
•
Разборка
гаппппп
Механическая очистка
поверхностей
Тз
•
•
•
•
Химическая очистка
поверхностей
Т4
•
•
Контроль качества
подготовки поверхностей
т5
•
•
•
Нанесение покрытия
те
•
•
•
Окончательная установка
деталей
т7
•
•
•
Прихватка
г8
•
•
•
Правка после прихватки
т9
Сварка
г10
•
•
•
Правка после сварки
Х11
Термообработка
rf2
•
•
Исправление дефектов
%
•
•
•
Контроль
качества сварки
г14
•
•
•
Рис. 1.3.12. Сетевая модель операторов
выполнения сварных соединений:
а — конъюнктивная матрица контуров;
б — граф взаимосвязи операторов;
• — ci{j) = 1
Ф
Рис. 1.3.13. Сетевая модель операторов выполнения
клеевых и паяных соединений:
а — конъюнктивная матрица контуров;
операторы: х\ — предварительная установка деталей;
т2 ~ разборка; тз — очистка поверхностей; Т4 —
нанесение покрытия; Т5 — нанесение клея; — нанесение
припоя; Т7 — окончательная установка деталей;
xg — склеивание; T9 — пайка; тю — контроль качества
соединения; контуры: F\ — клеевое соединение;
Fj — паяное соединение;
б — граф взаимосвязи операторов; • — ci(j)~ 1
Ф
Оператор
ч
ч
ч
•
т
ч
•
т
ь
•
т
ч
•
ч
•
ч
•
ч
•
•
ч
•
ч
•
Чо
•
•
а) 6)

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И ИСПЫТАНИЯ СОБИРАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ
89
ная форма связи контуров. Примером такой
модели является модель операций
выполнения заклепочного соединения (рис. 1.3.14).
Органической составной частью любого
процесса соединения являются операции
контроля. Состав и место операций контроля
зависит как от вида соединения, так и от
конструктивно-технологических свойств изделия
в целом: его функционального назначения,
применяемых материалов, характера доступа в
зоны выполнения операций и т. п.
1.3.6. 	КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И ИСПЫТАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ
Для определения степени соответствия
собираемых изделий и их свойств
техническим требованиям их подвергают контролю и
испытаниям на различных этапах процесса
сборки. Одновременно контролируются
содержание и режимы выполнения операций
технологического процесса, а также
параметры средств технологического оснащения
производства, влияющие на качество сборки
изделия. Контроль качества и испытания
собираемых изделий являются частью общей
программы разработки методов оценки
качества продукции. Основным элементом
контроля качества и испытания является
измерение контролируемых параметров.
Измерение — это процесс получения информации в
виде численного соотношения между
значением измеряемой величины в конкретный
момент времени и некоторым ее значением,
принятым за единицу. В результате измерения
получается абсолютное значение величины,
которое само по себе не дает возможности
определить уровень качества данного
параметра. Поэтому при контроле переходят к
относительному показателю — оценке
степени отклонения измеренной величины от
некоторого ее эталонного значения. Оценка
может выполняться контролером или
оператором, который сравнивает показания
приборов с базовыми значениями — например, с
номиналом измеряемого параметра, с полем
допуска и т. п. Оценки могут выполняться и с
применением средств автоматизации, когда
базовые значения измеряемой величины
реализуются в виде эталонов, а сравнение с
измеряемой величиной происходит с помощью
специальных устройств.
По характеру выявляемых дефектов
контролируемые параметры разделяются на
параметры, определяющие качество сборки, и
параметры, определяющие качество
функционирования сборочной единицы.
С целью предупреждения появления
брака осуществляют профилактический кон-
л
л
F_3_
F±
F±
л
fir
h
5
5
5i
FJl
5*
J
Ft
h
F3
F±
h
II
•
0
•
Л
¥
z
•
Тз
•
Ч
¥
•
¥
arrancra
Л
¥
j
a
•
Л
¥
¥
a
m
Л
•
h.
•
Л
I]
H
•
•
1
•
1
¥
Ч
¥
¥
Ъ
\
•1
¥
Ък
I
п
J
“1
I
I



__
__
S
6)
8)
Рис. 1.3.14. Табличная модель операторов выполнения
заклепочных соединений:
а — параметры заклепки в пакете;
S — толщина пакета; 8i — толщина листа обшивки;
d — диаметр заклепки; h — высота закладной головки
заклепки; б — дизъюнктивная матрица контуров; контуры:
F\ — положение деталей в пакете;
/*2 — отверстие в пакете;
/3 — отверстие предварительное (b\<h, S<d)-,
/4 — отверстие окончательное (b\<h, S<d);
/5 — отверстие в обшивке (5\<h, S>d);
/б — отверстие в каркасе (b\<h, S>d);
Fj — гнездо в обшивке (81 <А, S<d);
/*8 — гнездо в обшивке (b\<h, S<0,5d или S>d);
/9 — гнездо в обшивке (5 |>А);
F\q — гнездо в каркасе (b\<h, S<d);
/'ll — гнездо в каркасе (8i<A, £<0,5*/);
F\2 — гнездо в каркасе (Si<A, S>d);
/*13 — положение заклепки в пакете;
Fh — форма замыкающей головки заклепки;
в — конъюнктивная матрица контуров; контуры:
F\ — заклепка с выступающей закладной головкой;
Fj — заклепка потайная (8i<A, S<d); /3 — заклепка
потайная (8i<A, S<0,5d); F4 — заклепка потайная
(8j<A, S>d); /5 — заклепка потайная (8j>A);
операторы в матрицах (б, в):
tj — сверление отверстия в каркасе;
Т2 — зенкование гнезда в каркасе; тз — сборка
пакета; Т4 — сверление пакета; 15 — зенкование гнезда
в обшивке; Тб — штамповка гнезда пуансоном;
Т7 — рассверливание пакета; — вставка заклепки;
T9 — штамповка гнезда заклепкой; тю —
образование замыкающей головки; • — сэд = 1
троль, направленный на проверку
комплектующих изделий, полуфабрикатов и деталей,
поступающих на сборку, а также на проверку
сборочного оборудования и оснастки,
правильности выполнения и режимов операций
процесса сборки. Качество изделий в
сборочных цехах контролируют сами рабочие,
наладчики оборудования и мастера участков.
Определенный объем работ выполняют
контролеры, производя промежуточный и окон-

90
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
нательный контроль. В маршрутной
технологии указывают как выделенные
самостоятельные операции контроля, так и элементы
контроля, включаемые в содержание сборочных
операций.
По месту выполнения контрольные
операции разделяют на станционарные и
скользящие. Первые выполняются на специальных
пунктах контроля, а вторые —
непосредственно на рабочих местах сборки.
Станционарные контрольные операции используются
для проверки большого числа одинаковых
объектов сборки.
По степени охвата различают сплошные
и выборочные контрольные операции.
Сплошной контроль осуществляется после тех
этапов сборки, на которых высока
вероятность получения брака, после операций,
имеющих решающее значение для качества
выполнения последующих операций, также
осуществляется приемочный контроль после
завершения сборки. Выборочный контроль
применяют при апробированном
технологическом процессе, при большом числе
собираемых изделий, а также после сборочных
операций, не имеющих существенного
значения для качества изделий. По форме
организации выборочный контроль может быть
сплошным и летучим. Сплошной контроль
контролер выполняет на постоянном рабочем
месте, а летучий — при систематическом
обходе прикрепленных рабочих мест.
При узловой и обшей сборке изделия
проверяют:
наличие необходимого состава деталей в
собранном узле (осмотром);
плотность прилегания поверхностей
деталей при установке (проверкой «на краску»);
правильность положения установочных
деталей и узлов (осмотром);
размеры, заданные в сборочных
чертежах;
точность взаимного расположения
сопряженных деталей и узлов (с помощью
контрольных приспособлений);
затяжку резьбовых соединений,
плотность швов, качество постановки заклепок и
т.п.;
внешний вид собранных изделий
(отсутствие повреждений, загрязнений и
других дефектов);
герметичность соединений и внутренних
объемов (с применением различных методов
и средств технологического оснащения —
приспособлений, стендов);
выполнение специальных требований
(уравновешенность узлов вращения, весовые
и центровочные характеристики,
балансировка и т.п.);
выполнение функций, обусловленных
служебным назначением изделия
(быстродействие исполнительных органов,
производительность технологической машины,
скорость, маневренность, тяговые
характеристики и другие показатели транспортной
машины и др.).
В процессе сборки контролируется
заданная технологией последовательность
выполнения сборочных операций и переходов
(порядок выполнения, затяжки и контровки
резьбовых соединений, последовательность
наложения сварных швов и др.) и выполнение
вспомогательных операций (промывка и
очистка сопрягаемых деталей, подготовка кромок
и поверхностей под сварку, пайку,
склеивание, промывка трубопроводов и т.п.).
Организационно-технические формы и
средства контроля зависят от объема выпуска
изделий. В единичном производстве
применяют контроль собираемых изделий с
использованием универсальных измерительных
средств. В серийном производстве наряду с
универсальными средствами используются
контрольные приспособления. В массовом
производстве используются
контрольноизмерительные проборы, контрольные
приспособления многомерного типа и
контрольные автоматы.
Контроль при сборке различают
пассивный и активный. Пассивный контроль
применяют при сплошной приемке готовых
изделий, проверке качества особо ответственных
контуров изделия. Выявленный брак
разделяют на исправимый и неисправимый. Детали и
узлы с исправимым браком подлежат возврату
для устранения дефектов сборки. Для
предупреждения брака применяют средства
активного контроля. При стабильном
технологическом процессе эффективен статистический
контроль; при нестабильном процессе
применяют встраиваемые в технологическую
систему средства активного контроля.
Испытание собранных изделий —
заключительный этап контроля качества их
изготовления. Изделия испытывают в
условиях, приближающихся к эксплуатационным.
По темпу проведения различают нормальные
и ускоренные испытания. Нормальные
испытания проводят при обычном для условий
эксплуатации характере и интенсивности
воздействия учитываемых факторов. Ускоренные
испытания проводятся при увеличенной
интенсивности воздействия факторов, например
повышении оборотов вращения, увеличении
механических нагрузок, температуры
окружающей среды, вибраций, интенсивности
радиационного облучения и т.п. Ускоренные
испытания проводят с целью определения
надежности и ресурса изделий.

ФОРМАЛИЗОВАННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИСТЕМ СБОРКИ
91
1.3.7. 	ФОРМАЛИЗОВАННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
СИСТЕМ СБОРКИ
Сборочные работы органически
взаимосвязаны с остальными процессами
изготовления изделия, поэтому их формализованное
представление должно осуществляться
методами, общими для моделирования всех
процессов машиностроительного производства.
Эти методы основаны на формальном
определении производственной и технологической
системы и их элементов (см. подразд. 1.1.1).
Совокупность средств труда и исполнителей,
реализующих технологический процесс,
называется технологической системой (ТС).
Основными средствами труда в технологической
системе являются средства технологического
оснащения, включающие в себя
оборудование, инструмент и оснастку. Обычно
технологический процесс имеет иерархическую
структуру и разделяется последовательно на
этапы, операции, переходы, проходы. При
формализованном описании все структурные
компоненты технологического процесса
обозначаются единым термином как
технологические операторы. Определенность любого
оператора тк обеспечивается описанием
состава F(xk) его контуров.
При математическом моделировании
производства символом А обычно
обозначается изделие или его компоненты, являющиеся
предметами труда — объектами обработки или
объектами производства. Производственная
или технологическая система обозначается
символом Р. Система Р рассматривается в
двух аспектах: как система средств труда
(средств технологического оснащения),
образующих МНОЖеСТВО /7= или
как система технологических операторов
Т— {TbT2.,...,Tyv}. Полный состав элементов
системы описывается множеством Р — T{jII.
Элемент производственной системы рк е Р
называют операторным модулем; поскольку
Р — Т{]П , то рк = U Пк , т.е.
операторный модуль соответствует технологическому
оператору в совокупности с относящимися к
нему средствами труда Пк-
Для формализованного представления
воздействия производственной системы на
объект обработки создается структурная
математическая модель S(P), представляющая
собой полихроматический граф
nG = (F(G),nSP,nSc), (1.3.14)
дополненный необходимыми
теоретико-множественными и логическими отношениями
между элементами и контурами и
отношениями, отражающими взаимосвязь контуров
производственной системы и объекта
обработки. По формальным свойствам
структурная математическая модель S(P)
производственной системы аналогична модели 5(>4) —
(см. подразд. 1.1.3), поэтому классификация
моделей S(P) аналогична классификации
моделей 5(Д) и осуществляется по табл. 1.1.1
— 1.1.3 путем замены символов <7/ е А
символами Pi е Р.
Принципиальное отличие модели S(P)
призводственной системы от модели 5(Л)
объекта производства в том, что процесс
функционирования S(P) рассматривается как
процесс воздействия на £(Д), что приводит к
изменению состояния объекта производства.
При совместном описании изделия А и
производственной системы Р они
характеризуются одинаковыми контурами, причем если
Fj(A) описывает сами свойства изделия, то
Fi(P) отражает возможность воздействия на
Ft{A) в процессе производства.
Воздействие производственной системы
Р на объект обработки — изделие А в
конечном счете есть результат физических,
химических или биологических процессов с
использованием энергии и информации. Свойства
технологического оператора тк есть лишь
отражение этих реально действующих процессов
и явлений, обусловленное реальными
свойствами средств труда Щ, участвующих в этих
процессах. Воздействие операторного модуля
рк на изделие А проявляется в изменении
свойств объекта обработки. Это изменение
представляется как переход контуров изделия
А из предшествующего состояния F(A)k.\ в
последующее состояние F(A)k под
воздействием контуров Рк £ Р и описывается
логическим отношением вида
F(A)k=RL(F(A)kA,F(pk)]. (1.3.15)
Если свойствами рк наделяется
технологический оператор тк, то
F(A)k=RL(F(A)k_hF( Ч)). (1.3.16)
Отношения (1.3.15), (1.3.16) позволяют
описать на логическом уровне взаимодействие
между контурами изделия и
производственной системы.
По отношению к элементу рк все
контуры объекта обработки в состоянии F(A)k~\
разделяются на три группы:

92
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
преобразуемые контуры Ft{A)t
подлежащие изменению в процессе производства;
ограничивающие контуры F^(A),
влияющие на возможность применения
элемента рк\
свободные контуры, не влияющие на
возможность применения элемента рк.
К преобразуемым контурам относятся
получаемые в процессе изготовления изделия
обработанные поверхности деталей,
соединения элементов конструкции, защитные
покрытия, термическое упрочнение и т.п.
Ограничивающие контуры могут включать в себя
различные геометрические, физические,
химические и другие свойства.
В состав F(pk) входят: преобразующие
контуры F; (рк), взаимодействие которых с
контурами изделия может привести к
изменению состояния преобразуемых контуров
объекта обработки А;
ограничивающие контуры Fj^(pk),
взаимодействие которых с контурами объекта А
ограничивает возможность применения рк\
свободные контуры, не оказывающие
влияния на возможность применения рк для
воздействия на объект обработки.
Ограничивающие контуры разделяются
на группы, взаимодействие которых с
контурами изделия ограничивает возможность
использования либо только наличием
определенных контуров, либо определенными
величинами параметров этих контуров. В первом
варианте в качестве ограничивающих
контуров выступают марки материалов изделия,
защитные покрытия, наличие термообработки
и т.п. Истинностные значения такого контура
1, если
допускает
Fj(A)k_,
элемент рк
существование
(1.3.17)
О 	— в противном случае
Во втором варианте ограничивающими
контурами являются габаритные размеры
изделия, размеры обрабатываемых
поверхностей, их квалитеты и т.п. Истинностные
значения такого контура
1, если V rrij i^rrij
О, если 3 rrij
*bM4j
KL)V(KI>KL)=1]-
(1.3.18)
где J/7?y| — абсолютное значение rrij контура
^>*-bb|min , Ытах- предельные зна-
чения параметра, допустимые контуром
Fp(Pk) . Результат воздействия
ограничивающих контуров на изделие проявляется в
возможности применения элемента рк . Будем
считать рк булевой переменной: рк = 1 —
если применение этого элемента возможно, и
рк - 0 — в противном случае. Тогда
1, 	если \/F?eFA(pk )(//(Л ) = l)
0,если3^6^А(Л)(^(Л) = 0).
Воздействие рк (аналогично ) на
объект обработки может быть позитивным (ПВ),
негативным (НВ) или нейтральным (БВ). При
позитивном воздействии в последующем
состоянии Ак по сравнению с Ak_i появляются
либо новые элементы (контуры) либо новые
отношения или связи между ними. При
негативном воздействии в последующем
состоянии Ак по сравнению с Ак_\ исчезают
некоторые элементы (контуры) или некоторые
отношения и связи; в этом случае элемент
производственной системы или оператор удобно
называть негативным и обозначать символом
pk(tk)- При нейтральном воздействии
свойства объекта обработки не изменяются и
элемент обрабатывающей системы или оператор
называется нейтральным и обозначается сим-
0 О
волом рк( тк).
Состояние любого контура изделия
описывается логической переменной (1.1.38). При

ФОРМАЛИЗОВАННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИСТЕМ СБОРКИ
93
/у=1 контур удовлетворяет всем заданным
требованиям, поэтому говорят, что в этом
случае контур реализован (существует); при
контур не реализован (не существует).
Поэтому исходное состояние преобразуемого
контура Fj(A)=0, а после завершения
процесса обработки Fj (Л)=1. Реализация Fj(A) в
процессе обработки осуществляется за счет
воздействия одного или нескольких
элементов Рь € Р.
В процессе производства продуктивным
является позитивное воздействие элементов
производственной системы на объект
обработки; негативное и нейтральное воздействия
являются либо сопутствующими, либо играют
вспомогательную роль. Рассмотрим механизм
позитивного воздействия (ПВ)
производственной системы Р на объект обработки А на
логическом уровне моделирования
взаимодействия Р и А. В этом случае в составе
контуров изделия рассматриваются только
преобразуемые контуры, а в составе F(P) — только
преобразующие контуры. Форма связи (1.3.15)
контуров объекта обработки и элементов
производственной системы в этом случае может
быть дизъюнктивной, конъюнктивной или
смешанной. Дизъюнктивная и
конъюнктивная формы связи контуров объекта обработки
и элементов производственной системы
являются разновидностями соответствующих
форм связи элементов и контуров
полихроматического графа (см. подразд. 1.1.3).
При дизъюнктивной форме связи
(ДФС) контуров (1.3.15) реализация F{ (А)
осуществляется за счет единственного
элемента рк , имеющего контур Ff(p^). Логические
значения F^p^) следующие:
1, 	если Рь реализует кон-
F?(pk) = -
тур Fi(A) изделия
0 	— в противном случае.
(1.3.20)
Матрица контуров [РхДР)]
порождающей модели при ДФС называется
дизъюнктивной.
Результат воздействия элемента р^ е Р
на контуры объекта А, т.е. конкретное
содержание отношения (1.3.15), определяется по
формуле
Р(Л)* = v F(pk). (1.3.21)
Если должны реализовываться только
контуры, входящие в F(>4), то вместо (1.3.21)
пользуются формулой
F(А)к = (F(А)к_г v F(рк)) л F(А)*, (1.3.22)
где
F(A) = F(A) при условии
V*; е F(A) (Fi = 1) . (1.3.23)
Состав F{A) соответствует требуемому
составу контуров готового изделия А и служит
для ограничения F(A, вычисляемого по
формуле (1.3.21), составом контуров,
принадлежащих А.
Поскольку между контурами изделия
могут быть связи по условиям их
существования, после вычисления F{A)jc по формуле
(1.3.22) 	необходимо определить контуры,
реализуемые из-за логических связей по
условиям их существования внутри F{A), и
включить их в состав F(A)*-.
Дизъюнктивная форма связи контуров
объекта и порождающей модели естественным
образом описывает переход контура Ft{A) = 0
в реализованное состояние F,{A) = 1 под
воздействием конкретного элемента рк ,
имеющего F^p^)— 1. Однако из-за чисто
формальных свойств дизъюнкции логических
переменных в этом случае невозможно
описать реализацию контура /} (А) при
одновременном воздействии нескольких элементов
Ркх, • • -, Ркп , так как наличие контура
Fj(Pkj)— 1 У любого из этих элементов в
отдельности формально достаточно для
перехода Fj (Д)=0 в Fi (А)=1.
В подобных случаях применяется
конъюнктивная форма связи (КФС) контуров
объекта и порождающей среды. При
конъюнктивной форме связи и в исходном и в
конечном состоянии объекта истинностное
значение логических величин контура fj(A),
подлежащего реализации, обозначается Fj(A)=1.
Следовательно, смысловое содержание
логической величины будет различным:
в исходном состоянии
Fj(A) = -
1, 	если /^должен входить
в состав F(A) контуров
объекта
(1.3.24)
0, 	если Fj не должен
входить в состав F(A);

94
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
в конечном состоянии
1, 	если входит в состав
контуров F(A) и
реализован
F; (А) = \
J _ (13 75^
О, 	если Fj входит в состав v ' '
контуров F{A) и не реа-
* лизован.
Истинностные значения контуров
элемента порождающей модели здесь такие:
где п — число элементов производственной
системы, взаимодействующих с объектами
обработки.
Для реализации объекта А с составом
преобразуемых контуров F(A)* в
производственной системе Р необходимо, чтобы
F(A)* с F(P) , (1.3.31)
или, на логическом уровне описания,
F(H)* = F(P) д F(v4)*. (1.3.32)
1, 	если рк участвует в
реализации Fj{A)
О, 	если рк не участвует в
* реализации Fj{A).
(1.3.26)
Матрица контуров [PxF(P)]
порождающей модели при КФС называется
конъюнктивной. Воздействие контуров рк на контуры
объекта А при КФС определяется по формуле
В модели производственной системы с
конъюнктивной матрицей контуров могут
быть реализованы только те контуры объектов
обработки, для которых выполняется условие
(1.3.28). Поэтому при КФС состав
преобразующих контуров производственной системы
определяется не по формулам (1.3.29),
(1.3.30), а по формуле
т
/=■(/*) = U (^<^>>) > (1 -3.33)
ЩА)к=ЩА)*л¥(рк), (1.3.27)
где F(A)* — требуемый набор контуров
объекта А в конечном состоянии. Вопрос о
действительной реализации любого
контура Fj(A) здесь решается путем анализа
достаточности состава элементов рк е Р
для реализации этого контура.
Требуемый состав этих элементов образует тело
P(Fj) = {pjl,..;Pjri) контура Fj(P) и опреде-
ляется заранее; Fj(A) будет реализован, если
Fj(A) = Fj (.P(Fj)) = A Fj(pJk) = 1. (1.3.28)
Из (1.3.20) и (1.3.21) следует, что
элемент рк е Р при ДФС может реализовать
любой контур Fj(A), если Fj{pk)-\.
Поэтому при ДФС состав преобразующих
контуров производственной системы
F(P)=\jF(pk), (1.3.29)
к-\
или, на логическом уровне описания, — по
формуле
т п
ЩР) = V A Fjipj ), (1.3.34)
у=1 к=\ JK
Если состав F(P) преобразующих
контуров определен по формулам (1.3.33), (1.3.34),
то условие реализации объекта А с составом
F(A)* преобразуемых контуров при КФС
соответствует (1.3.31), (1.3.32). Это позволяет
анализировать технологические возможности
производственной системы и при ДФС и при
КФС по единой методике, основанной на
математическом аппарате анализа унитарной
раскраски ПС-графа [см. формулы (1.1.20) —
(1.1.31)]. Состав F(P) контуров
производственной системы применима как унитарная
раскраска ГЮ-графа (1.3.14), вычисляемая
при ДФС контуров вершин по формуле
(1.3.30), а при КФС — по формуле (1.3.34).
Возможности производственной системы по
реализации преобразуемых контуров F(Al)
изделия характеризуются следующими
группами контуров:
входящими в F(A)*, которые
реализуются в производственной системе
F(zl)1 = F(^)* л F(P); (1.3.35)
или на логическом уровне описания,
FCP) = V F(Pk),
к=1
входящими в F(A)*, которые не
реализуются в производственной системе
F(А)и = F(А)* л F(Р),
(1.3.30)
(1.3.36)

ФОРМАЛИЗОВАННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИСТЕМ СБОРКИ
95
где F(Р)— результат инверсии булева
вектора F(P);
не входящими в ДЛ)*, которые могут
быть реализованы производственной системой
F(y4)m = f(A)* л F(P), (1.3.37)
где F(^) — результат инверсии булева
вектора ЩА);
не входящими в F(A)*, которые не
могут быть реализованы производственной
системой
F(/4)IV = F(^4)* л F(P). (1.3.38)
Если должны рассматриваться контуры,
входящие в некоторое расширенное по
сравнению с F(A)* множество контуров
F(A)S.3 F(A)*, то вместо формул (1.3.37),
(1.3.38) пользуются формулами
F(zl)111 = ЩА)* л F(P) л F(A)S , (1.3.39)
F(/4)IV = F(/4)* л F(P) а F^)5. (1.3.40)
Если должны анализироваться только
контуры, входящие в F(A)*, то формулами
(1.3.37), (1.3.38) вообще не пользуются.
При решении таких задач, как
обеспечение технологичности при проектировании
изделия, необходимо анализировать
возможность изменения изделия или
производственной системы за счет придания им новых
свойств, улучшающих технологичность. В
этих случаях вычисление по формуле (1.3.37)
позволяет выявить контуры, не входящие в
F(A)*, но реализуемые в существующей
системе Р, а вычисление по формуле (1.3.36) —
выявить контуры, для реализации которых
нужны новые элементы Р. Модель $(Р)
отражает производственные и технологические
возможности производственной системы и
используется для решения прямой и обратной
задачи технологического проектирования.
При решении прямой задачи на вход модели
поступают данные о подлежащих реализации
контурах изделия F(At)*; на выходе получают
набор контуров F(Pt) и элементов Р/
производственной системы, участвующих в
реализации контуров изделия; при этом
будет реализован состав контуров изделия
F(Aj)P с F(Pi) (рис. 1.3.15, а). Очевидно,
если
ПАдр = F(A,)*, (1.3.41)
то изделие А может быть изготовлено в
данной производственной системе. Если это
условие не выполняется, то часть контуров
FW°p = F(A) \ F(A,)P (1.3.42)
не может быть реализована и изделие А-, не
может быть изготовлено в данной
производственной системе. В этом случае в состав
производственной системы должны быть
включены новые оборудование, инструмент,
F(Ai)
В
HP)
р
[Р* F(p)]
[Р*Р]
■О-
а)
F(Pj)‘F(Aj)p
О
F(P)
Р
[P*F(P)]
[Р*Р]
O')
б)
Рис. 1.3.15. Схемы решения прямой (а) и обратной (б) задач
технологического проектирования

96
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
реализующие контуры F(Aj )р, либо эти
контуры изделия следует изменить так, чтобы
можно было реализовать в системе Р. Если
изменение контуров изделия невозможно или
нецелесообразно и недостающие элементы
производственной системы не могут быть
приобретены, то эти средства производства
должны быть заново спроектированы и
изготовлены; при этом состав контуров F(Aj )/>
является основой для разработки
технического задания на проектирование новых
средств производства.
Обратная задача технологического
проектирования решается по той же модели
производственной системы (рис. 1.3.15, б);
отличие от прямой задачи заключается в том, что
входом является набор Pj элементов
производственной системы, характеризующих у'-й
технологический процесс, а выходом — состав
контуров F(Pj) з F(Aj)p , характеризующих
контуры изделия, которые могут быть
реализованы в данной производственной системе.
Производительные возможности
отдельных элементов производственной системы
также могут быть проанализированы, однако
этот анализ осуществляется по-разному для
ДФС и КФС контуров изделия и элемента рк
производственной системы.
При ДФС производительные
возможности элемента рк по отношению к объекту А
характеризуются следующими группами
контуров:
нереализованными в F(A)k_\, которые
могут быть реализованы элементом рк:
F(А)\ = F^)*.., л Щр/с) л F(/4)’, (1.3.43)
где F(>4)£_i — результат инверсии вектора
F(A)k-i;
нереализованными в F{A)k_\, которые
не могут быть реализованы элементом рк:
F(^' = F(Л)*ч л Щрк) л F(y4)*, (1.3.44)
где F (рк) — результат инверсии вектора
F{Pk);
реализованными в F(A)k_\, которые
могли быть реализованы элементом рк:
Р(Л)[П = F(/4)^_! л Щрк); (1.3.45)
реализованными в F(A)k_\, которые не
могли быть реализованы элементом рк:
ЦА)™ =т)к-\**{РкУ 0-3.46)
Элемент рк может быть использован для
реализации А при условии F^A^ Ф 0. Если
известна совокупность Д элементов, то состав
контуров ДД), взаимодействующих с
контурами объекта А, вычисляется по формуле
(1.3.30). Этот состав достаточен для
изготовления А при условии (1.3.31) или (1.3.32).
Если это условие не выполняется, то в
дополнение к Р следует взять другие
совокупности, образующие множество
Pj = {P,,Pj,...,Pi}, такие, что
F(/l)* = ЩР/) л F(/l)*, (1.3.47)
F(Pj) = F(7>) v ЩР;) v ... v F(P,). (1.3.48)
Тогда состав элементов, входящих в
Pj,Pj,...,Pl, будет достаточным для
реализации объекта А.
Производительные возможности
элемента рк по отношению к объекту А при КФС
характеризуется следующими группами
контуров:
входящими в ДЛ)*, в реализации
которых может участвовать элемент рк.
Р(Л)1 = F(/l)* л F(pk), (1.3.49)
входящими в ДЛ)*, в реализации
которых элемент рк не может участвовать:
Р(Л)У = F(/l)* л Щрк), (1.3.50)
отсутствующими в ДЛ)*, в реализации
которых может участвовать элемент рк.
ЩА$1 =ЦА)'л¥(рк), (1.3.51)
отсутствующими в ДЛ)*, в реализации
которых не может участвовать элемент рк.
= F(/4)* л ¥(рк). (1.3.52)
Если известна совокупность Д
элементов производственной системы, то контуры
изделия, которые могут быть реализованы при
использовании этих элементов, определяются
по формулам (1.3.28), (1.3.34). Состав
элементов Pf достаточен для изготовления изделия
А, если выполняется условие вида (1.3.32).
Если это условие не выполняется, то в
дополнение к Pj следует взять другие совокуп-

ФОРМАЛИЗОВАННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИСТЕМ СБОРКИ
97
ности, удовлетворяющие условию (1.3.28) и
образующие множество Pj - { Pt, Pj,..., Р{ |,
для которого состав преобразующих контуров
F(Pj), вычисляемый по формуле (1.3.34),
удовлетворяет условию (1.3.47). В этом случае
состав элементов, входящих в Pj , достаточен
для изготовления изделия А.
Смешанная форма связи (СФС)
контуров объекта А и порождающей среды
характеризуется тем, что часть связей представляется
в дизъюнктивной, а часть — в
конъюнктивной форме. И сами модели порождающей
среды и алгоритмы их обработки при этом
существенно усложняются, так как
одинаковые по форме логические отношения могут
иметь при ДФС и КФС различное смысловое
содержание.
Моделирование негативного воздействия
(НВ) производственной системы Р на объект
А отличается от рассмотренного выше
моделирования позитивного воздействия (ПВ).
Воздействие негативного элемента рк ,
имеющего контур Fj(pk), приводит к
редуцированию, т.е. к возврату контура Fj(A)
объекта в предшествующее нереализованное
состояние, если он был реализован, и не
влияет на состояние Fj(A) , если он в
исходном состоянии не был реализован. Само
исходное состояние контура Fj(A) определяется
отношением (1.1.38). Поэтому логические
значения контура Fj(pk) негативного
элемента, воздействующего на контур Fj(A),
следующие:
' 0, если воздействие рк на А
приводит к редукции
контура Fj(A), т.е. к переходу
FjiPk) = FJ(A) =1 в состояние (1 з 53)
Fj(A)~ О
1, 	если воздействие рк не
ч влияет на состояние Fj(A).
Негативное воздействие элемента рк на
контуры А определяется по формуле
F(^=F(^_!aF(^). (1.3.54)
Производительные возможности
элемента рк по отношению к объекту А
характеризуются следующими группами контуров:
реализованными контурами А,
редуцируемыми элементом рк :
= F(v4)£_j a F(рк), (1.3.55)
реализованными контурами А, не
редуцируемыми элементом рк :
=F(>4)£_i aF(рк), (1.3.56)
нереализованными контурами А,
которые могли бы быть редуцированы элементом
Рк ■
F(/0[M =FU)*_,aF(p*), (1.3.57)
нереализованными контурами А,
которые не могут редуцироваться элементом рк :
F(yC=F(/0*_,AF(ft). (1.3.58)
При нейтральном воздействии (БВ) эле-
0
мента рк производственной системы Р
свойства объекта А не изменяются, однако место
О
рк в процессе воздействия не может быть
О
произвольным. Реальный элемент рк имеет
определенное функциональное назначение:
он является межоперационным накопителем
или транспортным устройством, контрольным
прибором — счетчиком деталей и т.п. Поэто-
0
му выбор элемента рк при формировании
проектного решения обусловлен наличием в
составе F(A)k_\ определенных контуров,
имеющих требуемые истинностные
значения. Считая набор контуров, влияющих на
О
возможность использования рк, множеством
О О
F(pk) , получим условие вхождения рк в
проектное решение Pt:
О О
рк е Р„ если F(pk) с F(A)k_,, (1.3.59)
или, на логическом уровне описания,
Рк е ph если Щрк) = F(/0*_! aF(p*). (1.3.60)

98
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Так как при нейтральном воздействии
свойства объекта А не изменяются, это
воздействие описывается отношением
ЦА)к =F(^_!aF(^), (1.3.61)
Условия вхождения рк в упорядоченное
множество Рт представляются следующим
образом. Множество Рт записывают в виде
упорядоченной последовательности, аналогичной
(1.3.5):
где
F(pk) с F(A) при VFj € F(A)* Щ = 1]. (1.3.62)
Реальный элемент производственной
системы чаще всего оказывает одновременно
разные воздействия на различные контуры
изделия: на одни — позитивное, на другие —
негативное, на третьи — нейтральное. В
частности, ограничивающие и свободные контуры
редко подвергаются позитивному
воздействию. Поэтому обозначение элемента рк или тк
как позитивного, негативного или
нейтрального верно лишь по отношению к
определенным контурам. Для отображения реального
характера воздействия элемента рк на объект
обработки полный состав его контуров
/’^♦разделяется на подмножества контуров,
оказывающих позитивное, негативное и
нейтральное действие:
FiPk)' = F(Pk)U F(pk)(J Р(рк). (1.3.63)
Подмножества контуров, оказывающих
позитивное и негативное воздействие,
целесообразно представлять в виде отдельных
матриц [АДР)]. Подмножество контуров,
оказывающих нейтральное воздействие,
может быть представлено в виде любой матрицы
[АДР)]: при этом нужно в соответствии с
О
(1.3.62) 	принять Fi(pk) = 1 для контуров,
О
входящих в F(pk) — если матрица [АР(Р)]
О
конъюнктивная, и F(pk) = 0, если матрица
[АДР)] дизъюнктивная.
Помимо свойств, характеризуемых
набором контуров ДР), модели производственной
системы должны учитывать другие факторы,
влияющие на получение проектного решения.
Влияние этих факторов отображается
наборами теоретико-множественных, логических и
количественных отношений, дополняющих
полихроматический nG-граф. Наиболее
общими являются отношения, определяющие
порядок элементов (контуров) в проектном
решении. Эти отношения представляются в
стандартной, для системы ИСТРА, форме.
Рт “ Ро(Р/, » Pi2 > Pik-\9 Ph 9 Pin )»
где Pq — мнимый, «пустой» элемент,
играющий служебную роль при моделировании.
Подмножество элементов, предшествующих
р1к в последовательности Рт обозначают Рк .
В составе Рт выделяют:
Bi {рк) — подмножества элементов, при
наличии которых рк может входить в Рт;
Cj(pk) — подмножества элементов, с
которыми элемент рк может быть смежным в
составе Рт;
Щ(Рк)~~ подмножества элементов, при
наличии которых рк не может входить в Рт.
Смысловое содержание групп элементов
Bi(рк), Cj(pk),W[(pk) зависит от характера
решаемой задачи. Так, если модель S(P)
охватывает операции установки, то Bj(pk) и
ЩРк) соответствуют операциям, влияющим
на определенность базирования и доступ к
месту установки элемента изделия,
устанавливаемого при использовании рк (см. подразд.
1.3.4).
Элемент рк может войти в
последовательность Рт при одновременном
выполнении условий
Vpk 6 рт
э Bi{pk)[Pi{Pk)
VPkePm\lCj(Pk)(Cj(Pk)
=*)]
(1.3.64)
(1.3.65)
VPk e Рт[v W,(pk){\Vi(pk) e /fjj, (1.3.66)
На логическом уровне совокупности
всех составовВ{(рк), С)(рк),Щ(рк) могут
быть представлены в виде логических
уравнений, в которых отдельные составы
МРк)> Cj(Pk)>Wl(Pk) бУДУт группами эле-
ментов, связанных конъюнкцией;
истинностные значения любого элемента рг , входя-
щего в Bi(pk), Cj(pk) или W,(pk) прини-

ФОРМАЛИЗОВАННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИСТЕМ СБОРКИ
99
маются равными единице, если рг
содержится в Рк , и нулю в противном случае.
Поэтому условия (1.3.64) — (1.3.66) в логической
форме соответственно имеют вид
а если группы контуров вида (1.3.72), то
F(A)P = V
7=1
V А
Л-1 *
(1.3.74)
УРк е Рт
В,(Рк) = </А(Рк) = \
/=!
(1.3.67)
УРк 6 Рт
Cj(pk)=VCj(pk) = l
V 7-1 )
(1.3.68)
^Рк е рт
В некоторых случаях отношения
вхождения элементов и их порядка в проектном
решении удобнее задавать в виде
ориентированного графа. С помощью графа задают и
отношения смежности элементов в связанных
моделях, хотя эти отношения также могут
быть представлены в виде составов элементов,
аналогичных Cj(pk).
Отношения порядка между контурами
проектного решения выражаются формулами,
аналогичными (1.3.64) — (1.3.69).
Внутри F{A) контуры объекта А
определенным образом взаимосвязаны друг с другом
по условиям их существования, что
накладывает определенные ограничения на
возможную очередность воздействия
обрабатывающей системы на контуры объекта обработки.
Если все контуры F{A) могут подвергаться
воздействию независимо один от другого в
любом сочетании, то это их свойство
описывается логическим отношением
^(Л) = ^(Л) = 0
, (1.3.69)
т
F(A)P = F] v F2 v ... v Fm = V Fj . (1.3.70)
7=1
Если группа из п контуров должна
подвергаться одновременному воздействию, то
F(A)P = F\ л 7*2 л ••• л Fn = /\ Fj . (1.3.71)
а если одновременно может подвергаться
воздействию только какой-либо один контур, то
т
F(A)p = F{VF2V...VFm = V Fj . (1.3.72)
Если могут подвергаться воздействию
независимо одна от другой группы контуров
вида (1.3.71), то
Если должны подвергаться
одновременному воздействию контуры п групп вида
(1.3.70), то
F(A)P = А
к=1
у л
VJ=] .
(1.3.75)
а если из п групп вида (1.3.72), то
F(A)P = Л
к=1
V Fk
м к
(1.3.76)
Если одновременно могут подвергаться
воздействию только контуры какой-либо
единственной группы вида (1.3.70), то
F(A)P = V \VFk
7=1 U=1
(1.3.77)
а если из п групп вида (1.3.71), то
(1.3.78)
Кроме указанных возможны и другие,
более сложные отношения F(A)р. Однако
отношения (1.3.70) — (1.3.78) достаточно
полно отражают влияние взаимосвязи контуров
изделия на процессы производства, поэтому
они в системе моделирования ИСТРА
регламентированы — см. РД 50-464-84.
Аналогичные отношения связывают
контуры производственной системы и ее
элементов. Если все контуры F(P) могут
участвовать в реализации контуров объекта
обработки одновременно или поочередно в любой
последовательности, независимо один от
другого, то
т
F(P) = Vfy. (1.3.79)
Если группа из п контуров
производственной системы может участвовать в
реализации контуров объекта обработки только
одновременно по всем контурам, то
F(A)p = V
У=1
П
Л Fk
к=1 К
(1.3.73)
F{P)=/\F;, (1.3.80)
7=1
4:

100
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
а если эта группа одновременно может
участвовать в реализации только какого-либо
единственного контура объекта обработки, то
т
F(P) = V Fj, (1.3.81)
j=i J
и т.д. Подобные отношения связывают и
контуры элементов р^. При этом следует иметь в
виду, что отношения между контурами F(P)
системы Р и отношения между контурами
F(pk) ее элементов могут быть различными.
1.3.8. 	МАТЕРИАЛЬНЫЕ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПОТОКИ
ПРИ СБОРКЕ ИЗДЕЛИЙ
Технологическая система сборочного
производства (ТС) является стационарной
динамической системой с дискретным
временем. Ее функция, заключающаяся в переводе
объектов производства из исходного
состояния в конечное, реализуется с помощью
потоков материалов (детали, инструмент,
оснастка), энергии и информации. Обобщенную
ТС сборки можно представить схемой,
показанной на рис. 1.3.16. Материальный поток
деталей и дополнительных материалов
(припой, клей и т.д.) с определенным
информационным содержанием под действием
энергетического потока, организованного в
соответствии с требованием
информационного, преобразуется в материальный поток с
иным информационным содержанием —
изделие.
Объект производства и организационные
формы сборки определяют структуру и
степень сложности ТС. Стационарная сборка
соединения из двух деталей, выполняемая
рабочим, — наиболее простая система. В ней
материальный поток, состоящий из базовой и
комплектующей деталей под механическим
воздействием рабочего, использующего
мускульную энергию (и/или иную энергию) и
информацию, преобразуется в сборочную
единицу. При этом используется
консервативная информация в виде профессиональных
знаний рабочего и оперативная, которая
генерируется на сборочной позиции вследствие
инструментальных действий (измерений
параметров деталей). Наиболее сложная ТС —
технологически гибкий автоматический
многопозиционный комплекс.
Основным требованием к организации и
функционированию ТС при заданных
ограничениях по производительности и качеству
изделия является минимальный расход
ресурсов. Используя понятие единицы
комплексного ресурса г, под которым понимается
совокупность отдельных видов ресурсов
(материальных, энергетических и
информационных), позволяющих выполнить сборку одного
изделия, определяют ресурсы R, необходимые
для функционирования ТС.
Для систем, в которых по одному
технологическому маршруту одновременно
изготавливается только одно изделие,
R = r + Ar, (1.3.82)
где А г — резерв ресурсов.
Одной из составляющих А г является
межоперационный задел деталей, который
компенсирует колебания продолжительности
выполнения операции или образуется при
сборке методом групповой
взаимозаменяемости.
Для систем, в которых одновременно
выполняется некоторое множество
технологических и транспортно-складских операций
над отдельными и находящимися на разных
этапах завершения изделиями одного типа,
ресурсы рассчитываются по формуле
R = r^ + AR, (1.3.83)
tT
где tn — длительность цикла сборки изделия;
/т — такт выпуска; AR — общий резерв
ресурсов системы.
Ресурс системы, в которой
одновременно проводится некоторое множество изделий
различного типа, равен сумме ресурсов,
рассчитанных по (1.3.83). Информационная
компонента ресурса может быть альтернативой
использованию материалов и энергии,
обеспечивая их экономию.
Ресурс оценивают в стоимостных
характеристиках.
Рис. 1.3.16. Схема технологической системы
сборочного производства:
Э — элементы технологической системы;
БД — базовая деталь; КД — комплектующая деталь;
Я — собранное изделие; ТОЙ — технологическая
оснастка и инструмент; М — дополнительные
материалы; Э — энергия; Ин — информация

ПОТОКИ ПРИ СБОРКЕ ИЗДЕЛИЙ
101
Характер изменения расхода
компонентов ресурса за цикл сборки изделия
определяет изменение интенсивности материальных,
энергетических и информационных потоков
во времени. Расчет интенсивности и
распределение потоков элементами ТС выполняются
на стадии проектирования системы методами
аналитического и имитационного
моделирования.
Материальные потоки характеризуются
параллельностью, цикличностью и конвейер-
ностью. Под движением потока понимается
как его обслуживание (транспортирование,
сборка), так и хранение в перерывах между
обслуживанием. При решении задачи
распределения материального потока между
пунктами адресования основной целью является
определение такого их размещения, которое с
учетом последовательности операций и других
действующих ограничений обеспечивало бы
минимальные длины транспортных путей.
При этом с учетом загрузки отдельных
позиций сборки определяют количество и
вместимость как централизованных, так и
децентрализованных накопителей деталей, сборочных
единиц и дополнительных материалов.
Под оптимизацией потоков понимают
обеспечение минимального времени простоя
технологического оборудования из-за
несвоевременного поступления материалов.
При решении задачи распределения
материальных потоков вначале расчитывают
интенсивность потока предметов
производства — деталей, сборочных единиц,
дополнительных материалов, а далее — потока
инструмента и оснастки. Инструмент и оснастка в
отличие от предметов производства имеют
период обращения. По интенсивности
потоков расчитывается загрузка транспортной
подсистемы.
Уменьшение возможного материального
потока предметов производства выполняется
на стадии проектирования изделия
уменьшением количества входящих в него деталей, их
унификацией и минимизацией массы.
Унификация деталей изделия позволяет сократить
количество сборочных позиций (замена
нескольких одношпиндельных позиций одной
многошпиндельной и т.д.), унифицировать
инструмент и оснастку, что сокращает
количество транспортных путей и улучшает
структуру потока. Минимизация может
производиться за счет более полной информации о
работе материала деталей под действием
эксплуатационных нагрузок или за счет
увеличения энергозатрат в технологическом процессе.
Например, можно уменьшить массу втулки
соединения с натягом, если изменить способ
сборки — вместо запрессовки применить
сборку с термовоздействием. В этом случае за
счет повышения в 2—2,5 раза прочности
соединения уменьшается масса втулки, но
требуется ее нагрев или охлаждение вала.
Потери материальных потоков в
сборочном производстве незначительны и
характерны главным образом для технологических
процессов, связанных с использованием
дополнительных материалов.
Энергетические потоки для воздействия
на материальные потоки могут
преобразовываться по форме (электрическая энергия — в
гидравлическую и т.д.) и структуре
(трансформация электричества). При их
транспортировании и накоплении происходят более
существенные и необратимые потери, чем
потери в материальных потоках.
Характер, распределение и
интенсивность энергетических потоков определяются
технологическим процессом и компоновкой
энергопотребляющих элементов ТС. Поэтому
модель функционирования энергетических
потоков создается и исследуется на проектной
стадии после моделирования материальных.
При этом схема потоков обычно
интерпретируется графом, вершины которого
соответствуют элементам ТС, а ребра —
энергетическим связям.
В ТС возникают и поддерживаются
тепловые потоки, которые влияют на ее режим
работы. Существенными источниками этих
потоков являются сварочные посты, позиции
пайки и нагретые или охлажденные для
сборки детали. Подвергнутые термовоздействию
детали за цикл сборки меняют свое
теплосодержание и теплосодержание сопряженных с
ними деталей и сборочных единиц, а также
оборудования, с которым взаимодействуют.
Изменение количества и распределение
теплоты в элементах сборочных устройств
должны находиться в пределах, которые позволяют
устройству нормально работать. При
циклической работе ТС находится в квазистационар-
ном тепловом режиме.
Также, как и материал, энергию можно
сэкономить благодаря информации. Более
полное знание особенностей деталей изделия
позволяет при проектировании ТС свести к
минимуму количество переориентаций,
применить гравитационную загрузку, пассивное
ориентирование, использовать при сборке
магнитные силы и т.д. При
функционировании ТС начальная информация об объектах и
процессах пополняется с помощью измерений
их параметров. Необходимая для выполнения
данной операции (процесса) энергия
E-£min+(Emax-Emin)e-J, (1.3.84)
где Етjn — расход энергии, при котором еще
можно реализовать данную операцию

102
Глава 1.3. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
(процесс); Етах — расход энергии при
консервативной (неполной) информации Jq об
объекте или процессе; / — информация,
получаемая измерениями.
Уравнение (1.3.84) получено исходя из
предположения, что J линейно зависит от
измеряемых параметров.
Так, расход тепловой энергии, идущей
на нагрев партии деталей, при термической
сборке соединений с натягом уменьшается на
25-30%, если сборка ведется исходя не из
вычисленного максимального натяга
(информация /q), а из действительного натяга,
который определяется после выполнения
измерений. Чем точнее определен действительный
натяг, тем экономичней температурный
режим сборки.
Повышение точности измерений того
или иного параметра в интервале е за счет
уменьшения среднеквадратичной ошибки
измерений ои увеличивает надежность Р
оценки измерения (табл. 1.3.5)
Относительный доверительный интервал г — интервал
Ах значений измеряемого параметра, в
границах которого должно находиться его истинное
значение с заданной вероятностью в долях аи:
1.3.5. 	Надежность оценки измерения параметра
для интервала
£
Р
8
Р
8
Р
0
0
0,3
0,24
2,0
0,95
0,05
0,04
0,4
0,31
2,5
0,988
0,1
0,08
0,5
0,38
3,0
0,997
0,15
0,012
1,0
0,68
3,5
0,9995
0,2
0,016
1,5
0,87
4,0
0,99993
Если уменьшение энергии зависит от
информации о нескольких параметрах
объекта (процесса), то вычисляется общее значение
Е по составляющим ее частям, каждая из
которых зависит от конкретных параметров, а
потом производится суммирование частей.
Целенаправленное взаимодействие
энергетического потока с материальным строится
на основании функционирования
информационного потока. Функционирование
определяется источниками (внешним и внутренним
по отношению к ТС), каналами передачи и
устройствами хранения. Хранение можно
рассматривать как передачу информации во
времени. Так же, как энергия, информация
рассеивается при передаче (ослабление
сигнала) и в самом процессе получения.
Информация допускает повторное использование.
Управление ТС сборки ведется по
событийным моментам, т.е. когда происходит
скачкообразное изменение состояния объекта
управления. По состоянию в событийный
момент и по алгоритмическому описанию
состояния элементов ТС определяется
стратегия управления. Информационная
подсистема ТС представляет собой совокупность
устройств сбора, хранения и обработки
информации и реализуется в зависимости от
поставленных целей с помощью
инструментов, измерительных машин, сенсоров,
датчиков, различного типа носителей,
вычислительных устройств.
Автоматические устройства и комплексы
управляются подсистемами, имеющими
двухил и трехуровневую структуру: нижний
уровень — управление отдельными
исполнительными устройствами и единицами основного и
вспомогательного оборудования;
промежуточный (может не быть) — групповое управление
оборудованием; верхний — управление всей
совокупностью оборудования и связь с
высшими уровнями управления. Соответственно
циркулируют информационные потоки.
Схема информационных потоков при управлении
гибким модулем сборки с межуровневым
распределением функций управления приведена
на рис. 1.3.17.
Подсистемы управления агрегатами
(объектами управления) состоят из модулей,
аппаратно представляющих законченные
микропроцессорные устройства. Объединение
подсистем управления агрегатами в единую
систему управления ТС осуществляется на
третьем уровне иерархии с помощью
головной ЭВМ, в качестве которой обычно
используется высокопроизводительная микроЭВМ,
программно совместимая с процессорами
нижних уровней.
При решении задачи формирования
средств, обеспечивающих требуемое
функционирование ТС, используют
математические модели распределения ограниченных
информационных ресурсов разных
стоимостей по уровням иерархии с целью
удовлетворения выявленным потребностям при
минимальных расходах. Вычислительные ресурсы
описывают двумя основными параметрами:
максимальной скоростью обработки и
объемом памяти.

ПОТОКИ ПРИ СБОРКЕ ИЗДЕЛИЙ
103
Рис. 1.3.17. Схема информационных потоков в системе управления
гибким модулем сборки:
1 — сборочный робот; 2 — датчики; 3 — двухкоординатный стол; 4 — многоинструментальная сборочная
головка; 5 — несинхронный конвейер; 6 — вспомогательные устройства; 7 — модуль управления степенью
подвижности; 8— модуль взаимодействия с датчиками; 9 — модуль управления дискретными входами -
выходами; 10, 14 — модули межуровневой связи системы управления гибким модулем сборки; 11 — модуль
интерпретации программы потребителя; 12 — модуль реализации сложных перемещений; 13 — модуль связи с
высшими уровнями управления (АСУ ГАП); 15 — модуль диспетчерского управления; 16 — модуль таймирования
и диагностики; 17 — модуль генерации состава системы; Л — мультипроцессорный магистральный интерфейс;
Б — радиальный последовательный интерфейс; В — выход на высшие уровни (АСУ ГАП);
I, И, III — уровни управления
Качество управляющих воздействий и их
эффективность зависят от своевременности и
полноты получаемой информации о
состоянии объекта управления, а также от алгоритма
управления. Получить более достоверную
информацию можно не только за счет
увеличения точности производимых измерений, но
и за счет увеличения их количества.
Необходимое число измерений параметра в
зависимости от требуемой вероятности безотказной
работы Р и интервала приведено в табл. 1.3.6.
Информация об измеряемом параметре
при равноточных и независимых измерениях
с учетом случайной составляющей
погрешности измерительного прибора в случае, если
последняя подчиняется закону нормального
распределения, равна
J = Int 2пе
о2 	+а”
°пр +
(1.3.86)
где а^р — среднеквадратичная ошибка,
обусловленная работой прибора; п — количество
измерений.
1.3.6. 	Число измерений в зависимости от
вероятности безотказной работы Р
8
Р
0,5
0,7
0,9
0,95
0,99
1,0
2
3
5
7
11
0,5
3
6
13
18
31
0,4
4
8
19
27
46
0,3
6
13
32
46
78
0,2
13
29
70
100
170
Максимально возможная информация
об измеряемом параметре рассчитывается по
(1.3.86) 	при п -» оо.
В качестве примера распределения
материальных и основных энергетических и
информационных потоков на рис. 1.3.18
приведена структурная схема технологически
гибкой системы сборки соединений, собираемых
с нагревом, построенная по модульному
принципу. Она включает в себя накопители дета-

104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Рис. 1.3.18. Структурная схема гибкой системы сборки соединений
с использованием нагрева:
НК\,...,НКп — накопители деталей; Ml, Ml — манипуляторы; ОС — магазин автоматически
сменяемой оснастки; ИНА — индукционно-нагревательный автомат; ЭП — модуль энергопитания;
СБА — сборочный автомат; КУ — контрольное устройство; ПУ — устройство готовой продукции;
УВиН — блок наблюдения: 1 — информация о температурном режиме сборки; 2 — информация о
силовом режиме сборки; 3 — информация о длительности операции и общем цикле сборки;
4 — информация о согласовании работы манипуляторов и контрольного устройства;
5 — информация о режимах выполнения соединения;
УВК ГПС — управляющий вычислительный комплекс
лей (НК), манипуляторы (М\ и М2), магазин
автоматически сменяемой оснастки (ОС),
индукционно-нагревательный автомат (ИНА),
сборочный автомат (СБА), автоматическое
контрольное устройства (КУ), приемное
устройство готовой продукции (ПУ), модуль
управляющей подсистемы с блоком
наблюдения (УВиН), который связан с управляющим
вычислительным комплексом гибкой
производственной системы (УВК ГПС). Из модулей
жизнеобеспечения обозначен только модуль
энергопитания (ЭП), имеющий силовую
энергосвязь с ИНА.
Двойными стрелками показаны
материальные потоки, штриховыми —
энергетические, сплошными — информационные.
Исходной информацией, поступающей
из УВК ГПС, являются данные о деталях,
соединениях и допустимой температуре
термовоздействия. В УВиН определяются
температурный и силовой режимы сборки
(соответственно блоки / и 2),
последовательность сборки многоэлементного соединения,
время скрепления деталей при различных
возможных натягах, длительность отдельных
сборочных операций и общий цикл (блок 3).
На основании информации о цикле
согласовывается работа манипуляторов и
контрольного устройства (блок 4). Последнее
выполняет контроль только тех параметров
соединения, на которые не влияет изменение
температуры деталей. Текущая информация о
деталях, получаемая при измерении,
обрабатывается в УВиН и режимы технологического
процесса для каждого соединения данного типа
изделия корректируется (блок 5). Здесь
материальный поток от ИНА совпадает с ветвями
энергетического, поскольку охватывающие
детали подаются на сборку нагретыми.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балакшин Б. С. Теория и практика
технологии машиностроения. В 2 кн. Кн. 2.
Основы технологии машиностроения. М.:
Машиностроение, 1982. 367с.
2. Гибкие производственные системы
сборки / П.И. Алексеев, А. Г. Герасимов,
Э.П. Давыденко и др.: Под общ. ред.
A. 	И. Федотова. Л.: Машиностроение. 1989.
349с.
3. Гибкие сборочные системы / Под ред.
У.Б. Хегинботама. М.: Машиностроение, 1988.
400с.
4. Диалоговое проектирование
технологических процессов / Н. М. Капустин,
B. 	В. Павлов, Л. А. Козлов др. М.:
Машиностроение, 1983. 255с.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
105
5. Зенкин А.С., Арпентьев Б.М. Сборка
неподвижных соединений термическими
методами. М.: Машиностроение, 1987. 128с.
6. Лебедовский М.С., Вейц В.Л.,
Федотов А.И. Научные основы автоматической
сборки. Л.: Машиностроение, 1985. 316с.
7. Научные основы автоматизации
сборки машин / М.П. Новиков, А.В. Воронин,
М.В. Вейнберг и др. / Под ред. М. П.
Новикова. М.: Машиностроение, 1976. 472с.
8. Павлов В.В. Математическое
обеспечение САПР в производстве летательных
аппаратов. М.: Изд. МФТИ, 1978. 68 с.
9. Технология сборки самолетов и
вертолетов: Под ред. В.И. Ершова. В 2т. Т.1
В.В. Павлов, Б.А. Медведев, В.С. Хухорев.
Теоретические основы сборки. М.: Изд. МАИ,
1993. 288с.
10. Павлов В.В. Полихроматические
графы и технические системы // Математическое
моделирование дискретного производства: Сб.
научных трудов ИКТИ РАН, вып. 1: Под ред.
Ю.М. Соломенцева. М.: ИКТИ РАН, 1993. с.
33-41.
11. Павлов В.В. Полихроматические
множества в теории систем // Проблемы
CALS-технологий: Сборник научных трудов /
Под ред. В.Г. Митрофанова. М.: «ЯНУС-К»,
1998. с 35-46.
12. Сборка и монтаж изделий
машиностроения: Справочник. В 2 т. Т. 1. Сборка
изделий машиностроения / П.П. Алексеенко,
М.Л. Гельфанд, Б.Г. Гольдштейн и др.: Под
ред. В.С. Корсакова, В.К. Замятина. М.:
Машиностроение, 1983. 480 с.
13. Технологичность конструкции изделия:
Справочник / Ю.Д. Амиров, Т.К. Алферова,
П.Н. Волков и др.: Под общ. ред.
Ю.Д. Амирова. М.: Машиностроение, 1990. 768 с.

РАЗДЕЛ 2
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ
Глава 2.1
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ
ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
2.1.1. 	ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
2.1.1.1. 	ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ
Эти материалы включают: описание
служебного назначения объекта производства
[1]; технические требования и нормы,
определяющие его служебное назначение; рабочие
чертежи; данные о количестве изделий,
изготовляемых в единицу времени и по
неизменным чертежам; структуру организаций и
предприятий, в которых предполагается
организовать и осуществлять подготовку,
осваивать и изготовлять изделия; местонахождение
и среду, в которой находится предприятие;
сведения о кадрах — инженерно-технических
работниках и рабочих; плановые сроки
организации производства, освоения и подготовки
изготовления изделий.
2.!. 1.2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
Задачей технологического процесса
является экономичное изготовление изделий
требуемого качества в заданном количестве.
В соответствии с поставленной задачей
необходимо [6]: ознакомиться со служебным
назначением изделий; изучить и
проанализировать технические требования и нормы
точности, производительности и т.д.;
ознакомиться с программой выпуска изделий и
перспективой дальнейшего их изготовления;
изучить возможность производства продукции на
данном предприятии и необходимые для
этого условия.
После этого можно непосредственно
приступать к проектированию
технологического процесса сборки изделий, которое
включает следующее [2]: предварительную
оценку целесообразности автоматизации и
механизации сборки изделий; анализ
технологичности и экономичности собираемых
изделий и разработку вариантов их
совершенствования с учетом условий производства,
возможности их унификации и
стандартизации; выявление рациональной
последовательности установки деталей в изделия; выбор
метода соединения деталей; расчет
необходимой точности относительного положения
деталей для их соединения; расчет режимов
сборочного процесса; расчет затрат времени
на соединение деталей; выбор
технологической оснастки для соединяемых деталей;
выбор сборочного оборудования; выбор
загрузочно-транспортных средств; выбор
оптимальной структуры сборочной операции и
рациональной компоновки сборочной
системы.
Служебное назначение изделий. Любое
изделие предназначено для выполнения
определенного технологического процесса.
Поэтому начинать изучение служебного назначения
надо с уточнения того, что необходимо
обеспечить при работе изделия: точность и
скорость перемещения, производительность
устройства, его КПД и экономичность. Нужно
проверить, соблюдаются ли нормы
безопасности: уровень шума, загазованность,
освещенность и др. Требуется уточнить условия
эксплуатации, действующие ограничения по
массе, габаритным размерам, используемым
материалам, видам энергии. Например,
унифицированный редуктор сельскохозяйственных
машин предназначен для использования в
машинах различного назначения, работающих
в полевых и стационарных условиях, уровень
шума которых не должен наносить вред
здоровью людей.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
107
Исходя из изложенного, служебное
назначение данного редуктора будет содержать
следующие сведения: максимальное и
минимальное значения крутящего момента на
выходном валу, диапазон частот его вращения и
входного вала, КПД редуктора, условия его
эксплуатации: температуру окружающей
среды, запыленность, допустимый уровень шума.
Технические требования к изделию как к
силовому узлу будут регламентироваться
исходя из окружной скорости и уровня шума,
создаваемого при этом. Существует связь
между уровнем шума, скоростью и нормами
точности зубчатых передач. Обычно нормы
точности включают: значение
гарантированного бокового зазора между зубьями колес
зубчатой передачи, значения относительного
углового перекоса зубьев сопрягаемых колес
на ширине колеса в каждой из плоскостей,
размеры и расположение пятен контакта
сцепляемых колес, отклонения от совпадения
вершин колес конической передачи в каждом
направлении и др. Важно определить метод
достижения точности каждого замыкающего
звена размерной цепи, описывающий
соответствующее техническое требование к
объекту изготовления по точности.
Программа выпуска изделий,
длительность их производства, ориентировочная (по
аналогии с ранее известными решениями)
трудоемкость и станкоемкость их сборки
позволяют наметить вид и организационные
формы производственного процесса сборки
изделия. Решающими факторами при этом
является количество изготовляемых изделий и
их качество, а основной целью, как правило, —
минимальная себестоимость изделий.
2.1.2. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ И ВЫБОР
МЕТОДА ДОСТИЖЕНИЯ ТРЕБУЕМОЙ ТОЧНОСТИ
ЗАМЫКАЮЩИХ ЗВЕНЬЕВ
2.1.2.1. 	АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Цель анализа - исходя из необходимой
точности изделий, установить точность
размеров поверхностей соединяемых деталей и
точность их относительного положения в
изделии [6, 7]. Например, для выполнения
служебного назначения и нормальной работы
зубчатой передачи необходим зазор между
зубьями колес, гарантированное минимальное
значение которого зависит от вида
сопряжения; для цилиндрических зубчатых колёс оно
регламентировано ГОСТ 1643-81. Этот зазор
предотвращает возможность заклинивания
колес зубчатой передачи вследствие
температурного деформирования, возникающего при
работе машины.
Максимальное значение бокового зазора
ограничивают исходя из служебного
назначения изделия: для масляных насосов - чтобы
не было прорыва масла из полости
нагнетания; для большинства изделий -
кинематической точностью и плавностью работы, а также
допустимым уровнем шума. Степень точности
силовых передач определяется исходя из
уровня шума, который зависит от скорости
вращения зубчатых колес. При скорости до
12 м/с степень точности прямозубых
цилиндрических зубчатых передач 7-я. Для этой же
степени точности для косозубых колес
допустима скорость до 20 м/с. При пониженной
точности зубчатых передач — соответственно
скорость 6 и 10 м/с.
Максимальное значение бокового зазора
jn определяет наибольший возможный
относительный поворот (в пределах зазора)
сцепляемых зубчатых колес (рис. 2.1.1, а, б):
<9 А = arctg(2y„ cosanvoMiOl) J
<9 В = arctg(2j„ cosahv0/dHo2),
где фл, фд — допустимый поворот
соответственно меньшего и большего колеса при
неизменном положении сопряженного колеса;
dноь ^н02 “ диаметр начальной окружности
соответственно меньшего и большего колеса;
aAvO “ У1"0-11 зацепления.
Из формул видно, что на больший угол
может повернуться меньшее колесо, поэтому
кинематическую точность зубчатой передачи
определяет большее колесо. Кинематическая
точность зубчатой передачи зависит от
точности изготовления зубчатых колес, валов,
подшипников, корпуса и других деталей, а также
от точности их установки - достигнутого
относительного положения в результате сборки
и в процессе эксплуатации под действием
рабочих и всех других видов нагрузбк.
Служебное назначение зубчатой
передачи учитывает условия ее работы. Исходя из
предельных значений зазора между зубьями
зубчатых колес передачи регламентируют
смещение их делительных окружностей
(допуски исходных звеньев Мд, Яд в двух
взаимно перпендикулярных плоскостях) и
допустимые перекосы (допуски звеньев |!д и Уд)
зубьев на ширине колеса (рис. 2.1.1, в, г).
Значения предельно допустимых
смещений делительных окружностей (d^.d^)
определяют требования к точности профиля и
толщине зубьев, точности шага, размерам и
положению осей делительных окружностей
(допуски составляющих звеньев Мt, Я5 ,
Pl, Vi, Мц , Нц , рц , Уц), положению

108
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Ось отверстий
в корпусе
Ось шейки бала
под подшипник
Ось шейки вала
под колесо
Ось отверстий в корпусе
Ось наружной поверхности подшипника
Ось шейки вала под подшипник S
Ось делительной окружности
Ось отверстия
в колесе
Ось делительной окружности колесо
Рис. 2.1.1. Размерные связи в изделиях машиностроения

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ И ВЫБОР МЕТОДА ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ
109
осей посадочных отверстий зубчатых колес
(допуски составляющих звеньев Мщ , Н\§ ,
Й10 > ую) и их положению относительно
соответствующих посадочных шеек валов
(допуски звеньев М9 , #9 , р9 , v9),
допуски на соосность посадочных шеек валов под
зубчатые колеса и подшипники (М8 , #8 ,
, vg), допуски на межосевые расстояния
(допуски звеньев М$ , Н$ , Р5 , V5 ), а также
на смещения (звенья и Н4) и
повороты (Рб , Р4 , v6 , V4 ) собранных с
деталями валов в корпусе и др.
Суммарное относительное смещение
сцепляемых в пространстве зубчатых колес
равно ^5М\ + ЬН\ , а относительный
перекос - arctg ytg2pA + tg2vA . Относительный
перекос зубьев колес зубчатой передачи
влияет на расположение пятен контакта как вдоль
зубьев, так и по высоте (рис. 2.1.1, д). Пятно
должно располагаться в средней части
контактирующих сцепляемых колес. Площадь
контакта зубьев цилиндрических колес
регламентирована, поскольку она влияет на
удельную нагрузку на зубья колес, а,
следовательно, на их износ (срок службы) и прочностные
свойства.
Требуемая точность относительного
положения зубьев колес зубчатой передачи
(кинематическая точность и плавность
работы) в основном достигается методами
неполной и реже полной взаимозаменяемости.
Точность отдельных составляющих звеньев
размерных цепей и относительных поворотов
может быть повышена путем частичного
применения метода регулировки (поворотом
наружных колец подшипников). В пределах
допуска на изготовление кольца имеют
разную толщину, поэтому изменением их
положения можно изменить направление и
значение биения. Для этой цели применяют также
специальные стаканы с отверстиями,
эксцентрично расположенными относительно их
наружной поверхности. В них устанавливают
подшипники. Разворачивая кольца
подшипников в корпусе собираемого изделия,
добиваются требуемой точности. Стабилизация
положения осей вращения зубчатых колес
передачи возможна путем применения
упругих колец и втулок, обеспечивающих нулевой
зазор в подшипниках как при сборке, так и в
процессе эксплуатации. Иногда применяют
метод пригонки (совместного растачивания
заготовок деталей), позволяющий сократить
число составляющих звеньев размерных
цепей.
Выбор метода достижения требуемой
точности каждого из замыкающих звеньев
размерных цепей изделия служит
необходимым средством анализа его конструкции.
2.1.2.2. 	МЕТОДЫ ДОСТИЖЕНИЯ ТРЕБУЕМОЙ
ТОЧНОСТИ ЗАМЫКАЮЩЕГО ЗВЕНА
Проектирование конструкции изделия и
разработка технологии его сборки тесно
связаны с выбором методов достижения
требуемой точности замыкающих звеньев размерных
цепей. При этом следует учитывать не только
конструкцию и параметры точности изделия,
но и производственные условия: программу
выпуска изделий, габаритные размеры и массу
изделий, режим работы производства, состав
оборудования и технологической оснастки,
квалификацию рабочих.
Обеспечение любого метода достижения
требуемой точности предусматривает
определённость базирования деталей в изделии.
Выбор метода достижения требуемой
точности и назначение допусков на
составляющие звенья размерной цепи производится
исходя из экономических соображений с
учетом условий производства.
Метод полной взаимозаменяемости.
Сущность его заключается в достижении
требуемой точности замыкающего звена при
ручной сборке всех изделий без выбора,
подбора или изменения размеров
компенсирующих деталей [1]. При использовании данного
метода сокращается трудоемкость при ручной
сборке или машиноемкость в случае
автоматической сборки, так как не требуется
производить выбор, подбор, разборку или
изменение размеров комплектующих изделия
деталей. В этом случае значительно упрощается
конструкция сборочных автоматов, что
приводит к повышению их надежности, а в
случае ручной сборки не требуется наличия
сборщиков высокой квалификации. К
преимуществам метода следует отнести
возможность широкой кооперации и специализации
производств по изготовлению комплектующих
деталей и сборочных единиц, что резко
снижает себестоимость их изготовления и
упрощает нормирование сборочных процессов.
Метод наиболее широко используется в тех
случаях, когда не требуется достижения
высокой точности замыкающего звена размерной
цепи и при незначительном числе звеньев
цепи. Значительное влияние на выбор метода
оказывает объем выпуска изделий. С
увеличением объема выпуска возрастает возможность
использования более производительного и
точного оборудования, инструмента и другой
технологической оснастки.

по
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Выбор метода производится на
основании оценки среднего значения поля допуска
составляющих звеньев Гср, определяемого
исходя из принципа равного влияния
составляющих звеньев на замыкающее звено:
Тср = ТА/{т-1), (2.1.1)
где ТА - допуск на замыкающее звено; т —
общее число звеньев размерной цепи,
включая и замыкающее звено.
Для сборки изделий методом полной
взаимозаменяемости необходимо выполнение
двух условий.
1. 	Допуски и координаты середин полей
допусков должны быть установлены с учетом
следующих зависимостей:
т-\
ТА = £7}; (2.1.2)
/ = 1
п т-\
Дод = ХД0/-ЕА0/’ (2.1.3)
1 = 1 /7 +1
где р - число звеньев, имеющих допуски
установленные стандартом.
Затем на основе рассчитанного значения
Тср производят коррекцию полей допусков
на составляющие звенья с учетом
номинальных значений размеров звеньев — деталей,
производственных условий их изготовления и
экономических соображений.
Допуск в зависимости от номинального
размера можно установить из стандартных
таблиц, либо воспользоваться зависимостью
Т = 0,3 ш„0’35 ехр(0,45<2),
где Dn - номинальный размер; Q - номер
квалитета (от 8 до 12).
После назначения 7} и А о/ необходимо
произвести проверку, используя уравнения
для расчета предельных отклонений
замыкающего звена (наибольшего Ад6 и
наименьшего АдМ ):
где 7} — допуск /-го звена цепи; Аод ~
значение координаты середины поля допуска
замыкающего звена размерной цепи; п -
чис/7 /72-1 /77-1
Ад6 = X Д0/ - X Д0/ + X Ti/2 ’ <2Л-5>
/ = 1 /7+1 / = 1
ло увеличивающих звеньев; А о/ и Aq, —
координаты середины поля допуска
соответственно увеличивающего и уменьшающего
/-го составляющего звена размерной цепи.
Допуск и координаты середины поля
допуска на замыкающее звено устанавливают
исходя из служебного назначения
собираемого изделия, они заранее известны. Задача
конструктора сводится к тому, чтобы
назначить допуски и координаты середин полей
допусков на размеры комплектующих
деталей, составляющих плоскую размерную цепь с
параллельными звеньями, так, чтобы
соблюдались условия (2.1.2) и (2.1.3). Для расчета
допусков для (/72—1) составляющих звеньев
вместо (m - 1) уравнений существует только
одно, поэтому в данном случае имеется
неопределенность решения задачи. Практически
это означает, что имеется бесконечное
множество решений различных сочетаний
величин 7} и Ао/. ■
Назначение допусков на составляющие
звенья размерной цепи производят с учетом
среднего значения поля допуска (2.1.1) и
установленных допусков Tci на стандартные
детали:
Т’д-ХТ’с/
пг _ /=1
ср~ m-p-1 ’
(2.1.4)
П /77-1 /77-1
дНдМ = X д0/ - X д0/ - X Ti/2 ■ (2-1 -6>
/ = 1 /7+1 / = 1
2. 	Погрешности изготовления деталей
(составляющих звеньев размерной цепи)
должны быть в пределах установленных
значений и координат середин полей допусков
или предельных отклонений размеров, т. е.
п ->
/77-1
/77-1
дНДб^ХДо>/
-Хд»/
+'Х“/
/2;
ы\
я+1
/=1
JL
т-1 <_
/77-1
ДНЛМ^ХД0Я
- Хд»/
м
8
f/2,
/=1
/7+1
/ = 1
где А03/- - координаты середины поля
рассеяния /-го составляющего звена; со— поле
рассеяния /-го составляющего звена.
В качестве примера рассмотрим
размерную цепь вала редуктора лебедки (рис. 2.1.2).
Замыкающее звено — зазор Аа = 0+0’6 мм
(7д=0,6 мм; А0д = 0,3 мм). Размерная цепь
состоит из семи звеньев. Назначим допуска и
координаты середин полей допусков исходя
из номинальных размеров деталей,
включенных в размерную цепь, и величины Тср,
рассчитанной по формуле (2.1.1): 7"ср = 0,6/(7 -
- 1) = 0,1 мм.

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ И ВЫБОР МЕТОДА ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ
111
Рис. 2.1.2. Размерная цепь редуктора
Результаты даны в табл. 2.1.1.
2.1.1. 	Величины составляющих звеньев (мм)
размерной цепи

Составляющее
звено
Номинальное
значение
размера
Допуск
Координаты
середины
поля допуска
Л\
90
0,15
-0,1
Л2
20
0,05
-0,1
Аз
20
0,05
0
л4
45
0,1
0,1
As
105
0,2
0,1
Ав
20
0,05
0
Выполним проверку условий (2.1.2),
(2.1.3), (2.1.5) и (2.1.6):
/77— 1
Гд = X7/ = °>15 + °’05 + °’05 + О’1 +
/ = 1
+ 0,2 + 0,05 = 0,6 мм.
/7 /77-1
А0Д = 2] Л0/ ~ X Д0/ = + ОД “
/=1 /7+1
- (- 0,1 + 0 + 0 + 0) = 0,3 мм.
п /77-1 /77-1
АНдб = X До/ - X До/ + X^/2 = 0,1 + ОД -
/=1 и+1 /=1
- (- 0,1 + 0 + 0 + 0) + 0,075 + 0,025 +
+ 0,025 + 0,05 + 0,1 + 0,025 = 0,6 мм.
и т-1 т-1
Ддм = X До/ - X До/ - X ^/2 = ОД + ОД -
/ = 1 И+1 /=1
- (- 0,1 + 0 + 0 + 0) - (0,075 + 0,025 +
+ 0,025 + 0,05 + 0,1 + 0,025) = 0.
Таким образом, условия соблюдены и
назначение допусков и координат середин
полей допусков было произведено правильно.
Метод неполной взаимозаменяемости.
Метод характеризуется тем, что требуемая
точность замыкающего звена размерной цепи
достигается у заранее обусловленной части
собираемых изделий путем включения в нее
составляющих звеньев без выбора, подбора
или изменения значений размеров
составляющих звеньев. При этом методе
производится расширение допусков на размеры
деталей, включенных в размерную цепь, что
делает изготовление деталей и эксплуатацию
сборочных единиц более экономичными. Есть
риск несоблюдения точности замыкающего
звена размерной цепи. Процент риска —
выход за пределы требуемой точности — может
быть снижен за счет того, что изделия, не
отвечающие техническим требованиям, могут
быть разобраны, их детали перемешаны и
вновь собраны. В этом случае часть изделий
будет иметь требуемую точность замыкающего
звена.
Метод эффективен при достижении
точности в многозвенных размерных цепях и
при большом объеме выпуска изделий. Расчет
допусков выполняется с учетом законов
теории вероятностей.
Теоретически закон нормального
рассеяния представляется кривой (рис. 2.1.3)
рассеяния, имеющей ось симметрии,
совпадающую с началом системы координат или со
средним значением отклонения, и выражается
формулой
у = -1ге2*2, (2.1.7)
оу/2п
где у — частота, соответствующая отклонению
х; а — среднее квадратическое отклонение,
представляющее абсциссу точки перегиба
кривой.

112
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Рис. 2.1.3. График закона нормального рассеяния
Для практических расчетов предельные
отклонения, выражаемые в долях среднего
квадратического отклонения <т(х),
ограничивают значениями х = ± Зет.
При этих значениях х выход за пределы
установленных отклонений составит 0,27%
(заштрихованная область на рисунке), а
99,73% попадут в область установленных
значений параметра. Доля отклонений случайной
величины параметра в процентах, выходящая
за пределы +х и -х, может быть определена
по формуле
Метод выбирают на основании оценки
среднего значения допуска Тср, определяемого
по формуле
(2.1.8)
где /д — коэффициент риска для
замыкающего звена; А.ср - коэффициент,
характеризующий выбираемый теоретический закон
рассеяния составляющих звеньев для
заданных условий изготовления изделий; m -
число звеньев размерной цепи.
С достаточной для большинства
практических случаев точностью можно
использовать следующие значения X: 1) X = 1/3 - для
закона равной вероятности или, когда закона
рассеяния нельзя предвидеть; 2) X — 1/6 — для
закона рассеяния, близкого к треугольнику,
или закону Симпсона; 3) X = 1/9 - для
закона нормального распределения или закона
Гаусса.
При необходимости проведения точных
расчетов коэффициент X может быть найден
из равенства
Значение интеграла обусловливается
отношением t = х/с . Для удобства расчетов по
методу неполной взаимозаменяемости можно
воспользоваться графиком на рис. 2.1.4 или
следующими отношениями процента риска Р
и коэффициента риска t
Р 32 10 4,5 1,’0 0,27 0,10 0,01
t 1,00 1,65 2,00 2,57 3,00 3,29 3,89
Р,%
Рис. 2.1.4. Зависимость процента риска
от коэффициента риска
х = к}/t2,
где К, — коэффициент, характеризующий
различные законы рассеяния (табл 2.1.2).
Рекомендуется выбирать: при числе
составляющих звеньев размерной цепи
(m - 1) > 3 — закон рассеяния Гаусса, при
(т - 1) > 4 — закон рассеяния, близкий к
треугольнику, при (/и - 1) > 6 — закон рассеяния,
близкий к равной вероятности.
Рассчитанное среднее значение допуска
Тср используется для назначения
экономичных допусков на составляющие звенья
размерной цепи.
После назначения допусков производят
проверку путем расчета коэффициента риска
и определения процента возможного выхода
погрешностей замыкающего звена за пределы
допуска. Коэффициент риска
УД (2.1.9)
\rn-i
В*2
При асимметричном распределении
случайных значений размеров деталей, входящих
в размерную цепь, определить среднее
значение середин полей допусков относительно их
номинальных значений можно по формуле

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ И ВЫБОР МЕТОДА ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ
ИЗ
2.1.2. Сводная таблица коэффициентов относительной асимметрии а,- и относительного рассеяния
Aj при различных законах распределения производственных погрешностей и первичных ошибок

114
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Продолжение табл. 2.1.2
1
Композиция
закона Гаусса и
равномерно
возрастающего
распределения
4— 6—Н«- б*-
0-0,33
К,
1-1,41
Закон
распределения
существенно
положительных
величин при
одномерном
исходном рассеянии
JW
by—*)
0,5
1,0
2,0
М(х)
0,74
0,69
0,48
а,/(30,)
Симметричное

многовершинное
распределение при
смешивании
нескольких партий
*6
”2,3
*7
-0,46
-0,38
-0,16
Ki
1,22
1,27
1,21
Ki
1,58
1,20
1,68
1,33
Схематизирован
ное
симметричное
распределение при
большом числе
партий:
антимодальное
модальное
hx/h2
уоу
bi/bi
1/2
1
3/2
Ki
1,87
1,94
Ki
1,26
1,37
1,52
Несимметричное
одновершинное
распределение
при смешивании
нескольких
партий
yw.
Fi/F\
1/4
1/4
1/3
1/2
1/4
«//(За/)
2/3
1
1
1
1
+0,15
+0,20
+0,17
+ 1,11
+0,25
Ki
0,96
1,03
1,09
1,15
1,25
Схематизирован
ное
несимметричное
распределение при
смешивании
большого числа
партий
1/2
1
3/2
0
о
hi/h2
0
0
0
1/2
1/3
+0,30
+0,22
+0,12
+0,13
+0,22
Ki
1,41
1,44
1,55
1,77
2,05

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ И ВЫБОР МЕТОДА ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ
115
Продолжение табл. 2.1.2
*! 8/ — половина поля допуска.
*2 а / 2 ~ неисправимый брак (%).
*3 b - отношение числа деталей, требующих дополнительной обработки, к общему числу
деталей (%).
*4 /',3сг' - параметры законов распределения.
*5 р' — смещение от нуля моды исходного распределения.
*6 п — число партий.
*7 Fj — число деталей в партии.
А
ср ~
А0Д
т- 1
лср
(2.1.10)
где аср — среднее значение относительной
асимметрии, определяемое как среднее
значение коэффициентов относительной
асимметрии каждого из звеньев.
На следующем этапе приступают к
корректировке для каждого из звеньев координат
середин полей допусков в зависимости как от
принимаемой асимметричной системы
допусков, так и от влияния асимметричности
распределения размеров каждого из звеньев.
Для проверки правильности назначения
как допусков, так и расположения их полей
относительно номиналов пользуются
следующей зависимостью:
где Ддб,нм - предельные (наибольшее и
наименьшее) отклонения величины
замыкающего звена размерной цепи от
номинального значения.
При наличии нескольких технических
требований на изделие, а, следовательно, и
соответствующего числа размерных цепей,
необходимо учесть, что общий процент риска
будет определяться на основании теоремы об
умножении вероятностей по формуле
Q(s) = 100[l - (1 - <?,)(! - <72)...(1 - qs)]% =
= 100 1-П(1-<7,)
/=1
(2.1.11)
где #1, <72,..., qs ~ значения риска (в долях
единицы) соответственно для 1-й, 2-й, 5-й
размерных цепей.
Методы регулировки. Р е г у л и р о в к а
с применением неподвижного
компенсатора. Сущность метода
заключается в том, что требуемая точность
замыкающего звена достигается путем
компенсации его недопустимой погрешности
введением в сборочную единицу детали-компенсатора
установленного размера. Метод позволяет
изготовлять детали с экономично
достижимыми в имеющихся производственных
условиях допусками. Сборка изделия
производится в два этапа. На первом этапе собирают
изделие и производят измерение. На втором
этапе возможна частичная разборка изделия и
установка в него детали-компенсатора
требуемой размерной группы, а затем
окончательная сборка.
В качестве детали-компенсатора
используются простые, легко изготовляемые детали
(кольца, втулки, шайбы и т.п.). Кроме того,
измерение, съем, и установки деталей-
компенсаторов не должны вызывать
значительных затрат.
Область использования данного метода -
серийное производство изделий при
повышенной точности замыкающего звена и
многозвенных размерных цепях. Использование
деталей-компенсаторов позволяет
восстанавливать работоспособность изделий в процессе
эксплуатации.
Число ступеней неподвижных
компенсаторов
т-\
где Sk — наибольшее значение компенсации
недопустимой погрешности замыкающего
звена при назначенных экономично
достижимых допусках составляющих звеньев Т/ ;
Тк — допуск на изготовление компенсатора.
Для примера рассмотрим изделие (рис.
2.1.5), у которого в качестве
детали-компенсатора можно принять шайбу. При этом
Т{ = 0,4 мм, - 0,3 мм, Гд =0,1 мм,
Тк = 0,03 мм, Гд = Т{ + Tj = 0,4+0,3 = 0,7 мм.

116
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Компенсация
Число ступеней компенсаторов дг =
Sk = 0,7 - 0,1 = 0,6 мм.
0,6
0,1 - 0,03 *
* 8,57 . Округляем до ближайшего большего
целого числа 9 и получаем возможность
дополнительно увеличить допуск на размер
неподвижного компенсатора до Тк = 0,1 -
М
9
= 0,034 мм. Номинальный размер
компенсатора 1-й ступени Л\ — 5 мм, 2-й
=5,1 мм, 3-й А$ = 5,2 мм и т.д.
Число неподвижных компенсаторов в
каждой ступени предусматривается
одинаковым, если нет информации о законе
рассеяния размеров при изготовлении
компенсирующего звена. Когда известен закон
рассеяния, детали-компенсаторы изготовляют в
количестве, пропорциональном площади,
ограниченной кривой рассеяния и
интервалом размеров смежных ступеней.
Регулировка с применением
подвижного компенсатора. При
использовании этого метода требуемая
точность замыкающего звена достигается путем
компенсации недопустимой погрешности на
нем за счет изменения положения заранее
выбранной подвижной детали —
компенсирующего звена. Изменение положения
детали-компенсатора осуществляется путем
перемещения (в том числе упругого) поворота или
того и другого одновременно.
На рис. 2.1.6 показано изделие с
неподвижным компенсатором — втулкой /,
требуемое осевое положение которой определяется
стопорным винтом 2. Осевое перемещение
Рис. 2.1.6. Размерная цепь на обеспечение зазора
между торцами втулки и зубчатого колеса
втулки обеспечивает изменение
составляющего звена Аз и тем самым достижение
требуемой точности замыкающего звена.
Основное преимущество метода —
назначение легко достижимых
производственных допусков на размеры деталей и
возможность восстановления требуемой точности в
процессе эксплуатации изделия без
значительных трудозатрат и материальных средств.
Для обеспечения возможности устранения
погрешностей, возникающих в процессе
эксплуатации (износ, температурные деформации
и действия других факторов), в величину
предельного отклонения компенсирующего звена
днб,нм jcm (2.1.5), (2.1.6)] вносят поправку.
Другое преимущество — отсутствие
пригоночных работ в процессе сборки изделия и его
эксплуатации, расширяет область
эффективного использования метода регулировки. К
недостаткам метода следует отнести
увеличение в ряде случаев числа деталей в изделии.
Метод групповой взаимозаменяемости.
Сущность метода заключается в достижении
требуемого значения допуска замыкающего
звена путем включения в размерную цепь
составляющих звеньев — деталей,
принадлежащих к одной из групп, на которые они
предварительно рассортированы. Метод
применяют преимущественно для малозвенных
цепей (с тремя звеньями). При его
использовании необходимо выполнение следующих
условий:
установление наименьших
экономически достижимых производственных допусков
на составляющие звенья;
установление допусков на
относительный поворот поверхностей деталей,
отклонения формы и шероховатости поверхностей,
меньшие чем расчетные (а не расширенные)
допуски на размер;

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ И ВЫБОР МЕТОДА ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ
117
равенство величин и знаков смещения
середин полей рассеяния размеров деталей
относительно середин полей допусков всех
составляющих звеньев (желательно их не
иметь);
идентичность кривых рассеяния всех
составляющих размерную цепь звеньев;
четкость организации измерения,
хранения и транспортирования деталей;
соблюдение равенства
«-> *<-
£7} = £7], (2.1.13)
/=1 /77+1
где т — число увеличивающих звеньев с до-
-+
пусками Tj , к — число уменьшающих звеньев
с допусками 7} ;
соблюдение равенства
Дод=Дод, (2.1.14)
« -* * *-
где Дод = 2_, До/ ~ X, До/ — координата
/=1 /77+1
середины поля допуска замыкающего звена
при назначенных производственных допусках
с координатами середин полей допусков
увеличивающих До/ и уменьшающих Aq;
звеньев.
Число групп сортировки деталей
(2.1.15)
Вал
и До2 = -0,01 мм) и определим допуск и
координату середины поля допуска для третьего
звена, чтобы соблюсти условия Т{ - Т{ - Т2 =
— 0,4 - 0,1 — 0,3 ММ И Aq3 = Aq 1 - Д02 “ А ОД ~
= 0,3 + 0,01 - 0,2 = 0,11 мм.
Таким образом, шайба будет иметь раз-
л г+0,26
меры Л3 = 5_0;о4 •
Определим число групп сортировки
деталей:
0,4 + 0,1 + 0,3
0,3
: 2,7 • Примем п = 3.
Рассчитаем допуск на каждую деталь
каждой группы по формуле 7} = ТЦп и
внесем значения сортировки деталей на группы в
табл. 2.1.3, отнеся к первой группе детали с
наименьшими размерами.
к
где Т’д = ^ Т{ - производственный допуск
/=1
замыкающего звена с учетом увеличенных
допусков Т( — составляющих звеньев
размерной цепи. Схема достижения требуемой
точности соединения вала с отверстием
методом групповой взаимозаменяемости
приведена на рис. 2.1.7.
Пример.
Рассмотрим сборочную единицу,
представленную на рис. 2.1.5, с размером
замыкающего звена у4д = O^q’q^ . Примем
производственные допуски для корпуса А\ = 30*q j
(Т{ = 0,4 мм) и ролика А2 = 25*q’q6 (72 =
= 0,1 мм), а также соответствующие
координаты середины полей допусков ( Aqi = 0,3 мм
2.1.3. 	Предельные отклонения размеров
деталей в группах сортировки
№
Корпус
Ролик
Шайба
группы
Ав
Ан
Ав
Ан
Ав
Ан
I
+0,24
+0,1
-0,03
-0,06
+0,06
-0,04
11
+0,36
+0,24
+0,01
-0,03
+0,16
+0,06
III
+0,5
+0,36
+0,04
+0,01
+0,26
+0,16
Определим наибольшее Лдб и
наименьшее у4дМ значения зазора в каждой
группе деталей:
I 	группа: Лдб = +0,24-(-0,06-0,04) = 0,34 мм;
Д£м = +0,1-(-0,03+0,06) = 0,07 мм;

118
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
II группа: Лдб = +0,36-(-0,03+0,06) = 0,33 мм;
Л"м = +0,24-(0,01+0,16) = 0,07 мм;
III группа: Af = +0,5-(0,01+0,16) = 0,33 мм;
АГ = +0,36-(0,04+0,26) = 0,06 мм.
Все полученные значения зазора в
каждой группе соответствуют требуемым.
2.1.3. 	ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ, экономичность
И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ
Эффективность выполнения сборочных
процессов, качество изделий и их
себестоимость во многом зависят от конструкций
изделий [2]. Каждое изделие должно отвечать
определенным требованиям. Одно из
основных требований — изделия должны состоять
из отдельных сборочных единиц-блоков. Это
позволит собрать, отрегулировать,
проконтролировать и испытать каждую сборочную
единицу независимо одна от другой. Возможно
также сокращение общей продолжительности
сборки изделий, если одновременно
изготовлять все или часть сборочных единиц.
Другое основное требование — изделия
или любые другие сборочные единицы
должны по возможности содержать минимальное
число деталей. Желательно, чтобы
конструкция изделия позволяла вести установку
сборочных единиц с одной стороны сверху вниз
с тем, чтобы использовать силу тяжести
деталей, лучше всего путем поступательного
прямолинейного движения.

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ 119
На рис. 2.1.8, а-г приведены четыре
варианта изготовления редуктора для баллонов
бытовых газовых плит, различающиеся
числом деталей и направлений их установки.
Первый вариант конструкции редуктора (см.
рис. 2.1.8, а) содержит 13 деталей, их
установка ведется по нескольким направлениям.
Бригада из 15 рабочих вручную за год
собирает около 400 тыс. редукторов.
Более совершенный редуктор (см. рис.
2.1.8, б) состоит из пяти деталей, их установка
осуществляется по двум направлениям.
Третий вариант (см. рис. 2.1.8, в) имеет пять
деталей, все устанавливаются сверху вниз. В
этом редукторе мембрана одновременно
выполняет роль клапана. Два рабочих за год
могут собрать более 1 млн. редукторов. Самая
совершенная конструкция редуктора (см. рис.
2.1.8, г) содержит две детали, которые можно
собрать с высокой производительностью не
только вручную, но и с помощью любых
автоматических средств: манипуляторов,
промышленных роботов и автоматов.
Возможное сокращение числа деталей -
их объединение. Это уменьшает объем
сборочных работ, а иногда и полностью
исключает необходимость их выполнения. Чаще
всего такой эффект достигается выполнением
одной деталью нескольких функций. Винт с
буртом или болт с буртом (рис. 2.1.9, о)
выполнят функции резьбовой детали и шайбы.
Конус вдоль стержня у бурта винта
обеспечивает еще и герметичность (рис. 2.1.9, в). При
изготовлении винта с буртом из капрона
гарантируется уплотнение соединения (см. рис.
2.1.9, а). Зубья на торце бурта гайки или
винта (рис. 2.1.9, б) примерно на 30%
увеличивают силы трения по торцам деталей и
уменьшают возможность самоотвинчивания, а
отгибание края бурта исключает возможность
самоотвинчивания.
При необходимости применения винтов
с пружинными или обычными шайбами
целесообразно вначале соединить детали, а потом
накатать резьбу для изготовления
неразъемного соединения. Это исключит
самопроизвольную разборку деталей и возможность их
заклинивания при сборке. Изготовление вин-
Рис. 2.1.9. Технологичная конструкция деталей
многофункционального назначения
та с заходной частью, обеспечивающей
сверление и нарезание резьбы (рис. 2.1.9, в) в
сопряженной детали, облегчает достижение
требуемой точности положения ввинчиваемой
детали при механизации и автоматизации
сборки изделий.
9) Ч)
Рис. 2.1.10. Сокращение числа деталей
при образовании неразъемных соединений:
а, в, д — нетехнологичных; б, г, е — технологичных

120
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Задачи сокращения числа деталей в
сборочных единицах, облегчения сборки при
изготовлении, например, приспособлений,
бамперов автомобилей может быть достигнута
посредством укладки присоединяемых деталей
в форму и последующей их заливки
эпоксидной смолой, резиной или легкоплавким
сплавом, в результате чего при охлаждении
образуется сборочная единица.
Штамповкой также можно получить
базовую деталь сложной формы путем
одновременного соединения ряда деталей в
сборочную единицу.
При штамповке сокращение деталей в
изделии достигается изготовлением выступов
(рис. 2.1.10, а-б) вместо заклепок,
образующих неразъемное соединение. Образование
неподвижных и подвижных неразъемных
соединений (рис. 2.1.10, в-г) возможно разваль-
цованием. Запрессовка помимо сокращения
деталей обеспечивает их соединение простым
поступательным движением в одном
направлении (рис. 2.1.10, д-ё).
Для крепления деталей собираемых
изделий, не подлежащих разборке,
целесообразно применять штифты с прорезями (рис.
2.1.11). Такие штифты для облегчения сборки
вводятся в отверстия базовых деталей со
значительными зазорами, а в завершающий
период сборки деформируются, создавая
необходимый натяг в соединении. Неразборные
соединения деталей можно получить либо
непосредственно запрессовкой детали, либо
развальцовкой присоединяемой детали в
базовой детали.
Использование переходных посадок в
изделиях допустимо только для ручной
сборки, при автоматической сборке их
применение невозможно из-за заклинивания деталей
при установке.
Рис. 2.1.11. Штифты с прорезью
Другой эффективный путь сокращения
числа деталей, особенно крепежных (винтов,
штифтов и шпонок), широко используемых
при сборке разъемных соединений,
обеспечивающий уменьшение трудоемкости и станко-
емкости изготовления изделий, - применение
упругих деталей - крышек, упорных и
стопорных колец и пальцев (рис. 2.1.12). Упругие
детали обеспечивают при установке
одновременно соединение и закрепление. Их
устанавливать проще, поскольку перед сборкой
размеры таких деталей увеличиваются
посредством растяжения или уменьшаются путем
сжатия для увеличения зазора в
первоначальный период сборки соединения.
Обычную прижимную крышку крепят к
корпусу винтами. Для ее установки
необходимо обрабатывать торцовую поверхность в
корпусе под крышку, сверлить отверстия и
нарезать резьбу под винты, а затем
завинчивать и затягивать винты. В измененной
технологичной конструкции (см. рис. 2.1.12, а) для
сборки достаточно установить только упругую
крышку /. При этом значительно
сокращаются затраты времени на изготовление деталей и
сборку изделий, а отсутствие отверстий в
корпусе 2 под винты позволяет уменьшить
толщину его стенок. В результате этих
изменений обеспечивается экономия
материальных средств и материалов.
Рис. 2.1.12. Технологичные соединения изделий с использованием упругих деталей:
а — крышек; б — упорных и стопорных колец; в - упругих и спиральных пальцев; г — гофрированных втулок

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ
121
Часто требуется обеспечить
относительное осевое положение деталей в изделии:
подшипников в корпусе, зубчатых колес на
валах и др. Обычно это достигается
использованием упорных колец. Например, при
конструировании карданного механизма (рис.
2.1.12, 6) положение подшипника 3 в осевом
направлении в корпусе 2 целесообразно
обеспечить упорным кольцом 1 вместо обычной
крышки с прокладками, винтами и
контрящими шайбами. Это позволяет сократить
число крепежных и других деталей.
Такой же эффект достигается при
замене этих деталей в изделиях упругими
втулками и пальцами 1 (рис. 2.1.12, в), посредством
которых обеспечивается помимо
относительного осевого положения деталей их угловое
положение.
При использовании упругих пальцев
отверстия в сопряженных деталях можно
обрабатывать с пониженной точностью (после
обычного сверления) [1-7].
Для установки упругих деталей —
упорных и стопорных колец, упругих втулок и
пальцев — их сжимают перед сборкой
вручную, либо посредством технологической
оснастки автоматических сборочных средств.
При ручной сборке обычно достаточно сжать
устанавливаемую упругую деталь так, чтобы ее
диаметр стал равным диаметру отверстия
базовой детали, при автоматической сборке
изменять размеры упругой детали следует на
как можно большую величину. Диаметр
сжатой упругой детали определяют как результат
изменения длины окружности наружной
поверхности упругой детали за счет паза (замка)
шириной е.
Тогда
Г arcsin(e/rfe)
dB = iso5
где d# — диаметр посадочной
цилиндрической поверхности втулки (пальца), имеющий
максимальный размёр в период установки его
в собираемое изделие; dц — диаметр той же
поверхности втулки (пальца) в свободном
состоянии.
Учитывая, что в этом случае размер
хорды незначительно отличается от длины дуги
окружности, можно записать
ejn = dft - 0,32е .
Расчеты с использованием полученной
формулы показывают, что диаметры наружной
поверхности стандартных и нормализованных
упорных и стопорных колец незначительно
отличаются от диаметральных размеров отвер-
1
Рис. 2.1.13. Технологичная схема установки колец
для уплотнения корпусных деталей с валами:
1 — вал; 2 — уплотнительное кольцо
стий базовых деталей, в которые эти кольца
устанавливаются (см. табл. 2.1.4). Наибольшая
разность размеров не превышает 2 мм.
Поэтому будут возникать трудности при
автоматизации установки упорных и стопорных
колец в отверстия базовых деталей. Упорные
кольца, а также уплотнительные резиновые
(рис. 2.1.13), проще устанавливать в канавку
вала, чем в отверстие корпуса. Проще также
обработка канавки на валу, чем в отверстии
корпуса.
Упругие пальцы обеспечивают
относительное положение деталей в изделии, как
осевое, так и угловое (см. рис. 2.1.12, в). С их
помощью осуществляется соединение и
закрепление таких деталей, как зубчатые
колеса, на валах, они служат осями в узлах
топливных насосов дизельных двигателей и
дверных петель, предотвращают проворот опор
скольжения (подшипников). Пальцы
изготовляют диаметром от 0,8 мм и длиной от 3 мм.
Благодаря упругим свойствам не требуется их
закрепление в изделии.
Упругие пальцы и втулки целесообразно
сжимать полностью, тогда эти детали при их
установке будут входить в отверстия базовых
деталей с наибольшим зазором. Это облегчает
процесс их соединения.
Гофрированные втулки 1 из пружинной
стали обладают большой гибкостью (см. рис.
2.1.12, г). Их применяют вместо шлицевых и
шпоночных соединений для передачи
крутящих моментов в зубчатых передачах. Упругое
сжатие рифлений и определенная форма
втулки обеспечивают необходимую силу
закрепления детали в сборочной единице. Для
регулирования направления сжатия и
обеспечения заданной жесткости втулки 1 имеют по
краям цилиндрические участки. Для
предотвращения сдвига под действием ударной
нагрузки гофрированные втулки устанавливают
в канавки валов или отверстий корпусов 2.

122
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
2.1.4. 	Значения радиального зазора при установке колец в отверстия базовых деталей
Кольца
*/д, ММ
ГОСТ 13943-86
ГОСТ 13941-86
Нормаль
автомобилестроения
С-77514
Нормаль
машиностроения
МН-470-61
d$, мм
Радиальный
зазор, мм
dn, мм
Радиальный
зазор, мм
flfg, мм
Радиальный
зазор, мм
dn, мм
Радиальный
зазор, мм
8
7,846
0,077
7,84
0,08
-
-
7,52
0,24
9
8,686
0,157
8,68
0,16
-
-
-
-
10
9,683
0,157
9,68
0,16
-
-
9,52
0,24
11
10,526
0,237
10,52
0,24
-
-
-
-
12
11,626
0,187
11,72
0,14
-
-
11,08
0,46
13
12,846
0,077
12,82
0,08
12,50
0,25
-
-
14
13,668
0,166
13,66
0,16
-
-
13,08
0,46
15
14,768
0,116
14,76
0,12
-
-
-
-
16
15,708
0,146
15,70
0,15
15,70
0,15
15,78
0,11
17
16,808
0,097
16,80
0,10
-
-
-
-
18
17,690
0,155
17,68
0,16
-
17,78
0,11
19
18,690
0,155
18,68
0,16
18,58
0,21
-
-
20
19,890
0,055
19,88
0,06
19,58
0,21
19
0,50
21
20,890
0,055
20,88
0,06
-
-
-
-
22
21,890
0,055
21,88
0,06
21,58
0,21
21
0,50
23
22,672
0,164
22,66
0,17
-
-
-
-
24
23,672
0,164
23,66
0,17
-
-
-
-
25
24,672
0,164
24,66
0,17
24,66
0,17
24
0,50
26
25,772
0,114
25,76
0,12
25,66
0,17
-
-
28
27,652
0,174
27,64
0,18
27,54
0,23
27
0,50
29
28,652
0,174
28,64
0,18
-
-
-
-
30
29,652
0,174
29,64
0,18
29,54
0,23
-
-
32
31,636
0,182
31,62
0,19
31,52
0,24
31,16
0,42
34
33,636
0,182
33,62
0,19
-
-
-
-
35
34,616
0,192
34,60
0,20
33,96
0,52
-
-
36
35,616
0,192
35,60
0,20
-
-
35,16
0,42
37
36,616
0,192
35,60
0,20
35,96
0,52
-
-
38
37,616
0,192
37,20
0,20
-
-
37,16
0,42
40
39,680
0,160
39,68
0,16
38,70
0,65
39,16
0,42
42
41,680
0,160
41,68
0,16
40,06
0,97
39,88
1,06
45
44,044
0,478
44,02
0,49
43,06
0,97
42,88
1,06
46
45,044
0,478
45,02
0,49
-
-
-
-
47
46,144
0,428
46,12
0,44
45,06
0,97
-
-
48
47,144
0,428
47,12
0,44
-
-
45,88
1,06
50
49,744
0,128
49,72
0,14
48,44
0,78
47,88
1,06
52
51,106
0,447
51,08
0,46
50,44
0,78
-
-
54
53,106
0,447
52,08
0,46
-
-
-
-
55
51,106
0,447
54,08
0,46
53,44
0,78
52
1,50
56
55,106
0,447
55,08
0,46
-
-
-
-
58
57,106
0,447
57,08
0,46
-
-
-
-
60
59,106
0,447
59,08
0,46
58,44
0,78
57
1,50
62
61,106
0,447
61,08
0,46
60,44
0,78
-
-
65
64,106
0,447
64,08
0,46
63,47
0,77
62
1,50
68
67,406
0,297
67,38
0,31
-
-
-
-
70
69,406
0,297
69,38
0,31
68,77
0,62
65,40
2,30
72
70,770
0,615
70,74
0,63
70,77
0,62
-
-
75
73,770
0,615
73,74
0,63
73,03
0,93
70,40
2,30

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ 123
Гофрированные втулки применяют
вместо предохранительных муфт с регулируемым
предельным крутящим моментом, при этом
обеспечивается значительная экономия,
уменьшаются габаритные размеры изделия.
Гофрированные втулки компенсируют
тепловые деформации деталей, возникающие
в процессе работы изделий, амортизируют
ударные нагрузки (толчки), гасят вибрации, в
результате чего увеличивается срок службы
изделий.
Высокая точность изготовления
гофрированных втулок и сопряженных с ними
деталей не требуется, так как в собранном виде
осуществляется их центрирование за счет
сжатия гофр. Обычно посадочные
Поверхности выполняются по 7-8-му квалитету.
Гофрированные втулки можно
использовать и для установки невращающихся
деталей, например, для посадки шарика на ручку
(рис. 2.1.14).
Преимущество всех упругих деталей
заключается в том, что их ручная или
автоматическая установка в изделия производится
прогрессивным методом — методом
регулировки.
В последнее время наиболее
технологичным методом установки сборочных единиц
в изделие считается их посадка по
цилиндрическим и коническим поверхностям с
использованием клея.
Рис. 2.1.14. Установка деталей в изделия
с применением гофрированных втулок
о) 6)
Рис. 2.1.15. Шпоночные соединения:
а — нетехнологичное; б — технологичное
Если замена шлицевых и шпоночных
соединений деталей (рис. 2.1.15, а) на более
технологичные соединения с
цилиндрическими посадочными поверхностями невозможна
по условиям эксплуатации изделий, то
целесообразно их конструкцию выполнить такой,
чтобы можно было обеспечить получение
втулки штамповкой либо литьем (рис. 2.1.15,
б). Тем самым будет исключена
необходимость использования метода пригонки для
шпоночных соединений деталей.
В процессе сборки нежелательно
кантовать изделия, выполнять регулировочные,
пригоночные и разборочные работы.
Разборки изделий не потребуется, если
наибольшие диаметры устанавливаемых
сборочных единиц не будут превышать
наименьших диаметров отверстий корпусных
деталей, в которые они должны
устанавливаться (рис. 2.1.16). Предпочтительнее, чтобы
сборочные единицы можно было бы
устанавливать с любой стороны.
Если регулировочные работы
неизбежны, как, например, при установке
подшипников качения в стаканы редукторов,
дифференциалов автомобилей и тракторов (рис.
2.1.17), то конструкция изделия должна га-
Рис. 2.1.16. Технологичная конструкция изделия,
обеспечивающая установку сборочных единиц
в собранном виде

124
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Рис. 2.1.17. Технологичная конструкция изделия, обеспечивающая регулировку подшипниковых узлов
в собранном виде, и упругие компенсаторы в изделиях машиностроения,
обеспечивающие технологичность конструкций подшипниковых узлов:
7 — подшипники качения; 2 - корпус; 3 - упругая втулка; 4 - стакан; 5 - гайка; 6 - вал-шестерня; 7 ~ шайба
рантировать их выполнение без разработки
изделия. Такую возможность обеспечивает
метод регулировки с использованием
подвижных компенсаторов — упругих втулок,
тарельчатых пружин, которые применяют вместо
распорных втулок. Зазоры в подшипниках
устраняют сжатием упругой втулки. Такая
конструкция подшипниковых узлов позволяет
устранять зазор и в процессе эксплуатации
изделий.
При конструировании изделий
желательно, чтобы деталь наибольших размеров
была базовой и выполняла функции
сборочного приспособления. Базовая деталь не
должна деформироваться под действием
рабочих нагрузок, ее положение должно быть
устойчиво неизменным. Для этого нужно,
чтобы деталь имела низко расположенный центр
тяжести и явно выраженные базовые
поверхности (плоские, необходимые для
обеспечения создания установочной базы, и
цилиндрические для образования направляющей и
опорной баз или двойной направляющей
базы). Желательно, чтобы базовая деталь
обеспечила установку присоединяемых деталей,
сборочных единиц и выполнение всех других
технологических переходов при сборке
изделия за один ее установ. Присоединяемые
детали должны свободно устанавливаться на
базовую деталь изделия сверху простым
прямолинейным движением рабочего
инструмента, для чего в корпусной и других деталях
нужно предусмотреть достаточное
пространство. Близкое расположение присоединяемых
крепежных деталей в корпусе не позволяет
использовать многошпиндельные сборочные
головки и гайковерты. Сборку приходится
выполнять за несколько приемов, что требует
увеличения количества сборочных позиций.
Все соединения собираемых изделий
желательно унифицировать и
стандартизировать также, как их точность и расположение
резьбовых и других поверхностей. Это
позволит унифицировать средства механизации и
автоматизации.
Для предварительного выбора
конструктивного исполнения изделия необходима
оценка его технологичности. Особая
потребность в этом возникает при необходимости
автоматизации сборки изделий.
Совершенствование и проектирование
изделий с учетом требовании сборки
сокращает затраты на изготовление и эксплуатацию
автоматического сборочного оборудования,
повышает его производительность, снижает
себестоимость выполнения работ при сборке
изделий и изготовлении деталей.
Для автоматизации сборки регулятора
натяжения верхней нити швейной машины
потребовалось провести анализ
технологичности его конструкции и разработать
мероприятия по ее совершенствованию (рис. 2.1.18).
При сборке затруднения вызовет
установка пружины натяжения 6, конструкция
которой не позволяет осуществлять ее
ориентацию в загрузочно-разгрузочном устройстве,
так как пружины будут сцепляться друг с

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ 125
Рис. 2.1.18. Регуляторы натяжения верхней нити швейных машин:
а — анализируемая конструкция; б, в, г, д, е, ж — другие варианты конструкции
другом в бункере, и поштучно выдавать их на
рабочую позицию сборочного оборудования
невозможно (см. рис. 2.1.18, а). Пружина
натяжения в регуляторе выполнена конической
с отогнутым концом на торце меньшего
диаметра, который входит в паз шпильки 2
регулятора, и предохраняет пружину от
проворачивания при регулировке натяжения гайкой 7.
Подобная конструкция пружины 6 имеется в
регуляторах верхней нити и у некоторых
швейных машин отечественных и зарубежных
марок (см. рис. 2.1.18, б—г). Для
предохранения пружины от воздействия окружающей
среды и улучшения товарного вида ее
покрывают никелем.
В ряде марок швейных машин
регуляторы имеют некоторое отличие, в том числе в
конструктивном выполнении пружины. Так, в
регуляторе отечественной швейной машины
(см. рис. 2.1.18, ж) плоская шайба 5 (см. рис.
2.1.18, 	а) заменена стаканообразной шайбой
(см. рис. 2.1.18, ж), а металлическая гайка —
кол пачкообразной гайкой. Новые детали
имеют явно выраженную асимметричность,
что облегчает их ориентацию в
загрузочнотранспортном устройстве. Кроме того, в
результате применения новых деталей пружина
натяжения оказалась закрытой, отпала
необходимость в ее декоративном покрытии.
В некоторых случаях пружины 6 (см.
рис. 2.1.18, а) регуляторов швейных машин
выполнены меньшей конусности и не имеют
отогнутого конца на торце меньшего диаметра
(см. рис. 2.1.18, г). Пружина центрируется по
оси регулятора и удерживается от
проворачивания вокруг шпильки 2 (см. рис. 2.1.18, а)
за счет трения по торцу верхнего витка
пружины б. Такая конструкция пружины
уменьшает возможность сцепления пружин из-за
попадания одной в другую с торцового
направления, а также за счет устранения
отогнутого конца. Пружина более симметрична,
поэтому не требуется ее ориентация в угловом
положении в сечении, перпендикулярном к
оси ее посадочной поверхности.
На рис. 2.1.18, б, е показаны пружины
регуляторов натяжения верхней нити
швейных машин цилиндрической формы.

Базиру126
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
ется и центрируется пружина на шпильке
регулятора, а обеспечение равномерного
нажатия на нитенатяжные шайбы 3, 4 (см. рис.
2.1.18, а) достигается за счет ее посадки по
центрирующим пояскам шайбы освобождения
натяжения и гайки. Равномерность нажатия
на шайбы натяжения нити по всей их
окружности обеспечивается благодаря плотной
навивке на обоих концах пружины,
исключающей их сцепление в загрузочно-транспортном
устройстве. В целях предохранения пружины
от проворачивания вокруг шпильки
регулятора ее посадка на направляющий поясок
шайбы освобождения натяжения производится с
натягом. Поверхность пружины декоративных
покрытий не имеет.
В регуляторе, представленном на рис.
2.1.18, в, пружина выполнена коническо-
цилиндрической формы без отогнутого конца
на торце. Центрируется пружина плотной
посадкой по внутренней поверхности
цилиндрической части пружины (4 витка) на
шпильку регулятора.
В регуляторе (см. рис. 2.1.18, д) пружина
натяжения цилиндрическая, не имеет на
торце отогнутого конца и декоративного
покрытия, закрыта двумя стаканами, один из
которых (внешний) служит шайбой освобождения
натяжения, а второй (внутренний) гайкой
натяжения. В этом регуляторе шпилька 1 (см.
рис. 2.1.18, а) освобождения натяжения -
гладкая, цилиндрическая без расплющенного
конца, ее ориентирование легко
обеспечивается.
Рассматривая конструкции регуляторов
верхней нити швейных машин, следует
заключить, что для автоматизации сборки
наиболее технологичной конструкцией следует
считать регулятор с цилиндрической
пружиной с плотной навивкой у концов, без
отогнутого конца и без декоративного покрытия
(в защитном исполнении). В качестве
шпильки освобождения натяжения целесообразно
использовать гладкий цилиндрический
стержень.
Такие усовершенствования в
конструкции регулятора натяжения отвечают
требованиям технологичности, поскольку облегчают
процесс ориентации и подачи деталей,
способствуют сокращению затрат на
изготовление и сборку, улучшают внешний вид
продукции.
2.1.4. 	ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
Для обеспечения получения
качественных изделий нужно выявить возможные
варианты последовательности их сборки, при
которых гарантируется получение объектов с
требуемыми свойствами. Для установления
последовательности сборки изделий
необходимо уточнить их служебное назначение,
проанализировать технические требования и
выбрать методы достижения точности
замыкающих звеньев, соответствующих условиям
производства [6, 7].
Желательную последовательность
установки деталей в изделие намечает
конструктор, но при сборке в большинстве случаев она
полностью не выдерживается из-за
конструктивного выполнения соединяемых деталей
(соотношения их размеров). На
последовательность выполнения сборочного процесса
значительное влияние также оказывают
выбранные методы достижения точности
замыкающих звеньев размерных цепей изделия.
Если качество изделия обеспечивается
методами полной или групповой
взаимозаменяемости, то последовательность сборки может
быть любой (в соответствии с расположением
деталей на валах или других базовых деталях),
лишь бы только не потребовалась разборка
изделия вследствие неблагоприятного
соотношения размеров устанавливаемых деталей,
от которых также зависят направления
перемещения устанавливаемых деталей при
сборке.
При применении методов неполной
взаимозаменяемости, пригонки и регулировки
определяющим фактором при выборе
варианта последовательности установки деталей в
изделия служит минимальный объем разбо-
рочно-сборочных, пригоночных й
регулировочных работ. Если в процессе сборки
применяют метод пригонки в малозвенных (с
тремя-четырьмя звеньями) размерных цепях,
то пригонку деталей можно выполнять до
того, как будут установлены подшипники,
манжеты и другие детали собираемого
изделия, чтобы исключить попадание стружки на
них. При использовании методов пригонки и
регулировки с применением специальных
подвижных и неподвижных компенсаторов
для достижения точности замыкающих
звеньев изделий вначале необходимо установить
все детали, входящие в эти размерные цепи, а
потом компенсатор, который, если это нужно,
фиксируют крепежными элементами, а
иногда и крышками.
Для изделий высокой точности, сборка
которых должна осуществляться методами
неполной взаимозаменяемости, пригонки
деталей или регулировки с изменением их
положения, сборку следует начинать с
установки деталей той размерной цепи, с
помощью которой решается наиболее
ответственная задача. Такой задачей обычно является
обеспечение относительных поворотов

исполПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
127
нительных поверхностей деталей изделия.
Далее независимо от назначения изделия
следует установить те сборочные единицы и
детали, относительные повороты поверхностей
и размеры которых являются общими
звеньями, принадлежащими наибольшему числу
размерных цепей. Для двухступенчатых
редукторов это средний (промежуточный) вал,
воспринимающий и передающий крутящий
момент наибольшему числу других валов
редуктора. Затем следует переходить к установке
тех сборочных единиц и деталей,
относительные повороты поверхностей и размеры
которых являются общими звеньями,
принадлежащими постепенно уменьшающемуся числу
размерных цепей. Заканчивается сборка
изделия обычно установкой крышек, маслоуказа-
телей, затяжкой винтов крепления и
ввинчиванием сливных пробок.
При применении ЭВМ для определения
последовательности установки деталей в
изделия нужно осуществить оптимальную
последовательность кодирования деталей.
Кодирование целесообразно начинать с вала /, на
котором размещено наибольшее число
деталей и сборочных единиц собираемого
изделия, а затем переходить к кодированию
других валов (/+1) с установленными на них
деталями в той последовательности, в которой
передается движение.
Последовательность кодирования
деталей и сборочных единиц на базовой детали
(валу) нужно выполнять начиная с
посадочной ступени большего диаметра в радиальном
направлении от меньшего размера к
большему, а далее последовательно в осевом
направлении от одной ступени к другой справа
налево и слева направо от указанной выше
ступени. При кодировании необходимо указать
лишь деталь или сборочную единицу, так как
в памяти ЭВМ хранятся данные о характере
соединения, посадочных и габаритных
размерах деталей. Всем деталям одного комплекта,
включая и базовый вал, присваивается номер,
первая цифра которого соответствует номеру
вала, а вторая — порядковому номеру
присоединяемой детали в соответствии с ее
положением относительно базового торца вала
(ступени большого диаметра). Валу всегда
присваивается первый из очередных номеров.
Имея исходные данные (чертежи общего
вида изделия и рабочие чертежи деталей,
технические требования на их изготовление),
зная программу выпуска изделий в год,
описывают (кодируют) сборочные единицы и
рассчитывают по программе выпуска.
Полученный в результате этой работы итоговый
документ вводится в вычислительную
машину. Следовательно, в памяти ЭВМ будут
храниться данные о всех деталях и их
положениях в собираемом объекте, что дает
возможность определить автоматизированным путем
последовательность сборки изделия, используя
для этого следующий алгоритм (рис. 2.1.19):
Рис. 2.1.19. Структурная схема алгоритма для
определения последовательности установки
деталей в изделия:
VIT, RGE, DRG, SEN, DEK, GDR - метки,
необходимые для работы отдельных частей и
программы в целом

128
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
1. Устанавливается первая базовая деталь
изделия — вал 1: I — 1.
2. Берется первая присоединяемая
деталь и затем все последующие: J = J + 1.
3. Выполняется проверка "Не является
ли присоединяемая деталь шпонкой?"
4. 	Если данная деталь шпонка (SH - 1),
то необходимо "Пригнать шпонку до размеров
паза вала, а затем запрессовать в него" (рис.
2.1.20).
Рис. 2.1.20. Схема для определения возможности установки очередной присоединяемой детали (2-7)
при запрессованной шпонке в пазу вала
(шпиндель шпиндельной коробки агрегатного станка)
Такая последовательность обеспечивает
удобство выполнения работ и исключает
возможность попадания стружки в подшипники
и на другие детали собираемого изделия.
Поэтому пригоночные работы такого вида
целесообразно выполнять в первую очередь.
4А. Проверяется наличие деталей на
валу J < М(1).
5. Берется вторая присоединяемая
деталь, а затем все последующие детали J = 2.
6. Проверяется возможность установки
второй присоединяемой детали при
запрессованной шпонке. Возможна: <
<DV[l,J) , где #(/, J) — диаметр
посадочной поверхности вала вместе со шпонкой;
DV[l,J) — диаметр отверстия
устанавливаемой детали.
Если //(/,/)>/Ж(/,/) , то сигнал
поступает на блок 7А.
7А. Удаляется шпонка.
7. Берется следующая деталь J = J + 1 .
Вал с ранее установленными деталями
следует считать комплексной деталью
сложной конфигурации (рис. 2.1.21).
Соответственно пересчитываются размеры (диаметр и
длина ступеней) данной детали.
а) 6)
Рис. 2.1.21. Детали:
а — соединяемые; б — комплексная
Аналогично поступают и при установке
всех последующих деталей.
8. Проверяется наличие деталей на
данном валу J = (см. рис. 2.1.19).
Только после монтажа деталей на вал (если это
возможно исходя из их конструктивных
размеров и размеров корпуса) нужно вновь
запрессовать шпонку 2 (см. рис. 2.1.20). В
разъемный корпус редуктора детали можно
устанавливать вдоль оси (в осевом направлении)
либо в разъем (в радиальном направлении).
Целесообразна сборка в радиальном
направлении, поскольку можно заранее установить
все детали на вал. После этого устанавливают
собранный комплект в корпус. При сборке с
аксиального направления часто этого сделать
не удается, так как габаритные размеры
DV(/, J), устанавливаемых на вал деталей 10
(рис. 2.1.22) могут превышать диаметры
D (/, 0) отверстий под подшипники в корпусе
8. Детали 10, если требуется, пригоняют по
валу 1 к шпонке 2, которую затем удалят,
заводят в корпус 8 через окна и
устанавливают на посадочную ступень вала 1. Детали 3-7,
габаритные размеры которых меньше
диаметра D (/, 0) отверстия в корпусе 8,
целесообразно устанавливать на вал 1 заранее до
общей сборки изделия. Остальные детали
следует монтировать на вал 1 после его установки в
корпус 8.
9. Определяется способ установки детали
в собираемый объект.
10 и 10А. Берется вторая
присоединяемая деталь 3 J = 2.
11. Проверяется, "Устанавливается ли
какая-либо деталь через окна в корпусе 5?"
Действие К — 1.
12. В случае, если нужны какие-либо
другие проверки, сигнал поступает в блок
12 А.
12А. Проверяется "Производится ли
посадка устанавливаемой детали по наружному
или внутреннему ее диаметру?"

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
129
7 6 76 54 3
Рис. 2.1.22. Схема для определения направления,
с которого необходимо вести монтаж устанавливаемых деталей
13. Определяется возможность установки
детали с аксиального направления в отверстие
корпуса 8 под подшипники 6: DN(l,J) <
D(f,0). где DN(l,J) - наружный диаметр
устанавливаемой детали.
14. Детали присваивается индекс
С(У = С) .
15. К= 1, если деталь устанавливается
через окно в корпусе.
16. Берется следующая деталь У = У + 1.
17. Проверяется наличие деталей на
данном валу J — М (/).
18. Детали от У= # + I до J- С
устанавливаются в корпус через окна.
19. Берется деталь с индексом J = С.
20. Осуществляется соединение деталей.
Если необходимо проверить
возможность установки детали через ранее
установленную деталь (см. рис.2.1.22), то работает
блок 1 ЗБ.
13Б. DV{I,J) > DN(IJ), где DV(I,J) -
диаметр отверстия установленной детали;
ZW(/,/) - наружный диаметр
устанавливаемой детали. Если это неравенство не
выполняется, то сигнал подается на следующие
блоки.
14Б. Снимается предшествующая деталь.
15Б. Устанавливается данная деталь.
16Б. Вновь монтируется
предшествующая деталь /, J - 1.
21 и 22А. Проверяется наличие какого-
либо дополнительного признака и
выполнение данного перехода.
22. Уточняется наличие резьбы, у
соединяемых деталей.
23А. "Если есть резьба у детали”, то она
завинчивается.
23. Проверяется соотношение
посадочных и других диаметров соединяемых деталей,
и на основе этих данных осуществляется либо
24 - установка детали, если диаметр отверстия
больше диаметра посадочной ступени вала:
DV (/, У) > DN (/, У), либо 24А - запрессовка
детали, если DN (/, У) < DN (/, У).
25. Проверяется, не требуется ли
пригонка деталей PR = 1 или 26 - регулировка
данной детали REG — 1. Если требуется
выполнение таких работ, то для пригонки нужно
следующее.
26А. Снимается У деталь.
27А. Пригоняется.
28А. Устанавливается деталь вновь.
27. При сборке методом регулировки с
применением подвижного компенсатора.
28Б. Регулируется положение
компенсатора до требуемого.
28. При применении неподвижных
компенсаторов снимается компенсатор.
29. Подбираются детали-компенсаторы и
устанавливаются, обеспечивая заданную
точность замыкающего звена.
30. Осуществляется проверка наличия
деталей на данном валу У > М(1).
31. Берется следующая деталь комплекта
У = У + 1.
31 А. Производится проверка: "Есть ли
еще валы в данной сборочной единице?"
/ = М (К), если "ДА", то сигнал подается в
блок 32А — берется следующий вал / = / + 1.
33. Устанавливается первая
присоединяемая деталь данного вала У = 1 и затем все
остальные детали.

130
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Представленный алгоритм позволил
создать программу для ЭВМ по определению
последовательности установки деталей в
шпиндельные коробки агрегатных станков,
редукторов и другие подобные объекты.
Последовательность сборки изделий
выдается на печать и может быть представлена в
виде схемы. К составлению схем сборки
прибегают как при сборке единичных
экземпляров машин, так и для наглядности в массовом
производстве.
Технологические схемы - условное
графическое изображение последовательности
соединения деталей й других сборочных
единиц при сборке изделий.
Построение схемы сборки изделия
обычно начинают с условного изображения
базовой детали - корпуса 1 (рис. 2.1.23). На
схеме сборки (рис. 2.1.24) в зоне деталей
следует начертить прямоугольник с указанием в
нем наименования детали [в данном случае
корпус 1 (см. рис. 2.1.23)], ее номера или
номера позиции (в правом верхнем углу),
имеющегося на чертеже общего вида изделия.
В нижнем правом углу следует указать число
одинаковых деталей в данной сборочной
единице. В таком виде корпус /, если в него
предварительно не подсобирают другие
детали, поступает на сборку по крайней мере
комплекта (возможно, и на сборку более
сложной сборочной единицы, например
подузла, узла или даже изделия). Поскольку пока
неизвестно, какая именно сборочная единица
по сложности будет собираться, ' проведем
линию от прямоугольника (корпуса 1) только
до зоны сборки комплекта.
Далее нетрудно заметить, что со стороны
выходного вала редуктора значительно больше
сложных сборочных единиц (две крышки 3 и
14 в сборе, а также вал 9), чем со стороны
стакана 2. Следовательно, там больше и
размерных связей, а потому сборку редуктора
следует производить со стороны выходного
вала 9.
Рис. 2.1.23. Редуктор

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
131
Рис. 2.1.24. Схема сборки редуктора

132
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Jr
ж
ж
й
ж
I кол. 4
Наружное коль-
цо подшипника
13
кол. 1
Стакан
2
кол. 1
Наружное коль-
цо подшипника
18
кол. 1
Прокладка
19
КОЛ. 1
Кольцо
17
КОЛ. 1
Вал-шестерня
15
кал. 1
Маслоотра-
жагпель
16
КОЛ. 1
Внутреннее ко-
льцо подшипника
18
К0Л.1
Подшипник
18
КОЛ.1
Стопорная шайда
27
КОЛ. 1
Регулировоч-
ная гайка
26
КОЛ. 1
Прокладка
21
КОЛ. 1
Крышка
2У
кол. 1
Манжета
25
кол. 1
Винт М6*12
23
кол. 1
Шайда
22
КОЛ. 1
Редуктор
Рис. 2.1.24. Продолжение

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
133
Рис. 2.1.25. Фрагмент схемы сборки: (п/ш - подшипник)

134
Глава 2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Установить в корпус 1 редуктора вал 9 в
сборе можно только после установки одной
из двух собранных крышек 3 или 14.
Конструктивно сложнее крышка 3, поэтому ее
желательно собирать в первую очередь. Базовая
деталь — крышка 3 этой сборочной единицы
[ее заносят в схему (см. рис. 2.1.24) первой],
по наружной поверхности на ней базируются
прокладка 4 (см. рис. 2.1.23), кольцо 5, а по
внутренней поверхности манжета 6, а также
наружное кольцо роликоподшипника 13.
Все эти присоединяемые детали
базируются на одной общей детали - крышке 3,
следовательно, они образуют сборочную
единицу — комплект. Отразим это на схеме
сборки (см. рис. 2.1.24), соединив в зоне
комплектов все детали этого комплекта, и его
образование изобразим в виде треугольника с
цифрой "Г. Поскольку комплект 1 и корпус 1
редуктора будут поступать на сборку по
крайней мере подузла, проведем от треугольника
с цифрой "Г линию и продолжим эту линию
от прямоугольника "корпус 1 редуктора" до
зоны подузлов.
Крепление крышки 3 (см. рис. 2.1.23) в
сборе к корпусу 1 редуктора осуществляется
восемью комплектами 2 (см. рис. 2.1.24),
каждый из которых состоит из болта 7 (см. рис.
2.1.23) и шайбы 8. Этот комплект будет также
поступать в зону подузлов. Далее
устанавливается сборочная единица "Вал 9 в сборе". На
валу 9 по наружному контуру размещаются
шпонка 10, шестерня //, два маслоотражателя
12, два внутренних кольца с сепараторами
роликоподшипников 13. Имеется одна
базовая деталь - вал 9, следовательно, это
комплект 3 (см. рис. 2.1.24). Шпонка 10 (см. рис.
2.1.23) устанавливается методом пригонки,
поэтому ее следует устанавливать в первую
очередь. Очередность (последовательность)
установки остальных деталей определяется их
расположением на валу 9. Желательно с
целью повышения производительности
сборочного процесса устанавливать одинаковые
детали (подшипники 13 и маслоотражатели 12)
одновременно с двух сторон.
Комплект 4 (см. рис. 2.1.24) собирается
аналогично комплекту 3. Разница только в
том, что в эту крышку не устанавливается
манжета для уплотнения на валу 9.
Закрепляется комплект 4 восемью комплектами 2.
Осуществляется регулировка зазоров в
подшипниках 13 прокладками 4. Далее на сборку
поступает стакан 2 в сборе. Это сложная
сборочная единица, имеющая несколько базовых
деталей. Положение этой сборочной единицы
в редукторе определяется положением стакана
2 	(см. рис. 2.1.23). Следовательно, это базовая
деталь для всей сборочной единицы. По
наружному контуру стакана 2 базируются
прокладка 19 и уплотнительное кольцо 17, а по
внутренней поверхности наружное кольцо
роликоподшипника 18. По расточке под
роликоподшипник 18 в этой сборочной единице
базируется сборочная единица вал-шестерня
15 в сборе. Эта сборочная единица состоит из
базовой детали - вала-шестерни 15, на
которой базируются маслоотражатель 16 и
внутреннее кольцо с сепаратором
роликоподшипника 18, а также другие детали и сборочные
единицы, установка которых в собранном
виде невозможна.
Поскольку имеется комплект 6 (см. рис.
2.1.24), который базируется в комплекте 5,
образуется подузел 1, а данный подузел и
другие ранее собранные комплекты и
отдельные детали будут поступать по крайней мере
на сборку узла. Так осуществляется
построение схемы сборки. Иногда к схеме сборки
прилагаются эскизы (рис. 2.1.25).
Схемы сборки изделий служат
наглядным документом и одним из основных
средств организации сборочного процесса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балакшин Б.С. Теория и практика
технологии машиностроения. М.:
Машиностроение, 1982. Кн. 1. 288 с.; Кн. 2. 268 с.
2. Гусев А.А. Автоматизация сборки
зубчатых передач // Итоги науки и техники.
ВИНИТИ. Сер. Технология и оборудование
механосборочного производства. 1990. 153 с.
3. Гусев А.А. Адаптивные устройства
сборочных машин. М.: Машиностроение,
1979.208 с.
4. Гусев А.А. Основные принципы
создания гибких сборочных систем. М.:
Машиностроение, 1988. 52 с.
5. Качество машин / А.Г. Суслов, Э.Д.
Браун, А.А. Гусев и др. Справочник. В 2 т.
М.: Машиностроение, 1995.
6. Проектирование технологии / И М.
Баранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и
др.: Под общей ред. Ю.М. Соломенцева. Сер.
"Технология автоматизированного
машиностроения. М.: Машиностроение, 1990. 416 с.
7. Проектирование технологии
автоматизированного машиностроения / И.М.
Баранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и др.:
Под общей ред. Ю.М. Соломенцева. Сер.
"Технология автоматизированного
машиностроения". М.: Высшая школа. 1999. 416 с.

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 135
Глава 2.2
ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.1. 	ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ,
МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА
2.2.1.1. 	ПОДВИЖНЫЕ КОНИЧЕСКИЕ
И ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
С ГАРАНТИРОВАННЫМ ЗАЗОРОМ
Назначение этого вида соединений
деталей, широко используемых в машинах и
приборах, — обеспечение относительного
положения сопрягаемых поверхностей деталей в
статическом и динамическом состоянии.
Сборка конических соединений легко
осуществима, поскольку в первоначальный
момент одна деталь устанавливается в
сопряженную с ней деталь со значительным
зазором, а затем самоцентрируется по конической
поверхности, чем обеспечивается совпадение
осей посадочных конических поверхностей
деталей. Это особенно важно, поскольку у
конических соединений часто требуется
плотное прилегание поверхностей для
герметичности с целью исключения проникновения
газов или жидкостей, например, при
использовании клапанов в головках блока
цилиндров автомобильных и тракторных двигателей,
в запорных устройствах пробковых
конических кранов.
К подшипникам дополнительно
предъявляется другое требование - пониженное
трение скольжения для достижения заданного
КПД машины.
При ручной сборке качество объекта
сборки полностью зависит от качества
поступающих на сборку деталей и квалификации
исполнителей.
При автоматизированной сборке задачи
соединения деталей с гарантированным
зазором решаются использованием
манипуляторов, сборочных или универсальных
промышленных роботов (ПР).
К средствам автоматизации сборки
приходится прибегать и тогда, когда должна
осуществляться установка деталей в
приспособления, в том числе при установке базовой
детали.
Установка базовой детали в
приспособление (включая ее транспортирование от
загрузочного устройства к базирующему)
возможна с использованием исполнительных
органов ПР и манипулятора.
ПР применяют при серийном и
массовом производствах для установки базовой и
присоединяемых деталей, если их монтаж
должен осуществляться в разные места
собираемых объектов или их подача производится
из различных мест загрузочных устройств
Рис. 2.2.1. Сборочная позиция
гибкой производственной системы
дня автоматической установки деталей
с гарантированным зазором:
1 - конвейер; 2 - приспособление-спутник;
3 — телевизионные камеры; 4 - сборочный робот;
5 — кассета-магазин; 6 — вибробункер
(рис. 2.2.1) и поэтому требуется сложная
переменная траектория движения. В иных
случаях целесообразно использовать значительно
более простые, надежные (наработка на отказ
10 тыс. ч) и дешевые манипуляторы.
Установку базовой детали 1 на
базирующие устройства приспособления 2
сборочной машины обычно осуществляют
поступательным движением в аксиальном (рис.
2.2.2, 	я), радиальном (рис. 2.2.2, б) или
тангенциальном (рис. 2.2.2, в) направлениях.
Крупные базовые детали 1 обычно поступают
из кассетных магазинов, а мелкие — из
вибробункеров (рис. 2.2.2, г). Их подачу к месту
сборки осуществляют гравитационные лотки
и вибролотки 3 либо непосредственно
манипуляторы 5 или ПР. Поэтому для переноса
детали к месту сборки из лотка или
кассетного магазина нужно помимо выполняемого с
высокой точностью поступательного
сборочного движения совершить еще, по крайней
мере, одно поступательное транспортное
движение для подъема их из загрузочного
устройства 3 и одно поступательное или
вращательное движение для переноса к месту
установки.
Вращательное движение, как правило,
совершается в горизонтальной или
вертикальной плоскости (рис. 2.2.2, д-ё). Рука 4
манипулятора подходит к базовой детали 7,
размещенной в вибролотке 3, захватывает ее,
поднимает и поворачивает на заданный угол
(рис. 2.2.2, ж) до тех пор, пока основные
базовые поверхности детали не совпадут с
исполнительными поверхностями базирующих

136
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
устройств приспособления 2, и только затем
устанавливается базовая деталь 1 (рис.
2.2.2, з).
В зависимости от требуемого положения
оси посадочных поверхностей базовые детали
могут занимать в приспособлениях различные
положения. Однако всегда желательно, чтобы
открытая для присоединяемых деталей
сторона базовой корпусной детали размешалась
сверху. Корпусную деталь чаще всего
базируют по отверстиям (направляющая и двойная
опорная базы) либо отверстию (опорная база)
и плоскости, используемой для базирования
этой сборочной единицы в изделии. Эта
плоскость корпусов (установочная база)
должна занимать в процессе сборки
горизонтальное положение с тем, чтобы оси
посадочных поверхностей корпуса по возможности

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 137
занимали вертикальное положение, чем
достигается установка деталей сверху вниз. К
такой схеме базирования вынуждены
прибегать в том случае, когда выполняются
запрессовка деталей и другие операции,
сопровождающиеся большими осевыми рабочими
нагрузками, действующими перпендикулярно к
установочной базе корпусной детали.
К принципиальной схеме базирования —
по установочной базе (торцу) — по той же
причине вынуждены прибегать и тогда, когда
в качестве базовой детали используется вал,
который целесообразно базировать
вертикально для установки детали сверху вниз. Это
обеспечит совпадение направления силы
тяжести устанавливаемой детали с
направлением ее движения. Если больших рабочих
нагрузок не ожидается, то вал целесообразно
базировать в приспособлении по двойной
направляющей и опорным базам, так как
достижение точности совпадения осей посадочных
поверхностей в приспособлении и
устанавливаемой детали облегчится, поскольку
базирование детали будет Осуществляться только по
одной поверхности вращения.
При установке базовых деталей,
соединении всех последующих деталей сборочной
единицы необходимо обеспечить совмещение
двух координатных систем, принадлежащих
устанавливаемой детали и исполнительным
поверхностям базирующих устройств
приспособления, либо ранее установленным деталям.
Для этого прежде всего необходимо выяснить
те конкретные задачи, которые придется
решать при сборке каждого соединения деталей,
входящих в изделие. Для этого следует
выяснить исходя из служебного назначения
изделия схемы базирования деталей в соединении.
Шесть опорных точек, определяющих
относительное положение деталей в соединении, в
зависимости от конфигурации и размеров их
посадочных поверхностей и действующих
рабочих нагрузок могут располагаться
различным образом.
Для соединения деталей нужно
совместить координатные оси посадочных
поверхностей устанавливаемой детали и опор
приспособления или соединяемых поверхностей вала
и отверстия втулки собираемого изделия.
Кроме того, необходимо обеспечить
определенное относительное осевое положение
соединяемых деталей, а иногда и их
относительное угловое положение в сечении,
перпендикулярном к охватывающей поверхности
втулки или оси охватываемой поверхности
вала.
Большие трудности обычно возникают
при установке деталей в собираемые изделия,
чем при ее базировании в приспособлении,
поскольку в последнем случае можно
облегчить ее установку путем изготовления фасок и
других направляющих элементов на
технологической оснастке. Поэтому большего
внимания требует процесс соединения деталей в
собираемый объект.
Для сборки возможно использование
сборочных роботов и манипуляторов. Любые
автоматические средства могут работать, если
только в первоначальный момент детали
соединяются с зазором, даже если этот зазор
образовался за счет заходных фасок или
каких-либо других технологических элементов.
Нужно иметь в виду также, что сборочные
роботы вследствие их малой жесткости не
могут создавать значительных осевых
сборочных сил, необходимых для запрессовки
деталей. Это вынуждает предусматривать в ГПС
прессовое оборудование. Промышленный
робот в этих случаях может выполнять лишь
функции транспортного устройства.
Сборочные роботы могут лишь укладывать и
соединять детали с зазором по коническим,
цилиндрическим и резьбовым поверхностям.
Сборочный робот эффективен и
рентабелен в том случае, когда обеспечивается
высвобождение 3—5 рабочих, время простоя
робота не превышает 20%, собираемые
изделия средней сложности содержат 4—10
деталей, а такт работы ПР составляет 5—15 с. Но
поскольку сборочные роботы в настоящее
время используют, как правило, для сборки
изделий одного типа, то современный ПР
уступает сборочному автомату по окупаемости
в 1,5 раза, по производительности — в 3 раза,
(из-за сложной траектории движения и
низкой скорости), его себестоимость в 3 раза
выше, а занимаемая площадь в 2 раза больше.
Поэтому важно выявить те виды работ,
где для автоматической сборки необходимы
роботы, и те работы, для выполнения которых
в серийном производстве могут быть
использованы манипуляторы, стоимость которых
значительно ниже. Манипуляторы
традиционно применяют для массового производства
в автоматических сборочных машинах,
построенных из типовых нормализованных
узлов.
Роботы нужны там, где совершаются
движения по сложной переменной
траектории, необходимой для захвата очередной
присоединяемой детали из магазина, кассеты или
иной емкости, и ее перемещение к месту
установки в собираемый объект (например
тогда, когда присоединяемые детали
последовательно устанавливаются или ввинчиваются в
разные места собираемого изделия и тем
более в разные изделия).

138
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Обычно автоматическое соединение
деталей в изделие требует простого
поступательного, вращательного или винтового
движения, которое должно осуществляться с
высокой точностью.
Главная причина использования ПР —
сложное переменное транспортное движение,
не требующее высокой кинематической
точности. Однако из-за того, что в ПР сборочные
и транспортные функции совмещены, все его
модули должны изготовляться с высокой
точностью.
Переменная траектория
транспортирования требуется и тогда, когда готовые
изделия укладывают в многорядную тару или
присоединяемые детали берут из разных мест при
подаче их из кассет-магазинов и с
движущегося конвейера. Таковы основные возможные
случаи применения сборочных ПР. Для
упрощения ПР целесообразно сборочные и
транспортные функции разделить между
сборочным роботом с малым числом степеней
подвижности и транспортным устройством.
Более дешевые манипуляторы, работающие
по «жесткой» программе, целесообразно
использовать при выполнении всех
технологических переходов, если это только возможно.
Следует отметить, что нередко
представляется возможным преобразовать сложную
переменную траекторию движения в простую
с постоянным местом захвата
присоединяемой детали. При движущемся конвейере
любой детали можно придать упорами нужное
положение. Это позволит захватывать деталь
манипулятором из одного постоянного места.
Аналогичный эффект достигается при
подаче деталей из кассет-магазинов. При
горизонтальном их положении (рис. 2.2.3, а)
траектория будет сложной и потребуется ПР,
при наклонном положении - .траектория
постоянна (рис. 2.2.3, б) и достаточно
манипулятора для обеспечения такого движения. Для
облегчения захвата детали 3 при невысокой
точности манипулятора целесообразно
использовать захватные устройства 1 (рис.
2.2.4) с направляющими-ловителями 2.
Рис. 2.2.3. Схемы подачи присоединяемых деталей
из кассет-магазинов с помощью сборочного робота (а)
и манипулятора (б)
Рис. 2.2.4. Захватное устройство с ловителем:
1 - захватное устройство; 2 — ловитель; 3 — деталь
Рис. 2.2.5. Манипулятор для последовательной
установки деталей в ряд:
/ — вращающийся кулачок; 2 — рычаги манипулятора;
3— захватное устройство; 1\, /2, ... — перемещения
Детали из однорядных кассет-магазинов
можно подавать манипулятором,
действующим от кулачка, число выступов которого
равно числу деталей в ряду (рис. 2.2.5). При
многорядных кассетах-магазинах с ячейками
для деталей целесообразно их перемещать на
очередной ряд (шаг) координатным столом.
Тогда для выполнения такой работы можно
использовать манипулятор для захвата и
транспортирования деталей. Стоимость
координатного стола и манипулятора меньше, чем
стоимость промышленного робота, имеющего
столько же степеней подвижности и
повышенную точность перемещения по всем
направлениям. Для транспортирования и
установки кассет-магазинов высокая точность не
нужна. Обычно для 80% деталей точность
обеспечивается двух- и трехпалыми или
призматическими захватными устройствами.
Если же объект перемещается в пределах
2-3 мм, то захватное устройство
целесообразно оснастить направляющими ловителями
деталей (см. рис. 2.2.4).

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 139
При подаче деталей из лотков
универсальность загрузочно-транспортных средств
достигается применением на выходе из лотков
упругих отсекателей, образующих призму,
обеспечивающую центрирование и
размещение по плоскости симметрии лотка
присоединяемой детали любой конфигурации (рис.
2.2.6). Детали простой конфигурации и малых
размеров целесообразно ориентировать в
вибробункерах, предназначенных для подачи
деталей разных типоразмеров.
При подаче ряда деталей лотковыми
загрузочно-транспортными средствами каждую
из них выдают из соответствующего
гравитационного лотка последовательно в одно
место, что позволяет захватывать детали из
одного и того же места.
Если различные изделия и другие
сборочные единицы собираются из разных, но
соосно расположенных деталей, то их
устанавливают в одном и том же месте, причем
соединяемые детали могут размещаться даже
на разной высоте. При этом траектория
движения при соединении деталей должна быть
одна и та же. Следовательно, если
устанавливаемые детали транспортируются по
постоянной траектории движения, то собирать их
можно манипуляторами.
Возможны несколько вариантов, если
нужно устанавливать, завинчивать или
клепать детали в изделиях в разных местах.
Если размещать одинаковые
устанавливаемые детали в изделиях нужно по одному и
тому же закону (по линии или окружности),
то можно использовать манипулятор,
изображенный на рис. 2.2.5.
Если в изделиях устанавливаемые на
данной позиции детали размещаются, не
подчиняясь какой-либо постоянной
закономерности, то для сборочного процесса нужен
сборочный робот.
э
гг
'—7
S
i-.—
S
V
4
1ГЛ
ш
Рис. 2.2.6. Питатели загрузочно-транспортных
устройств для подачи присоединяемых деталей:
а — из одного лотка; б - из нескольких лотков;
У - детали; 2 - лотковые питатели;
3 — центрирующие базирующие элементы для захвата
деталей; 4 - отсекатель
Каждый сборочный робот целесообразно
использовать только для установки в изделия
одинаковых и подобных деталей. Захватные
устройства для выполнения сборочных
процессов заменять нецелесообразно, так как
затраты времени на замену велики (около
6-12 с и редко для малых деталей - около 2 с).
Готовые изделия при укладке в тару
легко захватывать из одной и той же точки
указанными выше двух-, трехпалыми и
призматическими захватными устройствами, в том
числе и оснащенными направляющими
ловителями, а также вильчатыми захватами, если
изделия снимаются вместе с
приспособлениями-спутниками.
Если тара не имеет перегородок, то
изделия можно устанавливать в одно и то же
место транспортным (пониженной точности)
манипулятором. Если используется тара с
ячейками, то необходим манипулятор,
работающий по сложному циклу (см. рис. 2.2.5)
или манипулятор, оснащенный захватным
устройством, рассчитанным на
одновременную установку всех деталей ряда, а при
многорядной таре необходимо еще
технологическое устройство для перемещения ее на шаг.
Укладка изделия в тару облегчается при
наличии в гнездах тары заходных фасок и
направляющих конусов.
Установка присоединяемых деталей по
посадочным поверхностям вращения
производится в вертикальном (рис. 2.2.7, a-в),
горизонтальном (рис. 2.2.7, г, д) и наклонном
(рис. 2.2.7, ж) положениях. Присоединяемые
детали У устанавливают в базовые корпусные
детали 4 из вертикального магазина 3
шибером 2, периодически совершающим
возвратно-поступательные движения. Одновременно
шибер 2 служит отсекателем потока деталей У
и для поштучной их выдачи. Деталь У
устанавливается в собираемое изделие пуансоном
8 пресса, одновременно выполняется
контроль ее наличия и закрепления на пуансоне
8 тремя ограничительными стержнями 10 и
тремя шариками 9, которые могут
перемещаться в радиальном направлении под
действием роликов 7 от толкателя 5. При движении
пуансона 8 сверху вниз отжимаются три
подпружиненных шарика 6. ограничивающих
самопроизвольное падение детали У. После
ее установки в базовую корпусную деталь 4
сначала поднимается толкатель 5,
перемещаются в радиальном направлении к его оси
подпружиненные ограничители 10,
удерживавшие ее при перемещении пуансона 8 вниз,
далее в радиальном направлении отходят
шарики 9 и ролики 7, а затем и пуансон 8 для
подачи шибером 2 очередной детали У.

140
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.7. Схемы установки присоединяемых деталей по цилиндрическим поверхностям
При горизонтальном положении
устанавливаемых деталей в магазине 3 их
поштучная выдача производится посредством
шиберов 2 или с помощью отсекателей различных
типов. Доставку к месту сборки деталей /
часто осуществляют лотковыми устройствами
3 (рис. 2.2.7, е, ж). Применяют
разнообразные захватные устройства: электромагнитные
(рис. 2.2.7, з), цанговые 13 (рис. 2.2.7, и),
упругие пластинчатые 12 (рис. 2.2.7, ж) и др.
Изменение положения устанавливаемой
детали 1 перед ее монтажом в сопряженную с
ней деталь 4 и другие сборочные единицы
собираемого изделия возможно посредством
качающегося рычага 11. Так производится
установка деталей с гарантированным
зазором.
2.2.1.2. 	НЕПОДВИЖНЫЕ КОНИЧЕСКИЕ И
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
С ГАРАНТИРОВАННЫМ НАТЯГОМ
Соединения с натягом являются
неподвижными неразъемными. Относительная
неподвижность деталей в соединении
обеспечивается сцеплением поверхностей сопряжения,
которое создается силами упругой
деформации материала, пропорциональными натягу.
Сопрягаемые поверхности деталей чаще всего

ВИДЫ СОЕДИНЕНИИ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 141
цилиндрические (рис. 2.2.8, а) или
конические (рис. 2.2.8, б). Эллиптические
сопряжения применяют реже, так как они менее
технологичны в изготовлении.
Преимущества конических соединений -
возможность регулирования натяга осевым
перемещением деталей и отсутствие
повреждений сопряжения поверхностей при
разборке. Часто их выполняют с использованием
промежуточной втулки (рис. 2.2.8, в). Уклон
конуса у втулок составляет 1:30, размеры их
даны ниже:
Диаметр вала d,
80-
1 GO-
ПО-
\50-
180-
260-
340-
420-
500-
600-
710-
мм
95
125
145
175
250
330
410
490
590
700
800
Толщина стенки
втулки у тонкого
конца t, мм
2,5
3
3,5
4
5
6
7
8
9
10
12
Рис. 2.2.8. Соединения с натягом
Недостатки — более высокие требования
к точности изготовления и измерений.
Прочность соединения определяется
способностью сопротивляться взаимному
смещению деталей под действием внешней
осевой силы Р (сдвиг) и крутящего момента
Мк (проворот). Условия прочности
выражаются неравенствами
Р < ndlp(f - tga) ;
Мк < 0,5лd2lpf,
(2.2.1)
где d - номинальный диаметр; / - длина
контакта сопрягаемых поверхностей; р — среднее
давление на контактирующих поверхностях;
/ - коэффициент сцепления при осевом
сдвиге или кручении; a - угол уклона конуса;
для цилиндрических соединений a = 0.
При совместном действии обеих
нагрузок их результирующая R ~
ml
d2
+ р2
а
условие прочности R < ndlpf .
Давление
1 ЛГр
Р d {С\/Е\ + С2/£2)
(2.2.2)
Здесь УУр — расчетный натяг; Е\ и ~
модули упругости материалов соответственно
охватываемой (1) и охватывающей (2) деталей;
С] и С2 - безразмерные коэффициенты:
с, =
d2+dl
d2-dl
-1*1;
с2
D2 + d2
D2 -d2
+ Й2 >
где cJq — диаметр отверстия пустотелого вала:
при сплошном вале d$ — 0 и Cj = 1 - pj ;
jij,P2 ~ коэффициенты Пуассона для тех же
.материалов; D — диаметр наружной
поверхности втулки.
Основным критерием выбора d, D и /
является минимальная масса соединения,
обеспечивающая заданную прочность.
Область оптимальных соотношений d/D = 0,5...
0,8.
У конических соединений,
воспринимающих осевые нагрузки, следует
обеспечивать условия самоторможения, т.е. / > tga .
Измеренный натяг Уи, который
обеспечит заданную прочность соединения, должен
быть больше расчетного Np на величину,
равную смятию вершин микронеровностей:
= Л^р + 1,2(лг, + Rz2) ,
где Rz j и Rz2 — высоты микронеровностей
на сопрягаемых поверхностях соответственно
вала и втулки.

142
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
По значению УУИ подбирают
стандартную посадку, у которой наименьшее значение
натяга Nm^n равно или несколько больше
■
Если материал втулки имеет более
высокий коэффициент линейного расширения и
соединение работает при высоких
температурах, то вводят поправку на уменьшение
натяга AN:
AN={Ka2-Kai)dAT,
где Kai и Ка2 ~ коэффициенты линейного
расширения материала соответственно вала и
втулки; АТ — превышение эксплуатационной
температуры над температурой окружающей
среды.
Наибольший натяг yVmax выбранной
посадки используется для определения
характера деформации материала деталей. По
формуле (2.2.2), заменив Np на Nmax, находят
значения максимальных контактных давлений
на валу и втулке. Если
Ртах I <0,58aTl(l-^/</2);
Атак 2 ^ 0,58ctt2(i - йГ2/Z>2),
то материал обеих деталей соединения
находится в области упругих деформаций, т.е. в
пределах текучести от] и от2 .
Пластические деформации на отдельных
участках сопряжения, вызванные
неравномерностью давления вследствие дискретности
контакта, не оказывают существенного
влияния на величину р. Если пластические
деформации существенны, расчеты на прочность
ведут по уточненным зависимостям.
Коэффициент сцепления / зависит от
материала деталей, качества обработки и вида
покрытия сопрягаемых поверхностей,
давления р в месте контакта, наличия
промежуточной среды или смазки. С увеличением р
несколько уменьшается / Существенным
является и способ сборки: под механическим
воздействием или термовоздействием (табл.
2.2.1).
Отклонения формы посадочных
поверхностей и волнистость снижают прочность
соединения, так как уменьшается площадь
контакта.
Размеры деталей соединений после
сборки изменяются: внутренний диаметр
охватываемой детали уменьшается на
наружный диаметр охватывающей детали
увеличивается на U2, а толщина охватывающей
детали t уменьшается на At.
Эти изменения размеров необходимо
учитывать. Для высокоточных соединений
следует проводить окончательную обработку
соответствующих поверхностей после сборки.
Сборка запрессовкой происходит в
результате относительного перемещения деталей
вдоль оси под действием силы.
Силу запрессовки рассчитывают по
формуле (2.2.1). Ее можно определить также,
используя номограмму (рис. 2.2.9).
Распрессовочная сила является силой
относительного сдвига деталей и в собранном
соединении на 10 ... 20 % больше силы
запрессовки, что объясняется разницей между
коэффициентами трения покоя и движения.
Значительные силы запрессовки могут
деформировать детали, а высокие контактные
давления — повредить посадочные
поверхности. Для исключения повреждений кромок
сопрягаемых поверхностей и деформаций
деталей необходимо их точное
ориентирование. Этому способствуют заходные фаски.
Кроме того, угол фаски на валу влияет на
силу запрессовки. Наименьшая сила
запрессовки и наибольшая сила распрессовки
соответствуют углу фаски 10 °. Смазывание
предохраняет посадочные поверхности от задиров и
снижает не только силу запрессовки, но и
прочность соединения. На прочность влияет
также скорость запрессовки. Наибольшая
прочность достигается при скоростях 2 ...
5 мм/с. Увеличение скорости до 20 мм/с
снижает силу распрессовки на 5 ... 10%.
Прессовое оборудование выбирают
исходя из силы запрессовки (с коэффициентом
запаса 1,5 ... 2), длины рабочего хода и
габаритных размеров соединения. По степени
специализации прессы делят на
универсальные и специальные, используемые в
крупносерийном и массовом производстве.

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 143
2.2.1. Значения коэффициента сцепления /
Соединения, собранные запрессовкой Соединения, собранные под термовозлействием
Материал охватывающей детали
Трение Стали 30, 40, 45, 50
Стали Чугун серый Алюминиево- Бронза, . Алюминиево- Бронза,
30,40,45,50 магниевые латунь ^ ^ ч - магниевые латунь
3 Способы Чугун серый
сплавы 33 сплавы
гидро- с нагревом с охлажде-
прессовый нием
Машинное _ Машинное _
Без смазочного материала Без смазочного материала
масло ^ масло г
В начальный 0,08...0,2 0,08...0,09 0,03...0,09 0,04...0,07 0,20...0,24 0,21. .0,28 0,23..0,30 0,13...0,18 0,1...0,15 0,17- .0,20
момент
кругового сдвига
В начальный 0,1...0,21 0,07...0,12 0,02...0,06 - 0,10...0,24 0,24...0,31 0,27..0,35 0,07...0,09 0,05...0,06 0,05...0,14
момент рас-
прессовки
При запрессов- 0,08...0,14 0,07...0,1 0,02...0,08 0,05...0,08 —
ке
П р и м е ч а н и е . Материал охватываемой детали — стали 30, 40, 45, 50.

144
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.9. Номограмма для определения сил запрессовки и распрессовки стальных деталей
При наличии резьбы на конце вала на
ней можно закреплять гидравлические гайки,
с помощью которых возможна установка
крупных подшипников (рис. 2.2.10).
Для исключения перекосов деталей при
запрессовке применяют приспособления,
обеспечивающие их направление при сборке —
плавающие подпятники, сферические опоры
и др.
Гидропрессовая сборка осуществляется
при одновременном приложении осевой силы
и нагнетании масла в зону сопряжения
деталей соединения. Масло подается под
давлением, превосходящим контактное давление /?,
вызывая упругое деформирование деталей
(охватывающая деталь растягивается, а
охватываемая — сжимается). Поскольку
поверхности разделяются слоем смазочного материала,
коэффициент /уменьшается в 8 ... 12 раз, что
во столько же раз снижает осевую силу.
Рис. 2.2.10. Гидравлическая гайка
для запрессовки подшипника

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 145
При этом способе повреждения
посадочных поверхностей исключаются.
Прочность гидропрессовых соединений выше, чем
полученных обычной запрессовкой, так как
микронеровности поверхностей не
сглаживаются.
В качестве рабочей жидкости
рекомендуются минеральные масла высокой очистки.
Подвод масла производят через специальные
отверстия, выполненные в деталях, и
маслораспределительные канавки, расположенные
на посадочной поверхности или с торца
соединения. При сборке по схемам,
приведенным на рис. 2.2.11, начальная стадия процесса
представляет собой обычную запрессовку.
После перекрытия канавки и подачи масла
под высоким давлением сборка производится
с масляным слоем между сопрягаемыми
поверхностями, и сила запрессовки падает. Для
уменьшения начальной силы запрессовки
натяг на входной части вала назначают в
2 ... 3 раза меньше основного. Число канавок
зависит от длины и формы поперечного
сечения охватывающей детали. Расстояние
канавок от торцов составляет 1/5 длины ступицы.
Наиболее эффективен этот способ сборки для
конических соединений, имеющих
промежуточную втулку.
Втулку с небольшой силой (посадка
Hl/hl) надвигают на вал и фиксируют (см.
рис. 2.2.8, в). Затем вставляют охватывающую
деталь, подают в канавку масло под высоким
давлением и продвигают деталь по
конической поверхности втулки до положения,
соответствующего расчетному контактному
давлению. Упругое сопротивление втулки обжатию
охватывающей деталью несколько снижает
контактные давления, что уменьшает
прочность соединения.
а)
I
б)
Рис. 2.2.11. Схемы гидропрессовой сборки
при подводе масла через отверстия в деталях
к поверхностям:
а — цилиндрическим посадочным; б — коническим
Размеры маслораспределительных
канавок в деталях могут быть выбраны по табл.
2.2.2.
2.2.2. Размеры (мм) маслорасцределительных канавок
Номинальный диаметр
соединения d
Детали типа втулок
(кроме подшипников качения)
Подшипники качения
do,
Ь
И
doт
Ь
И
Св. 80 до 120
4
5
1,0
3
4
2,5
” 120 ’’ 180
5
6
1,5
3
4
3,0
” 180 " 260
5
7
1,5
4
5
3-4
" 260 ” 315
6
8,5
2,0
4
5
4
" 315 " 360
1
10
2,0
5
6
4
" 360 ” 400
8
12
2,0
5
7
5
" 400 " 500
10
14
2,5
6
8
5
" 500 " 630
12
16
3,0
7
10
6
" 630 " 800
12
18
3,0
8
12
7
Обозначения. dOJ - диаметр отверстия; Ъ - ширина канавки; И - глубина канавки.

146
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.12. Схема гидропрессовой сборки
при подводе масла с торца соединения
К преимуществам гидропрессовой
сборки относится простота сборочных
приспособлений, к недостаткам - необходимость
изготовления маслоподводящих отверстий и
маслораспределительных канавок.
При сборке по схеме на рис. 2.2.12
масло поступает в зону сопряжения через заход-
ную фаску охватывающей детали. Разность
диаметров вала 1 и поршня 4 обеспечивает
создание избыточного объема масла в полости
А между охватывающей деталью 3 и поршнем
2 По мере перемещения запрессованного
вала 1 и поршня давление масла возрастает.
Преимущество — в возможности сборки
соединения без дополнительной
механической обработки деталей, недостатки -
сложность устройств для обеспечения
герметичности и восприятия распорных сил. Для
создания давления могут быть использованы
ручные или механизированные насосы высокого
давления.
Сборка под термовоздействием
(нагревом охватывающей или охватываемой детали)
обеспечивается благодаря созданию зазора
между соединяемыми деталями. Скрепление
деталей происходит в результате изменения их
размеров с изменением температуры
окружающей среды. Прочность таких соединений
в 1,5 ... 2,5 раза больше, чем полученных
запрессовкой, что объясняется взаимным
внедрением микронеровностей.
Сборку под термовоздействием
применяют для ответственных и крупных
соединений. Температура должна быть по
возможности минимальной для сокращения расхода
энергии.
Средняя температура, до которой
следует нагревать и охлаждать деталь,
N + /' + Ad , ^
—M“±7i
(2.2.4)
где N — натяг в соединении; / — термический
зазор; Ad — изменение диаметра посадочной
поверхности вала или втулки вследствие
изменения температуры при транспортировании
и базировании; Ка — коэффициент
линейного расширения материала; Tq —
температура окружающей среды, которую принимают
со знаком "+" при нагреве и со знаком при
охлаждении.
Зазор / находят из следующего
соотношения:
max[/min,/с,/т] < / < /тах. (2.5.5)
Здесь /mjn - зазор, определяемый
соотношениями размеров охватывающей и
охватываемой поверхностей деталей из условия
совмещения их контуров в начальный момент
сборки; /min = flf(seca - l), где d — диаметр
посадочной ступени вала; a — угол
начального скрещивания осей сопрягаемых
поверхностей соединяемых деталей вследствие
отклонения их положения в сборочном
устройстве; /с - зазор, исключающий заклинивание
деталей при относительном скольжении их
посадочных поверхностей; /т - зазор,
исключающий образование соединения деталей в
течение времени, необходимого для принятия
ими требуемого положения; /тах — зазор,
определяемый максимально допустимой
температурой нагрева втулки, обеспечивающей
сохранение физико-механических свойств
материала и геометрической формы, или
температурой охлаждения вала Ттлх :
^тах = ^тах^^а “ ^тах ~ ^^тах > (2.2.6)
где Дг/тах ~ наибольшее допустимое
увеличение диаметра отверстия детали или
возможное уменьшение диаметра.
Зазор /с рассчитывают исходя из
условий исключения заклинивания.
При сборке с вертикальным положением
осей посадочных поверхностей под действием
присоединяемой детали, если d / I < 0,5 ,
заклинивание не произойдет и при / = /mjn ,
поскольку /с = /та1 при всех значениях а.
Когда d/l = 0,3 ... 0,2, такая возможность
ограничивается значениями a = 1°... 2°30\
Если оси посадочных поверхностей
соединяемых деталей при сборке занимают
горизонтальное положение, /с в значительной
степени зависит от сборочной силы.
Значения зазора /т для стальных
деталей приведены в табл. 2.2.3.

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 147
2.2.3. Значения зазора /т , мм
Посадочный
Относительная
Зазор /*т
при N/d
диаметр d
толщина стенки втулки
t/d
0,0003
0,0006
0,001
0,0014 и выше
50
0,1
0,07
0,08
0,10
0,11
0,2
0,06
0,07
0,08
0,10
0,3 и выше
0,05
0,06
0,07
0,08
75
0,1
0,06
0,08
0,09
0,10
0,2
0,05
0,06
0,07
0,08
0,3 и выше
0,04
0,05
0,06
0,07
100
0,1
0,05
0,07
0,08
0,09
0,2
0,04
0,06
0,07
0,08
0,3 и выше
0,03
0,04
0,05
0,06
150
0,1
0,04
0,05
0,06
0,07
0,2
0,03
0,04
0,05
0,06
0,3 и выше
0,03
0,03
0,04
0,05
Если одна из деталей бронзовая или из
алюминиевого сплава, то величину /т следует
увеличить на 10 %. Значения /т определены
для установки втулок на среднюю часть вала
длиной 5cl.
Температуру контролируют с помощью
термоэлектрических термометров.
Скорость нагрева или охлаждения
детали ограничивается допустимыми
температурными напряжениями и деформациями ее
материала.
Для ускорения скрепления собранное
соединение охлаждают (или прогревают)
потоком воздуха. При сборке с нагревом
возможно использование распыленной
антикоррозионной жидкости.
Между торцовой поверхностью втулки и
буртом вала или между торцами двух
одновременно устанавливаемых на вал втулок
образуются зазоры, обусловленные осевыми
температурными деформациями и
деформациями, создаваемыми натягом (рис. 2.2.13).
Половина осевой деформации одной втулки
на валу
ДЯ = 0,5(Ка1Т + А/), (2.2.7)
где Ка — коэффициент линейного
расширения материалов втулки; / — длина ступицы
втулки; Т — температура при
термовоздействии на деталь (вал или втулку); Д/ — упругая
осевая деформация втулки.
При выборе вида термовоздействия
следует руководствоваться правилом, что
охлаждать или нагревать следует наименее металло-
емкую деталь и при этом учитывать ее
технологичность.
Рис. 2.2.13. Схема деформаций втулок
многоэлементного соединения
В табл. 2.2.4 приведена классификация
соединений по степени сложности сборки.
Соединения, относящиеся к 1-й степени
сложности, можно собирать с нагревом или
охлаждением в зависимости от массы деталей.
Для соединений 2-й степени сложности при
сборке требуется более высокая температура
нагрева, поскольку тонкостенные детали
интенсивнее теряют энергию и вероятность
преждевременного скрепления более высока.
Сборка многоэлементных и составных
соединений, относящихся к 3-й степени
сложности, должна выполняться с учетом изменения
теплосодержания (и, следовательно, размеров)
охватываемой детали; установка каждой
последующей охватывающей детали должна
происходить с минимально возможным
интервалом времени.
Нагрев охватывающих деталей перед
сборкой выполняют до температур, при
которых сохраняются физико-механические свой-

148
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.4. Классификация соединений по степени сложности сборки
ст^а материала. Для стальных нетермообрабо-
танных деталей допустимая температура
300 ... 350 °С, для термообработанных 200 ...
230 °С.
В зависимости от вида производства,
назначения, конструкции и габаритов детали
нагрев выполняют в масляных ваннах,
газовых печах, электропечах сопротивления, элек-
троконтактных или индукционных
установках. В масляных ваннах детали (обычно это
подшипники качения) нагревают равномерно
до температуры 120 ... 130 °С. В печах и
универсальных индукционных нагревателях
выполняют нагрев разнотипных средне- и
мелкогабаритных деталей. В крупносерийном и
массовом производствах применяют
специальные электроконтактные и индукционные
нагреватели.
Мощность нагревателя
_ тс(Т - Т0)
Р = v—* (2.2.8)
где m — масса детали; с — удельная
теплоемкость материала в интервале температур
Т- 7о; т — время нагрева; г\ — 0,3 ... 0,5 —
КПД индуктора; v = 0,2 ... 1 - коэффициент,
учитывающий размеры зоны нагрева и
зависящий от отношения массы детали к массе ее
нагретой части. При скоростном местном
нагреве сложнопрофильных деталей (ступица,
головка) обязательным является определение
уровня температурных напряжений для
сравнения с допустимыми.
Глубинный нагрев в сочетании с
высокой скоростью (2 ... 5 °С/с) достигается в
электроконтактных (рис. 2.2.14) и
индукционных нагревателях, работающих на токе
промышленной частоты. Наиболее высокая

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 149
Рис. 2.2.14. Схема электроконтактной установки
с плоскими контактами:
1 — деталь; 2 — контакты;
Р — сила поджатия индуктора к детали
скорость обеспечивается в системах с
индукторами, охватывающими деталь (рис. 2.2.15, а).
Их недостаток — малая универсальность. В
них эффективен нагрев крупных деталей типа
бандажей или местный нагрев конструктивно
сложных деталей с распределением
температур, исключающих высокие термические
напряжения (рис. 2.2.15, б).
Универсальными в определенном
диапазоне размеров деталей являются нагреватели с
вынесенным индуктором и раздвижными
полюсными наконечниками. Они
предназначены для мелких, средних (рис. 2.2.16, б) и
крупных (рис. 2.2.16, а) деталей. Скорость
нагрева в 1,5... 1,8 раза ниже, чем в
специальных нагревателях, и они металлоемки
вследствие массивности магнитопроводов.
Индуктор в установках состоит из
обмотки возбуждения в виде одновитковой (см.
рис. 2.2.15, а) или многовитковой (см. рис.
2.2.15, б) катушки из медного провода или
трубки и магнитопроводов. Подвижные и
неподвижные магнитопроводы (4 ... 8 шт.)
могут размещаться по окружности детали (см.
рис. 2.2.15) или быть съемными как
конический магнитопровод в универсальной
установке (см. рис. 2.2.16, б).
Охлаждение охватываемых деталей
применяется главным образом при установке в
корпус мелких деталей: втулок, пальцев, седел
клапанов и др. Температура охлаждения
определяется хладоносителем. В качестве хладоно-
сителей применяют твердую углекислоту
(сухой лед) и жидкий азот. Температура
охлаждения сухим льдом -78 °С, жидким азотом
-195 °С. Нормы расхода некоторых хладоно-
сителей приведены в табл. 2.2.5.
Для уменьшения расхода сухого льда и
интенсификации охлаждения используют
смесь сухого льда с ацетоном,
денатурированным спиртом или бензином.
Так же, как и для нагрева, применение
тех или иных устройств для охлаждения
определяется видом производства и конструкцией
деталей. Наиболее надежными и
обеспечивающими глубокое охлаждение являются
установки, работающие на готовых хладоноси-
телях. Их недостатком является
необходимость постоянного запаса готовых хладоноси-
к П -3i
Л)
Рис. 2.2.16. Схемы индукционных
нагревателей полюсными наконечниками
1 - деталь; 2 — индуктор;
3 — основной магнитопровод;
4 — полюсный магнитопровод;
5 	— пирамидальный магнитопровод
■ Рис. 2.2.15. Схемы индукционных
нагревателей с индукторами,
охватывающими деталь:
1 — деталь; 2 — индуктор;
3 — магнитопровод
б)

150
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.5. Нормы расхода (кг) некоторых хладоносителей на 1 кг металла
Хладоноситель
Алюминий
Латунь
Бронза
Чугун
Медь
Никель
Сталь
Жидкий азот
0,86
0,4
0,41
0,48
0,36
0,41
0,41
Сухой лед
0,12
0,06
0,06
0,07
0,05
0,06
0,06
телей. Более удобными являются автономные
холодильные машины. Каскадные
компрессорные машины и воздушные холодильные
установки позволяют создавать в камерах
температуру до -70 °С, холодильные
установки высокого давления (типа ВХУ) -
до -130 °С.
Небольшие, простые по конфигурации и
незакаленные детали (втулки, пальцы,
валики) охлаждают в камерах (ваннах) путем
непосредственного контакта с хладоносителем
(смесь сухого льда с ацетоном, авиабензином
или жидким азотом) или в его парах.
Простейшая камера представляет собой бак с
теплоизоляцией и герметичной крышкой. Для
охлаждения в парах используется специальная
сетка-контейнер, которую располагают над
зеркалом жидкого азота или над
вентилятором, направляющим пары азота из сосуда
Дьюара.
При охлаждении без непосредственного
контакта деталей с хладагентом применяют
установки, в которые загружают сухой лед
или заливают жидкий азот в пространство /
(рис. 2.2.17, о) вокруг камеры 2 с деталями.
При другой схеме камера 2 (рис. 2.2.17, б)
охлаждается жидким азотом, циркулирующим
в змеевике 1. Воздух перемешивается
вентилятором 3.
Для работы в автоматическом режиме в
комплексе со сборочным оборудованием
применяются специальные устройства для
охлаждения. Для валов используется устройство
барабанного типа (рис. 2.2.18). Детали,
подлежащие охлаждению, помещают в канал
загрузки /, перекрытый заслонкой 2 (отсека-
тель 3 при этом находится в нижнем
положении). Заполненный канал закрывают
крышкой 4, после чего начинается предварительная
загрузка деталями барабана 5 накопителя в
такой последовательности: заслонка
поднимается вверх, открывая канал загрузки, и с
помощью отсекателя детали поштучно выдаются
на загрузку ячеек барабана; барабан
загружается не полностью. Число свободных ячеек
зависит от уровня хладагента. После такого
частичного заполнения барабана накопителя
деталями устройство работает в
технологическом режиме. Вначале первая обработанная
хладагентом деталь по каналу 6 выдается на
сборочное устройство. Одновременно загру-
Рис. 2.2.18. Устройство для охлаждения деталей
в автоматическом режиме

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 151
2.2.6. Технические характеристики сосудов Дьюара
Тип сосуда
Вместимость,
м3
Масса пустого
сосуда, кг
Наружный диаметр,
мм
Высота,
мм
Испаряемость
г/ч
%/сут
АСД-5
5
5
284
520
20
8,5
АСД-15
15
10
386
690
25..30
3,5
АСД-25
25
13
386
820
35 40
3,0
АСД-100
100
60
600
1145
-~-4
©
VO
О
1,5
жается новая деталь. Для предупреждения
потерь паров хладагента в окружающую среду
канал выгрузки перекрывается крышкой 7,
которая открывается синхронно с выдачей
детали.
Сжиженный азот в небольших
количествах транспортируют и хранят в сосудах
Дьюара, имеющих вакуумную изоляцию. Сосуды
имеют вместимость 5 ... 100 м3 (табл. 2.2.6).
Для хранения и перевозки большого
количества сжиженных газов применяют
стационарные и передвижные емкости
вместимостью до 2000 м3.
Соединения, собираемые с охлаждением
охватываемой детали, примерно на 10 ... 15%
прочнее, чем соединения, получаемые с
нагревом охватывающей детали. Объясняется
это тем, что в зоне контакта поверхностей
деталей микронеровности охватываемой
детали односторонне внедряются в
охватывающую, переформируя микропрофиль.
Глубину внедрения микронеровностей
можно специально увеличить, временно
повышая давление в зоне контакта в процессе
сборки. Применяется такой способ сборки
для соединений с тонкостенной облицовкой
на внутренней поверхности детали, например,
при изготовлении биметаллических
подшипников. Охватываемая деталь 3 (рис. 2.2.19) —
бронзовая или стальная тонкостенная втулка,
изготовленная с заданным натягом, -
охлаждается и свободно вставляется в стальной
корпус подшипника 2, установленного на
втулке 7. После соединения деталей по
сопрягаемым поверхностям во втулку 3
устанавливается разжимная 4 и жесткая коническая 5
оправки. Дальнейшее расширение втулки 3
происходит между двумя жесткими стенками
— корпусом подшипника 2 и оправками 4 и 5.
Это вызывает повышение давления и
взаимное внедрение неровностей сопрягаемых
поверхностей.
Оборудование для сборки соединений с
использованием термовоздействия
проектируется на основе принципов, лежащих в основе
создания оборудования для сборки
соединений с зазором. Во избежание заклинивания,
Рис. 2.2.19. Схема сборки соединений с временным
повышением давления в зоне контакта
которое приводит к повреждению деталей
соединения, сборочная сила должна быть
ограничена максимально допустимым
значением. Термопотери от контактного
теплообмена с элементами оборудования и
температурную погрешность базирования следует
свести к минимуму. Снижение температуры у
небольших деталей происходит быстрее, чем у
более крупных, поэтому мелкие соединения
следует собирать на высокопроизводительном
оборудовании.
При сборке крупных соединений с
вертикальным расположением осей посадочных
поверхностей целесообразно устанавливать
охватывающую деталь на вал снизу, что
исключает влияние массы присоединяемой
детали и уменьшает вероятность заклинивания.
В массовом и крупносерийном производстве
эффективно оборудование со встроенными
нагревателями. ГПС для мелкосерийного
производства создают на основе модульного
принципа с универсальным устройством
термовоздействия и сменными сборочными
головками. Можно сочетать сборку соединений
с натягом при использовании
термовоздействия со сборкой соединений с зазором,
поскольку траектория движения рабочего органа
головки прямолинейна и силовые
характеристики (осевая сила) находятся в одном
диапазоне значений.

152
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.20. Схема устройства
для электромагнитной сборки
Для сборки соединений с деталями без
заходных фасок или с малыми фасками при
зазорах 0,05 мм и меньше следует применять
устройства, работающие по принципу
автоматического совмещения контуров сопрягаемых
поверхностей. Использование
электромагнитных сил, возникающих при совместном
действии переменного и постоянного полей,
создает эффект автопоиска с самозатягивани-
ем вала во втулку. Для этого втулка 1 (рис.
2.2.20) помещается в постоянном магнитном
поле электромагнита 2 и намагничивается.
При этом ее левая и правая части становятся
полюсами. На вал 3 (его располагают рядом
со втулкой 1 в зоне действия постоянного
поля) с помощью электромагнита 4
воздействуют менее мощным переменным полем. Вал
намагничивается и входит в отверстие втулки
благодаря направляющей втулке 5. Поскольку
на вал при этом действует переменное поле,
он перемагничивается с частотой пульсации
этого поля и возникает вибрация.
С момента совмещения контуров
посадочных поверхностей деталей начинается
процесс их соединения под действием осевой
магнитной силы. Процесс сопровождается
вибрацией вала и отжатием от стенок
отверстия намагниченной втулки, и поэтому
требуется минимальная потенциальная энергия для
установки вала. Процесс поиска и сборки
продолжается доли секунды.
При сборке небольших соединений
используют энергию воздушного потока (рис.
2.2.21) 	. Охватывающая деталь 1
устанавливается между ориентирующим корпусом 8 и
опорой 3, которые плотно поджимаются.
Воздух из насоса 14 поступает по воздухопроводу
13 в канал 7 корпуса и выходит через каналы
6 ориентирующей втулки 9. Далее воздушный
поток через отверстие охватывающей детали,
каналы 5 и 4 опоры 3 с герметизирующей
планкой 2 отсасывается насосом 14 по
трубопроводу 12. Таким образом воздушный поток
циркулирует по замкнутому каналу.
Охватываемая деталь 11 попадает в отверстие
ориентирующей втулки 9 и под действием струй
воздуха, вытекающих из каналов 6,
предварительно ориентируется и направляется в
отверстие охватывающей детали 7. При перекрытии
втулкой каналов 6 происходит разделение
воздушного потока на два: первый
продолжает движение к отверстию охватывающей
детали (вниз), а второй идет вверх через зазор
между охватываемой собираемой втулкой и
втулкой 9 устройства в наклонные каналы 10,
заставляя собираемую втулку поворачиваться.
Первый поток в ходе сборки направляет
охватываемую деталь, создавая воздушную
прослойку, улучшающую скольжение ее
относительно отверстия охватывающей. Воздух,
направленный в торец, поворачивая деталь,
создает дополнительную силу при
ориентировании. Таким образом происходит
направленный поиск при сборке.
Прочность соединений с натягом может
быть повышена путем создания на
посадочных поверхностях специального
микрорельефа, гальваническими и полимерными
покрытиями, промежуточными средами, вводимыми
в зону сопряжения, оксидированием,
азотированием, цементацией, очисткой посадочных
поверхностей газовым разрядом. Все эти
методы увеличивают коэффициент сцепления, а
мягкие гальванические покрытия и
легкоплавкие промежуточные среды увеличивают
фактическую площадь контакта деталей при
сборке термическими методами.
Микрорельеф может увеличить
прочность до 30 %, гальванические покрытия — в
2 ... 5 раз. Увеличение прочности при
гальванических покрытиях относительно больше у
соединений, собираемых с
термовоздействием. Толщина мягких покрытий цинком,
кадмием, медью соответственно 15 ... 20, 20 ... 25
и 25 ... 30 мкм. Твердые покрытия никелем,
Рис. 2.2.21. Устройство для сборки деталей
в воздушном потоке

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 153
хромом могут быть однослойными (5...8 мкм)
и многослойными (никелем до 25 и хромом
до 30 мкм). Твердые покрытия на деталях при
запрессовке вызывают образование задиров на
посадочных поверхностях. Мягкие покрытия
повышают на 15 ... 20 % усталостную
прочность валов соединений. Используют
разнородные покрытия вала и втулки.
Промежуточные среды и полимерные покрытия
применяют главным образом для повышения
усталостной прочности. Пасты с абразивными
порошками повышают статическую прочность
в 1,6 ... 2 раза, но снижают усталостную
прочность. При распрессовке заранее
запрессованных с применением абразива деталей
возможно повреждение посадочных
поверхностей. Предельные размеры зерен порошков
должны быть соизмеримы с высотой
микронеровностей поверхностей. Оксидирование
валов в зависимости от способа сборки
(тепловой или гидропрессовый) увеличивает
прочность соединений в 1,4 ... 1,65 раза, а
азотирование — в 1,3 раза. Глубина
азотирования 0,2 ... 0,3 мм. Цементация и закалка
втулок до твердости 60 HRC3 на глубину
0,1 ... 0,2 мм увеличивает прочность на 15 ...
20 %.
Сборка соединений после воздействия
тлеющего разряда осуществляется с нагревом
из-за высокого коэффициента сцепления
вследствие полного отсутствия смазочного
материала. Прочность соединения
повышается в 8 ... 10 раз по сравнению с прочностью
при запрессовке. Задиры при распрессовке на
посадочных поверхностях неизбежны.
Контроль соединений с натягом
включает проверку точности относительного
положения деталей и прочностной характеристики
(Р или Мк). Точность относительного
положения определяют с помощью универсальных
или специальных средств измерений
линейных или угловых размеров. Расстояние между
ребордами колес в колесных парах рельсового
транспорта измеряют специальным
шаблоном. Прочность контролируют по параметрам
запрессовки, а также разрушающим или
неразрушающим методами.
Контроль по силе запрессовки не совсем
точен, так как она зависит от многих
переменных факторов. При сборке ответственных
соединений записывается диаграмма в
координатах "длина запрессовки — сила". В этом
случае качество соединения оценивается по
значению силы запрессовки и ее изменению
по длине перемещения.
Соединения, собранные под
термовоздействием, контролируют разрушающим
методом: приложением предельного крутящего
момента или предельной осевой силы,
которые обычно превышают в 1,25 ... 1,5 раза эти
параметры, воспринимаемые соединением в
процессе эксплуатации.
Методы неразрушающего контроля
соединений следующие:
1) по амплитудам ультразвуковых эхо-
сигналов, отраженных от зоны сопряжения;
2) по диссипативным свойствам
соединения (по рассеянию энергии упругих
колебаний).
Для реализации первого метода
охватывающая деталь должна иметь свободную
поверхность, достаточную для перемещения
ультразвуковой головки. Второй метод требует
использования высокочувствительной
аппаратуры, поскольку изменение декремента
затуханий при натягах свыше 0,0008с? (d —
диаметр посадочной поверхности детали)
незначительно.
Собственная частота колебаний
соединения является информативным параметром
прочности. Предпочтительнее использовать
низкочастотную составляющую спектра
собственных частот. Чем больше значение
собственной частоты колебаний соединения при
прочих равных условиях, тем оно прочнее.
Прочность соединения контролируют в
процессе сборки по акустической эмиссии,
возникающей при формировании зоны
сопряжения деталей. Регистрируют
интенсивность сигналов, их суммарное количество, а
также продолжительность акустической
эмиссии. Соединения с меньшими натягами дают
наибольшее количество сигналов.
Разборка соединений с натягом может
осуществляться распрессовкой, нагнетанием
масла в зону сопряжения и нагревом
охватывающей детали. Выбор способа разборки
зависит от вида сборки соединения,
продолжительности и условий его эксплуатации.
Распрессовку обычно применяют для
разборки соединений, полученных путем
запрессовки, поскольку высокопрочные
соединения, собранные под термовоздействием,
распрессовывать трудно, и возможно
повреждение деталей. Ее выполняют на
стационарных прессах либо с помощью съемников
различных конструкций. Последние особенно
эффективны при разборке конических
соединений. При выборе оборудования необходимо
учитывать, что прочность соединений,
работавших при циклических нагрузках,
увеличивается, и сила распрессовки в 1,5 ... 1,8 раза
может превышать силу запрессовки.
Серьезным недостатком распрессовки является
образование на сопрягаемых поверхностях деталей
задиров. Для лучшего сохранения
поверхностей направление распрессовки целесообразно
сохранить таким же, как и при запрессовке.
Уменьшение силы и сохранность
деталей обеспечивает гидропрессовый способ.
Разборку с нагнетанием масла выполняют по

154
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
одной из схем, приведенных на рис. 2.2.11.
Распрессовка с нагнетанием масла особенно
эффективна для конических соединений. На
рис. 2.2.22 показан гидросъемник для снятия
подшипников. Приспособление состоит из
винтового устройства с тремя захватами,
которое служит для обеспечения сдвигающей
силы, и упорной шайбы, через которую
подводят смазочный материал под торец
подшипника.
При разборке с нагревом происходит
разъединение посадочных поверхностей до
образования кольцевого зазора по всей длине
сопряжения, а затем свободное, без
воздействия силы распрессовки разъединение деталей.
Для получения кольцевого зазора необходим
опережающий нагрев охватывающей детали
по сравнению с охватываемой; это
обеспечивают индукторы с большой удельной
мощностью (10 ... 12 Вт на 1 см2 поверхности
детали).
Наилучшие результаты дает нагрев в
течение 3 ... 5 мин индукционными
устройствами. Первую схему используют при разборке
бандажей, венцов и других деталей, у которых
торцевые поверхности открыты. В тех
случаях, когда форма охватывающей детали не
позволяет установить индуктор в
непосредственной близости к ее ступице (колесо на оси,
полумуфта, фланец), применяют устройство,
показанное на рис. 2.2.23. Оно снабжено
соленоидной катушкой / с медными
вкладышаРис. 2.2.23. Схема индукционного устройства
с вкладышем
ми 2 и 3, способствующими прогреву
внутренней части ступицы. Съемные 4 и
неподвижные 5 магнитопроводы направляют
магнитный поток.
Разборка с нагревом обеспечивает
сохранность посадочных поверхностей обеих
деталей соединения.
2.2.1.З. 	ШЛИЦЕВЫЕ И ШПОНОЧНЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Эти виды соединений деталей
предназначены для передачи крутящего момента, а
шпоночные соединения, кроме того, в ряде
случаев служат и средством защиты
механизмов при перегрузке. Шпонки срезаются при
превышении допустимого значения крутящего
момента.
При ручной сборке шпонки обычно
пригоняют по пазу вала и другим деталям
собираемого изделия, поскольку при
изготовлении шпоночных пазов часто невозможно
обеспечить взаимозаменяемое соединение.
При автоматической сборке установка
призматических шпонок с размерами 8x10x32
- 20x22x80 мм в условиях массового и
серийного производства может быть выполнена по
разработанному в России методу на
переналаживаемых автоматах. Автоматы пригодны
для запрессовки шпонок на валы длиной 150
— 700 мм с диаметрами 40 — 100 мм
посадочных шеек и наименьшим расстоянием 40 мм
от шпоночной канавки до торца вала.

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 155
Установку призматических шпонок 3
(рис.. 2.2.24, а) в пазы валов 7 производят
следующим образом. Вначале ориентируют
вал 7 в угловом положении путем его
вращения и остановки в заданном положении,
затем подают захватным устройством 2
манипулятора шпонку 3 в наклонном положении и
поджимают к шейке вала 7, а затем
продвигают вдоль шпоночного паза вала 7 (рис.
2.2.24, б) до упора в его край. После этого
сводят клещи 10, подпружиненная губка 9
(рис. 2.2.24, в) запрессовывает шпонку 3 в
шпоночный паз вала 7.
Переналаживаемый автомат для сборки
шпоночных соединений (рис. 2.2.25) имеет
станину 2 Т-образной конфигурации, на
передних частях которой размещены приводная
27 и поджимная 1 бабки, предназначенные
для установки и поворота валов 21. Шпиндель
23 приводной бабки 27 имеет
подпружиненный центр для базирования вала 21 в осевом
направлении и на переднем торце - зубчатый
поводок 22 для вращения вала 27, который
поворачивается благодаря шестерне 24 при
перемещении зубчатого сектора 26 от
гидроцилиндра 25. Поджимная бабка 7 имеет пи-
ноль 4 со стандартным вращающимся
центром 5 для базирования вала 27 при поджиме
его к зубчатому поводку 22. Пиноль 4 может
перемещаться штоком гидроцилиндра 3.
На станине 2 размещен также
унифицированный силовой стол с плитой б, на
которой смонтированы: манипулятор 13 с губками
77 для захвата шпонок 20, механизм 10
наклона манипулятора перед установкой
очередной шпонки 20 и досылки ее до края паза,
механизм 28 поворота манипулятора к валу 27
или к магазину для шпонок, механизм 34 для
перемещения манипулятора вдоль оси вала 27
гидроцилиндром 77 и клещи для запрессовки
шпонки 20 в шпоночный паз вала 27.
Передний конец нижнего рычага 33
клещей снабжен передвижной опорой 31 для
вала, а верхнего рычага 32 — сменным
пуансоном 19, закрепленным в насадке,
обеспечивающей наклонное положение пуансона в
первоначальный период запрессовки шпонки
20 в шпоночный паз вала 21, когда сила будет
Рис. 2.2.25. Переналаживаемый автомат для сборки шпоночных соединений

156
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
достаточной для сжатия пружины 18. Клещи
приводятся в действие гидроцилиндром 8.
Автомат также снабжен барабанного
типа магазином 15 со сменными кассетами 14
для шпонок 20. Периодическое вращение
барабана осуществляется делительным столом.
Для подачи шпонок возможно использование
вибробункеров.
Каждая кассета (рис. 2.2.26) имеет
коробчатого вида корпус 1, внутри которого
стопкой располагаются шпонки 3, ас
наружной стороны — качающийся рычаг 2. При
установке кассеты на два базовых пальца 4
магазина 15 рычаг приподнимается и
открывает окно для свободного прохода губок
манипулятора к нижней шпонке 3 стопки.
В исходном заднем положении стола
манипулятор повернут к барабанному
магазину 15 (см. рис. 2.2.25) и нижняя шпонка 20
стопы оказывается зажатой губками,
действующими от гидроцилиндра 16. При
движении стола к валу 21 зажатая губками шпонка
20 вытаскивается из кассеты 14, манипулятор
поворачивается посредством гидроцилиндра
12 в переднее положение, располагая шпонку
20 под углом к валу 21, и наклоняется,
поворачиваясь, относительно оси /—/ посредством
гидроцилиндра 9. Затем манипулятор под
действием гидроцилиндра 9 прижимает один
из концов шпонки 20 к шейке вала 21. От
гидроцилиндра 25 осуществляется поворот
вала 21 до тех пор, пока шпонка 20 не
западает в его шпоночный паз. Датчик дает команду
на прекращение подачи масла в
гидроцилиндр 25 и, следовательно, — на остановку
вращения шпинделя 23. При необходимости
включается гидроцилиндр 7, осуществляющий
Рис. 2.2.26. Кассета для шпонок
досылку шпонки 20, который
дополнительным поворотом манипулятора относительно
оси /-/ продвигает шпонку 20 до упора в край
паза. Под действием гидроцилиндра 8
сводятся рычаги клещей для запрессовки шпонки
20. Конечное положение рычагов
контролируется датчиком, по показаниям которого судят
о положении запрессованной шпонки 20, а
следовательно, о качестве соединения деталей.
По окончании запрессовки клещи
разводятся, давление на шпонку прекращается,
губки захватного устройства манипулятора
разводятся, осуществляются подъем
манипулятора и его установка в вертикальное
положение. Стол 6 перемещается назад к магазину
15 шпонок, манипулятор поворачивается для
захвата очередной шпонки 20, и механизмы
автомата готовы к выполнению следующего
цикла.
Захватное устройство манипулятора
промышленного робота (ПР) вводится в
рабочее пространство автомата и зажимает
собранный комплект, пиноль 4 с вращающимся
центром 5 поджимной бабки 1 отводится в
исходное положение, так же, как и привод
вращения шпинделя 23 приводной бабки 27.
Собранный комплект удаляется, вводится
очередной вал 21 на линию центров, пиноль 4
с вращающимся центром 5 перемещается
вперед, базирует вал 21 и поджимает его
правый торец к зубчатому поводку 22. После
вывода захватного устройства ПР из рабочего
пространства автомат может выполнять
следующий цикл.
Если в процессе эксплуатации при входе
в кассету 14 губки манипулятора окажутся
сжатыми, то датчик сигнализирует об
отсутствии шпонок 20 в данной кассете 14, губки
выводятся из кассеты и барабанный магазин
поворачивается до следующей кассеты 14, из
которой будут извлекаться последующие
шпонки 20. Если в этой кассете также не
окажется шпонок, то автомат выключается.
При необходимости применения призм
29 для загрузки валов 21 ввиду недостаточной
точности ПР их подъем в верхнее рабочее
положение производится штоком
гидроцилиндра 30, после установки вала в центрах
призмы 29 возвращаются в исходное
положение.
Переналадка автомата для сборки других
шпоночных соединений деталей
предусматривает перемещение приводной и поджимной
бабок, если валы имеют другие линейные
размеры. При изменении размеров шпонок
нужны другие кассеты, другие губки для
манипулятора и насадки с пуансонами на
верхнем рычаге клещей. Кроме того, при измене-

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 157
Рис. 2.2.27. Схема автоматической сборки
шлицевых соединений
нии диаметров валов требуется регулировка
положения датчика контроля положения
рычагов в конце запрессовки.
Шлицевые, как и шпоночные
соединения деталей, можно собирать на автомате,
показанном на рис. 2.2.27. Устанавливаемые
детали (вилка 2) поступают по направляющим
лотка 8. Манипулятор 5 посредством центра 3
и части наружной поверхности корпуса 4
базирует вилку 2 При движении в направлении
вилки 2 одновременно с базированием
осуществляется ее закрепление на манипуляторе 5
посредством подпружиненного рычага б, скос
которого вначале отжимает рычаг, а затем
обеспечивает вхождение в отверстие втулки 2
В таком положении манипулятор 5 вместе с
вилкой 2 возвращается благодаря рычагу и
штоку привода в исходное положение, где
подпружиненный центр 3 выверяет
положение вилки 2 вместе с манипулятором 5
относительно центрового отверстия карданного
вала /. Затем устройством 7 вилка 2
поворачивается до тех пор, пока ее шлицы не войдут
во впадины карданного вала 1. Далее
осуществляется сборка шлицевого соединения
деталей.
2.2.1.4. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Большинство резьбовых деталей
предназначены для обеспечения положения деталей
изделий путем их закрепления, а иногда и
регулирования. Благодаря закреплению
обеспечивается плотность стыков соединяемых
деталей и даже герметичность. При этом
крепежная деталь будет испытывать
определенные напряжения растяжения под действием
силы натяжения и момента затяжки,
создаваемого крутящим моментом при повороте
ключа вручную гайковертом или
автоматически.
Крутящий момент должен быть
достаточным для создания силы затяжки, но не
должен вызывать повреждений деталей. Зная
пределы прочности крепежных деталей на
разрыв стержня (табл. 2.2.7), можно
рассчитать предельную нагрузку на смятие и срез по
шлицу, резьбе и другим элементам винтов,
болтов и гаек.
В завершающий период сборочного
процесса необходимо, чтобы сила затяжки
деталей не привела к их разрушению.
При сборке крутящий момент Мк,
действующий на завинчиваемую деталь, должен
обеспечить требуемую силу затяжки Q3,
гарантирующую напряжение в растягиваемом
винте, которое превышает напряжения от
сил, действующих на соединение в процессе
эксплуатации изделия. При завинчивании
деталей с зазором момент на ключе
Мкл ~ Оз
Здесь
К,с/В +
^т(Дт-^о)
3(/)T2-rf02)
(2.2.9)
К,
‘ср
2d с
ndt
ср
со:
s(v/2)
(2.2.10)
где dcр — средний диаметр резьбы; dg —
диаметр резьбы болта; Р — шаг резьбы; р —
коэффициент трения в резьбовой паре; v —
угол профиля резьбы; рт - коэффициент
трения по торцу диаметром DT головки
гайки, винта или болта; d$ — внутренний
диаметр резьбы гайки.
Зависимость (2.2.9) является исходной
для определения момента при затяжке
резьбовых соединений деталей и учитывает
момент сопротивления как в резьбовой паре, так
и по торцу гайки или головки винта либо
болта. Эта зависимость показывает
многофакторную связь между моментом на ключе
гайковерта и силой затяжки. Последняя в
значительной мере изменяется из-за колебаний
приведенных коэффициентов трения р и рт
(табл. 2.2.7 — 2.2.14) - ввиду отклонений
геометрических параметров резьбовых и других

158
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.7. 	Значения момента затяжки (Н м) винтов (коэффициент трения в резьбовой паре ц = 0,14)
* Классы прочности
3,6
4,6
4,8
5,6
5,8
6,6
6,8
6,9
8,8
10,9
12,9
М2
0,13
0,15
0,20
0,19
0,25
0,23
0,31
0,34
0,36
0,50
0,61
М2,3
0,20
0,23
0,32
0,30
0,40
0,36
0,47
0,53
0,55
0,78
0,94
М2,6
0,29
0,34
0,46
0,43
0,57
0,51
0,68
0,77
0,80
U2
1,35
М3
0,44
0,53
0,71
0,66
0,88
0,80
1,06
1,20
1,25
1,75
2,10
М3,5
0,68
0,82
1,10
1,03
1,37
1,23
1,65
1,85
1,92
2,70
3,10
М4
1,02
1,22
1,64
1,54
2,0
1,84
2,5
2,8
2,9
4,1
4,90
М5
2,1
2,4
3,3
3,1
4,1
3,7
5,0
5,6
6,0
8,5
10,0
Мб
3,4
4,1
5,5
5,2
6,9
6,2
8,2
9,3
10,0
14,0
17,0
М7
5,6
6,7
8,9
8,3
11,1
10,0
13,4
15,1
16,0
23,0
28,0
М8
8,4
10,1
13,5
12,6
16,8
15,2
20,0
23,0
25,0
35,0
41,0
мю
16,4
19,7
26,0
24,0
33,0
30,0
40,0
45,0
49,0
69,0
83,0
М12
28,0
33,0
45,0
42,0
56,0
51,0
62,0
72,0
86,0
120,0
145,0
М14
44,0
53,0
71,0
66,0
89,0
80,0
106,0
115,0
135,0
190,0
230,0
М16
68,0
81,0
108,0
101,0
135,0
121,0
162,0
182,0
210,0
295,0
355,0
М18
94,0
112,0
150,0
141,0
188,0
169,0
220,0
250,0
290,0
405,0
485,0
М20
132,0
158,0
210,0
198,0
260,0
230,0
310,0
345,0
410,0
580,0
700,0
М22
177,0
210,0
280,0
260,0
350,0
310,0
420,0
465,0
560,0
790,0
950,0
М24
220,0
270,0
360,0
340,0
450,0
400,0
540,0
600,0
710,0
1000,0
1200,0
* Классы прочности 3,6-6,9 относятся к винтам обычной прочности, 8,8-12,9 — к
высокопрочным винтам.
поверхностей соединяемых деталей, а также
из-за отклонения от перпендикулярности
опорного торца гайки, головки винта или
болта и отклонения от параллельности торцов
шайбы. Правда последний из указанный
факторов оказывает влияние лишь при углах
больших 4°. Это объясняется тем, что в
первоначальный период затяжки резьбового
соединения деталей зазор в резьбовой паре
велик и только затем постепенно уменьшается.
Для метрической резьбы с углом 60° при
вершине после подстановки и
преобразований формулы (2.2.9) имеем
И-rf,3)
0;-4) ’
(2.2.11)
где Q3 — сила затяжки.
Часто используют упрощенную
зависимость
Мкл = KdBQ3 , (2.2.12)
где К - коэффициент пропорциональности.
Для стальных болтов и гаек без
покрытий при отсутствии смазочного материала
К = 0,2. В процессе эксплуатации изделия,
сила затяжки изменяется под действием
внешней рабочей нагрузки Рвн
Сз=*с Рвн, (2.2.13)
где Кс — коэффициент пропорциональности.
Мт = 03(<W + 0,58</срр) +
рт
з(

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 159
2.2.8. 	Значения приведенного коэффициента трения р по резьбе для деталей
из различных материалов при сборке без использования смазочного материала
р
Материал
соединяемых
деталей
Сталь
углеродистая
конструкционная
Сталь
инструментальная
закаленная
Сталь

хромоникелевая
Медь
красная
Латунь
ЛС59
Бронза
оловянистая

Дуралюмин
Сталь
углеродистая
конструкционная
0,18






Сталь
инструментальная
закаленная
0,16
0,17
_
_

_

Сталь
хромоникелевая
0,15
0,17
0,18
-
-
-
-
Медь красная
0,15
0,15
0,20
-
-
-
Латунь ЛС59-1
0,19
0,14
0,14
0,27
0,16
-
-
Бронза оловяни-
стая
0,16
0,15
0,15
0,16
0,16
0,20
-
Дуралюмин
0,19
0,17
0,16
0,26
0,26
0,22
0,22
Алюминий
0,18
0,17
0,16
0,27
0,27
0,22
0,22
Чугун серый
0,19
0,19
0,21
0,15
0,14
0,15
0,18
2.2.9. 	Значения приведенного коэффициента трения р по резьбе для деталей с покрытием,
соединяемых без использования смазочного материала
Покрытие
р
винта, болта или шпилька
гайки
Фосфатирование
Без покрытия
0,14-0,23
Цинкование, 2-8 мкм
То же
0,13-0,18
Тоже, 10 мкм
0,15-0,20
—15 мкм
0,17-0,32
3 мкм
Цикование, 5 мкм
0,13-0,16
—8 мкм
То же
0,12-0,17
—15 мкм
0,12-0,20
Кадмирование, 2 мкм
Без покрытия
0,10-0,12
То же, 7 мкм
То же
0,08-0,12
Кадмирование, 2-7 мкм
Кадмирование, 6 мкм
0,08-0,12

160
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.10. 	Значения приведенных коэффициентов трения в резьбовых соединениях деталей
при различных покрытиях и смазочных материалах
Смазочный материал
Покрытия винта,
болта или шпильки

Коэффициент
Без смазочного
материала
Машинное
масло
ГОСТ 20799-88
Солидол
синтетический ГОСТ
4366-76
Машинное масло
с добавкой 20 %
MoS2
Без покрытия
И
0 40+0,12
и*и-0,08
021+0,03
u’zl-0,02
019+ОД2
и’А^-0,03
013+0’02
U,A J-0,02
Нт
0 20+0,04
и’ -0,06
ОД 2 ±0,02
013+ОД1
и’А -0,02
0 09+0,01
Оксидирование
И
П /Сд+ОДО
0,о4_0д4
0,45 ± 0,06
0 44+ОД5
и’чч-0Д7
0,18 + 0,03
Иг
0 34+0’09
УР4_о,14
П о/С+ОДЗ
0,26_0 07
П ЭА+0,03
U’zo-0,07
0,09 ±0,02
Цинкование
и
о,4о:°о5
01 п+0,01
иП^_о,04
q 17+0,02
и’А/-0,03
7-о,оз
Иг
°>°9!о,02
01 о+0’02
и’Аи-0Д1
0 о9+0’02
и’и:/-0Д1
°’08-0,02
Фосфатирование
и
0 ?0+О,°3
U’ZU-0,05
0 1 с+0,02
U’A°-0,03
0,17 ±0,02
П 1 /С+0Д1
У’а()-0,02
Иг
0 10+0’02
U’AU-0,01
0 1 1+0,02
U’AA-0,01
0,11 ±0,02
0 09+0,01
и’и^-0,02
Кадмирование
И
А АП+ОДЗ
U’Z^-0,05
0 21+0’04
U’ZA-0,06
О 1 Q+0,04
U’A°-0,03
о 14+0’01
и’АЧ-0,03
Пт
0 17+0,07
и>А '-0,05
0 1 1 +0,04
U’AA-0,06
011+0’02
и’А А-0Д6
П А£+0Д1
0,06_оо2
2.2.11. Момент затяжки (Н м) по резьбе и торцу гайки
Резьба
Класс

прочности
Момент трения по резьбе для ц
Момент трения по торцу гайки для рт
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,2
0,26
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,2
0,26
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
М8
8,8
5
6
7
8
8
10
12
8
9
11
12
14
17
20
10,9
6
7
8
9
10
12
14
9
11
13
15
17
20
24
12,9
7
8
10
11
И
14
17
11
13
16
18
20
24
28
мю
8,8
9
И
13
15
17
20
24
15
18
21
24
27
32
38
10,9
И
13
16
18
20
24
28
18
22
26
29
33
39
46
12,9
13
16
19
22
24
29
34
21
26
31
35
39
46
55
М12
8,8
16
20
23
26
29
35
41
24
30
35
40
45
53
63
10,9
19
24
28
32
35
42
50
29
36
42
48
54
64
76
12,9
23
28
33
38
42
50
60
35
43
51
58
65
77
91
М14
8,8
25
31
37
42
47
56
66
38
47
56
64
71
84
100
10,9
31
38
44
51
57
67
80
46
57
67
77
85
100
120
12,9
37
45
53
61
68
80
95
56
68
81
92
100
120
140
М16
8,8
40
49
58
66
73
87
100
58
71
83
95
ПО
130
150
10,9
48
59
70
79
89
110
120
70
86
100
110
130
150
180
12,9
58
71
84
95
110
130
150
83
100
120
140
150
180
220

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 161
Продолжение табл. 2.2.11.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
М20
8,8
79
96
110
130
140
170
200
110
140
160
190
210
250
290
10,9
94
120
140
160
170
200
240
140
170
200
230
250
300
350
12,9
110
140
160
190
210
250
290
160
200
240
270
300
360
420
М24
8,8
130
170
200
220
250
290
350
200
240
280
320
360
430
500
10,9
160
200
240
270
300
350
420
240
290
340
390
430
510
610
12,9
200
240
280
320
360
420
500
280
350
410
470
520
610
730
2.2.12. Моменты и силы затяжки
Резьба
Класс
проч-
ности
Момент затяжки,
Нм ‘
JHT ИЛИ Ц
Сила затяжки, кН
0,08
0,10
0,125
0,14
0,16
0,20
0,25
1
2
3
4
5
6
7
8
9
М8 .
8,8
20
22
23
25
27
30
35
18,5
17,9
17
16,5
15,8
14,6
13,2
10,9
28
30
33
35
38
42
49
, 26,1
25,1
23,9
23,2
22,3
20,5
18,5
12,9
33
36
40
42
45
51
58
31,3
30,2
28,7
27,9
26,7
24,6
22,2
М10
8,8
39
43
47
49
53
59
70
29,5
28,4
27,1
26,2
25,2
23,2
20,9
10,9
55
60
66
69
74
84
95
41,5
40,0
38,0
36,9
35,6
32,7
29,4
12,9
66
72
79
83
89
100
115
49,5
48,0
45,7
44,3
42,6
39,2
35,3
М12
8,8
69
75
83
87
95
105
120
43,0
41,5
39,5
38,3
36,8
33,8
30,6
10,9
97
105
115
125
130
150
170
60,5
58,5
55,5
54,0
51,5
47,7
43,0
12,9
116
125
140
145
155
180
205
72,6
70,0
66,7
64,5
62,0
57,2
51,6
М14
8,8
110
120
130
140
150
165
190
58,8
56,5
54,0
52,5
50,6
46,3
41,3
10,9
155
165
185
195
210
235
270
82,7
80,0
76,0
74,0
71,0
65,2
58,8
М16
8,8
170
185
205
215
230
260
300
81,2
78,5
75,0
73,0
70,0
64,3
58,0
10,9
200
240
290
305
325
365
420
114
110
105
102
98,0
90,4
81,5
12,9
290
315
345
365
390
440
500
137
132
126
123
118
108
97,8
6 — 4204

162
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Продолжение табл. 2.2.12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
М20
8,8
330
360
395
420
450
510
580
127
122
117
114
109
100
90,5
10,9
465
510
560
590
630
710
810
178
172
164
160
153
141
127
12,9
560
610
670
710
760
855
980
214
206
197
192
184
169
153
М24
8,8
570
620
680
720
770
870
1000
183
176
169
164
157
145
130
10,9
800
870
960
1000
1100
1250
1400
257
245
237
230
221
203
188
12,9
970
1050
1150
1200
1300
1450
1700
308
296
284
276
265
244
220
2.2.13. Значения крутящего момента для затяжки болтов и гаек
Размер
резьбы
Размер
головки
болта или
гайки под
"ключ", мм
Л/*,,, Н м, для деталей
без покрытия
оцинкованных
кадмиро ванных
при классе прочности болта
5,8
8,8
10,9
5,8
8,8
10,9
5,8
8,8
10,9
Мб
10
4,9
7,4
10,8
4,4
7,4
10,3
3,9
5,9
8,3
М8
13
15,2
24
33,8
14,7
23
32,8
12,2
19,1
27
М10х 1,25
17
32,3
51,5
72,3
30,9
49,5
69,6
25,5
40,7
57,3
Ml 2x1,5
19
56,8
91,1
127
54,9
87,7
122
44,6
71,5
103
М16х1,5
24
103
215
304
98
211
294
80,4
172
240
М18х1,5
27
147
318
446
142
304
431
118
245
348
М20х1,5
30
206
446
627
201
426
602
162
343
485
М22х1,5
32
279
593
936
265
568
804
216
461
647
М24х2
36
353
750
1058
338
720
1019
274
583
823
2.2.14. Значения крутящего момента Л/0
Из практики известно, что упрощенный
для затяжки шпильки с натягом
по среднему диаметру
Резьба
Мк, Н м, для резьбы
крупной
мелкой
Мб
3,9 -
11,8
4,9 -
15,7
М8
8,8 -
29,4
7,8 -
25,5
М10
13,3 -
47,0
13,7 -
46,0
М12
20,6 -
78,4
19,6 -
60,8
М14
40,2 -
132,0
37,2 -
118,0
М16
60,0 -
157,0
52,9 -
161,0
М18
60,8 -
220,0
77,4 -
250,0
М20
82,3 -
259,0
77,4 -
250,0
М22
121,0 -
361,0
107,0 -
343,0
М24
170,0 -
478,0
159,0 -
510,0
вариант расчета можно использовать только
для неответственных соединений деталей, т.е.
тогда, когда точность требуемой силы
натяжения болта не превышает ± 30%.
В производственных условиях
вследствие значительных колебаний коэффициентов
трения в резьбовом соединении, которые в
свою очередь зависят от твердости
соединяемых деталей, шероховатости их сопрягаемых
поверхностей, смазочного материала, вида и
толщины покрытия, требуемый момент
затяжки отличается от расчетного значения.
При затяжке резьбового соединения
деталей около 90% работы затрачивается на
преодоление сил трения и упругую
деформацию деталей при ввинчивании на кручение и

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 163
только 10% на создание силы затяжки Q3 для
обеспечения плотности и герметичности
стыков в собираемом изделии, несмотря на
действие переменных или иных рабочих нагрузок
в процессе эксплуатации изделия.
Максимальная сила натяжения болта
или винта будет при наибольшем значении
Мы и наименьших значениях коэффициентов
трения, а минимальная - при минимальном
крутящем моменте и максимальных
величинах Ц И JJq-.
Из графиков на рис. 2.2.28 видно, что с
изменением коэффициентов трения от 0,10 до
0,14 при колебаниях М^ч от 44 до 56 Н м
сила, необходимая для растяжения болта
(винта), изменяется от 23 до 40 кН. Такие
значительные изменения этой силы могут
вызвать нежелательные последствия. Если
максимальная сила Q3, вызывает напряжение
затяжки, не превосходящее 0,9от — предела
текучести материала болта, — то в собранном
изделии возможно появление недостаточно
затянутых соединений деталей. Если же
максимальная сила натяжения болта вызывает
напряжения, превосходящие сгт, то в процессе
сборки резьбовых соединений резьба может
быть срезана или даже произойдет разрыв
стержня болта.
При завинчивании деталей в базовую
деталь из более прочного материала (сталь,
титановые сплавы и др.) нужно проверить, не
будет ли допустимый момент затяжки
ограничиваться пластической деформацией стержня
резьбовой детали от кручения
Л/3 = ^Чт], (2.2.14)
детали в зависимости от прилагаемого момента:
стт и ов - соответственно предел текучести
и прочности
где dB р - диаметр по впадинам резьбы вала;
для метрической резьбы со стандартным
профилем dBр = dB — \,221Р\ [т] - предел
прочности стержня резьбовой детали при
кручении.
Возможно также смятие ввинчиваемой
детали по шлицу, и поэтому необходима
также проверка на прочность и по данному
параметру.
Исходя из предела текучести ат
стягивающей детали сила затяжки соединения
ftfifnn
Qz-Or—j*-- (2.2.15)
Эта сила не должна вызывать среза
витков у менее прочной из соединяемых деталей.
Для корпусных деталей это характерно в тех
случаях, когда они изготовляются из
алюминиевых и магниевых сплавов. Тогда
М
> т =
ndnBTK\P
(2.2.16)
где [тс] — допустимое напряжение на срез
для резьбы в корпусе; пвт — число рабочих
витков резьбы; К\ — коэффициент полноты
витка резьбы; для метрической резьбы
К, = 0,87.
Для расчета на срез резьбы винта, болта
или шпильки нужно умножить знаменатель в
зависимости (2.2.16) на коэффиицент 0,66 и
принять [тс] для материала стягивающей
детали.
Приведенные коэффициенты трения
зависят от давления, качества и состояния
сопрягаемых поверхностей соединяемых
деталей, их покрытия и смазочного материала,
скорости завинчивания, жесткости деталей и
ДР-
С увеличением давления или силы
растяжения болта коэффициент трения при
отсутствии смазочного материала в зависимости
от материалов соединяемых деталей либо
незначительно увеличивается, либо несколько
снижается.
Использование смазочного материала
приводит к уменьшению коэффициента
трения и устранению заедания деталей по резьбе
при их свинчивании. Таким образом, можно
сделать вывод, что при сборке необходимо
производить тщательный расчет крутящего
момента и момента затяжки, используя для
предварительных расчетов зависимости (2.2.9)
и (2.2.11), а также табл. 2.2.7 - 2.2.14.
Необходимый крутящий момент можно
определить в зависимости от заданного диа-
6*

164
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
метра резьбы и класса прочности болта
(винта) с учетом значений приведенных
коэффициентов трения в соединениях. Исходя
из классов прочности болта 3,6; 4,6; 4,8; 5,6;
5,8; 6,6; 6,8; 6,9; 8,8; 10,9; 12,9 и 14,9 можно
получить полную прочностную
характеристику. Первые цифры до запятой, умноженные
на 100 определяют минимальное временное
сопротивление материала болта (МПа); цифра
после запятой, умноженная на 10,
представляет собой отношение предела текучести к
временному сопротивлению в процентах;
произведение этих двух цифр, умноженное на
10 — предел текучести в МПа.
Ютссы прочности гайки следующие: 4,
5, 6, 8, 10, 12 и 14. Эти цифры, умноженные
на 100 определяют напряжение от
испытательной нагрузки для гайки в МПа. Классы
прочности гаек приняты. в зависимости от
нагрузки, которая соответствует минимальной
прочности болта, в паре с которым работает
гайка. Исходя из классов прочности
соединяемых деталей рассчитывают момент
затяжки.
Далее проводят горизонталь из точки
пересечения до линии, характеризующей а, и
затем вертикаль до горизонтальной оси Л/3.
Так определяют момент затяжки.
Для определения момента затяжки по
прочности резьбы на срез полученный
момент затяжки необходимо умножить на
2,5H/dg для гайки и на 1,66H/dg — для винта
(Я — высота гайки).
Если крутящий момент ограничивается
не прочностью винта или гайки, а
прочностью на смятие или излом соединяемых
деталей, максимальный момент затяжки следует
определять на основе статистических данных,
полученных на практике. Таким образом
следует определять момент затяжки для
завинчивания самонарезающих винтов в пластмассы
и металлы.
Используя полученные зависимости,
можно рассчитать момент затяжки и
проверить сохранность соединяемых деталей.
Недостаток этого способа заключается в том, что
сила затяжки может значительно колебаться.
Другой способ затяжки резьбовых
соединений деталей — более точный, но менее
производительный, — основан на том, что
гайку завинчивают до тех пор, пока не
устранят зазоры между соединяемыми деталями, а
затем завинчивают гайку на заданный угол 0.
Известно, что под действием силы
затяжки Q3 болт, винт или шпилька удлиняются
на Xg, а сопряженная с ним деталь или детали
сжимаются на ХА. Изменения их размеров
могут быть рассчитаны по формулам
Хо =
Q3L
Ев?в
; ^ =
Q3L
EAFA
(2.2.17)
где L — длина болта, шпильки между
опорными (внутренними) торцами головки детали
и гайкой; Eg, ЕА — модули упругости болта
(винта или шпильки) и сопряженной детали;
Ев ~ площадь поперечного сечения болта,
Fn =
nd:
JL.
; Fa — то же сопряженной
детали. Учитывая затраченную работу на
деформирование всех соединяемых деталей,
рассчитываем угол поворота 0 (°) гайки:
0 = 360е
Q.L
EBndBp
EaFaJ
(2.2.18)
При использовании данного способа
гайка навинчивается на болт до тех пор, пока
не будут устранены зазоры в соединении и
она не будет плотно прилегать к скрепляемым
деталям. Далее гайку поворачивают на
заданный угол 0, значение которого соответствует
требуемой деформации деталей соединения,
обеспечивающей заданное напряжение
затяжки.
В зависимости (2.2.18) отсутствуют
коэффициенты трения, поэтому точность
затяжки в основном зависит от упругого сжатия
всех деталей соединения, в том числе и тех
упругих и пластических деформаций
контактирующих поверхностей сопрягаемых деталей,
которые имеют место еще до обеспечения
полного их контакта. Значения последних
переменны, поэтому расчетный угол затяжки
должен быть изменен на величину угла
обжатия. На точность затяжки по углу 0 гайки
оказывает существенное влияние
податливость деталей соединения (рис. 2.2.29). При
Рис. 2.2.29. Изменение момента завинчивания
в зависимости от типа резьбового соединения
и угла поворота детали т

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 165
жестких деталях (рис. 2.2.29, б) в процессе
завинчивания сохраняется почти постоянное
значение М3, которое после того, как зазоры
в соединении будут устранены, резко
возрастает даже на небольшом угле поворота гайки.
При легко деформируемых соединяемых
деталях (наличие прокладки) М3 при сжатии
прокладки непрерывно изменяется по кривой,
показанной на рис. 2.2.29, а. При
навинчивании гайки (рис. 2.2.29, в) на шпильку момент
сопротивления практически не изменяется.
Колебание размеров стягиваемых
деталей и неравномерное распределение
напряжений по длине болта, винта или шпильки не
обеспечивают часто нужной точности затяжки.
Еще более сложный и дорогой способ
контроля силы затяжки - по удлинению
стягивающей детали. Он обеспечивает
наибольшую точность. Необходимое измеряемое
удлинение детали
^ = -^TJ- ■ (2.2.19)
Удлинение определяется как разность
измеренных длин — до и после затяжки
соединения деталей. Этот-способ при
автоматической сборке изделий получил ограниченное
распространение, поскольку удлинение
стягивающей детали не всегда можно замерить из-
за особенностей конструктивного исполнения
собираемого изделия. Тогда применяют
специальные болты со встроенными
индикаторами изменений деформаций, в том числе и
оптического типа, изменяющими цвет в
зависимости от напряжения в стержне болта.
Иногда контроль выполняют с
использованием индикаторных шайб, устанавливаемых на
опорную плоскость гайки или головки болта.
Способ контроля силы затяжки по
удлинению стягивающей детали обеспечивает
наиболее достоверные результаты, но обладает
низкой производительностью, и для его
осуществления необходимо применение
дорогостоящих резьбовых деталей специальной
конструкции, поэтому его использование даже в
массовом производстве чрезвычайно
ограничено.
Ряд, существенных особенностей
характерны для автоматизации ввинчивания
шпилек и их затяжки. Шпильки наибольшее
распространение получили при изготовлении
изделий с корпусами из легких сплавов
алюминия и магния, а также из чугуна. Нередко
Шпильки используют и для соединения
деталей из стали и титановых сплавов.
При завинчивании шпильки чаще всего
разрушаются со стороны тугозавинчиваемого
конца вследствие приложения чрезвычайно
большого крутящего момента, вызывающего
текучесть материала шпильки и появление
значительных изгибающих напряжений из-за
перекоса по резьбе соединяемых деталей.
Особенности затяжки шпилек связаны
со способами их стопорения в корпусной
детали. Различают несколько способов
стопорения.
Завинчивание и затяжка шпильками,
соединяемыми с гарантированным натягом по
среднему диаметру резьбы базовой детали,
изготовленной из стали, чугуна или сплавов
алюминия и магния, широко применяются в
ответственных сборочных единицах со
сквозными и глухими отверстиями. Стопорение
обеспечивается за счет сил трения из-за
радиального натяга по среднему диаметру всех
витков, а также ввиду смятия начальных
витков (заходных витков) резьбы в отверстии
базовой детали. Стопорение шпилек в
корпусной детали необходимо для исключения их
поворота при завинчивании и отвинчивании
гаек, а также самоотвинчивания в процессе
эксплуатации под действием вибрационных
нагрузок.
Это способ стопорения шпилек
распространен в машиностроении. ГОСТ 22036-76
устанавливает диаметры и шаги, допуски и
предельные отклонения для посадок шпилек с
натягом без использования для заклинивания
промежуточных деталей, а также посадки на
наружные резьбы (точнее на заходную часть
шпильки из стали). Посадка выполняется
преимущественно в системе отверстия.
Система вала допускается только для
ввинчивания стальных шпилек в корпусные детали из
алюминиевых и магниевых сплавов при длине
посадочной поверхности, превышающей
удвоенный диаметр резьбы. Для стальных
шпилек с диаметром резьбы 10-30 мм при
ввинчивании их в стальной корпус натяг по
среднему диаметру резьбы составляет 0,02-0,06
мм, в чугунный или силуминовый корпус —
0,04-0,12 мм. Предпочтительнее, чтобы резьба
на шпильках была накатана.
Для более равномерного распределения
нагрузки по виткам резьбы и повышения
прочности соединения в корпус ввинчивают
спиральную вставку из стальной проволоки
ромбического сечения (рис. 2.2.30, а). Вставка
увеличивает в корпусной детали поверхность
среза резьбовых поверхностей, вследствие
чего прочность и износостойкость
существенно повышается. Это важно, поскольку корпус
выполнен из материала малой прочности.
Посадка шпильки с использованием
конического сбега для ее заклинивания (рис.
2.2.30, б) используется как для глухих, так и
для сквозных отверстий в корпусных деталях
из чугуна, стали и алюминиевых сплавов. Не
рекомендуется использовать этот способ сто-

166
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.Э0. Схемы стопорения шпилек
порения при высоких динамических
нагрузках, в изделиях, подверженных вибрациям,
так как из-за расклинивающего действия
шпилек при постановке нередко происходит
чрезмерное смятие начальных витков резьбы
в отверстии базовой детали и возможно
появление радиальных микротрещин, особенно,
если деталь из чугуна.
При посадке на сбег резьбы шпилька
вначале завинчивается в резьбовое отверстие
базовой детали достаточно свободно вплоть до
сбега, а при дальнейшем вращении шпилька
при завинчивании вдавливается витками сбега
в фаску витка резьбы корпусной детали,
создавая радиальный натяг на сбеге и осевой
натяг по профилю резьбы. При этом сбег
резьбы шпильки и сопряженная деталь
испытывают упругие и пластические деформации.
Поэтому данный способ стопорения
целесообразно применять тогда, когда невозможно
использование ранее рассмотренного способа
стопорения шпилек.
Стопорение шпильки при постановке на
плоский бурт или в дно отверстия в корпусе
осуществляется путем создания натяга при
упоре бурта шпильки в базовую деталь,
изготовленную, как правило, из алюминиевого
сплава и реже из стали. Трение по торцу
бурта шпильки и по профилю резьбы
препятствует ее отвинчиванию. Для этого диаметр
бурта должен быть не менее 1,5 диаметра
резьбы. Такое стопорение применяют как при
глухих, так и сквозных отверстиях в базовой
детали (рис. 2.2.30, в). Постановка таких
шпилек при автоматизированной сборке
значительно усложняется из-за резкого
увеличения необходимого крутящего момента в
конце завинчивания шпильки, что
неблагоприятно отражается на работе инструмента. Кроме
того, при последующей затяжке гайки натяг
ослабляется — шпилька удлиняется, и
давление бурта на базовую деталь уменьшается.
Аналогично осуществляется и
стопорение в дно отверстия базовой детали. Для этого
угол заходной фаски шпильки должен быть
равен половине угла при вершине сверла, а,
следовательно, и в глухом отверстии базовой
детали (рис. 2.2.30, г). Эффективность
стопорения ниже, чем в двух предшествующих
случаях.
Осуществляют стопорение и с
применением клея. Для этого используют клей,
затвердевающий в "безвоздушном
пространстве", т.е. после завинчивания шпильки в
стальной корпус. Температурный режим
работы изделия в этом случае ограничен
температурным диапазоном работы клеевого
соединения (рис. 2.2.30, д).
Возможно стопорение шпильки
завинчиванием ее в цилиндрическое отверстие.
Достигается заданный эффект благодаря
трению по боковым сторонам, профиля резьбы и
вершинам витка по наружной поверхности
шпильки (рис. 2.2.30, е).
Существует также комбинированная
посадка шпилек с натягом по среднему диаметру
и сбегу резьбы. При этом обеспечиваются
значительные силы трения.
Каждый из рассмотренных способов
посадки шпилек, характеризуется определенным
значением необходимого момента затяжки
соединения деталей. Общим для всех
способов является то, что всегда затрачивается
работа по преодолению момента трения по
резьбе, поэтому общая зависимость (2.2.10)
позволяет определить момент завинчивания
шпильки (первый член этого уравнения).
Второе слагаемое в скобках уравнения (2.2.10)
зависит от способа стопорения.
При посадке с натягом по среднему
диаметру резьбы момент затяжки шпильки

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 167
связан с моментом текучести ее материала
или базовой детали.
При завинчивании шпилек с
метрической резьбой и диаметральным натягом 5Н в
резьбовом соединении
3,765н</дц(- z - Са)Е2
1,3+ 0,6 Ifa/Ei)
(2.2.20)
где dB — наружный диаметр резьбы болта; z ~
заглубление болта, мм; СА — высота фаски в
отверстии сопряженной детали, мм.
В табл. 2.2.11 приведены значения М3
для гаек. Для шпилек (р = 0,07; Е\ — Ei =
= 1,1 105 МПа) с максимальным натягом,
соответствующим посадке деталей 2Н4С(3)/
/Зп{3) этот момент должен обеспечить
заданную силу затяжки Q3 и сохранение качества
соединяемых деталей. Поэтому необходима
проверка на прочность деталей [см. (2.2.14)-
(2.2.16)].
Если затяжка шпильки осуществляется с
использованием бурта, то первое слагаемое в
скобках уравнения (2.2.9) остается таким же, а
во второе вместо диаметра головки гайки DT
нужно подставить диаметр бурта, а вместо d0
- dB.
При стопорении шпильки посредством
сбега на резьбе крутящий момент [см.
(2.2.10)]:
Мкл =бз
K3dB
йт (4.-43)
3 sin cpc(^cp -</|2)
(2.2.21)
где срс - угол сбега резьбы — половина угла
при вершине сверла, dcp — средний диаметр
резьбы; для метрической резьбы dcp = dB -
- 0,65Р; d\-dB- 1,08л
При посадке в упор — дно отверстия в
корпусе (см. рис. 2.2.30, г) — крутящий
момент [см. (2.2.9)]
Мк
<2з
K3dB +
di-d,
3^1
3 sin ч>с dl-dl,
(2.2.22)
где dH, dB — диаметр соответственно
наружной и внутренней опорных поверхностей.
Стопорение с помощью шпилек с клеем
характеризуется крутящим моментом страги-
вания шпильки (рис. 2.2.30, д):
Мстр = 0,5ft . (2.2.23)
Здесь Л* 4,76Лп dcp — площадь
склеиваемой поверхности для метрической резьбы,
где Ln — длина посадочной поверхности; т —
предел прочности клеевого слоя на сдвиг.
Часто полученные значения крутящего
момента приходится корректировать,
поскольку сила затяжки существенно
изменяется вследствие изменения коэффициента
трения в резьбе в зависимости от точности ее
изготовления, вида и состояния материала
деталей. При использовании пружинных
шайб для деталей из материалов средней
твердости, одна из которых получена литьем
и имеет резьбу, крутящий момент имеет
приведенные ниже значения.
Резьба Крутящий момент, Н м
М4 .
2,06 -
5,5
М5
2,35 -
10,8
Мб
4,12 -
10,8
М8
9,81 -
39,2
М10
20,6 -
73,6
М12
34,3 -
98,1
М14
58,9 -
137,3
М16
89,2 -
216
При завинчивании деталей значительной
твердости необходимый для затяжки
соединения крутящий момент можно уменьшить на
20%, а в случае применения мягких
материалов деталей, а также резиновых,
пластмассовых и других упругих прокладок или
уплотнений между деталями крутящий момент
следует увеличить на 25-35%. В ряде случаев при
большом количестве крепежных соединений
(например, сборка головки с блоком
цилиндров) после окончания затяжки всех шпилек с
требуемым крутящим моментом сила затяжки
некоторых из них окажется ниже или выше
заданного значения из-за наличия
уплотнительной прокладки, отклонения от
плоскостности посадочных поверхностей блока
цилиндров и головки. Это происходит при
значительных допустимых отклонениях от
перпендикулярности осей резьбовых отверстий в
базовой детали и оси резьбы гайки
относительно ее базового торца, а также от
параллельности торцов шайбы.
Для завинчивания винтов, болтов и гаек
используют: ключи обычные рычажные и
динамометрические; винтоверты и гайковерты
прямые и угловые, пистолетные, храповые
для винтов до М18 и ударные с моментом
затяжки 8—1600 Н м для винтов с резьбой до
М30 (табл. 2.2.15).
В качестве привода используют
электродвигатели, пневмо- и гидродвигатели.
Наименьшую массу имеют пневматические
гайковерты и винтоверты. Для снижения
утомляемости рабочих рабочие инструменты
выполняют подвесными, снабжают противовесами.

168
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
няют подвесными, снабжают противовесами.
Использование винтовертов для завинчивания
обходится примерно в два раза дешевле, чем
применение простого ручного инструмента.
При автоматической подаче винтов эффект
получается еще большим.
2.2.15. 	Технические характеристики
гайковертов, изготовленных на автомобильном
заводе (г. Набережные Челны)
Максимальный
момент, Н м
Частота вращения
на холостом ходу,
МИН"1
Масса
гайковерта,
кг
Прямые гайковерты
. 4
600
0,6
14
900
0,9
Угловые гайковерты
30
850
2,4
87
280
5,1
126
240
6,5
Пистолетные гайковерты
4
1600
1,2
14
1200
2,4
Храповые гайковерты
17
150
1,6
25
150
2,5
56
100
2,9
135
125
4,4
350
60
5,0
Ударные гайковерты
40
6400
1,6
135
4100
2,7
300
4000
4,0
760
3700
5,2
1450
3000
9,5
На рис. 2.2.31 показано
резьбозавертывающее устройство с ручным винтовертом 4 и
вибробункером 7, который обеспечивает
высокую производительность. После
ориентирования винтов в вибробункере 7 они
поступают в накопитель 2 и далее поштучно из отсе-
кателя 3 подаются в патрон 7 винтоверта 4
сжатым воздухом по одному из эластичных
шлангов: верхнему 5 для коротких винтов или
нижнему лотку 6 для различных типов
длинных и самонарезающих винтов. Чтобы
короткие винты не изменили требуемого
положения, шланг выполняют пустотелым с Т-
образным отверстием по форме головки и
стержня винта. Патрон 7 снабжен подпружи-
Рис. 2.2.31. Винтоверт для сборки
ненными губками 9 для центрирования и
закрепления по стержню или по головке в
зависимости от размеров этих частей винта.
После того, как винтоверт переместят к месту
установки винта, включают двигатель и
опускают шпиндель с отверткой 8, лезвие которой
завертывает винт в отверстие базовой детали.
Используются на практике и
винтозавертывающие машины с электромагнитными
наконечниками и пневматические винтоверты
с автоматическим засасыванием в патрон
винта и дальнейшим переносом его вместе с
винтовертом к месту завинчивания.
Некоторые винтоверты снабжают трубчатыми
лотками для ручной загрузки винтами.
При выпуске превышающем 300 тыс.
изделий и более в год целесообразна
автоматизация сборки.
Винты длиной / (рис. 2.2.32, а) стержня,
превышающей диаметр D головки винта часто
требуется завинчивать с разных направлений.
Такие винты 7 (рис. 2.2.32, 6) падают по
трубчатому лотку 2 из вибробункеров. Прежде чем
попасть в винтоверт 3, винт 7 поступает по
каналу к отсекателю 7 (рис. 2.2.32, в, г) пото
ка деталей. При отходе отсекателя 7 и
освобождении канала винт 7 перемещается дальше
до отсекателя 9 поштучной выдачи. При
перекрытии канала отсекателем 7 и открытии
отсекателя 9 очередной винт 7 под давлением
сжатого воздуха, поступающего через штуцер
8, подается к винтоверту 3 (см. рис. 2.2.32, в).
При движении отвертки 4 кулачок 5 (рис.
2.2.32, б), ранее направлявший винт 7 в
вертикальный канал винтоверта 3, отжимается.
При дальнейшем перемещении отвертки
осуществляются поджим винта и его установка в
упругих губках 6 винтоверта 3. Отвертка 4,
имеющая на конце форму, соответствующую
форме шлица на винте 7, при вращении
входит в шлиц и завинчивает винт 7 до
предельного его положения в собираемом изделии.
При подаче винта 7 снизу (рис. 2.2.32, д)
по трубчатому лотку 2 он не всегда может
быть подан непосредственно к месту
установки. Для этой цели применяют качающийся

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 169
Рис. 2.2.32. Схемы подачи, завинчивания и затяжки резьбовых деталей
рычаг 12 (рис. 2.2.32, ё) с гнездом под винт /.
Рычаг периодически совершает качательные
движения в горизонтальной плоскости.
Возможна подача винта к месту их
установки посредством наклонных
загрузочнотранспортных лотков 10 (рис. 2.2.32, ж, /с),
снабженных отсекателями 7 и 9. Винты 1
поштучно поступают на вильчатый
качающийся рычаг //, откуда винтовертом с
отверткой 4 доставляются к месту их
завинчивания (рис. 2.2.32, з).
При горизонтальном положении винта 1
(рис. 2.2.32, /с, л) в собираемом изделии его
транспортирование к месту установки можно
также осуществлять с использованием лотка
10 и качающегося в вертикальной плоскости
рычага /2, откуда винт / поступает в
вильчатый приемный качающийся рычаг 13.
В качестве инструмента для
завинчивания винтов используются отвертки с лезвием
по форме шлицев (рис. 2.2.33, а) и
углублений (рис. 2.2.33, б) или насадки с отверстием
по форме головки винта (рис. 2.2.33, в).
Отвертка с крестообразным лезвием
способствует точной ориентации винта при
значительной осевой нагрузке.
Для присасывания крепежных деталей в
винтовертах предусматривают гильзы с
выточкой по форме края головки винта (рис.
2.2.33, б) либо магнитные и вакуумные
держатели.
Большинство винтов с прямым шлицем
и болтов базируют предпочтительно по
двойной направляющей базе и закрепляют с
помощью упругих либо подпружиненных губок
(рис. 2.2.33, г, е). Винты подаются через
отверстие в гильзе головки (рис. 2.2.33, ж) из
стационарного лотка, по которому они
поступают из вибробункера иди трубчатого
магазина (рис. 2.2.33, з) либо по эластичному
трубчатому лотку. Возможно базирование винта
при установке сверху посредством
вращающегося трубчатого патрона (рис. 2.2.33, ж), а
при необходимости подачи коротких винтов
для обеспечения их базирования по двойной
направляющей базе они изготовляются в
виде стержня (рис. 2.2.33, з).

170
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Для массового производства используют
унифицированные шпиндели, из которых
компонуют силовые головки либо применяют
типовые сборочные головки, например,
конструкции отечественных (рис. 2.2.34) и ряда
зарубежных фирм: одношпиндельных (рис.
2.2.35) и многошпиндельных.
Крепежные детали засыпают в чашу
вибробункера 77 (см. рис. 2.2.34), которые
поступают по наклонному лотку 12 и через
отсекатель 13 поштучной выдачи в питатель 2
под шпиндель 3. Вращение шпинделю 4
передается от электродвигателя 7 через зубчатую
передачу 6 при включенной кулачковой муфте
5. При включении электромагнита
трехходового клапана 10 сжатый воздух поступает в
пневмоцилиндр 9, шток 8 которого через
рычаг 14 перемещает вниз шпиндель 4 вместе с
питателем 2. Продолжая движение,
установленный в шпиндель 4 завинчивающий
инструмент 3 вначале упирается в головку винта 7,
затем входит в шлиц винта 7, происходит
"наживление", и далее завинчивание. Один
микровыключатель дает команду на выпуск
сжатого воздуха из пневмоцилиндра 9, а
другой микропереключатель контролирует
окончание цикла завинчивания.
Рис. 2.2.34. Схема автомата, скомпонованного
с использованием сборочной головки

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 171
Рис. 2.2.35. Типовые специальные резьборазвертывающие автоматы
Сконструированы автоматы и
полуавтоматы с использованием резьбозавинчивающих
головок ПС212, ПС213, ПА286 и др.
Головки одношпиндельная ПС212 и
двухшпиндельная ПС213 с автоматической
подачей крепежа: гаек, винтов и болтов с
резьбой М2-М2,5 с длиной стержня 4-20 мм
(4-35 мм) и диаметром головки и шайбы не
более 6,5 мм. Технические характеристики
головок: максимальная производительность
1800 шт./ч; крутящий момент 0,1-0,6 Н м;
вылет шпинделя 160 мм, а его рабочий ход 50
мм; частота вращения шпинделя 800 мин-1.
Габаритные размеры головки ПС212
505x240x848 мм, а масса 60 кг, у головки
ПС213 габаритные размеры 603x257x868 мм и
масса 62 кг.
Головка ПА286 для автоматической
подачи и завинчивания винтов трех
типоразмеров с резьбой М2-М5, длиной стержня
4-25 мм и диаметром головки не более 12 мм.
Технические характеристики
головки: крутящий момент 0,1-4,5 Н м;
частота вращения 800 мин-1; вылет шпинделя 165
мм, а его ход 40 мм. Напряжение сети 380 В,
рабочее давление пневмосети 0,4-0,6 МПа.
Габаритные размеры головки 400x600x1000
мм, масса 80 кг.
Правильный выбор конструктивного
исполнения шпинделя винтоверта имеет
большое значение, так как от этого зависят
себестоимость выполнения сборочных работ,
обеспечение качества момента затяжки
резьбового соединения в допустимых пределах,
срок службы винтоверта и затраты на его
обслуживание.
Допуск на момент затяжки резьбового
соединения деталей зависит от системы
отключения винтоверта, типа используемых
муфт и их размещения.
При жесткой связи (рис. 2.2.36, а) между
отверткой 3 и пневмодвигателем /,
передающим вращение через зубчатый редуктор 2 в
процессе затяжки резьбового соедиения
деталей, пневмодвигатель затормаживается и
останавливается в точке Е либо в точке Е\. В
процессе затяжки резьбового соединения
кинетическая энергия вращающихся деталей
винтоверта преобразуется в энергию,
затрачиваемую на затяжку. Момент на ключе
(отвертке) зависит от момента
пневмодвигателя /, передаточного отношения редуктора 2, а
также от угловой скорости шпинделя
винтоверта и приведенного момента инерции
вращающихся деталей. Приведенные моменты
вращения деталей и передаточное отношение
редуктора для данного винтоверта постоянны,
значения двух других можно изменять
регулированием давления сжатого воздуха,
питающего пневмодвигатель. Поэтому можно
уменьшить колебание крутящего момента и,
следовательно, - частично момента затяжки,
колебание которого превышает ± 10%.
Максимальный момент может превышать
минимальный в 2,5 раза.

172
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.36. Схемы винтовертов и графики изменения их моментов на ключе
При использовании кулачковой муфты 4
(рис. 2.2.36, б) с торцовыми скошенными
зубьями в винтоверте сначала осуществляется
передача момента при сцепленной муфте.
Муфта 4 срабатывает в диапазоне Су — С —
половинки муфты соударяются, вызывая
периодическое увеличение момента затяжки
резьбового соединения. Колебание времени
срабатывания муфты 4 в пределах ty-t2
вызывает изменение крутящего момента при
затяжке партии винтов в пределах изменения т.
Кулачковая муфта винтовертов имеет
небольшие размеры и обеспечивает несколько
большую равномерность затяжки, чем в
предыдущем случае, однако возникают
значительный шум и вибрации, поэтому эти муфты
не пригодны для автоматизированной сборки.
При использовании фрикционной
муфты 4 крутящий момент изменяется в
соответствии с графиком, представленным на рис.
2.2.36, в. В точке А происходит
проскальзывание дисков муфты и снижение крутящего
момента на ключе до М^тт- Ввиду того, что
момент трения дисков муфты нестабилен,
передаваемый момент будет колебаться в
пределах заштрихованной зоны. Шум при работе
муфт незначителен, но они имеют большие
габаритные размеры. При использовании
муфты в винтоверте достигается средняя
точность (±15%) момента затяжки.
Продолжительное проскальзывание дисков муфты
приводит к повышенному их изнашиванию.
Более высокая точность затяжки
резьбовых соединений деталей может быть
достигнута при ступенчатой затяжке. При
двухступенчатой затяжке (рис. 2.2.37, а) включается
гайковерт 7; подается управляющий импульс
воздуха 2, устанавливается момент Му,
равный примерно 20% конечного значения Л/0
при большой частоте вращения. Далее
обеспечивается требуемый Мш и осуществляется
медленное вращение шпинделя (пшп « 10 мин-1)
для окончательной затяжки. Переключение
для обеспечения требуемого крутящего
момента осуществляется с помощью муфты
сцепления, которая не проскальзывает, а потому
не изнашивается. Муфта включается при
неподвижном шпинделе. После достижения
начального момента Му пневмодвигатель
отключается и муфта расцепляется при нулевой
скорости. После достижения момента
предварительной затяжки винтоверт выдает сигнал
на включение для окончательной затяжки.
Эта система затяжки обеспечивает не
только высокую точность момента (±6,5 ...
±3,5%) и силы затяжки, но и малый расход
сжатого воздуха, который не превышает
1/3-1/9 расхода воздуха для обычного винто-
верта. При работе винтоверта уровень шума
менее 60 дБ.
При затяжке винтовертом переключение
подачи сжатого воздуха может осуществляться
в точках 1-3 (рис. 2.2.37, б). Изменение
крутящего момента возможно по нескольким
кривым: /, II или III. Если изменения
крутящего момента будет происходить по кривой /,
требуемое значение М^ будет достигнуто, но
не обеспечен угол затяжки; если изменение
Мы происходит по кривой III, не достигается
нужный Мы и только при изменении Мы по
кривой II будут обеспечены оба параметра.
2
Рис. 2.2.37. Затяжка резьбовых соединений деталей
путем ступенчатого изменения крутящего момента
с помощью муфты сцепления редуктора:
а — график изменения крутящего момента
от времени; б - варианты изменения
крутящего момента

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 173
Производительность сборки резьбовых
соединений деталей повышается
использованием многошпиндельных сборочных головок.
Для завинчивания деталей в собираемые
изделия требуется сложная транспортная
траектория движения, которую в условиях
серийного производства может обеспечить
только сборочный робот. В этих случаях
рабочий инструмент (винтоверт) (рис. 2.2:38)
может либо неподвижно закрепляться на
запястье руки 13 промышленного робота 14,
либо в его захватном устройстве 11
призматического типа, если в процессе сборки изделий
возникает потребность в установке других
присоединяемых деталей и инструмента 4.
Эти инструменты обычно постоянно
подключены к пневматической и электрической
сетям 6, подвешены на балансирах 5 и
размещаются в пазах стола 8. Их положение
определяют его верхняя плоскость и два
установочных пальца 7.
Винты 1 при сборке поступают из
вибробункеров по эластичным шлангам 3 под
действием сжатого воздуха со скоростью до
25 м/с. Центрирование винтов 1 для
компенсации относительного положения
соединяемых деталей обеспечивается упругими
губками. Далее осуществляется перемещение руки
13 сборочного робота 14 к последующим
отверстиям базовой детали для завинчивания
винтов 1 и их затяжки с заданным моментом
отверткой винтоверта 4. После выполнения
работ винтоверт 4 устанавливается вновь на
стол 8, для чего сборочный робот 14
базируется по отверстиям пластины 12 на
установочные пальцы 7 Для компенсации погрешности
положения захватного устройства 11 по
высоте имеются две штанги 10, которые при
встрече препятствия, отжимая пружины 9,
перемещаются вверх. При необходимости со
стола 8 может быть взят сборочным роботом
другой инструмент или винтоверт для
выполнения работ.
Если установка винтов производится
даже в разные собираемые изделия в одно
место, то могут быть применены
универсальные переналаживаемые сборочные устройства
(рис. 2.2.39, а). Плита 1 может перемещаться
вверх и вниз по направляющим штангам 3 от
штока пневмодвигателя 2, совершающего
возвратно-поступательное движение (рис.
2.2.39, а), либо вращательное (рис. 2.2.39, б),
преобразуемое посредством кулачка 4.

174
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.39. Универсальные переналаживаемые
сборочные устройства
Винтоверт укрепляют на плите 1.
Типовые переналаживаемые сборочные устройства
обеспечивают при необходимости
переналадки перемещение винтоверта 1 (рис. 2.2.40, а)
вверх и вниз по стойке а также
передвижение его вместе со стойкой 3 в горизонтальном
направлении. Если для сборки изделия
требуется дополнительное перемещение по
вертикали, то он может быть снабжен
пневмодвигателем 4 (рис. 2.2.40, б), а при
необходимости ввинчивания детали под углом — муфтой
5. Такие устройства легко компонуются в
автоматические линии (см. рис. 2.2.40, а) и
могут оснащаться поворотными столами 6
(рис. 2.2.40, б), а при ввинчивании
нескольких винтов, отстоящих на равном расстоянии
от точки поворота, - делительными столами
7. 	Винты к винтовертам подаются в
ориентированном положении. Их ориентирование
выполняется преимущественно в
вибробункерах за счет расположения центра тяжести
детали и ее конфигурации (рис. 2.2.41).
Ориентирование винтов с головкой
преимущественно осуществляется на спирали
вибробункера или в загрузочно-транспортном
лотке (рис. 2.2.41, а, б). Для этого
предусматривают на дне лотка паз, ширина которого
больше наибольшего диаметра стержня винта
и меньше наименьшего диаметра его головки.
Если необходимо ориентировать разные
винты, то все они могут быть сориентированы с
помощью единого устройства, если их
размеры соответствуют указанным выше
требованиям. Если требуется подавать винты резьбой
вперед, то это возможно при подаче их
сверху вниз. Если требуется придать
горизонтальное положение винту, то предусматривают
либо упор в виде торца второго лотка (см.
рис. 2.2.41, а), либо разворачивают винт
лотком на 90° (см. рис. 2.2.41, б).
Рис. 2.2.40. Типовые переналаживаемые сборочные устройства,
встраиваемые в автоматизированные системы

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 175
Рис. 2.2.41. Схемы ориентирования винтов
Винты без головки могут быть
сориентированы при выходе со спирали 7 (рис.
2.2.41, в) вибробункера посредством
качающегося ориентатора 2, при этом, если винт
движется заходной частью вперед, то входит
частично в ориентатор и опрокидывается
шлицем вниз, если винт перемещается
шлицем вперед, то он отодвигает лишь
ориентатор и падает вниз.
Если винт требуется подавать резьбовой
частью сверху вниз, то потребуется его
ориентация. Винты поступают из трубчатого лотка
на поворотный диск, который поворачивает
его на 180°.
Для ввинчивания шпилек и болтов
используют патроны и ключи. Базируют
ввинчиваемые детали посредством резьбовых
элементов либо по цилиндрическому пояску с
помощью шариков, роликов и цанг,
используя реверсивные и нереверсивные патроны.
Реверсивный патрон (рис. 2.2.42, а) для
шпилек имеет крышку 77, которую гайкой 10
закрепляют на шпинделе силовой головки. К
крышке 77 крепят корпус 9 со ступенчатым
валом 6 и муфтой 8 для компенсации
относительных смещений и перекосов соединяемых
деталей в пределах зазоров между корпусом 9,
валом 6 и втулкой 7. На наружной
поверхности с нижней части корпуса 9 предусмотрены
два упора, с помощью которых вращение
передается винту 6 посредством пальца 5. При
вращении винта 6 запрессованный в нем
штифт 4 воздействует на упоры 75 головки 2,
навинченной на винт 6. Снизу головка 2
снабжена гайкой 7 под ввинчиваемую
шпильку, а на наружной поверхности имеет резьбу
под упорную гайку 72 с регулировочными
кольцами 13 и 14, которые вместе с упором 3
обеспечивают положение шпильки по высоте.
Рис. 2.2.42. Патроны для шпилек с базированием деталей по резьбовой поверхности

176
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
При вращении патрона шпилька
ввинчивается в гайку 1 до упора 3, а затем при
дальнейшем вращении — в резьбовое отверстие
собираемого объекта. Вращение продолжается до
тех пор, пока торец головки 2 не достигнет
упора; при этом положении шпилька будет
ввинчена на заданную глубину. Ввинчивание
шпильки обеспечивается точным
базированием ее по резьбе.
При обратном вращении шпинделя
упоры корпуса 9 воздействуют на палец 5 и через
него на винт 6 и штифт 4, который
производит удар по упорам головки 2, в результате
чего винт 6 вывинчивается из головки 2. При
дальнейшем вращении патрон свинчивается
со шпильки.
Во многом аналогичен описанному
патрону по конструкции и принципу действия
патрон, показанный на рис. 2.2.42, б. Патрон
имеет гайку 1 для базирования ввинчиваемой
шпильки, корпус 2, упор 3 для обеспечения
глубины ввинчивания, крышку 4,
навинченную на корпус 6 и хвостовик 5 для установки
патрона в шпинделе силовой головки.
Конструкция нереверсивного
двухкулачкового патрона показана на рис. 2.2.42, в.
Применение патрона такого типа позволяет
сократить затраты времени на свинчивание и
упростить систему управления.
Патрон снабжен двумя резьбовыми
кулачками 2, шаровые выступы которых
размещаются во втулке 4. В торец втулки упирается
пружина 3, которая стремится втянуть
кулачки 2 в корпус /. Хвостовик 5 благодаря
посадочному пояску и резьбовому выступу
обеспечивает базирование и закрепление патрона
в шпинделе силовой головки. Штифт 24
запрессован в корпусе / и служит для
раскрытия кулачков 2 после ввинчивания шпилек.
Тем самым экономится время, поскольку не
нужно время на свинчивание шпильки.
Часто патрон устанавливают в полумуф-
ту 22 шариковой крестообразной муфты,
содержащей крестовину 20, полумуфту 19 и два
ряда шариков 18, размещенных в сепараторе
21 и воспринимающих осевую нагрузку. В
исходном положении полумуфта 22, а,
следовательно, и патрон центрируются с помощью
резинового кольца 23. Пи ноль 11 шпинделя
13 закрепляется в силовой головке 12. В от>-
верстии шпинделя помещен хвостовик 16,
поводок 15 которого позволяет ему
перемещаться в пределах пазов в утолщенной части
шпинделя. Для облегчения этого
перемещения при воздействии крутящего момента
поводок 15 снабжен сферическими роликами 14.
В исходном положении патрон выдвинут под
действием пружины /7.
В отверстии силовой головки закреплен
также хвостовик корпуса 10 механизма
выключения патронов. Внутри корпуса 10
имеется шток, на котором закреплена вилка 7,
входящая в проточку стакана 6 шпинделя.
Шток 8 — ступенчатый. На корпусе 10
установлен конечный выключатель 9,
взаимодействующий со штоком 8.
Завертывание шпильки начинается с
перемещения силовой головки. В конце
движения силовой головки 12 патрон, вращаясь,
упирается в шпильку, сжимая пружину 17 и
утапливая хвостовик 16 в шпиндель 13. В
дальнейшем пружина 17, разжимаясь в
процессе завертывания, перемещает патрон
вперед. Крутящий момент от шпинделя 13
поводком 15 передается хвостовику 16 и далее
деталями 18-20, 22 шариковой муфты и
хвостовиком 5 на корпус 1 патрона. Кулачкам 2
вращение передается от корпуса 1
посредством штифта 24. Шариковая муфта
обеспечивает самоустановку патрона 1 для
компенсации возможного отклонения от соосности его
с резьбовым отверстием базовой детали
собираемого изделия. В начальный момент сжатия
пружины стакан 6 двигает вилку 7, а шток 8,
перемещаясь, освобождает толкатель
конечного выключателя.
Момент сопротивления завертыванию
шпильки в деталь больше момента
сопротивления кулачков 2 патрона, поэтому сначала
завертывается шпилька в кулачки патрона, а
затем она завертывается в базовую деталь. По
мере завертывания шпильки вилка с планкой
опускаются и в момент нажатия на толкатель
конечного выключателя при достижении
требуемого момента затяжки происходит
отключение привода шпинделя.
Конструкция патрона, показанного на
рис. 2.2.43, а, обеспечивает базирование
ввинчиваемой шпильки по наружной ее
поверхности с помощью цанги 12. Пружинное
кольцо 1 стягивает корпус 13 и цангу 12.
При движении шпильковерта вниз для
захвата шпильки она попадает в цангу. При
рабочем ходе цанга 12, состоящая из двух
частей, поджимаемых шариками 10 и 11,
наворачивается на шпильку до упора в
толкатель 2. После окончания завертывания
шпильки и остановки шпильковерта
включается обратный ход. Через хвостовики 8 корпус
7 отводится назад, сжимая пружину 6. Цанга
при этом остается неподвижной, так как она
прижимается к корпусу 13 пружиной 5 через
толкатель и шпильку, на которую навернута
цанга. При движении корпуса 7 в обратном
направлении шарики 11 попадают в пазы
цанги. После схода втулки 9 с шариков 10
кольцом 3 шарики перемещаются по пазам
цанги пока не перейдут через линию оси 4.

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 177
Рис. 2.2.43. Патроны для шпилек с базированием деталей по цилиндрической поверхности
Упираясь в пазы цанги, шарики разжимают
ее, раскрывая переднюю часть, зажимающую
шпильку. Головки цанги качаются вокруг
осей 4. После выхода шпильки из патрона
пружина б возвращает все узлы в исходное
положение.
Завинчивание шпилек, имеющих
гладкую поверхность, может быть осуществлено с
помощью патрона, показанного на рис. 2.2.43,
б. Патрон имеет три ролика 2, размещенных в
сепараторе 7, которые при ввинчивании
прижимаются к гладкой части шпильки и за счет
трения передают ей крутящий момент. Отвод
роликов 2 может осуществляться под
действием конуса опорного кольца 3, укрепленного
на корпусе б, осевое перемещение которого
ограничено гайкой 4. Возврат в исходное
положение сепаратора 7 с роликами 2 патрона
осуществляется под действием сжатой
пружины 5.
Другой роликовый патрон для
завинчивания шпилек с гладкой поверхностью и
ниппелей, имеющих тонкие стенки и бурт, а
потому легко деформирующихся, показан на
рис. 2.2.43, в. Патрон имеет корпус 7 с тремя
эксцентричными канавками, в котором
размещается сепаратор 4 с тремя роликами 2.
Внутри сепаратора вдоль его центральной оси
в отверстие запрессован центр 3,
обеспечивающий поджим ввинчиваемой тонкостенной
детали изнутри при обжиме ее роликами 2 и
одновременно предотвращающий их
выпадение из сепаратора. Корпус 7 посредством
крышки 6 связан с шпинделем и приводом.
Упорный подшипник 5 облегчает
относительное вращение корпуса 7 и сепаратора 4 и
радиальное перемещение роликов ,2.
После того, как в патрон входит
завинчиваемая резьбовая деталь и включается
вращение, ролики 2 закрепляют ее в патроне и
затем завинчивают в базовую деталь. При
достижении требуемого крутящего момента
срабатывает предохранительная муфта, после
чего по команде от реле времени происходит
реверсирование вращения патрона,
освобождение ввинченной детали.
Для завинчивания резьбовой детали
значительное время затрачивается на доставку ее
к месту сборки. Это время можно
существенно сократить, если подачу шпильки 4 в
патрон осуществлять через отверстие в
пустотелом шпинделе 7 (рис. 2.2.43, г). Для
повышения точности их базирования помимо
кулачков J, взаимодействующих с пружинами 2,
целесообразно использовать поворотный
рычаг 5 с центрирующим обратным конусом б.

178
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Этот конус 6 базирует шпильку 4
непосредственно со стороны отверстия базовой детали 7
и тем самым выверяет ее положение.
Гайки, винты и болты могут быть
завинчены с помощью ключа 12 (рис. 2.2.44). Ключ
для завинчивания резьбовых деталей с
внутренним шестигранным отверстием
обеспечивает, например, сборку резьбового
соединения с заданным моментом или завертывание
резьбовой детали на требуемую глубину.
Корпус ключа состоит из стаканов 5 и
77 и крышки 3. Хвостовик 7 с шариком 4
может перемещаться в осевом направлении в
пределах длины паза.
Рис. 2.2.44. Патрон для завинчивания
резьбовых деталей с внутренним шестигранным
отверстием
Исходное положение ключа
обеспечивается пружиной 2. В корпусе ключа
размещается роликовая муфта предельного крутящего
момента, состоящая из полумуфт 8 и 16 и
трех роликов 75. Момент срабатывания
муфты можно устанавливать путем сжатия
тарельчатых пружин 7 вращением гайки 6. По-
лумуфта 8 имеет зубья, которые в обычном
положении сцеплены с зубьями стакана 74,
благодаря пружине 9.
В стакане 14 закрепляется рабочий
инструмент. Конусная поверхность стакана 14
взаимодействует с шариком 75,
размещенным в гнезде втулки 77, поджимаемой
пружиной 10, благодаря чему, опускаясь
прижимается ключ к детали. Для смены ключа
необходимо поднять втулку 77, преодолевая
воздействие пружины 10 и отводя шарик 75,
после чего можно вынуть ключ.
В процессе завинчивания рабочая
подача осуществляется пружиной 2,
предварительно сжатой при подводе головки. Момент
затяжки обеспечивается срабатыванием
роликовой муфты. Заданной глубины завинчивания
можно достичь установкой конечных
выключателей. Решение этой задачи возможно и
иным путем. В этом случае ход головки и
рабочее положение патрона выбирают
такими, при которых детали патрона к концу
рабочего цикла занимают крайнее положение, в
которое пружина 2 перемещает также стакан
5. Завинчиваемая деталь, продолжая
поступательное движение, вытягивает стакан 74,
расцепляя зубья полумуфт. Прекращается
передача крутящего момента, а, спустя время,
установленное реле времени, и вращение
патрона.
Шпильки завинчивают, используя
полуавтоматы и автоматы, оснащенные
одношпиндельными и мношпиндельными
головками, которые в зависимости от конструкции
собираемых изделий размещают вертикально,
горизонтально или наклонно. Шпильки
обычно подаются из змеевидных магазинов 2
(рис. 2.2.45, а) с помощью гидроцилиндра 5
(рис. 2.2.45, 5),заталкивающего очередную
шпильку в клещи 4 поворотного механизма 7,
доставляющего шпильку к месту установки в
собираемый объект 6 под шпиндель с
патроном 5.
При автоматической подаче шпилек их
ориентацию предварительно осуществляют в
вибробункере, выполняя на стенке чаши
насечку, подобную резьбе с крупным шагом у
шпильки. Спираль чаши имеет окно,
продуваемое из вертикально расположенного сопла
сжатым воздухом. Если шаг резьбы переднего
конца шпильки соответствует шагу насечки,
то она проходит в окно и сдувается обратно
воздушной струей в чашу, в противном слу-

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 179
Рис. 2.2.45. Устройства подачи шпилек:
а — захват шпильки из магазина; б — подача шпильки к месту установки в изделие
чае, если с переднего конца шпильки мелкая
резьба, то шпилька продолжает движение к
выходу из вибробункера. Поскольку это
устройство не гарантирует 100%-ной ориентации
шпилек, предусматривают контрольное
устройство в виде щупа с резьбовым роликом на
конце, взаимодействующим с резьбой
шпильки.
При разных длинах резьбовых участков
на шпильке возможен контроль подвижным
ножом, контактирующим в зависимости от
положения шпильки либо с гладкой либо с
резьбовой поверхностью, и поэтому
подающим разные управляющие команды.
Возможен контроль положения шпилек на лотке
загрузочно-транспортного устройства (рис.
2.2.46, а, б) с помощью манометра по
расходу сжатого воздуха. Манометр подает
команды на сброс неверно ориентированной
шпильки.
Все шпильки смогут быть
сориентированы благодаря использованию поворотного
устройства (рис. 2.2.46, в), совершающего в
зависимости от положения концов шпильки в
загрузочном трубчатом лотке 1 поворот на 90°
по часовой стрелке либо в противоположном
направлении, в последнем случае шпилька
скользит по поверхности поперечного
отверстия поворотного диска 2 и поступает в
выходной лоток 3. Входной контроль положения
шпильки производят пневматические датчики
4, 5.
Обычно автоматическая система для
завинчивания шпилек включает (рис. 2.2.47)
вибробункер 7, ориентирующий механизм 6
шпилек, отсекатели 5 поштучной подачи,
трубчатый лоток 3 с питателем /, шпилько-
верт 4 с патронами 2. Шпильки подаются из
вибробункера 7 в ориентирующий механизм
6, а затем в отсекатель 5 и далее по
трубчатому лотку 3 в питатель /. Многошпиндельный
шпильковерт 4 патронами 2 захватывает
шпильки и заворачивает их в собираемое
изделие с заданным крутящим моментом.
Особенность завинчивания гаек по
сравнению с завинчиванием многих других
резьбовых деталей заключается в том, что
гайки при автоматической сборке вынуждены
базировать по двойной опорной базе и
установочной базе - торцу, не позволяющему
создать компенсаторы относительного
углового положения при соединении резьбовых
деталей. Поэтому, если возможно, лучше
ввинчивать сопряженную деталь. Если это

180
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.46. Схемы автоматического ориентирования шпилек
Рис. 2.2.47. Автоматическая система
для завинчивания шпилек
Рис. 2.2.48. Патрон для гаек (а) и
магазин для гаек (б)
невозможно, используют патрон 2 (рис.
2.2.48, а) с цанговым захватом 7 и пружиной
3, компенсирующей осевое положение
базовой детали относительно навинчиваемой
гайки.
Подают гайки к месту сборки из
вибробункера или магазина 2 (рис. 2.2.48, б)
поштучно шиберным механизмом 7. Часто
магазин совмещают со шпинделем и патроном
(рис. 2.2.49, а). Такие силовые головки могут
быть вертикального (рис. 2.2.49, а, б),
горизонтального (рис. 2.2.49, в), а также
наклонного исполнения.
Автоматическое устройство для
завинчивания и затяжки гаек представлено на рис.
2.2.50. Гайковерт 12 установлен на колонне 7
шарнирно так, что может поворачиваться
около оси 6. Угловое положение гайковерта
12 обеспечивается перемещением штока
гидроцилиндра 77 и ограничивается упорами 2 и
10. 	Гайки поступают из вибробункера 9 по
лоткам 8 в гнездо поворотного сектора 7,
перемещаемого в зону загрузки гаек
пневмоцилиндром 4. Шпиндель 13 гайковерта 12 в
положении загрузки (показанном штрих-
пунктирными линиями) совершает
возвратнопоступательные движения для захвата из
гнезда поворотного сектора 7 очередной
гайки с помощью выдвинутого из патрона под
действием пружины цангового захвата 7 (см.
рис. 2.2.48, а). Затем гайковерт 12 (см. рис.
2.2.50) занимает вертикальное положение и
совершает рабочий ход, во время которого
торец цангового захвата 7 (см. рис. 2.2.48, а)

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 181
Рис. 2.2.49. Силовые головки для завинчивания гаек:
а, б — одношпиндельная: 1 — электродвигатель; 2 - маховик; 3 - стакан; 4 - редуктор;
5 — ведомая шестерня; 6 — предохранительная муфта;
в — многошпиндельная: 1 — патрон; 2 — шпиндели; 3 — шпиндельная бабка; 4 — платформа силового стола;
5— пневматические приводы; 6— звукопоглощающий кожух; 7 — регулировочный винт;
8 — пневматический цилиндр; 9 ~ направляющие
упирается в торец детали 5, а гайка 4
затягивается под действием крутящего момента,
развиваемого гидродвигателем 3 (см. рис.
2.2.50).
Значение крутящего момента
контролируется специальным механизмом (рис. 2.2.51).
По достижении заданного значения вращение
прекращается и гайковерт возвращается в
исходное положение. Каждый шпиндель
имеет индивидуальный привод и механизм
контроля крутящего момента. Этот механизм
крепится к корпусу 6 гидродвигателя с
помощью фланца 2. Выходной вал 3
гидродвигателя 1 через переходник 4 связан со шпинделем
гайковерта. Между удлинителем 5,
размещенным в подшипниках корпуса 6 и его ребрами,
имеются две пружины 7, поджатые стяжкой 8.
При затяжке резьбового соединения
возникает реактивный момент, который стремится
повернуть удлинитель 5 относительно корпуса
6. Жесткость пружин такова, что при
достижении требуемого значения момента удлини-

182
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
А-А

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 183
тель смещается, нажимая планкой 10 на
рычаг конечного выключателя 9, который
отключает гидродвигатель. Ход планки 10
регулируется винтом 11. Такой метод контроля
крутящего момента прост, но обладает
невысокой точностью.
Для автоматического оборудования
создана программная система управления
одномногошпиндельными гайковертами,
позволяющая обеспечить высокое качество сборки
резьбовых соединений. Система
предназначена для использования в автомобильной
промышленности. Она включает компьютер с
банком данных по завинчиванию
аналогичных резьбовых деталей, гайковерты со
шпинделями, оснащенными датчиками для
измерения крутящего момента и угла поворота.
Гайковерты снабжены реверсивными
регулируемыми приводами и могут работать в режиме
"завинчивание-отвинчивание-завинчивание",
в режиме реального времени получается
диаграмма "крутящий момент - угол поворота".
Компьютер сравнивает полученную кривую с
эталонной и в случае значительного
расхождения прерывает завинчивание и дает сигнал
к поиску причины. Система позволяет
разделить затяжку резьбовых соединений на 16
отдельных этапов с установлением до 32
предельных значений крутящего момента и угла
поворота, при этом программируется частота
вращения шпинделя с учетом параметров
резьбовых деталей. Для одношпиндельного
гайковерта возможно программирование
затяжки 80 различных винтов с различными
параметрами. Так обеспечивается высокое
качество ответственных резьбовых
соединений.
2.2.1.5. СОЕДИНЕНИЕ И ЗАКРЕПЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ
ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
Неразъемные соединения можно
получить пластическим деформированием.
Соединение металлических листов
возможно путем пластического деформирования
в отдельных точках листов специальным
инструментом. На рис.2.2.52, а показана
последовательность выполнения переходов методом
выдавливания.
Рис. 2.2.52. Схемы соединения листовых деталей методом выдавливания

184
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Стальные, алюминиевые и медные
листы, особенно с антикоррозионными
покрытиями, полученными гальваническим путем,
не могут быть соединены точечной сваркой.
Соединение листовых деталей осуществляют
выдавливанием. Две детали (рис. 2.2.52, в, г)
из листовых материалов помещаются между
цилиндрическим пуансоном диаметром 6 мм
и матрицей с глухим отверстием, включают
пресс — пуансон сближается с матрицей,
материал листов подвергается глубокой вытяжке
и затем затекает в отверстия матрицы - листы
соединяются. Образуется высокопрочное
кнопкообразное неразъемное соединение
листов, которое обладает рядом преимуществ
по сравнению с соединениями, полученными
традиционными методами: не нарушается
гальваническое покрытие листов, соединение
герметично, возможна сборка листов из
различных материалов, имеющих разные
толщину и качество. По сравнению с соединением,
образованным точечной сваркой, это
соединение обладает высокой динамической
прочностью при знакопеременной нагрузке с
частотой 80 Гц ввиду отсутствия концентраторов
напряжений. Метод обеспечивает сохранение
структуры материалов листов и высокое
качество соединения, легко осуществляются
механизация и автоматизация.
Для этой цели используются матрицы 3
и пуансоны 7, показанные на рис. 2.2.53,
которые обычно монтируются на пневмогидрав-
лические прессы. Подача листов 2 легко
автоматизируется. Достигается высокая
экономичность. При сборке стальных листов и
деталей из листовых материалов автомобиля
затраты на их соединение на 20% меньше,
чем при точечной сварке, а из
алюминиевомагниевых сплавов — даже на 50%. Сила при
сборке требуется на 40% меньше, чем для
заклепочных соединений равной прочности.
Вследствие этого метод получил широкое
распространение. Единственное ограничение
- суммарная толщина соединяемых листов не
должна превышать 6 мм.
Технологический процесс сборки и
обеспечения качества соединения легко
контролируются благодаря использованию ЭВМ
и измерительной системы с тензодатчиками,
измеряющими прогиб под действием нагрузки
(рис. 2.2.54, а-в).
Рис. 2.2.53. Технологическая оснастка для соединения листовых деталей
Рис. 2.2.54. Устройства для контроля качества соединяемых листовых деталей

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 185
Рис. 2.2.55. Диаграммы, показывающие соотношение
параметров при выполнении соединения
листовых деталей
Такая измерительная система снабжена
тензодатчиками /, измеряющими прогиб под
действием рабочей нагрузки, сигналы 2
которых поступают в усилитель 3 и передаются в
регистрирующее 5 и сравнивающее 4
устройства, где сопоставляются с имеющимися
эталонными диаграммами 6 изменения силы во
времени (рис. 2.2.55). При необходимости
фактические диаграммы и изменения сил (F{i
F2, F3) во времени выдаются на печать. В
случае отклонения производятся корректировки
изменения скорости перемещения пуансона.
Соединение листовых материалов и
различных деталей возможно и с помощью
клепки. При этом надежность соединения в
значительной мере определяется силой
предварительного напряжения в теле заклепки и
стабильностью ее значения в процессе
эксплуатации при воздействии внешних
нагрузок.
а) б)
Заклепки используются в сборочных
единицах массового производства, где
применяются детали из плохо свариваемых друг с
другом материалов, например, накладки
тормозных барабанов автомобилей. В ряде
случаев при сборке ответственных соединений -
стоек - заклепочные соединения даже
дешевле сварных примерно на 20%.
Заклепочными соединениями
называются неразъемные соединения деталей,
образованные с помощью заклепок.
Заклепка представляет собой
цилиндрический стержень сплошной или пустотелый
обычно с головкой на конце. Стержнем
заклепку вставляют в отверстие соединяемых
деталей до упора торцом головки и плотно
прижимают последнюю к поверхности детали.
Форма головки заклепки зависит от
служебного назначения изделия. Наиболее
распространены заклепки с полукруглой головкой,
они являются наиболее прочными; когда на
поверхности склепанных деталей не
допускаются выступы, применяют заклепки с
потайными головками. Если требуется особо
прочное соединение деталей (рис. 2.2.56, а), то
такое соединение можно получить, используя
безголовочные заклепки типа "слаг" (рис.
2.2.56, б) и осуществляя клепку с двух сторон
(рис. 2.2.56, e-з). Для этой цели используют
клепальное оборудование с программным
управлением. Безголовочные заклепки имеют
существенные достоинства: удобство их
подачи из бункеров в зону клепки, легкую
автоматизацию их установки в отверстия
склепываемых деталей, а также сравнительно
невысокая сила клепки при обеспечении высокой
е) ж) з)
Рис. 2.2.56. Соединения листовых деталей заклепками

186
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
прочности соединения. Сила клепки -
179 кН для заклепки 0 12 мм и 290 кН для
0 16 мм. Клепальные манипуляторы
используются для автоматической клепки ряда узлов
рамы автомобиля. В качестве исполнительных
устройств применяют гидроскобы, которые
перемещаются по заданной программе в трех
взаимно перпендикулярных направлениях,
что обеспечивает выход в любую точку
пространства с точностью ±0,1 мм. Достигается
такая высокая точность благодаря
использованию в качестве привода силового шагового
двигателя с шариковой винтовой передачей.
Работа манипулятора осуществляется
следующим образом. После остановки
конвейера и предварительной фиксации рамы
автомобиля специальным устройством
манипулятора производится окончательное
координирование рамы относительно нулевого
положения клепальной скобы. По команде
зажима рамы в данном положении
клепальный инструмент начинает перемещение
относительно рамы по заданной программе. При
выходе в заданную точку инструмент
занимает исходное положение (см. рис. 2.2.56, в).
Заклепки подаются из бункеров,
расположенных на антресолях, в зону клепки (см. рис.
2.2.56, г); затем заклепка автоматически
устанавливается в отверстие соединяемых деталей
(см. рис. 2.2.56, д), происходит закрепление
(см. рис. 2.2.56, е); начинается клепка, затем
она заканчивается (см. рис. 2.2.56, ж),
отходит пуансон (см. рис. 2.2.56, з) и матрица в
исходное положение. Так осуществляется
клепка безголовочными заклепками. Однако
этот метод для обеспечения установки
заклепок в отверстия сопряженных деталей требует
высоких точности их изготовления и
качества изготовления скрепляемых деталей.
Для сборки большинства соединений
деталей используют заклепки с головкой.
Размеры и форма замыкающей головки
определяются назначением изделия, необходимыми
его прочностными свойствами и методом
выполнения сборки соединения. Обычно
диаметр головки принимают Дд=(1,5...
\J)dB, где dB - диаметр стержня заклепки.
Для получения качественного
заклепочного соединения большое значение имеет
выбор длины заклепки. Стержень должен
выступать из заклепываемых деталей в
зависимости от формы головки: для сферической
на h = (1,5 ... \J5)dB и для потайной - на
h * 0,8dB.
Стержень заклепки должен свободно
входить в отверстие базовой детали, поэтому
на его конце предусматривают фаску, а его
диаметр принимают равным ^=(1,8...
2,2)5М (SM - наименьшая толщина
склепываемой детали) и меньшим диаметра DA
отверстия в деталях; DA = 1,4 , где S§ ~
наибольшая толщина листа.
Зазоры в сопряжении стержня заклепки
с отверстиями базовой детали должны
выдерживаться строго по чертежу, так как их
изменения в значительной мере влияют на изгиб
стержня (рис. 2.2.57, а), смещение деталей, а
при переменных нагрузках вызывают быстрое
изнашивание и разрушение соединений.
Длину заклепки можно уменьшить, уменьшив
толщину листов (рис. 2.2.57, б).
Рекомендуемый зазор в соединении для заклепок с
диаметром стержня dg < 6 мм - около 0,2 мм,
при 6-10 мм - 0,25 мм и при 10-18 мм -
0,3 мм.
Материалы заклепок - углеродистая
сталь, медь, латунь и алюминиевые сплавы. В
ответственных соединениях используют
заклепки из сталей 20Х, 15ГФ, 14Г2 и 10Г2С1Д.
Метод образования замыкающей
головки при сборке соединений может быть
прямым (рис. 2.2.58, a-в) или обратным. При
прямом методе удары для образования
головки наносят со стороны замыкающей головки.
Последовательность клепки показана на рис.
2.2.58, г-е. Для получения плотного
сопряжения склепываемых деталей требуется обжатие
силой, примерно равной 10 - 15% силы,
необходимой для образования замыкающей
головки. При обратном методе клепки
плотность соединения обеспечивается
одновременно с образованием головки. Сжатие
деталей перед клепкой не требуется.
Контролируют высоту выступающей
части плоской замыкающей головки шаблоном
(рис. 2.2.59, а) путем сопоставления размеров
hi с h\, а потайной головки — линейкой /
(рис. 2.2.59, б) и щупом 2.
В зависимости от назначения и
конструктивных форм объекта производства,
размеров применяемых заклепок и объема
производства клепку осуществляют на прессах с
помощью специализированных
приспособлений или механизированных инструментов.
Диаметр применяемых заклепок обычно
не превышает 8-14 мм, поэтому в
большинстве случаев производят холодную клепку (без
предварительного нагрева заклепок). При
достаточной мощности клепальных средств
качество клепки получается
удовлетворительным.
Для уменьшения при клепке смещения
отверстий в соединяемых деталях
целесообразно заклепки ставить не последовательно, а
вразброс. Сила, необходимая для образования
головки стальной заклепки с диаметром
стержня dB = 3 мм при холодной клепке,
достигает 20 кН; при диаметре 4 мм - 35 кН;
при 6 мм - 70 кН; при 8 мм -115 кН; при
10 мм - 140 кН и при 12 мм - 200 кН.

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 187
Рис. 2.2.58. Схемы клепки цельными заклепками:
1 ~ поддержка; 2 - закладная головка; 3 ~ стержень;
4 — замыкающая головка; 5 — обжимка;
6~ склепываемые детали;
штриховые стрелки — направление подвода поддержки;
сплошные стрелки — направление рабочего хода
пуансона
Рис. 2.2.59. Контроль высоты плоской головки
заклепки и поверхности потайного шва:
h\ и /?2 ~ допустимые высоты головки
Расклепывание заклепочных соединений
в зависимости от объема производства
осуществляют на электромеханических прессах для
заклепок с головкой диаметром Db — 3 ...
12 мм, на пневмогидравлических и
гидравлических для заклепок с Db — 10 ... 12 мм.
Прессы выполняют стационарными либо
переносными, чаще в виде скоб.
В часовой и приборостроительной
промышленности применяют прессы с
приводами в виде соленоидной катушки. Пресс
подбирают по силе клепки, исходя из условия,
что сила пресса должна согласно
эмпирической зависимости равняться 25 л /4 при
холодной клепке и 10лб^/4 при горячей.
Пресс, развивающий силу 200 кН, для
холодной клепки заклепками обоймы
дифференциала раздаточной коробки, показан на
рис. 2.2.60, а.
Собираемый объект устанавливается на
призмы с роликами для обеспечения
поворота объекта для последующей клепки. При
включении масло от насосной станции
поступает в рабочую полость цилиндра и поршень
со штоком совершает рабочий ход. В конце
рабочего хода давление возрастает, в
результате чего срабатывает реле давления и
микропереключатель обеспечивает подачу команды на
возвращение поршня в исходное положение.
Широкое распространение получили
переносные подвесные пресс-скобы (рис. 2.2.60,
б). Скоба с приводом работает от
гидростанции, создающей давление 6 МПа.
Гидроцилиндр диаметром 175 мм обеспечивает на
штоке силу 280 кН, чего достаточно, чтобы
сформировать головку у стальной заклепки
диаметром до 12 мм. Эта скоба имеет
среднюю мощность. Есть скобы, развивающие
силу 800 кН.
Инструмент — пуансоны и матрицы
имеют форму впадины, соответствующую
форме головки.
Для подачи и установки заклепок могут
использоваться загрузочно-транспортные
устройства, превращающие прессы в
полуавтоматы и автоматы. Время постановки заклепки
на современном оборудовании составляет
0,5 с, в то время, как на обычных прессах
требуется около 3 с.
Горячая клепка выполняется для
расклепки стержней диаметром свыше 24 мм.
Для ее осуществления необходим высокий
нагрев заклепок с целью придания им
большей пластичности.
Нагрев заклепки вызывает увеличение ее
размеров, поэтому диаметр стержня выбирают
на 1,0-1,5 мм меньше диаметра отверстия,
чтобы обеспечить установку заклепки в
нагретом состоянии.
При сборке вначале стержень
осаживается, заполняя зазор в отверстии базовой
детали, и одновременно утолщается
выступающая часть стержня. Наиболее интенсивно
осаживание происходит в месте приложения
нагрузки, поскольку нагретый материал
пластичен и поэтому плохо передает нагрузки
вглубь. Вследствие этого при горячей клепке

188
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
пространство в отверстии базовой детали
заполняется материалом стержня хуже, чем при
холодной клепке.
После формирования закладной головки
вследствие остывания размеры заклепки
уменьшаются, между ней и отверстием
образуется зазор и обеспечивается плотное сжатие
соединяемых деталей между головками
заклепки. Это является основным достоинством
горячей клепки, поскольку позволяет
получить плотный шов. Если горячая клепка
выполнена качественно, склепанные детали
оказываются сжатыми настолько, что силы
трения способны выдержать значительные
нагрузки в процессе эксплуатации.
По назначению различают следующие
виды заклепочных швов: прочностные (у
ферм стальных конструкций); плотные (у
баков и резервуаров, работающих без
давления); прочно-плотные (у резервуаров,
подверженных повышенному давлению).
По расположению склепываемых
деталей различают швы внахлестку (рис. 2.2.61, а)
и встык с одной (рис. 2.2.61, б) или двумя
(рис. 2.2.61, в) накладками.
Расположение заклепок может быть
однорядным (см. рис. 2.2.61, а) и многорядным
(рис. 2.2.61, г-е), когда они располагаются
параллельными рядами (рис. 2.2.61, д) или в
шахматном порядке (рис. 2.2.61, г).

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 189
Рис. 2.2.61. Заклепочные швы:
а - однорядный внахлестку; б - однорядный встык с одной накладкой; в - однорядный с двумя накладками;
г — двухрядный с шахматным расположением заклепок встык с одной накладкой;
д — двухрядный с параллельным расположением заклепок внахлестку;
е — двухрядный с шахматным расположением заклепок с двумя накладками
Собранные заклепочные соединения
сжимают детали, поэтому при действии
растягивающих рабочих нагрузок Р0 в местах
контакта деталей возникают силы трения, тем
большие, чем больше сила сжатия
заклепками.
Разрушение шва возможно по ряду
причин:
1) при срезе стержня заклепки, если
Ро ^[тср]«я^|/4, где [тср] - предел
прочности материала заготовки на срез; п —
число срезаемых сечений стержней заклепок;
2) при смятии стержня, если
Р0 - [стсм]^в5ми . гДе Км] - предел проч-
ности на смятие материала заклепки; sM —
наименьшая толщина склепываемых деталей;
3) при отрыве головки заклепки, если
Pq > ^Gpjwcd^/4 , где |ор] - предел
прочности заклепки на разрыв.
Склепываемые детали разрушаются,
если из-за недостаточной прочности стенок
отверстий на смятие не выдерживается нера-
венство Р0 < КмК^м" ’ где Км] ~ пРе-
дел прочности материала склепываемых
деталей на смятие стенки отверстия.
Возможен разрыв деталей по сечению с
отверстиями, если Pq > [о^ ^sM[t ~ dв)п > Еде
|ор| — предел прочности на разрыв
материала склепываемых деталей; t — шаг заклепок
(расстояние между осями заклепок в
направлении перпендикулярном действию нагрузки).
Будет срез кромок детали, если
р0 *фср]х 2su(e-dB/2)n , где [т^] -
предел прочности материала склепываемых
деталей на срез (табл.2.2.16); е — расстояние
от оси заклепки до кромки.
Диаметр заклепок, соответствующей
равной прочности на срез и смятие отверстий
базовой детали, dg « (l,8.. .2,2)sM .
Для обеспечения равной прочности на
разрыв соединяемых деталей и срез заклепок,
необходимо, чтобы шаг t = 2,51 d$.
Обычно принимают t— (3 ... 6)d^, так
как увеличение расстояния может нарушить
плотность.
Условие равной прочности на срез
заклепок и кромок деталей следующее:
e»(l,5...2 )dB.

190
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.16. Значения допустимого предела прочности стальных заклепок и деталей при t = 3dB
Деталь
Обозначение
Значение допустимого напряжения, МПа
заклепочного
соединения
допустимого напряжения
Ст 0, Ст 2
Ст 3
Лист
м
140
160
[т®р]
90
100
[асм ]
210
240
Заклепка
Japj при отрыве головки
90
90
[тСр] у если отверстие получено:
сверлением
140
140
давлением
100
100
[осм]» если отверстие получено:
сверлением
280
320
давлением
240
280
Оси отверстий под заклепки должны
размещаться от кромок на расстоянии,
равном 1,5 диаметра заклепки, если не требуется
зачеканка кромок и на 1,75clB при
необходимости зачеканки с целью запаса материалов
для повторной зачеканки.
Для двухсрезных швов используют
заклепки с dB = 1,5 5. Равная прочность головки
на смятие и разрыв стержня достигается при
DB- 1,3clB, принимают же DB = (1,5 ... 1,7)dB,
а иногда увеличивают до 2clB. Это
обеспечивает распределение давления прижатия на
возможно большую площадь склепываемых
деталей.
Контроль качества заклепочных
соединений заключается в проверке
геометрических параметров и испытании под действием
соответствующей нагрузки.
Замыкающую головку заклепки при
сборке листовых материалов и других деталей
можно сформировать бесшумным
орбитальным методом вальцевания (рис. 2.2.62),
гарантирующим стабильно высокое качество (рис.
2.2.63). Сущность орбитального метода
заключается в наклоне пуансона и его вращении
вокруг оси инструментальной головки.
Полное автоматическое управление и мгновенное
регулирование давления и настройка времени
изготовления позволяют производить работу
сборщиком любой квалификации. Возможно
встраивание сборочного устройства в
автоматическое оборудование. Метод пригоден для
заклепок с clB = 0,5 ... 20 мм.
Формирующий головку детали 2 (см.
рис. 2.2.62, г) пуансон 1 может покачиваться,
его располагают обычно с наклоном 3-8°,
иногда до 20° относительно оси вращения
инструментальной головки, осуществляющей
давление с осевой силой (см. рис. 2.2.62, а).
Такая особенность движения пуансона
характерна для первого вида орбитального метода,
используемого для формирования головок
большинства заклепочных соединений.
Второй вид орбитального метода отличается от
первого тем, что пуансон помимо кругового
движения совершает еще вращение около
собственной оси (см. рис. 2.2.62, б-г) в
направлении, противоположном направлению
вращения инструментальной головки, т.е.
планетарное движение. Поэтому этот вид
орбитального метода называют планетарным.
Он характеризуется небольшой площадью
касания и кратковременностью выполнения
операции, а потому нагрев пуансона
незначителен. Осевая сила F должна находиться в
таких пределах, чтобы напряжения,
возникающие в головке заклепки или других
деталях, были больше предела текучести, но не
достигли предела прочности. При
вальцевании этим методом деформирование материала
происходит постепенно, при отсутствии
ударной нагрузки, следовательно, без риска
повреждения соединяемых деталей.
Орбитальный метод клепки дает
возможность создавать головки на цельных (см.
рис. 2.2.62, з-л) и трубчатых (рис. 2.2.62, д-ж)
заклепках, при этом деформации стержней
практически не происходит. В случае
применения первого вида орбитального метода
вальцевания контакт пуансона с

поверхноВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 191
стью детали, подверженной деформированию,
носит линейный характер, а при
использовании планетарного (радиального) вида -
точечный.
Первый вид орбитального метода проще
реализовать, изготовление технологической
оснастки и оборудования дешевле и, как
показывает опыт, он используется для
выполнения около 95% всех встречающихся
заклепочных работ.
Планетарный метод характеризуется
сложностью применяемого оборудования.
Однако его использование дает возможность
собирать широкую номенклатуру изделий из
деталей, изготовляемых из стали, бронзы,
алюминиевых сплавов, меди, хрупких
материалов (пластмассы и керамики) с помощью
цементированных заклепок.
Качество образованных головок на
очень мелких заклепках и штифтах
чрезвычайно высокое.
Затраты времени при орбитальном
методе формировании головки в зависимости от
ее размеров и формы для заклепок диаметром
5-10 мм составляют 0,4 - 3,5 с, свыше 10 до
16 мм — до 6,1 с. Метод пригоден для
заклепок с диаметром 0,75 — 19 мм. По
производительности, однако, орбитальный метод
уступает методам осаживания головки
прессованием и с помощью ударов вращающимся пуа-
соном. Преимущество орбитального метода в
том, что образование головки не требует
применения смазочного материала. Осевая
сила меньше, чем при других процессах.
При правильном регулировании этой силы
можно полностью избежать деформации
стержня заклепки, поэтому легко
обеспечивается сборка подвижных шарнирных
соединений деталей при расклепывании их осей.
При сборке неразъемных (неразборных)
соединений деталей обычно выступы базовой
детали входят в отверстия сопряженной с ней
в)
д)
е)
ж)
4s 4
з) и) к) л) м) н)
Рис. 2.2.62. Схемы орбитальной клепки соединяемых деталей

192
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
V
й)
б)
Рис. 2.2.63. Структура материала головки заклепки,
полученной орбитальным методом:
о — заклепка; б — структура материала головки
детали. Эти выступы получают литьем или
прессованием из металла или пластмассы. Для
образования замыкающей головки, благодаря
которой обеспечивается получение
неразъемного соединения, на выступы
последовательно воздействуют вращающимся пуансоном.
Несмотря на относительное снижение осевой
силы при орбитальном методе клепки,
абсолютные значения этих сил остаются
значительными. Например, для заклепок 0 12,7 мм
осевая сила может достигать в отдельных
случаях 16 кН. Для образования замыкающей
головки детали инструментальная головка,
вращаясь, должна получать ограниченное
движение подачи, в процессе которого
обкаточный пуансон контактирует с выступающей
частью стержня детали и перемещается до
упора. Таким образом осуществляется
комбинированное движение: поступательное,
благодаря которому производится давление
пуансона, и радиальное при его вращении.
Действуя на деталь, инструмент - пуансон —
совершает движение по орбитальной
траектории. Диаметр кривых уменьшается до нуля по
направлению от места закрепления пуансона
к центру оси формирующей
инструментальной головки. Продольная ось пуансона
пересекает головку в точке N (рис. 2.2.62, б).
Каждая розеткообразная кривая проходит через
эту точку N. Из рис. 2.2.62, в видно, что
пуансон, совершая движения по кривой,
перемещается в радиальном направлении в пределах
див тангенциальном в пределах в. Больший
путь пуансон проходит в радиальном
направлении. Деформирование головки детали при
радиальной клепке будет происходить в трех
направлениях: радиально изнутри наружу и
снаружи внутрь, а также в незначительной
части в тангенциальном направлении.
Благодаря наклонному положению
пуансона и контролю давления,
воздействующего на головку детали, ее материал (металл)
в результате каждого оборота
инструментальной головки течет постепенно в небольших
количествах. Металл стекает по самому
короткому пути преимущественно в радиальном
направлении, формируя замыкающую головку
без нагрева и образования трещин, поскольку
теплоотдача вращающегося инструмента
достаточно велика. Вследствие этого
замыкающая головка получается прочной,
требуемой формы, обеспечиваются требуемая
структура материала и плотное правильное
распределение волокон металла (рис. 2.2.63).
Заклепка имеет плотную и почти
полированную поверхность.
Незначительное уплотнение металла
головки и различная твердость головки и
стержня позволяют в случае необходимости
неоднократно механическим путем
обрабатывать головку. Соединение хорошо
выдерживает как статические, так и динамические
нагрузки. Другим важным преимуществом
планетарной клепки является то, что благодаря
равномерному стеканию металла с головки к
стержню достигается хорошее заполнение
отверстия детали, в то время как при других
методах клепки наблюдается неравномерный
зазор, который создает неблагоприятные
условия для работы заклепочного соединения,
особенно при знакопеременных нагрузках.
Планетарную клепку применяют не только
для заклепок с различными формами головок,
но также и пустотелых заклепок при
выполнении операций по отбортовке, зачеканива-
нию и др. (см. рис. 2.2.62, д-ж, н).
В связи с тем, что при использовании
этого вида клепки в периферийных слоях
головки заклепки не возникает недопустимых
тангенциальных напряжений на разрыв его в
том случае, когда заклепки и детали
изготовлены из металла с недостаточно высокой
пластичностью, например, тогда, когда
используются цементированные заклепки.
Благодаря большим технологическим
преимуществам планетарной клепки ее
широко применяют в различных областях
машиностроения: при клепке звеньев цепей, деталей
автомобильной промышленности и др. При
планетарной клепке достигаются высокие
точность (ввиду незначительного изменения
структуры металла и снижения давления на
заклепку и на соединение деталей) и
прочность соединения. Износ пуансона
минимальный, поскольку давление невелико, а

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 193
трение близко к трению качения и
незначительны боковые нагрузки. Следовательно,
расходы на инструмент невелики.
Обеспечивается высокая производительность, так как
на формообразование головки затрачивается
несколько секунд. Некоторое увеличение
затрат времени на расклепывание окупается
преимуществами, главное из которых
бесшумность выполнения операций. Однако
надо иметь в виду, что автоматическая подача
заклепок и других деталей к пуансону из-за
непостоянства его положения затруднительна.
На рис. 2.2.64 показаны головки для
орбитальной клепки. Орбитальный метод без
вращения пуансона около собственной оси
может быть осуществлен с использованием
головки 2 (рис. 2.2.64, а), снабженной
пуансоном 3 на игольчатых подшипниках 4.
Осевая нагрузка воспринимается упорным
шарикоподшипником 5. Вращение головке 2
передается через крышку 7.
Аналогичная конструкция головки
показана на рис. 2.2.64, б. Более сложная в
конструктивном исполнении головка для
радиальной клепки (рис. 2.2.64, в) имеет подпятник
6, по которому скользит, вращаясь,
подпружиненная опора 8 с пуансоном 3 и
сферическим подшипником 7. Благодаря этому
обеспечивается требуемая траектория движения
пуансона, формирующая головку заклепки.
Сила, действующая на заклепку диаметром
0,5-0,6 мм, составляет 1-6,5 кН; диаметром 1-
10 мм - 2-14 кН; 0,5-11 мм - 1-15 кН; 4-16
мм — до 30 кН. Мощность электродвигателя
соответственно 0,1; 0,25; 0,55 и 1,10 кВт.
Частота вращения инструментальной головки
1500 мин*1. Продолжительность клепки 0,4 -
7 с (табл. 2.2.17). Штучное время 2 - 20 с.
Для обеспечения качества соединения
положение головки с пуансоном должно быть
строго определенным относительно подложки
(рис. 2.2.65, а-н). В случае отклонения
головка заклепки смещается (рис. 2.2.65, я). При
отклонении глубины выемки в пуансоне от
требуемой торец замыкающей головки
заклепки оказывается поврежденным (рис.
2.2.65, б). Если выемка в подложке больше
закладной головки заклепки (рис. 2.2.65, в)
либо размеры этой головки меньше
установленных стандартами значений (рис. 2.2.65, г),
возможны ее повреждения. На крупных
головках заклепок появляются срезы. При
глубоких выемках в подложках возможно
деформирование деталей (рис. 2.2.65, д).
Рис. 2.2.64. Инструментальные головки для орбитальной клепки

194
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.17. 	Технические характеристики оборудования для орбитальной клепки
Характеристика
Значения
Диаметр
используемых
заклепок, мм
2,5
4
0,5-5
0,5-6
1-6
1-10
0,5-11
1-12
1-16
2-16
4-16
4-20
Максимальный
диаметр
головки заклепки,
мм
16
12
18
[осм] на
смятие мате-
риала
заклепок, МПа
370
370
-
370
370
370
-
370
370
-
-
370
Сила,
действующая на
заклепки, кН
21
-
8
1-6,5
6,5-8
2-14
1-15
—
—
45
30
—
Мощность
привода, кВт
U
0,12
0,37
0,25
0,3
0,55
0,55
0,55

1,5

1,1
Частота
вращения, мин-1
930
1400
1500
-
-
1500
-
930
-
-
-
Рабочий ход
пуансона, мм
20-30
2-40

5-30
30
57-60

5-40
5-40

_
5-50
Время клепки,
с
0,8-7
0,1-7
_
0,1-6
0,3-
10
0,4-7
0,8-
6,1
0,1-6
ОД-
10
0,8-7
0,8-7
0,1-6
Габаритные
размеры, мм:
длина
530
260
332
430
625
585
555
625
585
ширина
1060
150
-
260
152
1160
-
530
545
1160
-
530
высота
1560
630
790
835
1830
970
1095
2090
1107
Масса
маши80-
105-
ны, кг
-
35
-
120
110
150
250
160
280
-
300
300
Примечания:
1. Общие затраты времени 2-20 с.
2. Напряжение питания 220/380 В, частота тока 50 Гц.
3. Расход воздуха при 20 °С - 0,001 м3/иикл при диаметре заклепки 1-6 мм.
4. Давление в гидросети 5 МПа при диаметре заклепки 4-16 мм.
5. Мощность электродвигателя гидравлического агрегата 1,1 кВт при диаметре заклепки
4-20 мм.
6. Напряжение постоянного тока цепи управления 24 В.
Если стержни заклепок больше
рекомендуемых, выступающая часть стержня
может изогнуться (рис. 2.2.65, е), а при коротких
стержнях возможно их внедрение в деталь
(рис. 2.2.65, ж, л) или образование
низкокачественной замыкающей головки (рис. 2.2.65,
з-л). Прижим с незначительной силой может
привести к сдвигу склепываемых деталей
(рис. 2.2.65, м). Отклонение от плоскостности
поверхности склепываемых деталей также
приводит к деформированию деталей
соединения (рис. 2.2.65, н).
Для защиты оператора от осколков
металла используют защитное устройство (рис.
2.2.66), одновременно являющееся средством
для поджима скрепляемых деталей. При
м ногой нструментных головках применяют
металлическую сетку.
Для автоматизированной сборки
соединений с использованием рассмотренного вида
клепки могут быть применены
одношпиндельные и многошпиндельные головки
вальцовочных установок. Обычно установка
содержит клепальный пресс, стол и контроллер.
Для повышения производительности
оборудования и снижения себестоимости
продукции возможно использование гибких
производственных многоинструментных
модулей, которые обеспечивают
производительность 6-8 шт./мин.

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 195
Рис. 2.2.65. Характерные нарушения качества
заклепочных соединений
Модули пригодны для встраивания в
гибкие автоматические линии. При
встраивании помимо модулей для клепки (10 или 14)
используется транспортная система линейного
типа со свободным тактом, манипуляторы
линейного типа и другие загрузочные и
разгрузочные устройства. Степень автоматизации
линии 90%, численность обслуживающего
персонала — два человека в смену. Срок
окупаемости 4-5 лет.
Таким образом видно, что клепка
цельными заклепками с использованием ударного
метода или пресса осуществляется быстрее и
более простыми средствами, чем орбитальным
методом. Однако последний метод
обеспечивает лучшее качество соединения, особенно
по замыкающей головке заклепки, так как
головку образуют давлением и
раскатыванием, что требует меньшей силы для клепки.
Это особенно важно в приборостроении и
авиации.
Пустотелые трубчатые заклепки и другие
подобные детали помещают в ранее
обработанные отверстия скрепляемых деталей и
производят их развальцовку. Развальцовка
может быть осуществлена орбитальным (см.
рис. 2.2.64) или другими методами.
Методом давления возможно
закрепление деталей развальцовкой (рис. 2.2.67).
Осуществляется развальцовка возвратно-
поступательным движением пуансона 3 (рис.
2.2.67, а-д) с поддержкой развальцовываемой
детали 2 в базовой 1 с помощью опоры 4.
Для повышения качества поверхности
развальцовываемых деталей 2, в том числе
трубчатых заклепок, целесообразно
формообразующему инструменту (рис. 2.2.67, е-з),
например раскатнику 5 (см. рис. 2.2.67, ж) с
роликами 8, сообщить помимо
поступательного движения еще вращательное
посредством шпинделя 7.
Требуемое качество соединения при
развальцовке обычно обеспечивается за счет
заданной силы завальцовки, а также
выдержки времени или достижения требуемой
глубины при осевом перемещении рабочего
инструмента. Регулируется сила завальцовки
тарельчатыми пружинами 6, а глубина —
упорами. По окончании завальцовки после
истечения заданного времени инструмент,
закрепленный в шпинделе сборочной машины,
автоматически возвращается в исходное
положение.
Во многом аналогично завальцовывают
седла клапанов 2 (см. рис. 2.2.67, з) в головку
блока цилиндров 1 автомобиля, используя для
этого установленную в шпинделе 7 раскатную
головку 5 с тремя вальцующими роликами 8,
оси 10 которых размещаются под углом 45° к
оси вращения головки 5. Головка 5 вращается
в игольчатых подшипниках 12 направляющей
втулки 11 и может перемещаться вместе с
салазками ускоренно либо с рабочей подачей
(0,12 мм/об при частоте вращения 224 мин-1).
При рабочей подаче штифт 13 оправки 9
сжимает постепенно тарельчатые пружины 6
7*

196
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.67. Схемы и средства развальцовки заклепок и других пустотелых деталей
и тем самым увеличивает давление на головку
блока цилиндров 1 роликов 8,
обеспечивающих завальцовку седла клапана 2. По
окончании операции гидроцилиндр возвращает
салазки с головкой 5 в исходное положение.
Таким образом обеспечивается работа
всех вальцовочных головок. Для
предотвращения их поломки при перегрузке
предусматривают предохранительные средства,
например шарик 14 (рис. 2.2.67, з, и) с
пружинным кольцом 75, обеспечивающие свободное
вращение головки 5 и шпинделя машины при
заторможенном вальцовочном инструменте 3.
При необходимости развальцовки с двух
сторон для повышения производительности
используют схемы развальцовки, показанные
на рис. 2.2.67, ж.
Трубчатые пустотелые заклепки могут
закреплять соединяемые детали под углом, на
значительных расстояниях - на дне глубоких
отверстий посредством односторонней клепки
не только завальцовкой вальцовочными
головками, но также и другими методами
пластического деформирования.
На рис. 2.2.68 показаны 16 конструкций
изделий и их модификаций, соединяемых
заклепками, а также типы заклепок и
варианты их рационального размещения.
Нетехнологичные конструкции помечены знаком

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 197
Рис. 2.2.68. Виды соединений деталей и применяемые
для их сборки трубчатые пустотелые заклепки

2.2.18. Области применения заклепок'
198
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Продолжение табл. 2.2.18
ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 199
Обозначены значком "+и.

200
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
В табл. 2.2.18 на эскизе № 1 показаны
схемы закрепления соединяемых деталей
посредством установки в отверстия сверху
заклепки со стрежнем. Производится поджим
заклепки сверху в торец закладной головки,
закрепление стержня в цанге ручного
инструмента или шпинделя сборочной машины,
осуществляется протягиванием стержня через
отверстие в заклепке, в результате чего
образуется замыкающая головка.
Производительность не менее 300 шт./ч при ручной сборке.
При автоматизированной сборке
производительность значительно выше.
На эскизах № 2 и 3 показаны другие
типы заклепок, стержень которых при вытяжке
обрывается по шейке и головка стержня
остается в отверстии заклепки, герметизируя
соединение. Возможно при этом и образование
замыкающей головки (эскизы № 3 и 4).
Схемы соединения деталей заклепками
путем гибки, показаны на эскизе № 5 и рис.
2.2.69; заклепка устанавливается посредством
упругой оправки, разводящей и отгибающей в
процессе сборки концы заклепки путем
нажатия на их выступы. Аналогичный эффект
характерен для запрессовки стержня в отверстие
заклепки.
Взрывные заклепки (см. табл. 2.2.18,
эскизы № 6 и 7) изготовляют из дуралюмина
Д18П, углеродистой стали 15А,
хромомолибденовых и других специальных сталей. Эти
заклепки имеют одну или две камеры,
заполненные взрывчатым веществом. После
постановки и нагрева закладной головки заклепки
в течение 2-3 с электрическим нагревателем
до температуры 130-140°С происходит взрыв,
вызывающий увеличение хвостовой части
заклепки и сжатие соединяемых деталей.
Отверстия в соединяемых деталях сверлят,
развертывают или протягивают, а затем
закладывают заклепки. Трудоемкость сборки с
применением взрывных заклепок примерно в 2,5
раза меньше чем с применением обычной
клепки, а их масса и прочность меньше на
20%.
Однако выбор типа заклепок (метода их
постановки) при сборке в значительной мере
определяется областью использования и
конструкцией соединений и собираемых изделий.
Рис. 2.2.69. Схемы установки
пустотелых заклепок с применением оправки
Окончательный выбор можно сделать
лишь после экономического расчета с учетом
всех видов затрат, где значительная доля
затрат приходится на оборудование.
Клепка большого числа изделий требует
обычно применения стальных заклепок:
стержневых диаметром до 6 мм и трубчатых
диаметром до 9 мм. Для этой цели могут быть
использованы прессы с пневмогидравличе-
скими устройствами (рис. 2.2.70) с усилием
8 т и производительностью до 14500 шт./день.
Длина рабочего хода до 12 мм, а участка
подвода бойка — до 100 мм. Усилие, развиваемое
прессом и длина рабочего хода регулируются
в зависимости от типа и длины заклепки.
Пресс снабжен двумя цилиндрами -
пневматическим и гидравлическим. Соотношение
диаметров цилиндра 40:1. Цикл клепки
начинается с момента включения клапана 7,
сжатый воздух реактивной полости
пневмоцилиндра через канал 3 сообщается с
атмосферой, вследствие чего плунжер с поршнем 6
пресса под действием пружины движется с
большой скоростью вперед вплоть до
соприкосновения бойка 2 со стержнем заклепки.
Далее сжатый воздух от пневмосети 4
подается в рабочую полость пневмоцилиндра, а
давление в гидроцилиндре из-за различия
диаметров плунжеров цилиндров повышается до
40 МПа, благодаря чему происходит
образование замыкающей головки заклепки. Возврат
плунжеров в исходные положения происходит
при подаче сжатого воздуха в пневмоцилиндр.
Расход энергии по сравнению с обычной
клепкой снижается на 90%. Пресс может быть
двух- и четырехколонным, или же в виде
Сообразной скобы (см. рис. 2.2.60, б).
Загрузка пресса может быть
автоматизирована путем установки загрузочных
устройств, манипуляторов и промышленных
роботов и оснащения транспортом для
собираемых объектов.
Промышленные роботы могут быть
использованы непосредственно для
автоматизации сборки заклепочных соединений. На рис.
2.2.71, а показано такое устройство 2,
устанавливаемое в захватное устройство 3
промышленного робота и предназначенное для
развальцовки трубчатых заклепок 6 при скре-
Рис. 2.2.70. Пневмогидравлическое
устройство пресса:
1 — клапан; 2 — боек; 3, 4 - каналы; 5, 6 — поршни

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 201
Рис. 2.2.71. Устройства для постановки
посредством промышленных роботов заклепок:
а - трубчатых; б — стержневых
плении листов 1 посредством использования
головки 5 стержней 4 заклепок 6. В качестве
устройства 2 используется электромагнитное
устройство для перемещения (втягивания)
стержня 4 и намагниченных губок для
удержания заклепок в процессе их
транспортирования и постановки. Поскольку
существующие промышленные роботы обладают малой
жесткостью и не способны воспринимать
значительные рабочие нагрузки, пока они
используются для постановки мелких
заклепок.
Для запрессовки и развальцовки
цельных стержневых заклепок штифтов и других
подобных деталей, не требующих
значительных сил также могут быть использованы
промышленные роботы 1 (рис. 2.2.71, б),
оснащенные пневматическим цилиндром 3 с
ударным бойком. Устройство закрепляется
посредством рычага 10 на руке
промышленного робота /. Для снижения вибраций и
предохранения от изнашивания точного
оборудования, а также технологической оснастки
предусмотрены амортизатор 2 и упругая
прокладка 4. Чтобы направление действия
реакции не зависело от направления рабочей
силы, предусмотрена точная сферическая опора
5 для захватываемой заклепки 6 с деталью 7.
Для выполнения различных сборочных работ
устройство может изменять угловое
положение в пределах ±120° посредством
электропривода 9. Кроме того, благодаря каретке 8 и
соответствующим приводам возможно
перемещение устройства в двух взаимно
перпендикулярных направлениях в пределах 40 мм.
Имеются два бесконтактных датчика для
регистрации относительных и абсолютных
перемещений захватного устройства с деталью.
Пневматическое ударное устройство развивает
силу до 20 кН и может закрепляться на
промышленном роботе типа Скара. Устройство
вместе с промышленным роботом может
работать в составе гибкого сборочного модуля, в
этом случае оно оснащается контроллером
для решения задач управления
промышленным роботом — перемещения захватного
устройства и регулирования параметров
сборочного процесса в зависимости от размеров,
материалов и других действующих факторов.
Точность углового положения ±5° и
линейного — ±2 мм.
Крепление возможно различными
заклепками, выбор их конструкции зависит от
назначения изделия, стоимости заклепок и
выполняемых работ. Предпочтение следует
отдавать тому типу заклепок, используя
которые будут достигнуты минимальные затраты
на изготовление соединений.
Например, необходимо четырьмя
заклепками склепать два металлических листа,
каждый толщиной 4 мм и стоимостью 0,4 уел.
ед. Возможно использование стержневой
заклепки, заклепки с закладной головкой
полукруглой формы и с потайной головкой.
Затраты на сборку при использовании стержневых
заклепок с расклепыванием их с двух сторон
пневматическим инструментом составят: 0,8
уел. ед. за листы и 7,1 уел. ед. за сверление
отверстий, постановку заклепок и их
расклепывание, а также затраты на приобретение и
доставку заклепок. Общие затраты будут 7,9
уел. ед. Соответственно при использовании в
процессе клепки заклепок с полукруглой
закладной головкой и образовании замыкающей
головки с одной стороны (6,13 уел. ед.) общие
затраты составят 0,8 + 6,13 = 6,93 уел. ед.
При применении заклепок с потайными
головками с двух сторон при стержневой
заготовке затраты будут выше, так как
потребуются более сложные по выполнению
отверстия в листах (8,45 уел. ед.). Формирование
головок заклепок осуществляется с двух
сторон. Общие затраты: 0,8 + 8,45 = 9,25 уел. ед.
Если клепка производится с одной
стороны и используется заклепка с одной
имеющейся уже головкой (7,13 уел. ед.), то стоимость
клепки составляет 0,8 + 7,13 = 7,93 уел. ед.
Поэтому в данном случае исходя из
минимальных затрат следует предпочесть первый
вариант сборки, т.е. с использованием
стержневых заклепок.
При выборе метода соединения деталей,
их закрепления часто важное значение имеет
предварительное напряжение в теле заклепки
и его стабильность в процессе эксплуатации
при воздействии внешних нагрузок. При
соединении листов из легких сплавов хорошие
результаты при эксплуатации показала
заклепка с головкой из мягкого сплава и
стрежнем из сплава титана, соединенными сваркой
трением (рис. 2.2.72, а-г).

202
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.72. Схемы постановки комбинированных
заклепок:
а-г — последовательность установки
Во всех рассмотренных случаях для
постановки заклепок требуется заранее
подготовить отверстия — прошитые или
просверленные и даже возможно развернутые или
протянутые. Это требует значительных затрат
времени и средств.
На рис. 2.2.73 показана схема
постановки пробивной заклепки. Для постановки этих
полупустых заклепок в отличие от стержневых
и трубчатых не требуется сверления отверстий
в соединяемых деталях. Пробивные заклепки
являются одновременно и инструментом и
деталью, соединяющей листовые материалы.
Суть метода соединения с помощью таких
заклепок заключается в том, что заклепка
пробивает отверстие в первом листе, а затем
внедряется во второй, не пробивая его
насквозь. При этом цилиндрическая часть
заклепки деформируется и раздается, в
результате чего образуется плотное соединение двух
листов. При необходимости герметизации на
цилиндрическую часть заклепки под
закладную головку надевают хлорпропиленовое
уплотнительное кольцо. Соединение листов
полупустыми заклепками применяется для
различных материалов и не вызывает
повреждений наружных поверхностей.
Подобными методами можно
осуществлять соединение и закрепление и более
сложных деталей.
Рис. 2.2.73. Схемы постановки
пробивной заклепки:
а — заклепка; б — схема сборки; 7 пуансон;
2 — соединяемые детали; 3 — матрица
Нередко после соединения деталей
необходимо их закрепление. В ряде случаев эти
переходы выполняются одновременно. Так
предпочитают устанавливать такие резьбовые
детали, как круглые и прямоугольные гайки 1
(рис. 2.2.74, а). Гайки запрессовываются по
месту в базовую деталь посредством пробивки
в ней отверстия и автоматической клепки с
помощью специальных выступов на
инструменте. Гайки подаются к сборочной машине в
виде гибкой ленты, сматываемой с барабана.
Лента, содержащая пробивные гайки,
подается в специальный инструмент каждый раз на
шаг, равный длине одной гайки. За один ход
пресса от ленты, размещенной на поворотных
рычагах 5 (рис. 2.2.74, б), отрезается одна
гайка 1 и перемещается пуансоном 6 в
пробойник 4 к базовой детали — листу из стали
(толщиной до 3,2 мм), установленному над
матрицей 3. Пустотелая матрица 3 имеет с
четырех сторон скосы, а на торце -
специальные зубцы, расположенные напротив
соответствующих углублений на выступах
внутренней поверхности пробойника 4. Когда
пробойник 4 (рис. 2.2.74, в, г) обжимает
внутренней поверхностью лист 2, гайка 1
заклепывается с помощью зубцов матрицы 3 и
углублений пробойника 4.
Клепка гайки 1 (рис. 2.2.74, д) возможна
также посредством углублений в матрице 3.
Когда гайка 1 продавливает лист 2, часть
металла поступает в углубления и тем самым
осуществляется заклепывание гайки 1 (рис.
2.2.74, г). Отходы 7 металла при вырубке
поступают через отверстие матрицы 3 в тару.
Аналогично запрессовываются втулки
(рис. 2.2.74, ж, з). Втулки 1 имеют
накатанную поверхность для предотвращения их
самопроизвольного вращения. Подаются втулки
1 обычно по транспортно-загрузочным лоткам
из вибробункеров. Перед запрессовкой они
базируются на конической оправке 8.
Пробойник 4 при рабочем ходе захватывает
втулку 1 и переносит ее к месту установки в листе
2, где она находится до тех пор, пока
пробойник 4 не запрессует ее. Так производится
сборка ряда соединений.
Пробивные гайки используются в
сельскохозяйственном машиностроении,
приборостроении, для шасси телевизоров и в сварных
корпусах автоматов по продаже газированной
воды и других изделиях. Их применение
обеспечивает значительный экономический
эффект. Так, например, если использовать
привариваемые гайки при изготовлении
сидения металлического стула, то потребуются
затраты: общая стоимость пробивки четырех
отверстий — 0,4 уел. ед., амортизационные
отчисления — 1,5 уел. ед., стоимость пластин с
резьбовыми отверстиями — 1,2 уел. ед., стой-

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 203
Рис. 2.2.74. Схемы и технологические средства для постановки пробивных гаек прессом
мость приварки гаек - 3,84 уел. ед.,
стоимость отходов и брака - 0,55 уел. ед. Общие
затраты составят 7,49 уел. ед.
При применении пробивных гаек из
ленты стоимость гаек в ленте — 1,14 уел. ед. и
их установки — 0,7 уел. ед. Итого затраты
составят 1,84 уел. ед.
J Соединение и закрепление деталей
пластическим деформированием осуществляются
посредством изменения углового положения
присоединяемой детали после их сопряжения
с целью ограничения возможности изменения
их относительного положения в одном или
нескольких направлениях. Область
использования - сборка подвижных и неподвижных
соединений, как правило, не требующих
высокой точности.
Гибка применяется главным образом для
соединения деталей, изготовленных из
листового материала, посредством выступов
преимущественно прямоугольной формы. Выступ
одной детали входит в паз или отверстие
другой, где его загибают. Недостаток
заключается в том, что необходимо вырубать или
обрабатывать отверстия или паз в одной из
деталей. Тем не менее этот метод получил
широкое распространение, особенно в
радиопромышленности при навесном монтаже
резисторов и других радиоэлементов на панели,
а также в машиностроении.
- Гибка может быть выполнена прессом.
На рис. 2.2.75 показана рабочая головка
пресса, обеспечивающая закрепление посредством
гибки детали 7, отштампованной из листового
материала в форме усеченного конуса с
четырьмя внутренними лапками, с
цилиндрической деталью 2, имеющей углубления.
Соединение и закрепление деталей осуществляется
путем установки детали 1 в углубление детали 2
и отгибания лапок, расположенных по
периферии детали 2.
Рабочая головка имеет корпус 2, внутри
которого размещен вал 13 с кулачками 4. Под
действием одного из этих кулачков и рычага
12 обеспечивается подача детали 1 и гибка
пуансоном 9. Силовое замыкание пуансона 9
обеспечивает пружина 10, а возврат в
исходное положение — пружина 11.
10 k
Рис. 2.2.75. Рабочая головка пресса

204
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Деталь 2 поступает на сборочную
позицию по конвейеру, а к месту сборки - в
приспособление 7 досылается горизонтальной
штангой б, перемещаемой рычагом 12 от
вращающего кулачка 4. Постоянное поджатие
рычага 12 в гнезде штанги 6 обеспечивает
пружина 5. Гибка выполняется насадкой 8.
Кулачки 4 размещены на оси 13 и
приводятся во вращение от одного общего
привода — это обеспечивает синхронизацию
выполняемых сборочных работ. По окончании
операции под воздействием кулачков 4
пуансон 9 и подвижная штанга 6 возвращаются в
исходные положения и освобождают
собранный объект, который удаляется захватным
устройством манипулятора из
приспособления 7 или перемещается на последующую
рабочую позицию с использованием
поворотного стола или конвейера.
Такие сборочные головки снабжаются
электродвигателями, имеющими частоту
вращения 1440 мин-1, и тормозами и способны
обеспечивать 12-90 ходов в минуту.
Гибка широко используется при
навесном монтаже элементов на печатные платы 6
(рис. 2.2.76, а), например при сборке
видеомагнитофонов, когда в отверстия платы 6
вставляют выводы 7 (рис. 2.2.76, б) элементов,
а затем их загибают упорами 8.
Устанавливаемый элемент / (см. рис. 2.2.76, а) вначале в
захватном устройстве 2 позиционируется над
местом установки. Затем толкатель 3
выталкивает этот элемент /, вставляя его в отверстия
печатной платы 6. Если выводы элемента 1
(рис. 2.2.76, б) полностью вошли в отверстия
платы 6, толкатель 3 перемещается полностью
на всю заданную длину. В противном случае
его рабочий ход будет неполным, что
фиксирует датчик 4, установленный в захватном
устройстве, при рабочем перемещении штанги
5. Промышленный робот захватывает
дефектный элемент /, сбрасывает его на поддон для
дефектных элементов и "пытается” вставить
на это место новый.
Рис. 2.2.77. Последовательность выполнения
переходов при установке элементов
и их закреплении гибкой
Современные конструкции печатных
плат отличаются высокой плотностью
монтажа (рис. 2.2.77, а), поэтому при установке
элемента 2 (рис. 2.2.77, б) захватным
устройством 1 промышленного робота монтируемый
элемент 2 может задеть, например, ранее
установленный конденсатор 3 ввиду его
отклонения от вертикального положения. Монтаж
в печатную плату 4 окажется невозможным.
Для предотвращения нарушения качества
изделия необходимо поправить ранее
наклонившуюся деталь. Поэтому целесообразно
монтаж вести следующим методом. При
вставлении очередного элемента (рис. 2.2.77,
в) 	промышленный робот совершает движение
в сторону конденсатора 3 и лишь после его
выпрямления гибкой робот вставляет данный
элемент 2. Такой метод использован при
сборке видеомагнитофонов. Сборочная линия
содержит 56 позиций, из которых 47
обслуживаются промышленными роботами и 9 ~
специализированными автоматами.
В автомобилестроении гибка часто
сопровождается заполнением стыков клеевым
раствором и последующим его отверждением
Рис. 2.2.76. Устройство для контроля при установке
гибких элементов
Рис. 2.2.78. Схемы соединения деталей гибкой
и последовательность выполнения переходов

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 205
путем нагрева индукторами (рис. 2.2.78).
Первоначально загибают края листов 1 (рис.
2.2.78, а), далее сцепляют их (см. рис. 2.2.78,
б), затем нагнетают клеевой раствор (см. рис.
2.2.78, в), нагревают индуктором 2 (см. рис.
2.2.78, г) до полного заполнения и
последующего отверждения (см. рис. 2.2.78, д) клеевого
раствора 3.
Фальцовочные соединения деталей —
соединения, образуемые путем загибания и
сдавливания краев этих деталей (рис. 2.2.79,
а). Фальцовка применяется для соединения
стальных листов и лент малой толщины —
меньше 0,8 мм. Ширина фальца 5-12 мм.
а) б)
Рис. 2.2.79. Фальцовочные (а)
и зиговочные (б) соединения
Основные требования предъявляемые к
данному виду соединения деталей
надежность, герметичность и сохранение от
повреждений покрытий соединяемых листов.
Возможна комбинация фальцовочных
соединений с резьбовыми, шпоночными и
клеевидными. Обеспечение качества соединения в
значительной мере зависит от ширины фальца
и размеров заготовок. Фальцовые соединения
используют при изготовлении глушителей
автомобилей.
Зиговочные соединения деталей —
соединения, образованные путем вдавливания части
материала деталей (рис. 2.2.79, б). Материал
стенок деталей должен быть достаточно
пластичным: стали 10, 15, 20, латунь Л62, медь,
мягкие алюминиевые сплавы и др. Таким
методом соединяют обычно трубчатые детали.
Намотка — многократная гибка
проволоки, ленты вокруг базовых деталей с целью
расположения витков с определенным шагом
(рис. 2.2.80, а). Широко используется при
производстве трансформаторов и
сопротивлений. Материал пластичный: медь и некоторые
^алюминиевые сплавы.
Обмотка — многократная гибка шнуров,
ленты вокруг других деталей с целью
получения определенного их расположения и
конфигурации (рис. 2.2.80, б) объекта. Широко
используется в авиационной
промышленности для получения крыльев специальных
самолетов. Выполняют эти работы на станках
полуавтоматах, оснащенных системами
числового программного управления и
обеспечивающих укладку ленты по многим
направлениям.
Рис. 2.2.80. Соединения, изготовляемые намоткой (а)
и обмоткой (б):
] - лента; 2 - каркас крыла самолета;
3 — суппорт; 4 — станок с ЧПУ
Плетение — гибка проволоки, шнуров
или нитей для получения сетки или иного их
расположения с целью получения требуемых
свойств изделия (рис. 2.2.81, а).
Вязка — многократное изгибание шнура,
нитки, проволоки для образования
переплетения (рис. 2.2.81, б).
Свивка — многократная гибка
нескольких шнуров, стержней, проволоки, лент и
других подобных деталей, причем каждая из
них обвивается вокруг другой.
Сборка возможна посредством
промышленных роботов сборочных комплексов. Для
сборки жгутов из проволоки сборочный робот
может быть помещен в центр кольцевого
стола. Сборка может вестись как на половине,
так и на всей поверхности стола. В первом
варианте на поверхности стола устанавливают
пять крепежных элементов для шаблонов,
причем в соответствии с выбранной
программой сборки штырьки держателей
поднимаются примерно на 50 мм над поверхностью
стола, образуя секторы сборки с радиусом 650-
1100 мм. Провод перемещается сборочным
роботом от катушек к трем головкам, каждая
из которых крепиться к захватному устройству
с помощью шипа, паза и шести шпилек.
Сборка жгутов ведется за четыре этапа. Сначала
Рис. 2.2.81. Плетение (в) и вязка (б) деталей

206
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
головка размещает пластиковые шаблоны на
ряд держателей. Затем следующая головка
раскладывает провода и продергивает провод,
используя при трассировке штырьки для
натяжения проводов в местах сгиба, обрезает
провода и вводит свободный конец провода в
отверстие шаблона, а вяжущая головка
обвязывает жгут. После этого штырьки
утапливаются в стол и качающаяся лопатка
передвигает собранные жгуты к конвейеру на выход.
Сборочный робот можно использовать для
сборки прямых и ветвящихся жгутов,
состоящих из проводов различной длины (100-7000
мм). Точность позиционирования сборочного
робота ± 0,05 мм. Затраты времени на сборку
жгута из 65 проводов около 7 мин.
2.2.1.6. 	СОЕДИНЕНИЕ И ЗАКРЕПЛЕНИЕ
ДЕТАЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
УПРУГИХ ДЕТАЛЕЙ
Требуемое осевое, а иногда и угловое
положение деталей в изделиях часто
обеспечиваются использованием пружинных
запорных колец, пружинных упорных плоских,
упругих колец, а также упругих пальцев,
втулок и других подобных деталей.
Для облегчения соединения размеры
упругих деталей должны быть изменены без
нарушения их качества. При ручной сборке
достаточно изменений размеров
устанавливаемых упругих деталей до диаметров
сопрягаемых поверхностей базовой детали, при
автоматизированной сборке изделий
желательно возможно большее изменение
размеров, чтобы существенно увеличить зазор
между сопрягаемыми поверхностями соединяемых
деталей.
Рис. 2.2.82. Технологическая оснастка для
установки упругих деталей
Увеличенный зазор между упругой и
базовой деталями перед сборкой позволит
назначить расширенные допуски на
составляющие звенья технологической системы —
детали и узлы автоматического сборочного
оборудования и его технологической оснастки.
Разжатие колец 2 (рис. 2.2.82, а) на
автоматическом сборочном оборудовании
производят с помощью конуса 3, а сжатие
упругих деталей — конусной поверхностью
отверстия втулки и цилиндрической оправкой 4.
При разжатии в кольце 2 (рис. 2.2.82, а-в)
нужно увеличить диаметр отверстия по
крайней мере до диаметра ступени вала 7, по
которой будет перемещаться кольцо в процессе
сборки. Если кольцо приходится перемещать
по посадочной ступени вала, то возможно
образование задиров на его поверхности.
Повреждение детали можно предотвратить
установкой между деталью и устанавливаемым
кольцом защитного кожуха, который
изготовляют вместе с разжимным конусом (рис. 2.2.82,
г). Увеличение диаметра разжимаемого кольца
ограничивается допустимым напряжением,
поэтому все основные параметры
технологической оснастки — конусов - должны быть
строго регламентированы. Максимальный
диаметр разжимающего конуса должен быть
таким, чтобы не возникали недопустимые
напряжения в кольце, а минимальный диаметр
должен быть на 2-4 мм меньше внутреннего
диаметра кольца в свободном состоянии.
Изготовлять конус с большим минимальным
диметром не следует, так как трудно будет
установить кольцо на конус сборочной машины.
Уменьшать на большую величину этот размер
также нежелательно, поскольку потребуется
увеличенный ход конуса. Ход будет также
расти с уменьшением угла конуса, что
неизбежно вызовет нежелательное увеличение
габаритов сборочной машины. Для сжатия упругих
деталей максимальный диаметр конического
отверстия направляющей втулки 3 (см. рис.
2.2.82, д-ле)должен превышать наружные
размеры кольца в свободном состоянии на 2-4 мм.
Размеры кольца, упругой разрезной
втулки или пальца можно уменьшить при
сжатии только за счет прорези (ширина их
замка).
Важно обеспечить сохранение качества
устанавливаемых упругих деталей, поэтому
существенное значение имеет сила,
необходимая для их разжатия или сжатия.
Для определения осевой силы F\
необходимой для изменения размеров колец,
составим уравнение действующих сил
(рис. 2.2.83):
2 	Р
F = , ч >, (2.2.24)
ctg((pK + arctgn) - /

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 207
где Р — радиальная сила для изменения
размеров кольца; <рк - угол уклона конуса 1 (см.
рис. 2.2.83, а) или конусной втулки 1 (см. рис.
2.2 83, б)\ |! — коэффициент трения
скольжения кольца по конусной поверхности детали
сборочной машины; / - коэффициент трения
между торцом кольца и установочной базой
технологической оснастки.
Для разжимаемых колец
Р = - , (2.2.25)
6(DA+0,75bKy
где [сгиз] - допустимое напряжение изгиба для
разжимаемого кольца; DA - максимальный
диаметр конуса (диаметр вписанной в кольцо
окружности); sK, Ьк — соответственно толщина
и ширина кольца напротив замка.
Для сжимаемых колец
Р =
6(dB - 0,75Z>K)2
где аиз — напряжение в сжимаемом кольце
напротив замка; dg — минимальный диаметр
конусной поверхности сжимающей втулки
(диаметр описанной около кольца
окружности).
Напряжение в сжимаемом кольце
_ (</д - РА )ЕЬк
°т ~ (Da - 0,7bK){dB - 0,7bK) ’
(2.2.27)
где dg — диаметр наружной поверхности
кольца в свободном состоянии; Е - модуль
упругости кольца.
Из уравнения (2.2.24) видно, что с
уменьшением конусности сжимающей
втулки (разжимающего конуса) сила,
необходимая для изменения размеров колец,
уменьшается. Поэтому обычно принимают фк =
5... 10°. Дальнейшее уменьшение угла конуса
нецелесообразно, так как при этом
увеличивается ход монтажной оправки или конуса,
что неизбежно вызывает увеличение
размеров сборочной машины и расхода жидкости
(воздуха) в цилиндре привода. Сила F
зависит также от коэффициентов трения ц и /
Как показали эксперименты, выполнение на
специальных устройствах (А.с. 180813,
181825, 179945 СССР), / = 0,15,
р = 0,451...0,606 для колец по ГОСТ 13940-
86, ГОСТ 13942-86 и нормали
автомобилестроения С-77513; ц = 0,598...0,677 для
колец по ГОСТ 13943-86, ГОСТ 13941-86 и
нормали автомобилестроения С-77514.
Рис. 2.2.83. Схемы действующих на кольцо
разжимающих (а) и сжимающих (б) сил
Пример. Необходимо найти силу F для сжатия
кольца диаметром 100 мм по нормали
автомобилестроения С—77514 конусной втулкой с фк = 10°. Для
этого выбираем кольцо с предельными наиболее
неблагоприятными размерами: dg — 105,5 ММ,
5К = 3 мм, Ьк = 7,5 мм, Da = 100 мм, Е = 2,1105
Н/мм2. Из уравнения (2.2.27)
из
(105,5 - 100)2,1 • 105 • 7,5
(100 - 0,7 7,5)(105,5 - 0,7 7,5) ~ 913 МПа'
Учитывая, что кольцо устанавливают в
отверстие втулки диаметром DA = dB, из уравнения (2.2.26)
находим
Я = 913_10(Ь 3_ = 286 н
6(100 - 0,7 • 7,5)2
Тогда из уравнения (2.2.24) с учетом, что р = 0,677,
Е =
2-286
ctg|l0° + arctg0,677j - 0,15
: 649 Н.
Для колец других размеров силу можно
также рассчитать по уравнению (2.2.24) или
найти в табл. 2.2.19.
При определении силы, необходимой
для разжатия колец, и максимального
диаметра разжимного конуса, обеспечивающего
изменение размеров кольца без его поломки,
сила разжатия кольца, как видно из
уравнения (2.2.25), ограничена только допустимым
напряжением.

208
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.19. Значения силы сжатия кольца
конусным отверстием втулки
с помощью оправки сборочной машины
Диаметр
отверстия,
мм
F, Н
Кольцо по
ГОСТ 13943-86
Кольцо по нормали

автомобилестроения С-77514
4
32,4
-
6
103
-
6,5
-
405
8
270
513
9,5
-
550
10
245
520
И
-
501
12,5
-
546
13
236
487
14
-
589
15
270
476
16
-
437
17
302
-
17,5
-
785
18,5
-
660
19
407
-
20
-
1088
21
-
981
22
523
-
22,5
-
1116
23,5
-
1004
24
500
25
-
1113
26
476
982
27,5
-
825
29
470
-
30
-
1063
31
-
780
32
481
-
32,5
-
678
35
736
1000
36
-
886
37
736
-
37,5
-
1040
40
775
1330
42,5
-
1090
45
775
1400
47,5
-
1460
48
775
-
50
-
1325
52
785
-
55
882
-
58
981
-
60
950
-
62
1150
-
68
1380
-
72
1380
-
78
1380
-
80
1380
-
85
1320
-
88
1270
-
92
1440
-
98
1710
-
2.2.20. Значения силы разжатия кольца
конусом автоматической
сборочной машины
Диаметр
вала,
мм
F; Н
Кольцо по
ГОСТ 13943-86
Кольцо по нормали

автомобилестроения С-77513
12
-
208
13
757,3
-
14
685,7
15
592,5
138,3
16
711,2
236,4
17
623,9
317,8
18
580,7
-
19
648,4
-
20
563,1
253,1
21
523,8
-
22
733,8
-
23
781,9
-
24
753,4
-
25
878
292,3
26
812,3
-
28
698,5
-
29
493,4
-
30
556,2
412
32
761,3
421,8
34
623,9
-
35
657,3
461
36
828,9
-
37
759,3
-
38
698,5
-
40
1355,7
610,2
42
1155,6
-
45
926,1
605,3
46
1064,4
-
47
988,8
-
48
961,4
-
50
1018,3
696,5
52
1300,8
-
54
1150,7
-
55
1085
696,5
58
916,25
-
60
824
725,9
62
741,6
-
65
637,6
853,5
68
593,5
-
70
932,9
1000,6
72
846,6
-
75
745,6
784,8
78
781,9
-
80
905,5
941,8
82
838,7
-
85
753,4
1079,1
88
670
-
90
1068,3
1226,25
92
1000,6
-
95
902,5
1618,6
98
818,1
-
100
768,1
1432,3

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 209
Используя уравнения (2.2.24) и (2.2.25),
можно рассчитать необходимую силу
разжатия любого кольца, а для некоторых из них
значения силы приведены в табл. 2.2.20.
При разработке сборочного процесса и
технологической оснастки для установки
упругих колец целесообразно заранее
рассчитать, как изменять размеры кольца без
нарушения его качества, определить силу,
необходимую для сжатия или разжатия кольца, и
рассчитать размеры конуса. Минимальный
диаметр сжимающего или максимальный
диаметр разжимающего конуса должен быть
найден расчетным путем, а максимальный
или соответственно минимальный диаметр
должен быть принят на 2-4 мм больше
(меньше) диаметра наружного (внутреннего)
кольца в свободном состоянии.
Угол наклона конуса для изменения
диаметров пружинных плоских и запорных
колец должен быть принят равным 5-10°.
Для установки сжатых колец в отверстия
базовой детали следует предусматривать за-
ходные фаски высотой равной примерно
0,75sK с малым углом, чтобы облегчить
вхождение кольца и сохранить качество
соединяемых деталей.
Рис. 2.2.84. Автоматическое устройство
для установки упругих деталей
изготовления упругих втулок:
а — звено втулочно-роликовой цепи; б — упругая ось;
в — правка ленты; 1 — ось; 2 — лента; г — гибка оси;
3 — оправка; 4 — обжимные матрицы;
д — сборка изделия 5
На рис. 2.2.84 показано автоматическое
сборочное устройство для установки упругих
колец 6 в канавку отверстия корпуса 3 с
подшипниками 4. Предварительно
установленный на подставку 2 корпус 3 поднимается
штоком пневмоцилиндра 7 до тех пор пока не
зафиксируется в расточке конусной втулки 5.
После этого начинает движение оправка 7
пневмоцилиндра 9 и планка 8 с камнем 12
кулисы 77, воздействующей на плечо 13
рычага 14, а через него на шибер 77,
перемещаемый в исходное положение по основанию
75. Подача упругого кольца 6 из магазина 10 в
рабочую зону производится тем же шибером
77 и рычагом 14 от пружины 16. Далее
оправка 7 при движении вниз сжимает упругое
кольцо 6, а затем устанавливает его в расточку
корпуса 3.
Обычно упругие детали к месту
установки подаются из магазинов либо
вибробункеров по лоткам. Однако в ряде случаев,
например при автоматической сборке
втулочнороликовых цепей, целесообразно их
изготовление из ленты в машине (рис. 2.2.85, а-д).
Для мелких упругих колец сборочные
устройства, подобные показанным на рис.
2.2.84, могут закрепляться на плече
промышленного робота.
Для установки упругого кольца в
канавку на валу предварительно захватным
устройством промышленного робота вначале
подается конус, а затем трубчатая оправка загоняет
кольцо на место.
Кроме колец, в машиностроении
широко применяют и другие упругие детали,
например разрезные втулки (рис. 2.2.86). Такие
втулки 3 обычно подают из змеевидных
магазинов 4, в которых они ориентируются в
угловом положении по отверстию для
смазывания. При рабочем движении оправка 7 штока
гидроцилиндра 5 входит в отверстие
очередной втулки 3 и перемещает ее до сжимающего
конуса 2, который под действием
гидроцилиндра 5 переносит ее к поворотному кулаку
6, установленному в спутнике 7. Сжимающий
конус 2 центрируется посадочной шейкой по

210
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.86. Устройство для автоматической установки упругих втулок:
у и Ч — размерные связи, действующие в процессе установки втулки
большому отверстию кулака 6. После этого
втулка 3 вначале сжимается, а затем
запрессовывается в отверстие кулака б торцом выступа
оправки 7. Поэтому диаметр выступа должен
быть меньше наименьшего диаметра
отверстия сжимающего конуса 2, а диаметр
посадочной цилиндрической поверхности оправки
1 - меньше диаметра отверстия втулки 3 в
сжатом состоянии. Только такие
конструктивные параметры сборочного устройства
могут обеспечить автоматическое соединение
деталей.
Аналогично устанавливаются поршневые
кольца на поршень, для этих колец
разжимной конус выполняют ступенчатым, заборную
часть — с углом 30°, а следующий участок,
предназначенный для разжима колец, — с
уклоном 10-15°.
Конструктивно устройства для установки
пружин сжатия могут выполняться различным
образом (рис. 2.2.87, а). При изготовлении
пружин 7 на сборочной позиции они могут
подаваться гравитационным способом или с
помощью сжатого воздуха по одной штуке по
трубке 2 непосредственно к размещенному в
корпусе 7 трубчатому питателю 2, который
опускается к базовой детали-корпусу 4
штоком цилиндра 5 подачи, после чего
производится установка пружины 7 в отверстие
корпуса 4.
Рис. 2.2.87. Устройства для установки пружин

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 211
При подаче пружин 7 из вибробункера
или магазина (рис. 2.2.87, б-г) по одной или
партиями из нескольких штук (рис. 2.2.87, б)
необходим отсекатель 9, который бы
обеспечил их поштучную подачу из отверстий
периодически вращающегося диска 8 или
трубчатого магазина 6, (рис. 2.2.87, в)
размещенного на корпусе 7. Отсекатель 9 может быть
выполнен в виде поворотного диска (см. рис.
2.2.87, б) или шибера (рис. 2.2.87, г) с
отверстиями для свободного прохождения пружин
7 с достаточно жестким допуском на их
длину. Если длина пружины 7 колеблется в
значительных пределах, то кроме отсекателя 9
необходимо предусмотреть отсекатель 8 (см.
рис. 2.2.87, в). Таким образом может быть
осуществлена установка пружины 7 в
корпусную деталь 4, если будет обеспечена
определенная точность и последовательность работы
устройства. Например, при заполнении
отверстий в диске 8 (см. рис. 2.2.87, б) пружинами
7 из трубки 2 вибробункера диски 8 и 9
должны синхронно поворачиваться и
останавливаться в определенном положении. При
выдаче из диска 8 всего комплекта пружин в
корпус 4 отверстия всех дисков должны быть
совмещены. Для этого потребуется совместить
диски 8 и 9 относительно их первоначального
положения.
При подаче пружин 7 (рис. 2.2.87, в-г)
из магазина 6 прежде всего необходимо
отделить устанавливаемые детали от всего потока,
а затем с помощью отсекателя 9 поштучной
выдачи доставить их с определенной
точностью к месту сборки.
Особую сложность представляет
установка на выступы двух деталей соединяющей
их пружины 7 имеющей на концах витки в
виде колец (рис. 2.2.88, а-д). Пружину 7
целесообразно подавать к захвату 3 автооператора
2 с помощью загрузочного устройства 5. При
снижении автооператора 2 пальцы 4 захвата 3
входят в отверстия пружины 7 (рис. 2.2.88, б).
Захват 3 разводится в сторону, растягивая
пружину 7 (рис. 2.2.88, в). Загрузочное
устройство 5 возвращается в исходное
положение, а захват 3 совершает поворот около
вертикальной и горизонтальной осей таким
образом, что его пальцы 4 располагаются соосно
выступам деталей собираемого соединения 6
(рис. 2.2.88, г, д). Далее пружина 7
устанавливается автооператором 2 на выступы деталей
соединения б, после чего автооператор
возвращается в исходное положение для
осуществления следующего цикла.
Если имеются крючки 7, 8 (рис. 2.2.88,
ё) для пружины 7, то удобно вначале подать
ее и надеть на первый крючок 7, затем
растянуть пружину 7 (рис. 2.2.88, ж) до крючка 8 и
закрепить ее (рис. 2.2.88, з).
Подают пружины 7 (рис. 2.2.89), как
правило, из магазина 2. Если нельзя
обеспечить поштучную подачу пружинных деталей
из магазина или вибробункера, их подают в
виде ленты, намотанной на катушку 5 (рис.
2.2.90). Лента, состоящая из упругих деталей
б, сматывается и правится с помощью трех
роликов 4, которые подают ее в матрицу 2
под пуансон 3 пресса. При рабочем ходе
пуансона 3 он отделяет от ленты очередную
деталь б и придает ей заданную форму, после
чего упругая деталь б поступает на
загрузочное устройство 7, где в отверстие детали
входит один Из пальцев 8 конвейера
осуществляющего ее перемещение под магнитную или
вакуумную головку 7 исполнительного
устройства сборочной машины для последующей
установки присоединяемой детали 6 на
базовую деталь.

212
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.90. Устройство для установки
пружин при подаче их из ленты
Метод упругого соединения и
закрепления деталей, основанный на использовании
вакуума при сборке (рис. 2.2.91) в отличие от
методов соединений с применением заклепок,
резьбовых деталей, сварки и склеивания не
имеет их недостатков.
Преимущество этого метода сборки —
установка деталей со значительным зазором,
который не требует больших сборочных сил,
а, следовательно, возможность повреждения
деталей соединения минимальна.
Суть метода заключается в том, что
используется принцип "защелкивания", а для
облегчения соединения деталей охватываемая
деталь выполнена полой и из нее перед
сборкой выкачивается воздух, вследствие чего она
упруго деформируется — уменьшается в
размерах и ее легко можно установить в
охватываемую деталь. После установки внутренняя
полость охватываемой детали соединяется с
атмосферой, она восстанавливает свою перво-
Рис. 2.2.91. Соединение и закрепление деталей
с помощью вакуума:
1 — вакуумная установка; 2-3 — соединяемые детали
начальную конфигурацию и плотно
соединяется с охватывающей деталью, а выступы
охватываемой детали входят в пазы
охватывающей. Таким образом, осуществляется и
закрепление деталей в соединении посредством сил
трения и силового замыкания за счет
конфигурации деталей.
Это соединение применяется для
транспортных средств и трубных элементов.
2.2.1.7. 	УПЛОТНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Назначение уплотнений - обеспечить
герметичность для предотвращения утечки
смазочного материала, рабочей жидкости или
газа. Для этой цели служат уплотнительные
кольца и шнуры, манжеты. Большое
распространение получили резиновые кольца
круглого сечения благодаря тому, что они просты
в изготовлении, надежны в работе в широком
диапазоне температур и давлений,
применяются для подвижных (поступательных и
вращательных) и неподвижных соединений.
Желательно, чтобы уплотнение
устанавливалось в канавку вала (рис. 2.2.92, а, 5, г, д,
ж). Сложнее их установка в канавки корпуса
(рис. 2.2.92, <?, е, з, и). Для установки
уплотнения требуется его деформировать, что
обычно выполняют с помощью устройств,
подобных тем, которые используются для
установки упругих металлических колец (см.
рис. 2.2.82). Необходимо специальное
выполнение канавок под уплотнения неподвижных
соединений (табл. 2.2.21, см. рис. 2.2.92, а, б),
резьбовых (табл. 2.2.22) деталей и конических
соединений, проточек для цилиндров,
монтажных фасок для цилиндров и штоков либо
скруглений Вф = d$ + ld2 +1 и
(1ф = D\- 2d2 - 1, где /)ф, бф - диаметр,
ограничивающий заходные фаски
соответственно в отверстии (см. рис. 2.2.92, а, з, и) или
на валу (см. рис. 2.2.92, а, ж, к); d3 — диаметр
канавки под кольцо на валу; D\ — диаметр
канавки в корпусе; d2 ~ диаметр сечения
кольца (см. табл. 2.2.23).
Кольцевые проточки в цилиндрах
выполняются во избежание срезов кольца при
прохождении его в отверстии в процессе
монтажа. Если изготовление кольцевой проточки
невозможно, то притупляют острые кромки в
отверстии и производят скругления кромок.
Посадки сопрягаемых поверхностей деталей
зависят от давления рабочей среды и вида
соединений (табл. 2.2.24).

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 213

214
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.21. Размеры (мм) канавок для неподвижных соединений (см. рис. 2.2.92, а — в)
d
Оз
D
4ъ
Ь
Номин.
Пред. откл.
Номин.
Пред. откл.
Номин.
Пред. откл.
3
5,8
+0,025
6
3,2
-0,025
2,6
+0,12
4
6,8
+0,030
7
4,2
5
7,8
8
5,2
6
9,7
10
6,3
-0,030
3,6
+0,16
8
11,7
+0,035
12
8,3
10
13,7
14
10,3
-0,035
12
15,7
16
12,3
14
17,7
18
14,3
16
19,7
+0,045
20
16,3
18
21,7
22
18,3
-0,045
20
24,7
25
20,3
4,0
25
29,7
30
25,3
27
31,7
+0,05
32
27,3
30
34,7
35
30,3
-0,050
32
36,7
37
32,3 ,
35
39,7
40
35,3
40
44,7
45
40,3
45
49,7
50
45,3
50
54,7
+0,06
55
50,3
-0,060
51
55,7
56
51,3
55
59,7
60
55,3
58
62,7
63
58,3
60
64,7
65
60,3
63
67,7
68
63,3
65
69,7
70
65,3
70
74,7
75
70,3
75
79,7
80
75,3
80
84,7
+0,07
85
80,3
-0,07
85
89,7
90
85,3
95
99,7
100
95,3
100
104,7
105
100,3
105
109,7
110
105,3
115
119,7
120
115,3
120
124,7
+0,08
125
120,3
-0,08
125
129,7
130
125,3
135
139,7
140
135,3
145
149,7
150
145,3
155
159,6
160
155,4
4,7
160
169,2
170
160,8
7,0
+0,20
175
179,6
180
175,4
4,7
+0,16
180
189,2
+0,09
190
180,8
-0,09
7,0
+0,20
195
199,6
200
195,4
4,7
+0,16
205
209,6
210
205,4
215
219,6
220
215,4
240
249,4
250
240,6
5,6
260
269,2
+0,10
270
260,8
-0,10
7,0
+0,20
270
279,2
280
270,8
290
299,2
300
290,8
310
319,2
320
310,8
330
339,2
340
330,8
350
359,2
360
350,8
370
379,2
+0,12
380
370,8
-0,12
390
399,2
400
390,8
420
429,2
430
420,8

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 215
2.2.22. Размеры (мм) канавок для уплотнения резьбовых соединений
(см. рис. 2.2.92, в, г)
d5
di
d
Номин.
Пред.
откл.
*
Номин.
Пред.
откл.
d% min
b
h
4nin
Aiiax
Мб
6,5
7,5
4,3
11
10
9
М8
+0,10
-0,08
3
3
М8х1
8,5
9,5
6,0
13
11
10
М10
MlOxl
10,5
11,5
7,6
-0,10
15
12
11
М12х1,5
12,5
13,5
9,6
17
М14х1,5
14,5
+0,12
15,5
11,6
19
13
12
М16х1,5
16,5
17,5
13,6
21
М18х1,5
18,5
19,5
15,6
-0,12
23
4
4
14
13
М20х1,5
20,5
21,5
17,6
25
М22х1,5
22,5
23,5
19,6
27
15
14
М24х1,5
24,5
+0,14
25,5
21,6
29
М27х1,5
24,6
17
16
М27х2,0
27,5
28,5
23,7
-0,14
32
5
5
22
21
М30х1,5
27,6
4
4
18
17
М30х2,0
30,5
31,5
26,7
35
5
5
23
22
М33х1,5
+0,17
30,6
-0,17
4
4
19
18
М33х2,0
33,5
35,0
29,7
-0,14
39
5
5
24
23
М36х1,5
33,6
4
4
20,
19
М36х2,0
36,5
38
32,7
42
5
5
25
24
М39х1,5
36,6
4
4
21
20
М39х2,0
39,5
41
35,7
45
5
5
27
26
М42х1,5
+0,17
39,6
-0,17
4
4
21
20
М42х2,0
42,5
44
38,7
48
5
5
27
26
М45х1,5
42,6
4
4
21
20
М45х20
45,5
47
41,7
51
М48х2,0
48,5
50
44,7
54
5
5
27
26
М52х2,0
52,5
54
48,7
58
М56х2,0
56,5
+0,20
58
52,7
-0,20
62

216
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.23. 	Размеры (мм) деталей с уплотнением по
конусной фаске (см. рис. 2.2.92, д, е)
d2
6
М
г
/
1,9
0,12
2,5
1,0
4
2,5
3,3
1,3
5
3,0
0,15
4,2
2,0
6
3,6
5,0
2,5
7
4,6
0,16
7,2
9
5,8
0,18
7,8
3,0
10
8,5
0,20
11,5
4,0
14
Оправки для установки уплотнительных
колец в канавки на валах следует выполнять
согласно рис. 2.2.93. Оправки необходимы
при прохождении колец по резьбе, шлицам и
другим посадочным поверхностям, имеющим
впадины, канавки, по краям которых могут в
процессе изготовления образовываться
заусенцы.
Диаметр D оправки устанавливается в
зависимости от диаметра штока или поршня,
a L\ — от расположения гнезд в соединении,
в которые будут устанавливаться
уплотнительные кольца. Толщина стенок конусной
оправки (Z>3-D)/2 выбирается равной 0,5-
2 мм.
2.2.24. 	Предельные отклонения диаметров сопрягаемых деталей
в зависимости от давления и вида соединения
Номинальный
диаметр, мм
От
3
ДО
6
Св
, 6
»»
10
»»
10
»»
18
»»
18
»»
30
»»
30
»»
50
»»
50
»»
80
»»
80
»»
120
»»120
»»
180
Предельные отклонения при давлении, МПа
до 5
св. 5 до 10
св. 10
для соединении
подвижных
неподвижных
подвижных
неподвижных
подвижных
неподвижных
Отв.
Вал.
Отв.
Вал.
Отв.
Вал.
Отв.
Вал.
Отв.
Вал.
Отв.
Вал.
е9
е9
е9
в9
т
Н9
Н9
л
т
е9
Н9
л
Н9
л
Н1
л
Н9
ф
Н9
И9
Ф
И9
Н1
Ф
Н9
>180
Рис. 2.2.93. Оправка для установки уплотнений

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 217
Манжеты 1 (рис. 2.2.94, а) для сборки
пылевлагозащитного устройства карданного
подшипника в условиях массового
производства можно устанавливать автоматическим
путем (рис. 2.2.94, б).
Манжеты 1 (см. рис. 2.2.94, а) поступают
в устройство из лотка 2 вибропитателя в
ориентированном положении. В лотке 2 имеются
резиновые манжеты, одна из которых
упирается в гнездо поворотного сектора 3,
приводимого от кулачка распределительного вала.
Сектор производит поштучное отсекание
манжет 1 и поворот очередной манжеты 1 на
90° так, что она занимает горизонтальное
положение. С помощью рейки 4 манжеты 1
перегружаются на подпружиненную призму
10 (см. рис. 2.2.94, б), которая размещается
соосно со штоком 7 и стационарной призмой
9, закрепленной на верхней плоскости
станины 8. При движении штока 7 вниз
осуществляется запрессовка манжеты 1. Для
исключения заклинивания и обеспечения
отбрасывания манжет 1 в зону сектора 3 в механизме
предусмотрены две подпружиненные собачки
5 и 6. Собачка 6 удаляет манжету 1 из зоны
движения штока 7. Собачка 5 удерживает
манжету 1 на некотором расстоянии от
поворотного сектора 3. После установки манжеты
1 производится поворот стола для надевания
браслета.
л-л
Рис. 2.2.94. Устройство для автоматической установки манжет

218
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Устройство для установки браслета 2
(рис. 2.2.95, а) в манжету 1 показано на рис.
2.2.95, б. Оно содержит корпус 3, в
отверстии подшипника 8 которого перемещается
пиноль 7. В пиноль 7 установлен
подпружиненный палец 18 с четырьмя лепестками 20,
стянутыми пружинным браслетом 19,
сжимающим их в радиальном направлении.
Соосно с пинолью 7 установлен фиксатор 10,
снабженный
конусом, соответствующим конусу пальца 18.
При подъеме фиксатора 10 вверх рычагом от
кулачка 11 распределительного вала фиксатор
10 своим конусом выравнивает браслет, ранее
свободно лежащий на поверхности
манжеты, размещенной в призме 14, и придает
ему правильную геометрическую форму
(окружность).
Рис. 2.2.95. Устройство для автоматической установки
браслета в манжету

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 219
При движении пиноли 7 с пальцем 18 и
лепестками 20 посредством рычага 17,
перемещаемого штоком 15 при вращении кулачка
72, и движении вверх фиксатора 10 манжета 1
надевается на него. В момент сближения
фиксатора 10 и пальца 18 подпружиненные
лепестки 20 перемещаются к конусу
фиксатора 10, разжимаются и устанавливают браслет 2
на наружную поверхность фиксатора 10.
Затем пиноль 7 и фиксатор 10 опускаются вниз.
Палец 18 со стержнем 6, не доходя до торца
манжета 7, останавливаются из-за того, что
гайки 5 упираются в торец нипеля 4, при
этом пиноль 7 со втулкой 16 продолжает
движение вниз и заводит браслет 2 в фасонное
гнездо манжеты 7. При отсутствии браслета 2
пиноль 7 опускается ниже рабочего
положения и срабатывает микропереключатель 9,
который дает команду на сброс в «брак» не-
скомплектованного изделия.
На данную позицию браслеты 2 для
сборки так же, как и манжеты 7, подаются из
лотка от вибропитателя. Отсекатели
обеспечивают поштучную подачу браслетов 2 из лотка
и затем по одному передают ее на сборку.
Таким образом собираются уплотнения в
условиях массового производства.
Для установки упругих манжет при
автоматической сборке различных изделий в
условиях серийного производства применяют
промышленные роботы 7 (рис. 2.2.96, а, б).
ПР 7 снабжен захватным устройством 3,
имеющим два пальца 10, равномерно
перемещающиеся посредством реечной передачи
по направляющим 77 вдоль оси Y и вместе с
кареткой 5 от двигателя 2 вдоль оси X,
перпендикулярной оси Y. Палец 4 закреплен
неподвижно, а движения пальцев 10
синхронизированы. Пальцы снабжены вакуумными
присосками 8, закрепленными посредством
шарниров 7. При перемещении штока
поршня 9 пневмоцилиндра 6 в канале образуется
вакуум. Такая конструкция захватного
устройства обеспечивает захват и установку 30
возможных типоразмеров манжет.
Манжеты 75 — уплотнения (рис.
2.2.96, б)— размещаются в магазинах 14,
укрепленных на стойках 13 откуда поступают на
гравитационный лоток 16, который снабжен
системой пневмодатчиков 17-19 для
распознавания типа манжеты 14, причем датчик 77
фиксирует поступление манжеты на лоток 16,
а датчики 18 и 19 непосредственно ведут его
распознавание путем подачи под
определенным давлением сжатого воздуха. Система
распознавания этих деталей основана на
применении дифференциальных пневматических
датчиков, усилителей и специальной
логической схемы для сравнения и анализа
полученных от датчиков сигналов. В нижней части
лотка 16 имеются призмы 20 для
центрирования всех типов манжет 75, а также паз 27 и
канавка 22 для удобства захвата очередной
манжеты 75 захватным устройством
промышленного робота. Система характеризуется
высокими надежностью и эффективностью.
б)
Рис. 2.2.96. Устройство для автоматической установки различных манжет
с помощью промышленного робота:
а — захватное устройство; б — лоток с магазином

220
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.97. Схемы и инструмент для установки
уплотнений в сложные канавки
Установка уплотнений в канавки
сложной формы может быть произведена
роботизированным устройством с вращающимся
кругом, проводимым в движение от
электродвигателя. Круг при прокатывании давит на
уплотнение и перемещает его из исходного
положения в канавку базовой детали. При
такой установке предотвращается
растягивание уплотнения. Возможность установки
уплотнения определяется формой и размерами
инструмента и зависит от таких параметров,
как ширина контакта и диаметр колеса,
радиус кривизны контура канавки. Ширина
контакта К (рис. 2.9.97, а) определяется в
зависимости от площади воздействия круга на
уплотнение.
Та часть уплотнения, которая
располагается за осью круга, должна быть установлена
в канавку ранее. Размеры площади перед
осью круга радиусом R зависят от К = R cos а
где а = arcsin(7? - r0)/(R + r0).
Следовательно
К = яф-(К-г0)2/(К + г0).
После преобразований, учитывая, что
диаметр круга D = 2R и толщина уплотнения
d2 = 2а*о, получим
Предельное значение радиуса, при
котором уплотнение находится еще в канавке,
позволяет определить диаметр круга. Если
L > К, то
^rd2 + d\ /4 = jDd^.
Тогда наименьшая кривизна радиуса
канавки
*min
Did2
(D + d2)2

уплотнения толщиной d2 — 2,5 мм: при D = 80 мм
г > 74,6 мм; при D — 40 мм г > 34,8 мм; при
D = 30 мм г > 24,9 мм; при D = 20 мм
г> 15,2 мм; при D— 15 мм г> 10,4 мм; при
D = 10 мм г > 6,8 мм.
Уплотнение в процессе вдавливания
круга в канавку можно разделить на четыре
участка (рис. 2.2.97, б): 1 — недеформируемая
часть; 2 — частично деформируемая часть;
3 — место пригонки уплотнения по
окружности; 4 — уплотнение в канавке.
На рис. 2.2.97, в показана схема
деформирования в зависимости от углов а и ф.
Укладка в канавку уплотнения при
минимальном угле а возможна в двух случаях:
I— 	ф < 90°, II— ф > 90°. При ф > 90°и
а > 20° или ф < 90° и а > 20°, укладка
затруднена.
Таким образом осуществляется
установка уплотнений в машиностроении.

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 221
2 2.1.8. МЕТОДЫ СБОРКИ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ
И КОНТРОЛЯ ИХ КАЧЕСТВА
Различают подшипники скольжения и
качения. Требования к подшипниковым
узлам следующие: обеспечение необходимой
точности относительного положения
базируемых деталей в процессе эксплуатации,
соблюдение требуемого срока службы изделия, а
также минимальные затраты на изготовление
и эксплуатацию.
Затраты на эксплуатацию и срок службы
изделий в значительной мере зависят от
рабочих нагрузок на подшипники. Поэтому
подшипники скольжения базируют по двойной
направляющей и другим базам. Осуществляют
сборку запрессовкой (рис. 2.2.98, а).
Тонкостенная разрезная втулка-подшипник 2
устанавливается и базируется на подпружиненном
пальце 4 и по торцу пуансона 3 пресса, а
затем запрессовывается в шестерню 1.
Подшипники запрессовывают в
условиях массового производства автоматическим
путем (рис. 2.2.98, б). Подшипники 2
поступают из магазина 4 и запрессовываются
оправкой 5, базирование их осуществляется по
торцу (установочная база) и ее
цилиндрической посадочной поверхности (двойная
опорная база). Поскольку сила запрессовки
велика, базирование деталей любой длины всегда
при запрессовке будет выполняться по тор-
цу — установочной базе. Воспринимать силу
запрессовки должна не базовая деталь 1 (так
как возможно ее повреждение), а упор 5.
Предварительно место запрессовки
продувается сжатым воздухом через каналы оправки 3.
Длина оправки 3 должна быть достаточной
для компенсации возможных отклонений в
положениях посадочных поверхностей
соединяемых деталей.
В устройстве для автоматической
запрессовки стальных втулок-подшипников
скольжения 1 (рис. 2.2.99) в картер 6 сцепления
автомобиля подшипники подаются к
сборочной позиции автоматической линии
загрузочным устройством 2 из магазина 3. Базовая
деталь — картер сцепления — базируется по
плоскости и двум технологическим
отверстиям посредством установочных пальцев 7 в
приспособлении-спутнике 8. Аналогично
базируется на позиции приспособление-
спутник. Очередная втулка 1 поступает из
змеевидного лотка 3 в отверстие загрузочного
устройства 2, надевается на сменную насадку
9 оправки 10 во время движения штока 11
гидроцилиндра 4 при пуске масла в его
рабочую область. Втулка 1 преодолевает
сопротивление трех подпружиненных отсекателей 5 и
переносится к месту сборки, где производится
ее запрессовка. Предварительно ступенчатым
упором 12 выверяется положение отверстия
картера сцепления 6 относительно сборочного
оборудования, поэтому запрессовка втулки 1
гарантируется.
Упругие разрезные втулки-подшипники
скольжения запрессовываются также
автоматически с использованием аналогичных
рассмотренных выше средств. Разница
заключается в том, что необходимо сжатие упругой
втулки перед ее запрессовкой, которое
выполняется с помощью конуса.
Втулки-подшипники деформируются
при запрессовке, поэтому обычно после
запрессовки их отверстия растачивают или
подвергают какой-либо иной подобной операции.
Если производилась запрессовка нескольких
втулок, то их растачивают совместно для
достижения прилегания сопряженной детали по
всем поверхностям сопряжения.
Подшипники качения в зависимости от
характера рабочей нагрузки должны
базироваться по торцу (установочная база) и по
цилиндрической посадочной поверхности
(двойная опорная база) либо по
цилиндрической поверхности (двойная направляющая
база), а по торцу — опорная база. В
первом случае при запрессовке
подшипника потребуется сборочная
сила, примерно на 30% большая,
чем во втором случае.
Подшипник запрессовывается
на вращающуюся деталь. Сила
должна воздействовать на торец
запрессовываемого кольца
подшипника так, чтобы исключить
передачу силы через элементы
качения ввиду возможного их
повреждения и дорожек качения (рис.
2.2.100).

222
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.99. Устройство для автоматической запрессовки втулки-подшипника скольжения
в картер сцепления автомобиля
Рис. 2.2.100. Технологическая оснастка для
запрессовки подшипников качения:
а — в отверстие базовой детали 3, б — на вал (базовая
деталь J); 1 — оправка; 2 — подшипник; 4 —
установочное приспособление
Для запрессовки подшипников на
посадочные ступени валов можно пользоваться
приспособлением, показанным на рис.
2.2.101. Вал 1 с предварительно надетым на
него подшипником 2 вставляется в цанговый
патрон 3, закрепленный в корпусе 6
приспособления, и фиксируется подпружиненными
рычажными прихватами 8. При подаче
сжатого воздуха через коробку управления 7 в
рабочую полость корпуса 6 пневмоцилиндра
начинается перемещение поршня 5, шток
которого с насадкой 3 воздействует на
внутреннее кольцо подшипника 2 и сферическую
опору 4, компенсирующую возможные
отклонения в относительном положении
соединяемых деталей. Осуществляется запрессовка.
Другое приспособление для посадки
подшипника 2 на вал собираемого изделия
показано на рис. 2.2.102. Приспособление 6 с
помощью рукояток 7 навинчивается втулкой 4
на вал 5, предварительно вставленный в
корпус /, на который ранее был надет
подшипник 2. Через коробку управления 8 в рабочую

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 223
Рис. 2.2.101. Ручной инструмент для запрессовки подшипников качения на валы
Рис. 2.2.102. Ручной инструмент для запрессовки подшипников качения на валы и в корпусные детали
полость 9 подается сжатый воздух, который
перемещает поршень 10, шток 3 которого
производит запрессовку подшипника 2.
Запрессовку подшипников в условиях
массового и серийного производства можно
осуществлять, используя переналаживаемые и
самопереналаживающиеся автоматические
сборочные устройства.
Ответственные подшипниковые узлы —
опорные ролики самолетов, стаканы
редукторов и дифференциалов автомобилей и
тракторов, катки эскалаторов метро, крышки с
втулками шестеренных масляных насосов —
можно собирать, используя универсальную
сборочную машину типа сборочного центра
[рис. 2.2.103, я, б\ (А.с. 467564 СССР).

224
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Рис. 2.2.103. Сборочный центр для запрессовки подшипников и втулок
Универсальный сборочный центр
включает в себя гидроцилиндры 7 и 77 со штоками
2 и 14 и поворотные диски 3, в гнездах
которых размещаются комплекты сменных
насадок 4 (рис. 2.2.103, в). Каждая насадка
удерживается в диске подпружиненными
элементами 8, а при холостом ходе —
ограничительной быстросъемной крышкой 7.
Предназначенные для запрессовки колец подшипников
77, втулки или другие устанавливаемые детали
заранее подаются в поворотные диски из
магазинов и лотков 6 и удерживаются в диске 3
подпружиненными элементами 9. Кольца
подшипников 77 в свободные гнезда
поворотного диска 3 сборочного центра загружаются
во время запрессовки с помощью
укрепленных на торце диска 3 кулачков 10 и
рычагов 12 с ползушками 13, а на стол детали
поступают из магазинов 18.
Базовая деталь 5 (корпус, стакан или
крышка) (см. рис. 2.2.103, б) захватывается с
конвейера манипулятором и устанавливается
на подпружиненные базирующие опоры 75
соответствующей позиции поворотного стола
сборочного центра, где в гнезде находится
кольцо подшипника 77 требуемого размера
либо какая-либо другая устанавливаемая
деталь. Необходимый для установки данной
детали 5 (рис. 2.2.104) поворот стола
совершается после измерения диаметра отверстия
благодаря реостату 8 и ползушке 7,
перемещаемой подвижной губкой 6 захвата
манипулятора. После установки базовой детали 5 (см.
рис. 2.2.103, б) масло подается в рабочую по-

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 225
дость гидроцилиндра 7, а затем 77. Штоки
этих гидроцилиндров при своем рабочем
движении захватывают из поворотных дисков
насадки 4 с кольцами подшипников 11. При
этом один из штоков с кольцами подшипника
входит в отверстие другого штока и
базируется по его внутренней поверхности благодаря
повороту сферического шарнира 16. Точность
относительного положения соединяемых
деталей 11 и 5 зависит от их точности и
точности изготовления насадок 4 и штоков 2 и 14,
поэтому запрессовка колец подшипников не
вызывает затруднений.
При использовании данного сборочного
центра основное технологическое время
невелико, к тому же обеспечивается
одновременная установка нескольких деталей, что
существенно сокращает время сборки.
Переналадка — смена насадок и изменение размеров
магазинов и лотков сборочного центра —
может быть проведена в процессе работы. Это
обеспечивает экономичную сборку изделий в
условиях серийного производства.
Больший экономический эффект может
быть достигнут не только автоматизацией
сборки изделий, но и автоматической
переналадкой оборудования на производство других
нередко «неродственных» изделий. Для
разработки таких универсальных автоматических
сборочных устройств потребовалось создать
технологию сборки, во многом отличную от
обычной сборки изделий, на специальных
сборочных машинах [А.с. 465863 СССР; А.с.
483222 СССР; пат. 3906607 США; пат.
7430606 Франция; пат. 980893 Япония; пат.
1467279 Англия].
Сначала к месту сборки подают базовую
деталь собираемого изделия и
устанавливаемую деталь (рис. 2.2.105). Затем необходимо
выверить с определенной точностью их
относительное положение, если нужно закрепить
базовую деталь и установить присоединяемую
деталь изделия. Последовательность сборки
любого изделия определяется
последовательностью сборки наиболее сложного из них.
Для обеспечения установки в изделии
различных по конфигурации и размерам
соединяемых деталей исполнительные
устройства сборочной технологической оснастки
должны быть выполнены в виде набора
элементов, диаметры и другие размеры которых
соответствуют диапазону размеров
устанавливаемых деталей. Наибольшей
универсальностью обладают исполнительные устройства с
цилиндрическими и коническими базовыми
поверхностями. Такого вида поверхности
могут обеспечить базирование по наружному и
внутреннему контуру большего количества
различных по конфигурации деталей. Кроме
того, устройства с поверхностями вращения
Рис. 2.2.104. Адаптивное захватное устройство
для манипуляторов:
1 — привод; 2 — шток; 3 — рычаг; 4 — неподвижная
губка; 5 — базовая деталь; 6 — подвижная губка;
7 — ползушка; 8 — реостат
проще в изготовлении. Если на деталях
исполнительных устройств предусмотреть заход-
ные конические фаски или специальные
конусные поверхности, то можно повысить
точность базирования и установки соединяемых
деталей посредством их центрирования.
Однако обязательным условием является
независимая работа всех элементов набора
исполнительных устройств технологической оснастки
сборочной системы.
Последовательность работы таких
универсальных сборочных средств показана на
рис. 2.2.105. Для установки каждой
присоединяемой детали по поверхностям вращения с
гарантированным зазором нужен типовой
сборочный модуль. Поступают к месту сборки
базовая деталь 1 (рис. 2.2.105, а) собираемого
изделия и устанавливаемая деталь 2. Набор
оправок 3 и центр 4 перемещаются к
присоединяемой детали 2 (рис. 2.2.105, б),
охватывают ее по наружному и внутреннему контурам,
а затем выверяют положение базовой
детали 7. При дальнейшем движении набора
оправок 3 осуществляется закрепление базовой
детали 1 (рис. 2.2.105, в). Далее оправки 3,
которые ранее упирались в торец
присоединяемой детали 2 (рис. 2.2.105, г), перемещают
ее и устанавливают в базовую деталь или на
ее посадочную ступень.
Универсальное
самопереналажиБающееся сборочное устройство (рис. 2.2.106),
предназначенное для этих целей, содержит
закрепленный на стойке 9 модуль 2, внутри
которого размещен набор телескопических
подпружиненных оправок 3 с центром 4. Каждая
цилиндрическая оправка 3 на торце имеет
заходную фаску, обеспечивающую
центрирование деталей собираемого изделия (см. рис.
2.2.105, г). При создании рабочего давления в
цилиндре 7 набор оправок 3 и центр 4
перемещается до базовой детали 6, охватывая по
наружному и внутреннему контуру ранее ус-
8—4204

226
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
тановленную с помощью отсекателей 5
загрузочного лотка 8 устанавливаемую деталь 7
(см. рис. 2.2.106). При этом часть оправок 3 и
центр 4 сцентрируют базовую деталь 6 и
осуществят ее закрепление (см. рис. 2.2.105, в),
остальные оправки будут опираться на торец
и центрировать устанавливаемую деталь 7.
После того как прекратится движение всех
оправок, начинается движение тех из них,
которые ранее опирались на торец и
центрировали деталь 7 (см. рис. 2.2.105, г). Движение
оправок 3 будет продолжаться до тех пор,
пока не будет закончена сборка соединения.
Аналогичным образом осуществляется
установка присоединяемых деталей 7 на
посадочные ступени базовых деталей (см. рис. 2.2.105,
а-г). Возможна с помощью ряда таких
автоматических устройств сборка различных
изделий, содержащих большое число деталей.
Сборочные средства такого типа могут быть
использованы при создании ГПС различного
функционального назначения с
транспортными устройствами периодического движения —
поворотными столами и конвейерами
ленточного типа, цепными и штанговыми.
Производительность ГПС — до 1800 шт./ч.
Для запрессовки деталей требуется
значительная сила (много килоньютон), создать
которую можно только с использованием
технологического оборудования — прессов.
Последовательность работы
универсальной адаптивной сборочной оснастки, которая
работает по принципу, изложенному выше,
показана на рис. 2.2.107. Эта оснастка
пригодна для использования в ГПС с любым
транспортным средством периодического и
непрерывного движений, в том числе
роторного типа, обеспечивает автоматическую
сборку любых изделий из деталей,
соединяемых по поверхностям вращения с
гарантированным натягом или зазором, имеющим
различную конфигурацию посадочных и других
поверхностей соединяемых деталей.
Технологическая оснастка состоит из
приспособлений 5 для загрузки и
относительной ориентации устанавливаемых в изделия
деталей и загрузочно-транспортных лотков 8 и
13. Каждое приспособление 5 состоит из
корпуса 1 с размещенным в нем набором
независимо перемещаемых друг от друга
подпружиненных цилиндрических оправок 2 с заход-
ными конусами с уклоном 10-15°. Возможно
использование в приспособлении для подъема
оправок вместо пружин 7 сжатого воздуха.
При перемещении установленного на
транспортном устройстве приспособления 5
(рис. 2.2.107, а-д) к лотку 8 (рис. 2.9.107, б, в)
с деталями-шестернями 10 набор
подпружиненных оправок 2, размещенных в корпусе 7,
утапливается нижней частью этого
наклонного лотка 8. При дальнейшем движении
транспортного устройства с
приспособлениями 5 некоторые из оправок 2 под действием
ранее сжатых пружин 7 войдут через щель
лотка 8 в отверстие сцентрированной отсека-
телями 11 и поджимаемой сверху грузом 9
детали 10 (рис. 2.2.107, ж). Шестерня 10
вместе с приспособлением 5, преодолевая
сопротивление подпружиненных отсекателей 11 и
груза 9, перемещается дальше. Ее базирование
по торцу 4 опоры 6 втулки 3 приспособления
2 осуществляется под действием тяжести
шестерни 10, а для легких деталей — еще и сил
магнетизма или разрежения.
*7 "
Рис. 2.2.105. Последовательность работы универсальных самопереналаживающихся сборочных устройств:
1 — базовая деталь; 2 — присоединяемая деталь; 3 — набор оправок; 4 — центр

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 227
Рис. 2.2.106. Типовое универсальное самопереналаживающееся сборочное устройство
Шестерня 10 центрируется конусной
частью одной из оправок. В таком положении
шестерня 10 поступает к лотку 13 (рис.
2.2.107, г) с подшипниками 12. При их
загрузке базирование подшипников 12
осуществляют только те оправки 2, которые ранее
прошли в отверстие шестерни 10. В остальном
последовательность работы приспособления 5
и лотка 13 та же, что и при загрузке и
центрировании шестерни 10. Лоток 13
расположен выше лотка 8 с целью обеспечения
свободного продвижения под ним самого
высокого из собираемых изделий. По окончании
установки подшипника 12 (рис. 2.2.107, г)
одна из оправок 2, которая ранее прошла в
отверстие шестерни 10, центрирует
подшипник 12 и выверяет его положение
относительно оси посадочного отверстия шестерни 10. В
таком положении соединяемые детали вместе
с приспособлением 5 поступают под пуансон
14 (см. рис. 2.2.107, ё) пресса, где подшипник
12 запрессовывается в шестерню 10. Далее,
если необходимо, в собираемые изделия
устанавливаются и другие детали.
8*

228
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
J. 4
Рис. 2.2.107. Последовательность работы самопереналаживающихся
сборочных устройств при установке и запрессовке подшипников:
у и Ч — размерные цепи
Переналадка на сборку последующих
иных изделий не требуется, используется
адаптивный метод — информация поступает
непосредственно от самих соединяемых
деталей. Точность их положения зависит только
от их качества и точности выполнения
оправок приспособления. Поэтому затраты на
изготовление и эксплуатацию транспортных
устройств и оборудование минимальны ввиду
заниженных требований к их точности и
повышенной надежности.
Использование промышленных роботов
непосредственно для запрессовки
подшипников невозможно из-за значительных
действующих сил. Промышленные роботы
применяются для транспортных целей: установки
базовых и присоединяемых деталей, подачи и
установки оправок. Запрессовку выполняет
пресс.
Для сокращения времени смены
оправок 4 (рис. 2.2.108) возможно применение
пресса с устройством 7, оснащенным
поворотным диском 3 с набором оправок 4 и
фиксатором 2 Устанавливается базовая деталь 5
на приспособление 7, которое поднимается
по направляющим 6 от штока
гидроцилиндра 8; присоединяемая деталь подается
промышленным роботом, и осуществляется ее
запрессовка. При необходимости смены
оправки 4 производятся поворот и фиксация
диска 3.
Контроль подшипниковых узлов
производится по силе запрессовки, поскольку даже
для одной и той же посадки в пределах
допуска сила может изменяться в несколько раз,
тем более, если имеется нарушение формы
посадочной поверхности базовой детали (рис.
2.2.109, а). При конусной поверхности
посадочного отверстия с увеличением диаметра
сила запрессовки F практически
увеличивается незначительно (кривая 7), а с
уменьшением диаметра сила F резко возрастает (кривая 3).

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 229
Рис. 2.2.108. Устройство для автоматической смены оправок
При запрессовке нескольких подшипников
(рис. 2.2.109, б) на вал сила F увеличивается
ступенчато. При правильной цилиндрической
форме и требуемых размерах посадочной
поверхности сила запрессовки изменяется в
соответствии с кривой 2 (рис. 2.2.109, а)
диаграммы изменения силы в зависимости от
длины запрессовки L. Ввиду колебания натяга
в пределах посадки соединяемых деталей сила
/’ может изменяться в пределах
заштрихованной зоны (рис. 2.2.109, в). При значительной
длине и малой скорости запрессовки можно
записывать изменения силы по длине,
собирать и накапливать эти сведения для
последующего использования, например для
коррекции скорости запрессовки.
При высокой скорости запрессовки
(около 0,1 м/с) назначаются контрольные
области в конце и часто в промежуточных
точках, по которым судят о качестве
соединения. В каждой контролируемой точке
устанавливаются минимальное и максимальное
значения силы. Увеличение силы больше
расчетного значения вызывает повышенные
деформации кольца подшипника, образование
стружки — волосины, а уменьшение силы
означает, что в процессе эксплуатации воз-
Рис. 2.2.109. Графики, отражающие влияние формы
посадочных поверхностей деталей на изменение
силы запрессовки подшипников

230
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
можно проскальзывание кольца. Возможны
другие погрешности: меньшая или большая
чем требуется длина запрессовки или низкое
качество изготовления заходных фасок. Все
это может привести к нарушению работы в
процессе эксплуатации изделий.
Для обеспечения качественных
соединений путем управления ходом сборочного
процесса впервые в мире были разработаны
системы программного и адаптивного
управления в МГТУ «Станкин» [А.с. 217291 СССР;
А.с. 352739 СССР; А.с. 382495 СССР] с
различными приводами, которые получили
распространение во многих странах мира.
Система, показанная на рис. 2.2.110,
включает пресс с пуансоном, снабженным
датчиками для контроля силы запрессовки и
пути, что дает возможность непрерывно
осуществлять контроль движения подачи
(запрессовки), а также характера изменения
силы (см. рис. 2.2.109). Электромеханический
привод с высокомоментным двигателем и
шариковой передачей с винтом не только дает
возможность выполнять ступенчатый выбор
скорости хода от 0 до 110 м/с, но и
гарантирует с помощью регулирования двигателя
запрограммированную скорость в процессе
запрессовки. Ранее разработанные
гидравлические и пневматические системы отличались
большей инерционностью.
Система управления прессом
обрабатывает получаемые от пуансона пресса
показания датчика и сравнивает их с заданными
значениями. Если результаты укладываются в
запрограммированное поле допуска (рис.
2.2.109, в), соединение считается годным.
Световые диоды показывают, соблюдается
требуемая точность или нет.
Программирование осуществляется от обычных
вычислительных машин. Можно задавать до 13 различных
программ запрессовки и по требованию
выдавать нужную. В каждой из программ
указываются параметры для включения,
отключения, контроля и тестирования. Пользователь
может применить в каждом меню
вспомогательные инструкции. Система управления
следит за осуществляемым процессом
запрессовки в соответствии с выбранной
программой, обеспечивая необходимую силу
запрессовки на всем пути и выдерживая
существующие ограничения по времени. Процесс
запрессовки контролируется в пределах
ограничений (полей допусков) силы на всем пути.
Система документирует результаты.
Возможно присоединение печатающих
устройств. Таким образом, результаты
запрессовки могут быть статистически обработаны в
компьютере и занесены в память ЭВМ.
Результаты (изменение силы запрессовки)
можно вывести на экран дисплея. График
изменения силы запрессовки, а также все другие
характеристики (например, заданные
значения силы) можно вывести на экран дисплея.
Все эти данные можно напечатать на
принтере в различных форматах и ввести в память.
Система включает элементы управления
двигателем привода, она служит для управления
ходом сборочного процесса и обеспечивает
повышение надежности работы прессового
оборудования. Описанная система
используется на ряде предприятий машиностроения
для запрессовки призонных болтов в дуралю-
миновые корпуса некоторых машин. Самое
важное достоинство системы — возможность
изображения и документирования характера
изменения силы запрессовки непосредственно
на производстве. Например видно, как
выглядит график изменения силы в конце процесса
запрессовки, когда происходит резкий спад
силы запрессовки перед достижением
заданного значения. Возможные ошибки,
связанные с отключением системы, легко
обнаруживаются. Благодаря документированию
постоянно учитывается опыт при последующем
производстве изделий.
Рис. 2.2.110. Адаптивное устройство для контроля параметров запрессовываемых деталей:
1 — дисплей; 2 — пресс; 3 — программирующее устройство; 4 — принтер; 5 — сигналы датчиков

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА 231
i 	Система обеспечивает высокое качество
соединения деталей, повышает надежность
оборудования и его производительность.
Радиальное биение пары подшипников
можно уменьшить путем разворота их колец.
Биение можно даже свести до минимума,
если устранить зазор в подшипниках путем
осевого смещения колец. При этом зазор
может быть устранен полностью в подшипнике с
минимальным зазором между элементами
качения и дорожками колец подшипника,
разность размеров h2 - hi (рис. 2.2.111, б)
Определяет первоначальный зазор и частично
определяет метод достижения точности
замыкающего звена, выбор компенсатора:
неподвижного или подвижного или даже упругого.
Для минимального биения деталей
целесообразно создать нулевые зазоры в подшипниках,
однако в процессе эксплуатации из-за
неравномерного нагрева и деформаций может
проройте нарушение качества подшипниковых
узлов. Чтобы этого не произошло
целесообразно использовать упругие компенсаторы:
тарельчатые пружины, упругие втулки и
другие подобные детали, применение которых
££бномически целесообразно.
Разность длин распорных втулок можно
определить, используя приспособление 1 (рис.
2,2.111, а). Вал-шестерню 2 с напрессованным
подшипником 3 устанавливают на опору 9,
надевают корпус 4 вместе с наружными
кольцами 5 подшипников 3 и <?, втулки б и 7, а
затем вкладывают внутреннее кольцо с
сепаратором. Имитируют осевую рабочую
нагрузку и измеряют размер А распорной втулки,
которая должна быть установлена между
внутренними кольцами подшипников 3 и 8.
Заклинивание подшипников возможно и
цри требуемых размерах распорных втулок
вследствие относительного перекоса
наружных и внутренних колец подшипников (рис.
2.2.112). Перекосы возникают из-за
отклонения от соосности отверстий в корпусе и
неравномерного давления на кольца
подшипников с торцов вследствие отклонений от
перпендикулярности торцов А и Б крышек
относительно их посадочных цилиндрических
поверхностей С, торцов М корпуса
относительно осей его отверстий и торцов К валов
относительно общей оси его шеек под
подшипники. Если используют для установки
подшипников упорные кольца, необходимо
обеспечить параллельность их торцов.
Контроль осевого и радиального биения
деталей подшипниковых узлов
осуществляется посредством индикаторов, упирающихся в
соответствующие измеряемые поверхности.
В ряде случаев осуществляют контроль
на шум подшипниковых узлов с
использованием шумометров. Только комплексная
проверка изделий может гарантировать их
качество.
<*)
Рис. 2.2.111. Устройства для определения размеров
распорных компенсационных колец
узлов при установке подшипников

232
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
2.2.2. 	ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
КОНСТРУКЦИЙ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
Всем деталям собираемого изделия
необходимо придать конфигурацию,
облегчающую их ориентирование, базирование,
транспортирование и соединение [2-8]. Для
облегчения соединения деталей их сопрягаемые
поверхности должны иметь возможно
большие по размерам заходные фаски с
малым углом. Фаски нужно предусматривать на
базовой детали, так как она используется для
установки многих деталей изделия. Не
вызывает затруднений получение заходных фасок
на деталях, изготовляемых на
металлорежущих станках, поэтому на таких деталях их
необходимо предусматривать в первую
очередь. Угол заходной фаски должен составлять
10-15°, если вал устанавливается с зазором
или запрессовывается в металлическую
деталь, и около 8°, — если в пластмассовую
деталь.
На подшипниках, тонкостенных втулках
и кольцах или на сопрягаемых с ними с
гарантированным натягом цилиндрических
поверхностях деталей желательно заходные
фаски выполнять ступенчатыми (рис.
2.2.113, 	а) вначале с углом 30-45° для
облегчения установки детали в отверстие корпуса
или посадки их на вал, а затем с углом 10-15°
для уменьшения силы запрессовки и
деформации кольца или втулки [2-8].
Сложность соединения резьбовых
деталей связана с их конструкцией и
прочностными свойствами. Возможна завальцовка
захода резьбы. Особенно часто это происходит
при завинчивании гаек и коротких винтов.
Количество бракованных изделий можно
снизить, если торцы винтов выполнять в виде
полусферы 1 (рис. 2.2.113, б), а в
сопряженных деталях предусмотреть заходные фаски 2.
Это снижает затраты времени на сборку в
среднем на 30% и повышает
производительность автоматической сборочной машины на
40-50%.
Повысить производительность при
установке пружин, соединении деталей с
резьбовыми и цилиндрическими поверхностями
сопряжения можно, если предусмотреть на
валу направляющие конические или
цилиндрические цапфы 3 (рис. 2.2.113, в) и выточки
4 в корпусе. Это дает возможность базировать
устанавливаемую деталь непосредственно по
базовой детали и тем самым позволяет
исключить влияние точностных параметров
технологической оснастки автоматической
сборочной машины на процесс соединения
деталей.
Рис. 2.2.113. Технологичные конструкции сопрягаемых поверхностей деталей
для обеспечения их соединения

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ
233
Для облегчения соединения отверстия
под крепеж в базовой детали должны
размешаться равномерно и точность их положения
необходимо регламентировать.
Количество типов и посадочных
сопрягаемых поверхностей, а также применяемых
видов соединений деталей должно быть
минимальным.
Для сборки неудобны шпоночные
соединения. Их целесообразно заменить
шлицевыми, а еще лучше цилиндрическими или
коническими соединениями деталей с
гарантированным натягом. При соединении
деталей по коническим посадочным поверхностям
в первоначальный момент они сопрягаются со
значительным зазором, который облегчает
процесс их сборки, а по мере их перемещения
зазор уменьшается и создается необходимый
натяг. Вследствие этого при замене одного
вида соединения деталей другим
функциональное назначение изделия не изменяется —
обеспечивается передача требуемого
крутящего момента.
Если замена конструктивной формы
посадочной ступени невозможна, то по контуру
шпоночного паза втулки должны быть
предусмотрены заходные фаски достаточно
большой ширины — 1,5-2 мм (рис. 2.2.113, г-е), а
на шпонке — скругления на торцах. Заходные
фаски облегчают процесс соединения деталей
и сокращают затраты на его выполнение, так
как сборку можно осуществить даже при
разности относительного углового положения
деталей в несколько градусов.
При сборке шлицевых соединений при
отсутствии фасок по периметру шлицев или
закруглений на торцах шлицевого вала
разность относительного углового положения
соединяемых деталей не должна быть больше
нескольких минут. Обеспечить такую
точность трудно, а порой невозможно. С
подобными трудностями встречаются и при сборке
зубчатых передач.
Для облегчения сборки зубчатых передач
в аксиальном направлении необходимо
предусмотреть скругления на торцах зубьев колеса
с меньшим числом зубьев (рис. 2.2.113, г, д).
Выбирают колеса с меньшим числом зубьев,
так как меньше будут затраты на закругление
зубьев. В ряде случаев колеса имеют
скругления на торцах зубьев для облегчения их
сцепления при работе машины. Аналогичные
функции они будут выполнять при сборке.
Такой же результат может быть достигнут,
если воспользоваться ранее полученными при
зенкеровании углублениями 5 (рис. 2.2.113, ё)
на колесах перед прошивкой зубьев.
Для установки присоединяемых деталей
удобны разъемные корпусные и другие
базовые детали, отверстия и пазы 6 (рис.
13 5 7 9 11 13 15 17 19 21
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Рис. 2.2.114. Варианты конструктивного исполнения
соединяемых деталей:
1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, — технологичные;
2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 — нетехнологичные
2.2.113, ж) которых имеют большую ширину
в первоначальный период сборки соединения
и ширину, требуемую по служебному
назначению изделия в конечном положении. Для
облегчения соединения деталей также
применяют фаски и скругления (см. 2.2.113, г-ё).
Для удобства монтажа всех присоединяемых
деталей корпус должен иметь технологические
базы, обеспечивающие высокую точность его
установки — базирования и закрепления.
Кроме того, корпус должен иметь низко
расположенный центр тяжести для обеспечения
устойчивого его положения.
Для облегчения базирования,
ориентирования и транспортирования
присоединяемые детали должны отвечать определенным
требованиям, выполнение которых
обязательно, так как надежность оборудования и
затраты на ориентирующие механизмы и
загрузочно-транспортные устройства зависят от
сложности деталей изделия, а также от
необходимой для сборки траектории их движения.
Поэтому нужно стремиться к тому, чтобы уже
при конструировании изделий и деталей
учитывать комплекс движений, который придется
выполнять при сборке [2].
Особенно важно для автоматической
сборки усовершенствовать конструкции
соединяемых деталей, имеющих внутреннюю
асимметричность. Основным направлением
их усовершенствования для облегчения
ориентирования является обеспечение
симметричности детали в плоскости,
перпендикулярной оси ее посадочной поверхности (рис.
2.2.114, №1) за счет исключения
поднутрений, выступов (рис. 2.2.114, №2),
изготовления сквозных отверстий (рис. 2.2.114, №3)
вместо глухих (рис. 2.2.114, №4) и снятия
фасок с двух сторон (рис. 2.2.114, №5) вместо
одной (рис. 2.2.114, №6). Для достижения
симметричности деталей сложных форм в
плоскости, перпендикулярной их
установочной базе, целесообразно выполнять
дополнительные пазы, канавки и отверстия, изменять
их размещение или размеры (рис. 2.2.114,

234
Глава 2.2. ТИПОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
№7, 9, 11). Важна симметричность детали и
по наружному контуру, которая достигается
вдоль оси вала путем замены лыски (рис.
2.2.114, №14) канавкой под винт крепления
(рис. 2.2.114, №13). Кроме того, если у детали
есть ось симметрии, но она имеет канавку
или шейку с одного конца (рис. 2.2.114, №16,
18), то необходимо чтобы такая же канавка
(шейка) была и с другой стороны детали (рис.
2.2.114, №15, 17). Тогда деталь будет
симметрична еще и относительно плоскости,
перпендикулярной оси ее симметрии.
Симметричность плоских деталей (рис.
2.2.114, №19) и со сложной наружной
конфигурацией (рис. 2.2.114, № 22, 24, 26)
достигается за счет снятия фасок с обеих сторон
деталей (рис. 2.2.114, № 23, 25), изменения
расположения выступов (рис. 2.2.114, №21)
или устранения второстепенных, не имеющих
функционального назначения элементов
детали (рис. 2.2.114, №20).
Все эти изменения конструкции
соединяемых деталей необходимы, так как детали
на сборку поступают из
загрузочно-транспортных устройств, где им необходимо
придать определенное ориентированное
положение, и чем больше деталь имеет плоскостей
симметрии, тем проще обеспечить ей нужное
положение при ориентировании и
транспортировании. Детали, которые исходя из
служебного назначения не могут быть
выполнены симметричными, должны иметь резко
выраженную асимметричность с тем, чтобы
облегчить их выбор, ориентирование
(используя относительное смещение центра
тяжести детали) и подачу из
загрузочнотранспортных устройств. Если
асимметричность по наружному контуру выражена
недостаточно, то необходимо усилить уже
имеющиеся признаки асимметричности
изменением размеров детали так, чтобы ее длина была
значительно больше диаметра, а также
выполнением буртика, канавки (рис. 2.2.115,
а, б) или снятием лыски (рис. 2:2.115, в),
посредством которых облегчается достижение
заданного положения деталей. Именно
потому, что ориентировать детали с наружной
асимметричностью проще, чем с внутренней,
для облегчения ориентации деталей с
внутренней асимметричностью по их наружному
контуру и были предусмотрены
соответствующие выступы и вырезы.
Асимметричные детали с головками
легко поддаются ориентированию и
транспортированию, если их длина превышает на 10%
диаметр стержня. При этом отклонение от
соосности головки и стержня детали должно
быть незначительным, а заплечики головки не
должны иметь галтелей.
Кроме того, следует предусмотреть
поясок на головке, чтобы детали не
заклинивались в лотке.
Детали не должны сцепляться и
заклиниваться друг с другом и в загрузочном
устройстве. Для этого пружины должны иметь
заправленные и шлифованные торцы.
Расстояние между двумя соседними витками
пружины должно быть меньше толщины
проволоки, или она должна иметь плотную
навивку у торцов и в средней части (см. рис.
2.2.113, в).
Пружинные шайбы, замковые и
поршневые кольца, втулки, получаемые из ленты,
должны иметь ширину замка, меньшую
толщины (рис. 2.2.116, а, б), или замок у таких
деталей должен выполняться в виде косого
паза или ступенчатым (рис. 2.2.116, б, в),
чтобы одна деталь не могла сцепиться с другой.
Необходимо, чтобы детали, имеющие
пазы (рис. 2.2.116, е), углубления, отверстия
(рис. 2.2.116, г, д) и другие элементы, не
западали одна в другую и не заклинивались.
Для этого детали в виде конических
стаканчиков должны иметь на дне выступы (см. рис.
2.2.116, 	г), которые исключают их случайное
заклинивание. Аналогичный эффект можно
обеспечить, если выполнить детали в виде
цилиндров с диаметрами наружных
поверхностей, превышающими диаметры отверстий
(рис. 2.2.116, д). Размеры пазов в деталях
должны быть значительно больше размеров
выступов (рис. 2.2.116, ё). Детали с
внутренними и внешними криволинейными
поверхностями должны иметь различные радиусы
кривизны: внутренние больше, чем наружные.
Для облегчения ориентирования и
транспортирования необходимо, чтобы детали
имели торец (установочную базу)
значительных габаритных размеров, лишающий деталь
трех степеней свободы, и двойную опорную
базу по поверхностям вращения, лишающую
деталь двух степеней свободы. Недостаток
таких деталей — при малой толщине
(меньшей 0,2 мм) возможно их заклинивание
и слипание в транспортном лотке.
Рис. 2.2.115. Технологичные конструкции деталей,
способствующие их ориентированию
в загрузочно-транспортных устройствах

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ
235
Рис. 2.2.116. Технологичные конструкции деталей,
предотвращающие их сцепление в
загрузочнотранспортных устройствах:
; а — втулка; б — пружинная шайба; в — кольца;
г — деталь с выступом; д — цилиндр;
е — деталь с пазом
При автоматизации сборки изделий
необходимо межоперационное
транспортирование деталей. Часто оказываются
достаточными небольшие изменения деталей, чтобы
улучшить качество их скольжения или
качения (рис. 2.2.117).
Шайбы с рифленой опорной
поверхностью (рис. 2.2.117, а) перемещать проще, чем
аналогичные детали с гладкой поверхностью
(рис. 2.2.117, б).
Замена цилиндрических цапф (рис.
2.2.117, г) у деталей заостренными концами
снижает возможность их заклинивания в
процессе транспортирования (рис. 2.2.117, в),
однако не исключает возможности потери
ими ориентирования в лотке, поэтому
целесообразно на торцах деталей иметь
поднутрения (рис. 2.2.117, д).
Изменением соотношения размеров
опорных поверхностей и высоты детали (рис.
2.2.117, ж) добиваются такого положения
центра тяжести, при котором обеспечивается
устойчивое ее положение в процессе
транспортирования (рис. 2.2.117, ё).
Улучшить скольжение деталей (рис.
2.2.117, и, л) можно изготовлением опорных
поверхностей (рис. 2.2.117, з) и выступов
(рис. 2.2.117, к), а качение (рис. 2.2.117, я, п)
— нанесением знаков на заглубленную
поверхность детали (рис. 2.2.117, м) и
выполнением детали в виде цилиндра (рис. 2.2.117, о).
Скорость качения выше скорости
скольжения, поэтому для увеличения
скорости транспортирования (рис. 2.2.117, с)
деталям придают такую форму, которая
обеспечила бы их качение (рис. 2.2.117, о, р).
Если нельзя изменить или разработать
конструкцию деталей, отвечающих
перечисленным требованиям (например, таких, как
плоские пружины, шайбы, прокладки, выру-
Рис. 2.2.117. Усовершенствование конструкций
(/ г- технологичные, II — нетехнологичные)
транспортируемых деталей
баемые из рулонного материала, некоторые
виды винтов), то рекомендуется не отделять
эти детали друг от друга, а оставлять
перемычки между ними и устанавливать их в виде
полос или стержней в сборочное устройство,
где они будут поштучно отделяться
непосредственно в процессе сборки (рис. 2.2.118).
Возможно также изготовление деталей на
сборочном оборудовании.

236 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Рис. 2.2.118. Усовершенствованные конструкции
присоединяемых деталей для подачи их на сборку
Детали, поступающие на сборку,
должны строго соответствовать установленным
допускам на размеры, форму, относительное
положение и параметры шероховатости их
поверхностей, быть обезжиренными,
промытыми и сухими, не должны иметь заусенцев,
задиров и забоин даже на неответственных
поверхностях.
Совершенствование и проектирование
изделий и деталей с учетом требований
сборки сокращает затраты на изготовление и
эксплуатацию сборочного оборудования,
повышает его производительность, а также
снижает себестоимость выполнения работ при
сборке изделий и изготовлении деталей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизация и механизация сборки,
регулировки и испытания
машиностроительных изделий / А.А. Гусев, А.В. Балыков, Б.М.
Базаров и др.: Под ред. А.А. Гусева. М.:
Общество «Знание» РСФСР. 1991. 135 с.
2. Гусев А.А. Автоматизация сборки
зубчатых передач // Итоги науки и техники.
ВИНИТИ. Сер. Технология и оборудование
механосборочного производства. 1990, Т. 6.
153 с.
3. Гусев А.А. Адаптивные устройства
сборочных машин. М.: Машиностроение,
1979. 208 с.
4. Гусев А.А. Основные принципы
создания гибких сборочных систем. М.:
Машиностроение, 1988. 52 с.
5. Гусева И.А. Режимы автоматической
установки упругих деталей / Автоматизация и
современные технологии. 1999, № 2. С. 2-9.
6. Качество машин: Справочник. В 2 т.
Т. 1 / А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, А.А. Гусев и
др. М.: Машиностроение, 1995. Т. 1 — 256 с;
Т. 2 - 430 с.
7. Проектирование технологии / И.М. Ба-
ранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и
др.: Под общей ред. Ю.М. Соломенцева //
Технология автоматизированного
машиностроения. М.: Машиностроение, 1990. 416 с.
8. Проектирование технологии
автоматизированного машиностроения / И.М. Баран-
чукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и др.:
Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Высшая
школа, 1999. 416 с.
9. Технологические проблемы в
современном машиностроительном производстве.
М.: МГТУ «Станкин», 1998. 240 с.
10. Якушев А.И., Мустаев Р.Х., Мавлю-
тов Р.Р. Повышение прочности и надежности
резьбовых соединений. М.: Машиностроение,
1979. 215 с.
Глава 2.3
ФОРМИРОВАНИЕ
СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2.3.1. 	ВЫБОР ВИДА И ОРГАНИЗАЦИОННОЙ ФОРМЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
Рациональность организации сборки во
многом определяет эффективность всего
производства изделий машиностроения. Поэтому
при ее выборе прежде всего исходят из
основных экономических требований
производства — экономии трудовых ресурсов,
материальных средств и сокращения
продолжительности сборки изделий, т.е. ускорение
увеличения оборачиваемости оборотных средства и
рационального использования
производственных площадей.
Основные организационные формы
сборки — стационарная и подвижная. При
стационарной сборке изделие изготовляют на
одном рабочем месте, куда поступают все
детали и другие сборочные единицы. Сборку
крупных изделий выполняет бригада или
один рабочий. В первом случае
осуществляется специализация выполняемых работ, в
последнем — требуется рабочий высокой
квалификации. За качество изделий, сроки
выполнения и себестоимость работ отвечает бригада
или рабочий. Место выполнения работ — на
предприятии заказчика и изготовителя.
Подвижная сборка изделий
осуществляется путем перемещения рабочего или
бригады после выполнения всех работ от одного
собираемого объекта к другому такому же или
подобному. Рабочие инструменты переносят
или перевозят сами рабочие.

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
237
Сборка изделий с заданным тактом
характерна для поточного вида организации
технологического процесса. Она возможна
путем как передвижения рабочих к местам
сборки, так и перемещения собираемых
изделий или других сборочных единиц
последовательно от одной позиции к другой. Этот вид
сборки характерен для крупносерийного и
массового производства, когда затраты
времени на каждом рабочем месте близки к такту
выпуска изделий или кратны ему.
Такт — это промежуток времени между
выходом со сборки двух смежных готовых
изделий.
Номинальный такт
ТН=Ф/М.
Здесь Ф — годовой календарный фонд
рабочего времени, ч или мин; Ф = D С /см,
где D — число рабочих дней в году; С —
число рабочих смен за день; tCM — длительность
рабочей смены, ч или мин; N — годовая
производственная программа, шт.
Действительный такт Тд будет
отличаться от номинального, поскольку имеются
потери времени на перерывы в работе и
обслуживание рабочих мест, а также простои из-за
отказов рабочего инструмента, оборудования
и других средств технологического
оснащения:
rp _ D С (tCM — t0Q — tn)
N
где fo6 — потери времени в течение смены на
обслуживание рабочих мест; tn — потери
времени на перерывы в работе для отдыха и
естественных надобностей рабочих в течение
смены, обычно в зависимости от удобства
выполнения работ они составляют 6-12%
затрат времени.
Число изделий, собираемых в единицу
времени, называется ритмом сборки.
Номинальный ритм /?Н=1/ГН.
Действительный ритм /?д=1 /Тд.
Продолжительность сборки изделий на
поточной линии с учетом затрат времени
Я = wTR + max tT(w -1)
где w — число рабочих мест (постов) или
позиций на линии; ^ — время
транспортирования объекта сборки от одной позиции к
другой; / = 0, если транспортная система
замкнутая, / = 1, если она разомкнутая.
Затраты времени на переход рабочих или
перемещение изготовляемых изделий при
периодическом движении конвейера в поточной
сборке
tTj = L/vT
где L — расстояние между позициями, м;
vT — скорость передвижения или
перемещения, м/мин: при переходе рабочих ит=10...12;
при перемещении тележек с автоматическим
адресованием ат=30...40; для конвейера
периодического действия: короткого при легких
(до 2 кг) объектах сборки гу=15...20, длинного
(свыше 6 м) при тяжелых (свыше 2 кг)
объектах сборки aT=3...5.
Скорость непрерывно движущегося
конвейера 0,25-3,5 м/мин, а ленточного
конвейера — 6, 8, 12, 18 и 24 м/мин.
Число рабочих мест на поточной линии
сборки равно числу сборочных и контрольных
операций и зависит от трудоемкости сборки
изделий.
Для выбора вида и организационной
формы технологического процесса сборки
изделий обычно достаточно знать
трудоемкость, сроки изготовления аналогичных
объектов производства, фонд рабочего времени
и, насколько возможно переработка норм.
Это позволяет предварительно определить
потребное число сборщиков и рабочих мест.
Параллельная работа сборщиков позволяет
сократить цикл сборки, т.е. промежуток
времени от момента запуска соединяемых
деталей на сборку до выпуска готовых изделий.
2.3.2. 	ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ОПЕРАЦИЙ
Для формирования операций
сборочного процесса требуются знания
выполняемых технологических переходов и затрат
времени на их осуществление.
При сборке изделий необходимы
технологические переходы для соединения и
закрепления деталей, а также переходы на
транспортирование базовой и присоединяемых
сборочных единиц, их ориентирование и
кантование. При автоматизированной сборке
изделий обычно сборочные и транспортные
переходы чередуются (как при применении
сборочных роботов) и только иногда для ряда
соединений деталей удается на роторных и
подобных сборочных машинах совмещать их
во времени. Всегда желательно, чтобы все
переходы выполнялись одновременно.

238 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Затраты времени на установку базовой и
всех других деталей — оперативное время
/оп — ПРИ ручном выполнении работ могут
быть нормированы. Для автоматизированной
сборки оперативное время Г0п = tj + 4» , где
2.3.1. Затраты времени с на автоматическое
завинчивание винтов и шпилек, размещенных в
один ряд или по окружности
Глубина
завинчи-
tj — основное время, которое учитывает
измевания,
1
2
3
4
6
нения состояния объекта производства в про-
мм
цессе сборки; Гв — вспомогательное время для
обеспечения выполнения основной работы.
При автоматической установке в изделие
деталей массой 1,5...1,8 кг манипулятором
Гоп =1,5...2 с на совершение всего рабочего
цикла: захват присоединяемой детали
вакуумным или электромагнитным захватным
устройством, ее подъем на 60-75 мм,
транспортирование в горизонтальной плоскости на 100
мм или соответственно 200 мм, спуск и
установка детали.
Затраты оперативного времени на
установку, запрессовку, ввинчивание (табл.
2.3.1 — табл. 2.3.4) деталей и выполнения
ряда других переходов можно рассчитать, если
известны рабочий ход L и линейная скорость
v перемещения исполнительного устройства
либо скорость подачи:
tj = L/v или tj = Lf(nP).
Число винтов
6
15
22
6
15
22
6
15
22
Резьба М2
1,0
2,4
3,6
0,8
2,1
3,3
0,8
1,8
3,0
3,0
6,6
10,2
4,2
11,4
18,8
Резьба М2,5
2,7
6,3
9,6
4,5
11,4
16,8
Резьба М3
2,4
6,0
9,0
3,6
10,2
15,0
6,0
15,6
23.4
6.3
16.5
24.6
5.4
14.4
21,0
7.8
22.8
30.0
8,7
21,6
32.1
7,2
18,0
27,0
Резьба М4
9.6
24.6
36.6
10,8
27.0
39.6
9.0
22,2
31,2
6
0,6
1,8
3,6
4,8
6,0
10,8
15
1,2
5,4
9,0
12,6
16,2
19,8
22
2,4
7,8
13,2
18,6
24,0
29,4
Здесь L = /н+£+/п — рабочий ход, где
/н — недобег, наименьшее значение которого
равно сумме допусков на высоту соединяемых
деталей, мм; z — глубина запрессовки,
завинчивания присоединяемой детали, мм; /п —
перебег присоединяемой детали или
инструмента, мм; v — скорость поступательного
перемещения присоединяемой детали, мм/с;
и=2... 110 мм/с при запрессовке; v-nP —• при
завинчивании деталей, где п — частота
вращения инструмента завинчиваемой детали,
мин"1; Р — шаг резьбы, мм.
Основное время затрачивается на
соединение и закрепление деталей, регулировку
объекта производства, пригонку, сортировку
деталей и их группирование, подборку
компенсаторов и другие слесарные работы.
Вспомогательное время — это затраты
на закрепление базовой детали (собираемого
объекта), снятие готовой сборочной единицы,
возвращение рабочего инструмента в
исходное положение, контроль и т.д. Различают
вспомогательное время машинное, ручное
(см. табл. 2.3.5) и машинно-ручное, так же,
как и основное время.
2.3.2. 	Затраты времени с на автоматическое
завинчивание винтов и шпилек, размещенных
асимметрично в несколько рядов
Глубина

завинчивания, z,
мм
Число винтов
1
2
3
4
6
Резьба М2
6
3,0
4,8
6,6
9,0
11,4
15
6,6
12,0
17,4
22,8
28,2
22
10,2
18,0
25,8
33,6
41,4
Резьба М2,5
6
2,7
3,9
5,7
7,5
9,3
15
6,3
10,8
15,0
20,4
23,4
22
9,6
15,9
22,2
28,5
34,8
Резьба М3
6
2,4
4,2
6,0
8,4
10,2
15
6,0
10,8
15,6
20,4
25,8
22
9,0
16,2
23,4
30,6
37,8
Резьба М4
6
1,8
3,6
5,4
7,2
9,0
15
5,4
9,6
14,4
18,6
23,4
22
7,8
14,4
21,0
27,6
34,2

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
239
2.3.3. 	Затраты времени
на выполнение технологических переходов
по запрессовке заклепок
Содержание технологического перехода
Затраты
времени,
с
Запрессовка заклепок:
стальных диаметром dB = 6мм;
алюминиевых, из мягкой стали,
меди, латуни с //*/д=3...4 (/ —
длина заклепки) для сплошных и
l/df*4...6 для пустотелых
3
0,10-0,30
Одноударная запрессовка тех же
заклепок
0,03-0,10
Многоударная запрессовка без
вращения бойка заклепок из стали с
HRC3<35 с l/dB<4...6 для
сплошных и l/dB<5...1 для пустотелых
1,50-5,00
То же с вращением бойка
2,50-10,00
Многоударная вальцующая
запрессовка заклепок с l/dB<6..A0 для
сплошных и l/dB<\0... 12 для
пустотелых из стали с HRC.j<35 и
вольфрама
1,50-7,00
Пробивка отверстия, вставка
заклепки диаметром 6 мм и ее
осадка
1,25-2,40
Расклепывание взрывом (затраты
времени на нагрев 130-140°С и
взрыв)
2-3
Раскатка стальной заклепки
диаметром 6 мм
7,20
2.3.4. 	Затраты вспомогательного времени на
выполнение технологических переходов с
применением ПР и манипуляторов
Содержание перехода
Затраты
времени,
с
Закрепление детали вакуумным
захватным устройством с
микроприсосками диаметром 3-6 мм
0,08-0,15
Закрепление детали
электромагнитными и магнитными
захватными устройствами
1
Захват и освобождение детали из
захватного устройства
механического типа
2,4x2=4,8
Автоматическая смена захватного
устройства ПР
3-5
Замена рабочего инструмента
посредством револьверной головки
1-2
Подача винтов, заклепок и других
деталей с применением
сжатого воздуха со скоростью
^=1600 м/мин
P/v
Поиск и изменение
относительного положение соединяемых
деталей при использовании
адаптивных устройств с
регулированием по силе или с применением
технического зрения
3
*/ — длина пути, м
При ручном выполнении работ
предпочитают нормировать оперативное время,
поскольку трудно разделить выполняемую
работу на основные и вспомогательные
переходы. Штучное время /шт — это время,
затрачиваемое на выполнение данной операции.
Оно включает оперативное время и время на
организационное обслуживание рабочего
места (его подготовку к выполнению работ,
уборку, чистку и смазывание средств
оснащения; технологической оснастки и
оборудования) и времени на отдых и естественные
надобности сборщиков:
1 +
а + Ь'
"ККГ;
2.3.5. 	Затраты времени на установку,
переустановку и снятие готовой
сборочной единицы из приспособления
Технологический
Затраты времени, с,
при габаритных размерах сбором-
переход
50x50x30
150x120x100
250x200x120
Установка tj
5,4
9,6
12
Съем tc
1,6
2,9
3,6
Перестановка
сборочной
единицы
4,2
4,2
4,2

240 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
где а и b — доля соответственно времени
обслуживания и времени, затраченного на отдых
и естественные надобности, % от ton.
В серийном производстве существуют
также затраты времени Тп г на переналадку
оборудования и технологической оснастки,
возможную ее замену, а также на чтение
рабочих чертежей (табл. 2.3.6 — табл. 2.3.8).
Штучно-калькуляционное время
АнТ-К = ^ОП + ^л.з/^шт >
где пшт — число изделий в партии.
2.3.6. 	Затраты времени на
переналадку технологической оснастки
сборочной машины
N°

перехода
Содержание
выполняемой работы
Затраты
времени,
мин
1
Замена инструмента вручную
1,5-2
2
То же завертывающего
механизма
15-34
3
»» питателя
*12
4
»*> приспособлений
2-7
5
»» чаши вибробункера
кассетой
<19
6
*» кассеты чашей
вибробункера и регулировка
>25
7
Регулировка лотка и
механизма поштучной выдачи
<16
8
То же упора для
ограничения хода шпинделя
«5
9
»* головки по высоте
«4
10
»» шибера питателя
«4
11
»* вибробункера с
электромагнитными ориентатором
*3
12
»» лотка по ширине
перемещение его стенки
«4
2.3.7. 	Необходимые переналадки
технологической оснастки
Причина
переналадки
Переходы,
необходимые
для
переналадки
технологической
оснастки
(см. табл. 2.3.6)
Затраты
времени,
мин
Изменение диаметра
крепежной детали с
резьбой:
большей М5
1, 3, 5 И др.
33
меньшей М5
10, 3, и 7
65
Переналадка на винт
с другой формой
головки или другую
гайку
1 и 3
14
Изменение длины
стержня винта или
габаритных
размеров — высоты
собираемых изделий
9
4
Изменение условий
завинчивания
Замена
присоединяемой детали:
10
5
винта винтом с
шайбой
5 и 7 и др.
36
винта гайкой или
гайки винтом
1, 3, 4, 7
30
винта с шайбой
винтом
1, 3, 6, 7
55
гайки винтом с
шайбой
1, 3, 5, 7
50
2.3.8. Затраты времени на переналадку
сборочных роботов и роботизированных
сборочных систем
Сборочный робот
Затраты
времени,
мин
ПР типа «Стрела» (цикловое
управление)
20
ПР типа «ASEA» (Швеция) в
комплексах по сборке двигателей
15
Сборочная машина типа «SIGMA»
(Италия)
480-720
Автоматизированная система по
сборке шаговых электродвигателей
1,6-10
Автоматизированная система по
сборке видеомагнитофонов при
переходе на новое изделие
1440

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
241
При организации поточного
производства необходимо решить задачу равномерной
загрузки рабочих и оборудования. При этом
добиваются либо минимального количества
рабочих, либо минимального такта при
сборке изделия для данного числа рабочих мест
(операций).
Последовательность решения задачи
заключается в выявлении всех технологических
переходов (операций) для заданного такта при
сборке изделий и далее в выборе того набора
переходов, при котором будет минимальным
свободное время у сборщиков при принятом
числе рабочих мест.
Лучший способ описания возможных
вариантов последовательности установки
деталей в изделия — граф (рис. 2.3.1).
Взаимосвязь между соединяемыми
деталями можно представить в виде табл. 2.3.9.
00 - 02 - 05 - 06 - 08 - 09 - 10
01 - 03 - 04 1
Рис. 2.3.1. Граф возможной последовательности
установки деталей в изделии
2.3.9. Варианты последовательности выполнения операций или переходов
Затраты
времени,
мин
№
рабочей one-
рации
№ рабочей операции
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
0,32
00
0
0
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0,10
01
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,20
02
-1
-1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0,05
03
0
-1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
0,10
04
0
-1
0
-1
0
0
0
0
1
1
1
0,23
05
-1
-1
-1
0
0
0
1
1
1
1
1
0,20
06
-1
-1
-1
0
0
-1
0
0
1
1
1
0,05
07
-1
-1
-1
0
0
-1
0
0
0
1
1
0,32
08
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
0
0
1
1
0,10
09
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
0
1
0,30
10
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
0
Итого 1,97
В таблице 2.3.9 «1» означает, что
установке данной детали или выполнению
операции должно предшествовать присоединению
других деталей; «-1» — данный переход или
операция не должна выполняться, пока не
будут осуществлены другие; 0 — не имеет
значения последовательность выполнения
операций или переходов.
Из первой строчки таблицы и рис. 2.3.1
видно, что операция 00 должна
предшествовать операциям 02; 05; 06; 07; 08; 09; и 10.
Для выполнения расчетов нужно
сложить затраты времени на отдельные операции
и в целом на сборку изделия. Так, например,
для рабочей операции № 00 суммарные
затраты времени составляют 0,32 + 0,20 + 0,23 +
+ 0,20 +0,05 + 0,32 + 0,10 + 0,30 = 1,72 мин.
Аналогичный расчет производят по всем
операциям.
Далее рабочие операции сортируют и по
ним составляют списки в порядке весов по
позициям (табл. 2.3.10).

242 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2.3.10. 	Сортировка операций и переходов
Без сортировки операций
С
сортировкой операций
№ рабочей
веса по
непосредственное
предшествование* для
варианта сборки
№ рабочей
веса по
непосредственное
предшествование* для
варианта сборки
операции
позициям
1-го
2-го
операции
позициям
1-го
2-го
00
1,72
-
-
00
1,72
—
—
01
1,65
—
-
01
1,65
-
-
02
1,40
00
0,1
02
1,40
00
01
03
0,87
01
-
05
1,20
02
—
04
0,82
03
-
06
0,92
05
-
05
1,20
02
-
03
0,87
04
-
06
0,92
05
-
04
0,82
03
-
07
0,45
05
-
08
0,72
04
06
08
0,72
04
06
07
0,45
05
-
09
0,40
07
08
09
0,40
07
08
10
0,30
09
-
10
0,30
09
-
* № операции, которая может быть выполнена раньше рабочей операции в этой строке
Правила распределения рабочих
операций приведены ниже.
1. Выбрать наиболее продолжительную
рабочую операцию и закрепить ее за первым
рабочим местом.
2. Вычислить свободное время. Для
этого нужно из такта вычесть суммарные
затраты времени на выполнение всех рабочих
операций (переходов), закрепленных за
данным рабочим местом.
3. Выбрать наиболее продолжительную
рабочую операцию и попробовать закрепить
ее за определенным рабочим местом:
а) проверить список закрепленных до
этого момента рабочих операций;
б) если рабочая операция
«непосредственного предшествования» уже была
закреплена, то сравнить затраты времени /раб на
выполнение рабочих операций со свободным
временем на этой позиции; если затраты
времени на выполнение рабочих операций
меньше на данном рабочем месте, чем
непроизводительно затраченное время, то
целесообразно закрепить операции и пересчитать
непроизводительно израсходованное время
Ачепр-
4. Если же непосредственного
предшествования не было установлено или Гра6 > /непр,
то нужно выбирать, проверять и закреплять
операции до тех пор, пока не будет
выполнено одно из двух условий: все рабочие
операции уже распределены или закреплены либо
не остается ни одной незакрепленной рабочей
операции, которая удовлетворяла бы
требованиям как в отношении предшествования, так
и в отношении затрат времени на операцию,
т.е. занимала бы меньше времени, чем
непроизводительно затрачиваемое время.
5. Закрепить незакрепленную рабочую
операцию с большим весом за вторым
рабочим местом и выполнять все действи по
пп. 1-4.
6. Продолжить работу по
распределению, пока не будут выполнены все работы.

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
243
Пример. Задан такт Т= 1 мин. (табл. 2.3.11).
2.3.11. 	Распределение переходов по рабочим местам
№
рабочей
операции
Вес по
позициям,
мин

Непосредственное
предшествование
для варианта
сборки

Продолжительность рабочей
операции tj или
ton, мин
Суммарное время
Хл “™ 1'оп .
мин
Свободное
время, мин
Примечание
1-го
2-го
Первое рабочее место
00
1,72
—
—
0,32
0,32
0,68
Операция
выполнима
01
1,65
-
-
0,10
0,42
0,58
То же
02
1,40
00
01
0,20
0,62
0,38
»»
05
1,20
02
—
0,23
0,85
0,15
»»
06
0,92
05
-
0,20
1,05
-
1,05
03
0,87
01
—
0,05
0,90
0,10
Операция
выполнима
04
0,82
03
-
0,10
1,00
0,00
То же
Второе рабочее место
06
0,92
05
—
0,20
0,20
0,80
Операция
выполнима
08
0,72
04
06
0,32
0,52
0,48
То же
07
0,45
05
-
0,05
0,57
0,43
09
0,40
07
08
0,10
0,67
0,33
10
0,30
09
—
0,30
0,97
0,03
-
*Т — такт
Неравномерность загрузки рабочих мест ' *^/^97 * 1,52% .
Расчеты показывают, что можно догрузить второе место на 1,52%, однако этого сделать не
удастся, поскольку наименьшее время, затрачиваемое на операцию, 0,05 мин.
Если бы потребовалась более высокая точность распределения нагрузки по рабочим
местам, например с тактом Т- 0,99 мин (табл. 2.3.12).

244 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2.3.12. 	Распределение технологических переходов или операций
по рабочим местам
Рабочая
Вес по
поНепосредственное
Суммарное
Свободное
предшествование для
tj или ton,
время
Примечание
операция
зициям, мин
варианта сборки
мин
Ylj ’
время, мин
1-го
2-го
мин
Первое рабочее место
00
1,72
-
—
0,32
0,32
0,67
Операция
выполнима
01
1,65
-
-
0,10
0,42
0,57
То же
02
1,40
00
01
0,20
0,62
0,37
»»
05
1,20
02
-
0,23
0,85
0,14
»»
06
0,92
05
-
0,20
1,05
-
1,05>0,99
03
0,87
01
-
0,05
0,90
0,10
Операция
выполнима
04
0,82
03
-
0,10
1,00
-
1,00>0,99
08
0,72
04
06
0,32
-
-
1,22>0,99
07
0,45
-
-
0,05
0,95
0,04
Операция
выполнима
09
0,40
07
08
0,10
-
-
1,05Й),99
10
0,30
09
-
0,30
-
-
1,25>0,99
Второе рабочее место
06
0,92
05
—
0,20
0,20
0,79
Операция
выполнима
04
0,82
01
-
0,10
0,30
0,69
То же
08
0,72
04
06
0,32
0,62
0,37
>>»
09
0,40
07
08
0,10
0,72
0,27
»»
10
0,30
09
-
0,30
1,02
-
1,02>0,99
Примечание. Пустые графы означают, что затраты времени превышают такт
Третий рабочий выполняет только работу, предусмотренную 10-й операцией
длительностью 0,30 мин. Следовательно, более точное распределение работ оказалось невозможным.
Часто возникает задача обеспечения ми- затраты времени каждого рабочего были
нимального такта для заданного числа рабо- близки к такту. Последующие итерации, вы-
чих мет. Эта задача решается сравнительно полняемые таким же образом, позволяют най-
просто — путем определения рабочего места с ти минимальные затраты времени (такт 7) для
ограничением по времени. Желательно чтобы заданного числа рабочих мест (табл. 2.3.13)

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
245
2.3.13. 	Минимальные затраты времени при заданном числе рабочих мест
Рабочее место
первое
второе
третье
Рабочая
Суммарное
Рабочая
Суммарное
Рабочая
Суммарное
операция
время, мин
операция
время, мин
операция
время, мин
Т = 0,94 мин
00
0,32
06
0,20
10
0,30
01
0,42
04
0,30
02
0,62
08
0,62
05
0,85
07
0,67
03
0,90
09
0,77
Т = 0,82 мин
00
0,32
06
0,20
10
0,30
01
0,42
03
0,25
02
0,62
04
0,35
05
0,85
08
0,67
07
0,72
09
0,82
Т — 0,84 мин
00
0,32
05
0,23
09
0,10
01
0,42
06
0,43
10
0,40
02
0,62
08
0,75
03
0,67
07
0,80
Т — 0,79 мин
00
0,32
05
0,23
07
0,05
01
0,42
06
0,43
09
0,15
02
0,62
08
0,75
10
0,45
03
0,67
04
0,77
Т = 0,71 мин
00
0,32
05
0,23
08
0,32
01
0,42
06
0,43
09
0,43
02
0,62
04
0,53
03
0,67
07
0,58
Примечание. Для четвертого рабочего места при выполнении 10-й операции
минимальные затраты времени 0,30 мин.
Таким образом, минимальный такт для
трех рабочих равен 0,72 мин, что на 27%
ниже значения, полученного в табл. 2.3.12 с
тремя рабочими местами и Т= 0,99 мин.
Другой подход к решению — метод
«противоположных весов по позициям».
Процесс сборки рассматривают от конца
поточной линии к началу. Расчеты выполняют
путем суммирования затрат времени на
выполнение рабочих операций (табл. 2.3.14).
Значения веса по позициям приведены в
табл. 2.3.15.

246 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2.3.14. 	Рабочие операции и затраты времени
на их выполнение
Затраты
времени, мин
Рабочая
операция
Условное
обозначение операций,
предшествующих
10-й операции
0,32
00
1
0,10
01
1
0,20
02
1
0,05
03
1
0,10
04
1
0,23
05
1
0,20
06
1
0,05
07
1
0,32
08
1
0,10
09
1
0,30
10
0
Итого 1,97
2.3.15. Вес по позициям

Рассортированные
рабочие
операции
Вес по
позициям
в обратном
порядке
Противоположный
порядок
предшествования для варианта
сборки
1-го
2-го
10
1,97
—
—
09
1,67
10
-
08
1,52
09
-
06
1,05
08
—
07
0,90
09
-
05
0,85
06
07
02
0,62
05
—
04
0,25
08
-
03
0,15
04
—
01
0,10
02
03
Рассортировав все прочие веса по
позициям тем же способом, а также в порядке
уменьшения имеем (табл. 2.3.16).
2.3.16. 	Распределение операций по рабочим
местам при Т = 1 мин
Рабочее место
первое
второе
Рабочие
операции
Суммарное
время, мин
Рабочие
операции
Суммарное
время, мин
10
0,30
05
0,23
09
0,40
02
0,43
08
0,72
00
0,78
06
0,92
04
0,85
07
0,97
03
0,90
01
1,00
Таким образом выполняют расчеты для
синхронизации операций. Синхронизация
нужна для ручной и автоматической сборки
изделий. При автоматической сборке
необходима также оценка возможности установки
каждой детали, входящей в изделие.
В ряде случаев целесообразно изменение
намеченной последовательности
автоматической установки деталей и других сборочных
единиц в изделия ввиду различной
надежности отдельных сборочных средств и качества
соединяемых деталей. Поэтому целесообразно
(если это только возможно) в первую очередь
устанавливать сборочные единицы,
содержащие наименьшее число деталей, а затем с
возрастающим числом деталей, либо
наоборот. Так, например, при сборке бытовых
приборов сборочную единицу 2 — крышку (рис.
2.3.2) 	— можно устанавливать
непосредственно после емкости / либо после корпуса 3.
Поскольку крышка 2 в сборе содержит
большее число деталей и других сборочных
единиц, чем другие комплекты, то ввиду
значительного риска получения брака (вследствие
возможного отказа в процессе присоединения
каждой детали) ее целесообразно
устанавливать в заключительный период.
Сборка клапана, показанного на рис
2.3.3, 	также возможна в трех вариантах:
1) вначале выполняется установка
комплекта /, далее корпуса 3 и крышки в
сборе — комплект 2. Детали пришлось бы
устанавливать сверху и снизу либо потребовалось
кантовать собираемое изделие;
2) вначале устанавливают комплект 2,
затем 1 и 3. Этот вариант не обеспечивает
устойчивого положения комплекта 1 в
процессе сборки;
3) корпус 3 устанавливают дном вниз,
что позволяет установить последующие
комплекты 1 и 2 с одного направления сверху
вниз. Поэтому этот вариант является
предпочтительным, особенно при автоматизации
сборки изделий.

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
247

248 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2.3.3. 	ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА СБОРЩИКА
Сформированная сборочная операция
определяет затраты времени на выполнение
работ, их состав и содержание. Это служит
основой для организации рабочего места, на
котором эта операция будет выполняться.
Организация рабочего места
существенно влияет на производительность труда.
Рациональная организация рабочего места
создает удобство и облегчает выполнение работ,
уменьшает физическое напряжение и снижает
утомляемость сборщиков.
Организация рабочего места включает
правильную расстановку и удобную для
выполнения технологических работ
конструкцию столов и верстаков, обеспечивающую
сокращение путей и числа движений
сборщика, рациональное размещение средств
оснащения (оборудования, приспособлений
загрузочных устройств и рабочего инструмента) и
соединяемых деталей собираемого изделия,
благоприятное освещение и окраску
окружающей среды, рациональный режим труда и
др. Необходимо соблюдение норм
безопасности при размещении всех средств
производства.
Наиболее удобны верстаки (столы) для
одного и двух сборщиков. Одноместные столы
имеют размеры 2,0x0,8 м, двухместные —
(2,2-2,4)х(0,8-0,9) м. На верстаках размещают
технологическую оснастку.
Рис. 2.3.4. Организация рабочих мест для
сборки изделий
Для сборки изделий средних размеров —
редукторов различных машин — используют
стол с выдвижными ящиками для рабочего
инструмента (рис. 2.3.4), а на нем обычно
устанавливается тара — магазины 1 для
присоединяемых деталей рядом на подставках
размещают готовые комплекты, подузлы и
крупные базовые детали: корпуса и крышки
собираемых изделий.
Мелкие изделия машиностроения
собирают на рабочих столах, оснащенных
магазинами 1 для хранения соединяемых деталей,
прессом 3 и подвесными гайковертами 2.
Рядом размещают подъемники 4 для тяжелых
деталей. В связи с необходимостью установки
деталей из разных магазинов руки рабочего
должны перемещаться на значительное
расстояние.
Для снижения интенсивности
выполнения работ и утомляемости сборщика часто
целесообразно детали вместе с магазинами
подавать непосредственно к рабочему. Это
особенно необходимо при серийной сборке
изделий (рис. 2.3.5), когда требуется
переналадка на сборку других объектов.
Приспособления 3 с базовыми деталями и набор
магазинов / с присоединяемыми деталями для
сборки каждого объекта размещаются на
поворотном столе 4 и диске 5. Обычно число базовых
приспособлений — 12 или 24, в каждом из
них можно разместить собираемые изделия с
габаритными размерами 100x200x100 мм.
Повороты стола 4 и диска 5 могут
осуществляться периодически независимо друг от друга.
Вначале подаются одна за другой первые
детали из магазина 1 сегментной формы
последовательно во все приспособления 3 с
базовыми деталями. Затем в таком же порядке
подаются вторые и все последующие
присоединяемые детали. Затраты времени на сборку
минимальны, так как расстояние между
магазином и базовой деталью не превышает 100-
150 мм. Общая масса присоединяемых
деталей в магазинах до 85 кг.
Рядом с поворотным столом 4 могут
быть размещены средства 2 технического
оснащения для выполнения различных
сборочных операций с применением прессов,
гайковертов, стационарных и других технических
средств для завинчивания винтов и гаек,
клепки, гибки, запрессовки, и выполнения
других операций. В этих случаях базовые
детали размещают на плавающих
приспособлениях 3 для обеспечения их точного
позиционирования относительно технологических
средств. Приспособления для базовых деталей
изготовляют сменными. При наладке они
могут быть заменены другими.

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА СБОРЩИКА
249
Рис. 2.3.5. Рабочие места сборщиков с поворотными столами
На одном рабочем месте рабочий может
собирать три или четыре комплекта и затем
смонтировать их здесь же в подузел, узел и
даже в изделие. Тут же могут быть выполнены
контрольные замеры. Затраты времени на
поворот стола от одной позиции к другой
1-1,5 с. Диаметр поворотного стола до
1000 мм.
Для обеспечения большей
производительности рабочие места оснащают
автоматическими средствами и объединяют.
Сборочные системы создают по модульному
принципу, чтобы скомпоновать системы для ряда
изделий.
При применении сборочных систем
важным требованием является правильная
эргонометрическая компоновка рабочих мест
(рис. 2.3.6, а) с целью создания хороших
условий труда людям, выполняющим работу
вручную. Желательно, чтобы рабочий
инструмент (требующий приложения сил
сборщиком, который к тому же воспринимает
момент) располагался на высоте от пола на
расстоянии 102-153 см и по горизонтали на
расстоянии около 38 см от рабочего. Кроме того,
нужно хорошее освещение производственного
помещения и рабочей зоны, которое зависит
от вида выполняемой работы. Не следует
допускать высокую интенсивность освещения в
диапазоне 0-30° (см. рис. 2.3.6, б) из-за
отражения света от поверхностей объекта на
рабочем месте. Выбор цвета для освещения
зависит от требуемой освещенности,
производственных требований и психологических
факторов. Предпочтительно применение дневного
освещения. При высоком уровне
освещенности (более 500 лк) выбирают дневной свет,
обеспечивающий лучшее различение цветов.
Одновременного применения различных
цветов света для освещения следует избегать, так
как они вызывают возникновение цветотеней.
Шум и вибрации должны быть
минимальными, а микроклимат — благоприятным,
температура воздуха должна быть около 20°С.
В значительной мере этим требованиям
удовлетворяют рабочие места, показанные на
рис. 2.3.7, а, б и рис. 2.3.8, г, в меньшей
степени — те, которые показаны на рис. 2.3.8,
а—в, так как работа выполняется строго в
соответствии с тактом. Передача собираемых
изделий от одного рабочего места к другому
(рис. 2.3.8, а ) или на конвейер (рис. 2.3.8,
б— 	г) производится вручную.

/000~Ш0
250 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ТШШШ
а)
5)
Рис. 2.3.6. Эргонометрическая компоновка рабочего места сборщика
Рис. 2.3.7. Рабочие места сборщиков (с использованием приспособлений-спутников)

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА СБОРЩИКА
251
Возможно использование
специализированных рабочих мест для безударной клепки,
служащих для завальцовки и развальцовки
сплошных и полых стержней при соединении
деталей изделий. Применяют
механизированные рабочие места для групповой клепки, а
также для завинчивания винтов с резьбой
Мб — М12 и запрессовки штифтов диаметром
до 6 мм (рис. 2.3.9). Механизированное
рабочее место обычно включает телескопический
стул, стол, технологическое приспособление,
головку сборочную и механизмы для подачи
присоединяемых деталей.
Возможно сочетание рабочих мест с
автоматизированными сборочными ячейками,
обеспечивающими быстрое комплектование из
них поточных линий. При разработке проектов
линии важно правильно выбрать ее структуру.
При этом нужно учесть программу выпуска
изделий, количество работающих и т.д.

252 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В сборочной линии из
унифицированных модулей с непрерывно движущимся
двуленточным конвейером шириной 100, 160,
250 или 400 мм собираемые изделия обычно
размещаются на приспособлениях-спутниках.
На сборочных позициях эти приспособления
задерживаются стопорами и фиксируются.
Стопоры действуют автоматически или
освобождаются оператором от педали. При
компоновке сборочной системы в одну линию
приспособления-спутники в начале линии
поднимают лифтом для возвращения их к
первой рабочей позиции.
При компоновке сборочной системы из
двух параллельных линий приспособления-
спутники передвигаются последовательно по
двум расположенным на одном уровне
конвейерам (рис. 2.3.10, а). Поперечные столы,
оснащенные пневматическими толкателями
или толкателями, работающими от
электроприводов, обеспечивают перемещение
приспособлений-спутников с собираемыми
изделиями между конвейерами.
Сборщики-операторы
автоматизированных сборочных систем могут стоять вдоль
конвейера за столами или конвейерами,
размещенными перпендикулярно главному
конвейеру. Распределение объема работ по
рабочим местам производится в зависимости от
характера, вида и форм организации
сборочного процесса.
Формирование переходов в операции
производится в соответствии с необходимой
последовательностью их выполнения —
установки и закрепления деталей и других
сборочных единиц в собираемый объект так,
чтобы общие затраты времени на операцию
были близки или кратны такту выпуска
изделий. Если можно изменить
последовательность установки и закрепления сборочных
единиц, переходы в операции формируют
таким образом, чтобы одинаковые по
характеру и сложности работы выполнялись одним
рабочим. Это позволяет увеличить
производительность и уменьшить потребность в
оборудовании и технологической оснастке.
После этого, как правило, требуется
некоторая коррекция норм времени на
выполнение отдельных операций.
Если бы работа сборочной системы
осуществлялась с определенным тактом при
числе приспособлений-спутников, равном числу
позиций, то операторы оказались бы в
затруднительном положении и их работа была
бы слишком тяжелой. Для облегчения работы
операторов перед каждым рабочим местом в
заделе предусматривают несколько
приспособлений-спутников с собираемыми изделиями.
Если группа операторов обладает
высокой квалификацией, то их работу можно
организовать еще более рационально: каждый
сборщик выполняет одну и ту же работу по
своим возможностям. С главного конвейера с
помощью толкателей приспособления-
спутники (см. рис. 2.3.10, а) передвигаются на
вспомогательные конвейеры.
Рис. 2.3.10. Схемы размещения рабочих мест со средствами технологического оснащения

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА СБОРЩИКА
253
Крупное оборудование, например
прессы, размещают рядом со вспомогательным
конвейером. Загрузка прессов может быть
организована либо путем подачи
присоединяемых деталей поштучно в каждый пресс
(рис. 2.3.10, б) либо, если имеется
возможность (присоединяемые детали
устанавливаются в разные места собираемого изделия), —
путем установки всего комплекта деталей
заранее (рис. 2.3.10, в). Последний вариант
предпочтительнее, поскольку характеризуется
большим удобством обслуживания, более
высокой производительностью, а рабочее место
находится за пределами рабочей зоны
прессов — легче обеспечить технику безопасности.
Интенсивность работы сборщика ниже
при применении магазинов, доставляемых к
месту сборки, так как присоединяемые детали
подаются в базовую деталь из одного и того
же места на расстояние 150 мм. Поэтому
такая организация рабочего места является
предпочтительной.
На рис. 2.3.11, а показана система для
сборки небольших изделий с габаритными
размерами около 50x50x30 мм. Базовые
детали размещаются на поворотных магазинах
диаметром 500 мм, выполненных в виде
приспособлений-спутников /, рассчитанных на
16 — 24 деталей. Приспособления-спутники с
базовыми деталями последовательно
перемещаются ленточным конвейером между
ручными позициями со стационарными
магазинами 2 и автоматизированными позициями,
оснащенными вибробункерами 3 с
питателями и промышленными роботами 4 для
ориентирования, подачи и установки
присоединяемых деталей. Фиксация приспособлений-
спутников / на сборочных позициях и
отсекание их от последующих спутников
производится упорами 5. Выдача очередной базовой
детали (собираемого изделия) осуществляется
путем поворота на некоторый угол магазина
приспособления-спутника /. Поскольку
каждое приспособление-спутник рассчитано на
большое число собираемых изделий и
имеются заделы приспособлений-спутников / на
каждой позиции, общий задел собираемых
изделий велик. Продолжительность сборки
всего комплекта собираемых изделий на
позиции велика, тем не менее число позиций
невелико, конвейеры 6 короткие. Это
обеспечивает высокую экономическую
эффективность производства. Например, при сборке
клапана, состоящего из 13 деталей (корпуса,
семи втулок, двух пружин, двух шайб и
упорного кольца), при годовой программе выпуска
500 тыс. или 1 млн. возможны три варианта
сборки: 1) ручная поточная с ручным
передвижением собираемых изделий от одного
рабочего места к другому; 2) ручная поточная
с автоматическим передвижением
приспособлений-спутников с собираемыми изделиями
ленточным конвейером прямоугольной
конфигурации; 3) поточная автоматизированная с
автоматическим перемещением на
приспособлениях-спутниках собираемых изделий
ленточным конвейером между шестью
автоматизированными позициями, оснащенными
шестью промышленными роботами,
магазинами и вибробункерами для подачи
присоединяемых деталей.
Продолжительность ручной сборки
изделия составляет 1,62 мин. Для обеспечения
необходимой производительности (300 шт./ч)
требуется восемь сборщиков. Объем затрат на
производство составляет 4 млн. уел. ед.
При односменной работе при производстве
0,5 млн. изделий/год затраты на одно изделие
превышают 50 уел. ед и 45,5 уел. ед. при
двухсменной работе (если требуется 1 млн.
изделий в год).
При втором варианте сборки затраты
времени снижаются до 1,2 мин. Требуется
шесть-семь рабочих-сборщиков. Капитальные
затраты составляют 10—11 уел. ед., из
которых стоимость стандартных узлов — 4,2 млн.
уел. ед. Затраты на одно изделие сокращаются
до 39 уел. ед. при односменной работе и до 37
уел. ед. при двухсменной.
При третьем варианте капитальные
затраты составляют 62,5 млн. уел. ед., из
которых 30 млн. уел. ед. — стоимость стандартных
узлов. Эффективность обеспечивается только
при выпуске 1 млн. изделий в год при работе
промышленных роботов по 16 ч в сутки.
Затраты на одно изделие при односменной
работе выше — 43 уел. ед., а при двухсменной
сокращаются до 28 уел. ед. Сопоставление
вариантов позволяет осуществить выбор
наиболее экономичного варианта сборки изделий
при различных программах выпуска и
капитальных затратах.
Для крупных собираемых изделий может
быть применена компоновка сборочной
системы, изображенная на рис. 2.3.11, б. На
ленточном конвейере 6 размещены
приспособления-спутники 8, около конвейера
расставлены поворотные столы 1 для ручной и
автоматической сборки.
Собираемые изделия вместе с
приспособлениями-спутниками 8 заталкиваются
штоком пневмоцилиндра 7 с ленточного
конвейера 6 на поворотный стол, где сборщик
или промышленный робот 4 извлекают
присоединяемые детали из магазинов 2 или
питателей вибробункера 3.

254 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
s) оо
Рис. 2.3.11. Сборочные системы, оснащенные приспособлениями-спутниками и поворотными столами
В ряде случаев при сборке крупных
изделий, требующей дорогостоящего мощного
оборудования, используют принцип
многократной циркуляции
приспособлений-спутников, которые передвигаются между
позициями до тех пор, пока изделие не будет
полностью собрано. При контроле и испытаниях,
требующих длительных затрат времени,
изделия размещают на вспомогательных
конвейерах. Для обеспечения сложного движения
между позициями как главного, так и
вспомогательного конвейера в данном случае
предусматривают большое число транспортных
устройств между позициями.
При организации сборочного процесса
обычно необходимо решить задачу
равномерности загрузки рабочих и универсального
оборудования (промышленных роботов и др.).
При этом стремятся добиться либо
минимального количества рабочих, либо

миниТИПОВЫЕ И ГРУППОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ
255
мального такта при сборке изделия для
данного числа рабочих мест. Решение задачи
заключается в выявлении всех
технологических переходов (операций) заданного такта
времени при сборке изделий и далее в выборе
того набора переходов, при котором будет
наименьшим свободное время у сборщиков
при принятом числе рабочих мест.
Последовательность установки деталей в
изделия (см. подразд. 2.1.4) и содержание
сборочных операций (см. подразд. 2.3.1 и
2.3.2) 	позволяют разработать технологический
процесс сборки.
2.3.4. 	ТИПОВЫЕ И ГРУППОВЫЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ
Многие изделия и сборочные единицы
(двигатели, головки блока цилиндров
автомобилей и тракторов, электромоторы, пневмо- и
гидродвигатели, насосы и др.) имеют сходное
служебное назначение, содержат аналогичные
или даже одинаковые виды соединений
деталей и в основном аналогичную или даже
одинаковую последовательность установки
сборочных единиц в изделия. Это позволяет для
ряда изделий и других сборочных единиц
принять общую типовую для всех их
последовательность установки и использовать
одинаковые средства технологического оснащения
для выполнения одинаковых соединений
деталей, а, следовательно, и единых операций.
Например, необходимо обеспечить
разработку типового технологического процесса
сборки промежуточных зубчатых колес трех
типо-размеров с различным составом деталей
(рис. 2.3.12). Наибольшее число деталей
содержит первая сборочная единица: зубчатое
колесо 7, два подшипника 2 и 4, распорное
кольцо 3 между ними, упорное упругое
кольцо 5 для силового замыкания. Остальные
промежуточные шестерни в сборе включают в
себя зубчатое колесо, один подшипник и
упорное упругое кольцо. Все детали имеют
разные размеры.
Базовая деталь — зубчатое колесо — во
всех случаях должна быть установлена первой.
Установка второй детали — подшипника
— необходима для всех сборочных единиц.
Далее последовательность установки деталей
ввиду их различия может быть разной. И в
заключение общее для всех сборочных единиц
— установка упорных упругих колец.
Специфическими операциями данного
типового технологического процесса сборки
являются установки распорного кольца и
второго подшипника. Таким образом, можно
принять промежуточную шестерню с двумя
подшипниками, распорным и упорным
кольцами в качестве сборочной единицы-
представителя, а ее сборку — в качестве
типового технологического процесса с
выполнением общих операций посредством единого
технологического оборудования и оснастки —
универсальной, специальной или
универсально-наладочной (групповой).
Для установки и запрессовки деталей,
например зубчатых колес и подшипников,
могут быть использованы универсальные са-
мопереналаживающиеся технологические
устройства в виде адаптивных
приспособлений и загрузочно-транспортных лотков.
Устройства используются с любым транспортным
средством периодического движения и
роторного типа, обеспечивают автоматическую
сборку любых изделий из деталей,
соединяемых по поверхностям вращения с
гарантированным натягом и зазором, и имеющих
различные конфигурацию и размеры
сопрягаемых и других поверхностей.
Типовые процессы сборки
характеризуются одинаковой последовательность^)
установки большинства деталей и образования
соединений, а также применением единого
технологического оборудования и оснастки на
общих для ряда изделий операций.
Рис. 2.3.12. Типовой технологический процесс сборки

256 Глава 2.3. ФОРМИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Типизация технологических процессов
сборки способствует снижению затрат на их
разработку, их ускорению, а, следовательно, и
сокращению сроков подготовки производства.
Типовые решения позволяют внедрять
наиболее прогрессивную переналаживаемую
типовую технологическую оснастку и
оборудование, осуществить их типизацию. Типовые
технологические процессы способствуют
более быстрому переходу на изготовление новой
продукции и тем самым снижению ее
себестоимости.
В условиях мелко- и среднесерийного
производств, когда изготовляются различные
изделия, невозможно иметь общую для них
последовательность сборки изделий. Однако
набор выполняемых операций (запрес-
совывание, ввинчивание, развальцовывание и
др.) ограничен, поэтому возможно объединить
изготовление различных изделий по общности
операций и используемого для этого
технологического оборудования и оснастки.
Для этого собираемые изделия
группируют в зависимости от состава
технологических операций, необходимых для их
выполнения технологической оснастки и
оборудования. Групповая технологическая
операция — это совместное изготовление группы
изделий с общими технологическими
признаками. Групповая сборка — сборка изделий
или их сборочных единиц в условиях
групповой организации производства.
На разработку групповых
технологических процессов затрачивается больше
времени, чем на отдельный технологический
процесс, однако в целом снижаются затраты на
подготовку производства и в несколько раз
уменьшаются затраты на изготовление
изделий.
В качестве примера технологической
оснастки для сборочной операции группового
технологического процесса может служить
универсальное приспособление (см. рис.
2.2.107) с телескопическими оправками,
обеспечивающее запрессовку, например втулок, в
различные базовые детали, зубчатые колеса,
рычаги и т.д. с диаметрами отверстий
20-40 мм.
Групповые технологические процессы
разрабатываются в основном для сборки
мелких сборочных единиц и сравнительно
простых изделий.
Подбор изделий в группу производится
на основе изучения их чертежей и
технических требований. Целесообразна унификация
сборочных единиц и деталей, особенно
крепежных, с целью сокращения видов
соединений и типоразмеров деталей.
Групповые операции сборки формируют
на основе имеющихся перечней (списков)
операций, закрепляя одинаковые за
соответствующими рабочими местами. Проверяют,
исходя из станкоемкости, возможность их
выполнения на одном рабочем месте.
Уточняют маршруты движения собираемых
объектов, содержание групповых операций,
разрабатывают требования к оборудованию и
технологической оснастке, осуществляют
разработку технических заданий на новую
технологическую оснастку и оборудование.
Итак, группирование и типизация
технологических процессов сборки служат
эффективным средством решения проблемы
сокращения сроков и затрат труда при
технологической подготовке производства и в
процессе изготовления изделий.
2.3.5. 	СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ДОКУМЕНТАЦИИ
В качестве технологической
документации наиболее широко используют схемы
сборки и карты технологических процессов.
В зависимости от степени детализации
содержания технологических процессов
различают маршрутные, операционные и
маршрутно-операционные карты.
Маршрутная карта технологического
процесса сборки изделий (ГОСТ 3.1106-85,
форма 1) обычно содержит краткие сведения
о порядковом номере операций, об объекте
сборки — сборочной единице: комплекте,
подузле или узле с указанием о
необходимости его сборки, испытания или контроля, а
также сведения об оборудовании,
приспособлениях и вспомогательном инструменте,
режущем и измерительном инструменте.
Имеются указания об участке и цехе, где
выполняется данная операция.
Операционная карта технологического
процесса сборки изделий (ГОСТ 3.1407-85,
форма 1) содержит более полное описание
всех технологических переходов, совершаемых
при сборке каждой сборочной единицы.
Иногда текст сопровождают операционными
эскизами (ГОСТ 3.1106-85, форма 5).
Первоначально в соответствии со схемой
сборки записывают поочередно все
собираемые комплекты, потом подузлы, далее узлы и
изделие в целом. Текст записывается в пове-

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
257
лительном наклонении. На операционном
эскизе изображают собираемый объект вместе
с приспособлением, устанавливаемую деталь
или присоединяемую сборочную единицу
вместе со вспомогательным инструментом,
схемы базирования соединяемых деталей
перед сборкой и на заключительном этапе, а
также те посадки, которые должны быть
обеспечены в результате сборки.
После составления карт сборки
заполняют ведомости необходимых для сборки
деталей, а также требуемого оборудования,
приспособлений и инструмента. Для
определения требуемого количества оборудования и
рабочих необходимо не только знать
трудоемкость и станкоемкость, но и разряд рабочих.
Разряд назначается исходя из совокупности
выполняемых работ данным рабочим по
тарифно-квалификационному справочнику.
Сведения о затратах времени на
выполнение отдельных технологических переходов
можно найти в нормативных справочниках.
Если переналадку оборудования и
технологической оснастки производит рабочий-
сборщик, то следует учесть подготовительно-
заключительное время, приходящееся на
каждое собираемое изделие.
После составления карт сборки
заполняются операционные карты технического
контроля, ведомости необходимых для сборки
деталей, а также требуемого оборудования,
приспособлений и инструмента, ведомость
технологических документов и оформляется
титульный лист.
Некоторые особенности имеют место
при оформлении технологических документов
с использованием САПР, форма которых
приспособлена для печати на принтере (ГОСТ
3.118-82, форма 1,2).
Технологические карты для групповых и
типовых технологических процессов содержат
запись о том, что выполняется типовой
сборочный процесс, а в графах «Оборудование»,
«Приспособление и инструмент» имеется
указание об использовании переналаживаемых
средств технического оснащения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизация и механизация сборки,
регулировки и испытания
машиностроительных изделий. / АЛ. Гусев, А.В. Балыков,
Б.М. Базров и др. Под ред. А.А. Гусева.
М.: Общество «Знание» РФ, 1991. 135 с.
2. Гусев А.А., Парфенова Л.Н.
Автоматизированное нормирование сборочных работ.
М.: Станкин, 1982. 40 с.
3. Гусев АЛ. Основные принципы
построения сборочных гибких
производственных систем. М.: Машиностроение, 1988. 52 с.
4. Гусев АЛ. Прогрессивные методы и
средства автоматизации сборки изделий. М.:
ВНИИТЭМР. Вып. 1. 1990. 64. с.
5. Гусева ИЛ. Выбор вида и
организационной формы технологического процесса
сборки изделий. Автоматизация и
современные технологии, 1997, №8.
6. Научные основы автоматизации
сборки машин // Б.С. Балакшин, М.П. Новиков,
АЛ. Гусев и др.: Под ред. М.П. Новикова. М.:
Машиностроение, 1976. 472 с.
7. Проектирование технологии / И.М. Ба-
ранчукова, АЛ. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и
др.: Под обш. ред. Ю.М. Соломенцева. М.:
Машиностроение, 1990. 416 с.
8. Средства технологического оснащения
механосборочного производства. / А.А. Гусев,
А.В. Балыков, В.П. Вороненко и др.: Под ред.
АЛ. Гусева. М.: Общество «Знание» РФ, 1992.
86 с.
9. Технологические основы
проектирования средств механизации и
автоматизации сборочных процессов в
приборостроении / В.С. Корсаков, Б.М. Сошников,
И.М. Шрайбман и др.: Под ред. В.С.
Корсакова. М.: Машиностроение, 1970. 328 с.
10. Технологические проблемы в
современном машиностроительном
производстве / Сборник научных трудов. М.: МГТУ
«Станкин», 1998. 240 с.
Глава 2.4
АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
2.4.1. 	ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ
АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
2.4.1.1. 	УСЛОВИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ
СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
Для создания надежных автоматических
устройств для сборки любых соединений
деталей необходимо прежде всего на предпро-
ектной стадии (технологической подготовки
производства) выявить возможность
автоматической установки каждой детали и, если это
возможно, то определить требования к
точности оборудования и технологической
оснастке, а также технологические требования к
качеству соединяемых деталей.
Для этого прежде всего нужно
определить допустимые относительные изменения
положения деталей, при которых
гарантируется их соединение автоматическим путем.
9 — 4204

258
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Условия сборки в общем случае —
это допуски исходных звеньев
проектируемой технологической системы
«сборочная машина — приспособления —
инструменты — соединяемые детали», т.е. шесть
неизвестных: 8хд;8уд;8ад; 5(Зд; 5^д; 8тд (рис.
2.4.1). Эти допуски устанавливают связь
между координатными системами,
принадлежащими посадочным поверхностям ступени вала
О' X' Y' Z' и отверстию втулки (опорная
система 0xyz).
Для совмещения координатных систем
посадочных поверхностей соединяемых
деталей нужно обеспечить:
совпадение осей посадочных
поверхностей вращения деталей (O'Z'и 0£) (рис.
2.4.1, 	а-в)\
относительное осевое положение
деталей вдоль оси Oz или O'Z';
часто также относительное угловое
положение в сечении, перпендикулярном к оси
Oz охватывающей поверхности отверстия
втулки или O'Z' охватываемой поверхности
ступени вала (рис. 2.4.1, г).
При соединении деталей они
размещаются на исполнительных поверхностях
базирующих устройств технологической оснастки
— установочных приспособлений и
инструментов автоматической сборочной машины.
Размеры соединяемых деталей, относительное
положение их посадочных и базовых
поверхностей будут составляющими звеньями
технологической системы.
При сборке соединения чаще всего
нужно достичь совмещения осей посадочных
поверхностей вала и втулки, положение
которых определяется размерными цепями:
у4д = А[ + A*i + А3 + А^ + А$ ; (2.4.1)
Бд = Б\ + />2 + Б3 + Б4 + i>5 ; (2.4.2)
аД = а1 +а2 + а3 +а4 +а5 5 (2.4.3)
Рд = Pi + Р2 + Рз + Р4 + Ps > (2 4.4)
где Лд,/>д,ад,Рд — исходные звенья
размерных цепей А, Б, а, и (3 технологической
системы;
А^Бу— расстояния между осями
посадочной (сопрягаемой) и базовыми
поверхностями вала, предусмотренные, как правило,
рабочими чертежами детали и техническими
требованиями к ее изготовлению;
i>2 — смещения базовой поверхности
вала при установке на исполнительные
поверхности базирующих устройств
технологической оснастки сборочной машины;
А3,Б3 — расстояния между
исполнительными поверхностями базирующих
устройств технологической оснастки для
соединяемых деталей;
Д*, 2>4 — смещения базовой поверхности
втулки при установке на исполнительные
поверхности базирующих устройств
технологической оснастки сборочной машины;
А5,Б5 — расстояния между осями
посадочной (сопрягаемой) и базовыми
поверхностями втулки, предусмотренные рабочими
чертежами детали и техническими
требованиями к ее изготовлению;
ctj,Pi — относительный поворот осей
посадочной (сопрягаемой) и базовых
поверхностей вала, предусмотренный, как правило,
рабочими чертежами детали и техническими
требованиями на его изготовление;
а2»Р2 — относительный поворот
базовой поверхности вала при установке на
исполнительные поверхности базирующих
устройств технологической оснастки сборочной
машины;
а3,Рз — относительный поворот
исполнительных поверхностей базирующих
устройств технологической оснастки для
соединяемых деталей;
(Х4, Р4 — относительный поворот
базовой поверхности втулки при установке на
исполнительные поверхности базирующих
устройств технологической оснастки
сборочной машины;
0С5, Р5 — относительный поворот осей
посадочной (сопрягаемой) и базовых
поверхностей втулки, предусмотренный, как
правило, рабочими чертежами детали и
техническими требованиями на ее изготовление.
Уравнения (2.4.1) и (2.4.2) позволяют
определить расстояние ^>4Д + 2>д между
осями посадочных поверхностей вала и втулки,
(2.4.3) 	и (2.4.4) — их относительный поворот
arctg^/tg2^ + tg2pA .

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
259
Рис. 2.4.1. Соединяемые детали и размерные связи технологической системы,
действующие в процессе их сборки:
а — соединяемые детали; б — технологическая система; С — сборочная машина; И — инструмент;
Д — соединяемые детали; Я — приспособление;
в — размерные связи, действующие в процессе соединения деталей по поверхностям вращения;
г — размерные связи для достижения точности углового положения соединяемых деталей
Относительное осевое положение
соединяемых деталей определяется размерной
цепью В:
Яд = В\ + Bj + Я3 + Я4 + Я5 , (2.4.5)
где Яд- исходное звено; —
составляющие звенья цепи В .
Относительное угловое положение
соединяемых деталей в сечении,
перпендикулярном к оси посадочной поверхности
базовой детали (рис. 2.4.1, г),
ТД = Т1 + т2 + т3 +т4 +т5 ■-> (2.4.6)
где тд — исходное (замыкающее) звено цепи;
Ti,...,T5— составляющие звенья цепи
относительных поворотов т .
Допуски (точность) исходных звень-
ев 5у4д,6£д,55д, 5ал=2|ад|, 8РД =2|РД|, в
процессе сборки соединения
изменяются (рис. 2.4.2): в начальный
момент yjbAд + 8Яд = = yjbx2 + (см.
рис. 2.4.1, в; рис. 2.4.2, а; рис. 2.4.3) и
ун = arctg yJtg2a.H + tgp2H ; в конечном
положении (рис. 2.4.2, г) они имеют
наименьшие значения, соответствующие собранному
соединению: в промежуточных положениях:
в момент центрирования ЬХ, у (рис. 2.4.2, б)
и в любой 1-й момент (рис. 2.4.2, в)
8Xj = yjbxf + by? и jj = arctg ^/tg2a, + tg2p,- ,
9*

260
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Рис. 2.4.2. Последовательность соединения деталей по коническим и
цилиндрическим поверхностям вращения
Ось
сопрягаемой
поверхности
вала I
IsintiCOS Фс
Ось сопрягаемой
z поверхности
вх^г
Рис. 2.4.3. Схема для установления взаимосвязи между
допусками исходных звеньев технологической системы:
I' — расстояние от бурта вала до точки контакта
деталей в /-момент их соединения
где а,, р/ — допустимые углы относительных
поворотов соединяемых деталей в плоскостях
xOz и yOz.
Условия сборки должны гарантировать
качественное соединение всех поступающих
на сборку деталей.
Для нахождения допуска на
относительное угловое положение соединяемых деталей
в сечении, перпендикулярном к оси
посадочной поверхности базовой детали 5т; , нужно
знать верхнее и нижнее предельные
отклонения. Нижнее отклонение равно нулю, а
верхнее представляет собой разность двух
возможных относительных положений
соединяемых деталей. Одно из положений
соответствует предельному случаю, когда детали касаются
в точке с координатами х, у или Х\ У, а
второе — нейтральное положение, когда
отсутствует их соприкосновение. Разность этих
предельных значений определяет угол т,-
(верхнее отклонение), который должен быть
максимально возможным для обеспечения
гарантированного соединения всех поступающих
на сборку деталей.
Тогда для рассматриваемого момента
соединения деталей:
при переменном угловом положении
втулки
х X'
xAi = ± arctg — + arcsin ; (2.4.7)
У Р м
при переменном угловом положении
вала
х X'
хт=± arcsin — + arc tg —, (2.4.8)
Р Bi Y
где x, у и Х\ У' — координаты точек
касания соединяемых деталей;

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
261
х I I Х'\\
lb Рл = II jJI — текущий ра-
диус-вектор соответственно вала или
отверстия втулки в точках их касания.
При переменном положении обеих
соединяемых деталей в качестве допустимого
отклонения принимается наименьшее из
значений TAi и т£/. Допуск же на поворот одной
детали относительно другой в сечении,
перпендикулярном к оси посадочной
поверхности базовой детали, 6tz = 2|tz|.
Для расчета TAi, 6тz нужно знать
возможные точки контакта соединяемых
деталей. Часто это достаточно трудно, так как при
сборке приходится встречаться с большим
многообразием форм сопрягаемых
поверхностей деталей. Однако, какая бы сложная не
была конфигурация соединяемых деталей, их
относительное положение всегда
характеризуется относительными смещениями и поворо-
* тами, а их конфигурация получается на
оборудовании в результате поступательного и
вращательного движений. Поэтому решение
задачи о нахождении возможных точек кон-
- такта деталей (рис. 2.4.4, а) можно свести к
обобщенной модели — определению точек
пересечения двух окружностей. Такая модель
подобна случаю установки детали в
приспособление на плоскость и два установочных
пальца (рис. 2.4.4, б). Тогда можно будет
записать:
Р Ai ~
(х - А'л)2 + (у- А"а)2 = pAi ; (2.4.9)
(X' - А'в)2 + (У - А"в)2 = р|, , (2.4.10)
где Аа , Аа , Лв и Ang — соответственно
наибольшее расстояние между осями отверстий
во втулке и наименьшее расстояние между
установочными пальцами сопряженной
детали вдоль координатных осей х, у. Используя
известные уравнения преобразования
координат, учитывающие смещения начала
координат по оси х на Б = /' sin yz cos i|/z + 6xz /2
и оси у на Г = /' sin уz sin v|/z + 6yz /2 , а также
относительный поворот на угол
vj/z [Vi = arccos (tgaz /tgyz)], можно решить
систему уравнений (2.4.9) и (2.4.10) — найти
величины хи у или X'и Y'. Это дает
возможность определить по уравнению (2.4.7)
йли (2.4.8) допустимое отклонение положения
одной соединяемой детали относительно
другой. Эта задача решается путем подбора
потому, что каждое из искомых
значений углов TAi,Tм и допуска 6xz являются
функцией четырех переменных 5xz, 5yz, 6a z
и 6pz . Для этого нужно принять угол Тд1
или тft равным нулю, а затем, поочередно
принимая 6xz = 0 и az = 0 или 6yz = 0 и
Р/ = 0, найти возможные пределы их
изменения. Далее нужно принять приемлемые для
осуществления сборочного процесса значения
6xz, byh 6az и 6PZ , а затем по формулам
(2.4.7) и (2.4.8) рассчитать xAi и х^/ .
б)
Рис. 2.4.4. Схемы установки деталей сборочным
роботом и возможные положения деталей в процессе сборки

262
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
В такой последовательности определяют
условия сборки для различных положений
(моментов времени) соединяемых деталей с
различной конфигурацией посадочных
поверхностей. В табл. 2.4.1 приведены исходные
формулы для определения условий сборки
деталей, сопрягаемых по плоским
поверхностям, когда возможен контакт их по боковым
поверхностям [см. (2.4.11)] и дну паза втулки
[см. (2.4.12)], а также для случая соединения
деталей по сочетанию поверхностей вращения
с плоскими поверхностями [см. (2.4.13)] и
ряду других [см. (2.4.14)].
Эти аналитические зависимости
позволили найти значения допусков исходных
звеньев для шпоночных соединений деталей с
различной формой посадочной ступени и
расположением шпонки и шпоночного паза,
шлицевых, зубчатых соединений с эвольвент-
ным и часовым профилем зубьев.
Соединяемые детали часто имеют
сложную конфигурацию. Задача поиска условий
сборки может быть упрощена, если детали
первоначально соединяются по поверхностям
вращения. Тогда при расчете 5т/ (xAi и тBi)
граничные значения 5X/ , 5у, , 5а/ и 5(3/
можно найти проще.
Для этих соединений деталей 5т/ =360°,
так как для их сборки не имеет значения
относительное угловое положение деталей в
сечении, перпендикулярном к оси отверстия
базовой детали. Кроме того, за допустимое
относительное смещение осей сопрягаемых
поверхностей деталей для /-го момента сборки
этого вида соединений можно принять допуск
2.4.1. 	Исходные уравнения для определения условий сборки деталей,
соединяемых по поверхностям, не имеющим осей симметрии
Обозначения: bAi — минимальная ширина паза втулки в /-й момент соединения
деталей; Ьщ — максимальная ширина выступа вала; НAi — минимальное расстояние от торца до
дна паза вдоль оси Оу втулки; Н^ — максимальное расстояние от торца до выступа вала вдоль
оси 0 У.

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
263
5Xi и допустимый угол скрещивания осей
посадочных деталей у, (рис. 2.4.3).
Согласно уравнениям (2.4.9) и (2.4.10) и
учитывая, что Аа = Аа - Ав = Ав=0
(начало координат системы 0xyz совпадает с
центром отверстия втулки, а ось вала — с
началом 0 системы О'Х' Т Z'), а X' = JK/cosy , ,
можно записать в системе AOi У
8Xj /2 = pAi - pBi cos у,. (2.4.15)
сопрягаемых поверхностей вращения
соединяемых деталей в первоначальный момент их
сборки определяется для момента контакта,
когда край торца вала начинает касаться края
фаски втулки, а его ось располагается
относительно оси отверстия втулки на расстоянии
(рис. 2.4.5, а)
5Хн/2 = Da/2 + СА tg(pA - dBj2 + Св tgcp*,
(2.4.17)
Допуски исходных звеньев должны
обеспечить соединение всех годных деталей.
Допустимое значение относительного
смещения соединяемых деталей bXj минимально
тогда, когда cosy,• =1, т.е. оси посадочных
поверхностей деталей только смещены,
поэтому принимают
bXj/2 = pAi - pBi. (2.4.16)
2.4.1.2. 	УСЛОВИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ
ДЕТАЛЕЙ-СОЕДИНЯЕМЫХ ПО ПОВЕРХНОСТЯМ
ВРАЩЕНИЯ
Достижение точности совпадения осей
посадочных поверхностей соединяемых
деталей. Допуск на относительное смещение осей
где Da — минимальный диаметр конусного
отверстия втулки, изготовленного по нижнему
предельному отклонению; СА,Св,(рА,<рв —
соответственно минимальные высота и угол
заходной фаски в отверстии втулки и на
посадочной ступени вала; dB — максимальный
диаметр конической посадочной ступени
вала, изготовленной по верхнему предельному
отклонению.
Углы у i и 5Xj характеризуют точность
относительного положения осей посадочных
поверхностей вращения соединяемых деталей.
Для обеспечения вхождения одной детали в
отверстие другой угол у н не должен превы-
Рис. 2.4.5. Схемы для определения условий сборки деталей, соединяемых по поверхности вращения

264
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
шать угол у , соответствующий моменту
центрирования деталей:
|у„|ф|. (2.4.18)
Значение угла у зависит от
соотношения формы и размеров сопрягаемых
поверхностей соединяемых деталей.
Для деталей, соединяемых по
цилиндрическим поверхностям с гарантированным
натягом (dg > DА ) при отсутствии заходной
фаски (Cg =0), значение угла у можно
найти на основе теоремы синусов из
треугольника со сторонами dg, DA и углами у
и 90°+ф^ (рис. 2.4.5, б):
D л cos ф л
у = -<рл + arccos А . А . (2.4.19)
<*в
Используя схему на рис. 2.4.5, б, можно
определить допуск на относительное
смещение соединяемых деталей:
5X/2 = -(DA-dBcosy)/2. (2.4.20)
где фк — угол уклона конусных деталей;
bX/2 = (DA~dB)/2. (2.4.24)
Условия сборки деталей, соединяемых
по коническим поверхностям и
цилиндрическим поверхностям с зазором, по мере
установки вала или втулки (увеличения значения
координаты z) будут изменяться.
Значения угла у' (рис. 2.4.5, д) для
любых промежуточных положений деталей в
процессе сборки соединений могут быть
найдены из треугольника стп:
dg csc|l80° - 90° - фк - X - y'j =
= cm • csc(90° + фк|,
где X = arcctg[- 1§фк + Da/A] (из
треугольника скт); cm = ^А2 + (Da - A tg Фк)2 =
= A esc X .
Тогда
Если со стороны торца посадочной
ступени вала имеется заходная фаска (рис. 2.4.5,
в), то
У = “Фк
- X + arccos
dg со$фк
A esc X
(2.4.25)
(dB - 2CBtgq>B) cosipB
у = -фд + arccos ;
Da
(2.4.21)
ЪХ/2 = DA/2-dB/2-CBtgq>B. (2.4.22)
Относительный перекос деталей,
соединяемых с гарантированным натягом, в
последующие моменты после их центрирования
будет близок к нулю. Так, например, при
натяге 0,022 мм и длине посадочной
поверхности А — 12 мм угол относительного
скрещивания осей посадочных поверхностей
деталей у =8'; при А = 20 мм у' = 3' и при
А = 30 мм у' = Г. Соответственно для натяга
0,055 мм при А — 10 мм у' = б'ЗО", при
А = 20 мм у' = 2'30” и при А = 30 мм
?' = !'•
Для соединения деталей с
гарантированным зазором (dg < DA ) у и на основе
теоремы синусов из треугольника зжи (рис.
2.4.5, 	г) находим
Ь'Х/2 = DA/2 - A sin фк -{dg cosу')/2 .
(2.4.26)
Найденные условия сборки для
достижения точности совпадения осей посадочных
конических поверхностей деталей
использованы для расчета допусков исходных звеньев
для деталей с цилиндрическими посадочными
поверхностями, соединяемых с
гарантированным зазором, при этом нужно принять угол
фк = 0. Допустимые значения у приведены
в табл. 2.4.2, а допуски на смещения
рассчитываются с использованием данных табл. 2.4.2
и 2.4.3.
Вычисленные по (2.4.19), (2.4.21),
(2.4.23), (2.4.25) углы у или у' не должны
превышать предельно допустимых значений
упр , ограниченных:
1) соотношением размеров торца вала и
длиной Lp его посадочной ступени, иначе
торец детали, имеющий диаметр Dg , будет
упираться в сопряженную деталь раньше, чем
вал войдет в отверстие (рис. 2.4.6, а):
У = “Фк + arccos
dg cos фк
~D~a
(2.4.23)
У ^ Ynp
= arctg
2 Lp
DB - dB
(2.4.27)

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
265
2.4.2. 	Условия автоматической сборки деталей,
соединяемых по цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором
H/d
Н/е
щ
и/g
Da
(DA-dB)/2,
(DA-dB)/2,
(DA-dB)/2,
(Ра - dB)/2,
У
ММ
У
ММ
У
ММ
У
ММ
~~ 1
11°29'
9°36'
6° 18'
3°37'
2
8°07'
0,010
6°47'
0,007
4°26'
0,003
2°34'
0,001
3
6°37'
5°32'
3°37'
2°05'
4
6°59'
5°44'
4°03'
2°34'
5
6° 18'
0,015
5°08'
0,010
3°37'
0,005
2° 18'
6
5°46'
4° 19'
3°18'
2°05'
7
6°52'
4°5Г
3°30'
2° 10'
0,002
8
5°46'
0,020
4°28'
0,012
3°15'
0,006
2°01'
9
5°36'
4° 16'
3°03'
1°57’
10
5°08'
4°03'
2°54'
1°48'
11
5°28'
4°22'
3°03'
1°53'
12
5° 14'
4° 16'
2°57'
1°49'
13
4°47'
4°03'
2°50'
1°46'
14
4°44'
0,025
3°52'
0,016
2°45'
0,008
1°44'
15
4°4Т
3°44'
2°40'
1°36'
16
4°31'
3°36'
2°34'
1°35'
- 17
4°23'
3°29'
2°30'
1°ЗГ
18
4° 14'
3°23'
2°25'
1°29'
19
4°45'
3°43'
2°38'
1°33'
20
4°37'
3°37'
2°34'
1°31'
0,003
21
4°32'
3°32'
2°30'
1°29'
22
4°24'
3°27'
2°26'
1°26'
23
4° 18'
3°23'
2°23'
1°25'
24
4° 14'
0,032
3°18'
0,020
2°20'
0,010
1°23'
25
4°06'
3°14'
2° 17'
1°2Т
26
4°04'
3°11'
2° 15'
1°20'
27
4°00'
3°07'
2° 12'
1 ° 18'
28
3°56'
3°04'
2° 10'
1° 17'
29
3°50'
3°0Т
2°08'
1 ° 15'
30
3°43'
2°57'
2°05'
1 ° 14'
32
4°04'
3°12'
2° 16'
1°20'
34
3°56'
3°07'
2° 12'
1°19'
35
3°54'
3°04'
2° 10'
1 ° 18'
36
3°50'
3°0Т
2°08'
1 ° 17'
38
3°43'
2°56'
2°04'
1° 15'
40
3°37'
0,040
2°52'
0,025
2°0Г
0,012
1°13'
0,004
42
3°33'
2°48'
1°58'
1°1Г
44
3°32'
2°44'
1°56'
1°09'
45
3°28'
2°42'
1°54'
1°09'
46
3°23'
2°40'
1°53'
1°08'
48
3°19'
2°37'
1 °51'
1°06'
50
3°14'
2°34'
1°40'
1°05'

266
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
2.4.3. 	Гарантированная ширина фаски CAtgyA и C^tgcp в соединяемых деталей
Пределы изменения
высоты фаски СА или
Пределы изменения угла цА или фд заходной фаски
Св, мм
60° ± 2°30'
45° ± 2°30'
10° ± 2°30'
8° ± 2°30'
о
+1
о
Г-"
0,16-0,3
0,25
0,15
0,02
0,015
0,017
0,26-0,4
0,41
0,24
0,03
0,025
0,027
0,36-0,5
0,57
0,33
0,05
0,035
0,038
0,46-0,6
0,72
0,42
0,06
0,044
0,048
0,64-0,8
1,00
0,59
0,08
0,062
0,067
О
оо
о
1,31
0,77
0,11
0,081
0,088
0,60-1,2
0,94
0,55
0,08
0,058
0,063
1,00-1,6
1,57
0,92
0,13
0,096
0,105
1,40-2,0
2,20
1,28
0,18
0,135
0,147
1,90-2,5
2,98
1,74
0,25
0,183
0,200
2,40-3,0
3,77
2,20
0,32
0,231
0,252
3,25-4,0
5,10
2,98
0,43
0,313
0,342
4,25-5,0
6,67
3,90
0,56
0,394
0,430
5,25-6,0
8,24
4,82
0,69
0,490
0,535
2) или соотношением высоты заходной
фаски вала и диаметра отверстия втулки (рис.
2.4.6, б и табл. 2.4.4):
. Со
У — У пР = arcsin (2.4.28)
иА
Существуют ограничения и при
установке вала в многоопорный корпус. В этом
случае расчет условий сборки соединений ведут
отдельно для каждой пары сопрягаемых
поверхностей деталей [угол у для ступени
большего диаметра не должен превышать угол
упр , найденный из треугольника абв (рис.
2.4.6, в)]:
У пр = arcsin--Г-—-, (2.4.29)
zlA\
а для ступени меньшего диаметра — угол
упр , найденный из треугольников гдж и гзж
(рис. 2.4.6, г):
Рис. 2.4.6. Схемы для расчета предельно допустимого
угла скрещивания осей посадочных поверхностей
вращения соединяемых деталей
dа\ — dл')
- arcsin
^Д1 - dВ2
ylilAl + H + CA2)2+(dAl-dA2)7
(2.4.30)

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
267
2.4.4. 	Значения углов упр для деталей,
соединяемых с гарантированным натягом
DAi мм
С в, мм
Упр
2
0,4-o,i4
7°28'
3
0,6-0,14
8°49'
6
0,5-0,14
3°30'
6
1,0-0,16
8°03'
8
1,5-0,6
4° 18'
10
0
1
О
2°04'
10
1,5-0,6
5° 10'
10
©~
1
©,
,<N
8°03'
12
1,8-о,6
5°44'
16
2,0-о,б
5°
20
0,5-o,i4
1°02'
20
2,0-о,б
4°04'
25
3,0-о,6
5°30'
30
0,5-o,i4
0°41'
30
2,0-о,б
2°40'
30
4,0-0,75
6° 12'
40
2,0-о,б
2°
40
5,0-0,75
6°06'
50
0,5_o,i4
0°25'
50
2,0-0,6
1°36'
50
6,0-0,75
6°02'
60
2,0-0,6
1°20'
60
6,0-0,75
5°01'
70
2,0-0,6
-1 °09'
80
2,0-0,6
1°
80
6,0-0,75
3°46'
90
2,0-0,6
0°53'
100
2,0_о,б
0°48'
100
6,0-о,75
3°
где dA | , dA2, dg| , dg2 “ диаметры
соответственно большего и меньшего
цилиндрических отверстий корпуса, обработанного по
нижнему предельному отклонению или
ступеней вала, изготовленного по верхнему
предельному отклонению; lAj — длина
посадочной поверхности большого отверстия в
корпусе; Н - расстояние между стенками
корпуса: СА2 - высота заходной фаски в меньшем
отверстии корпуса.
Если предельно допустимые значения
УШ упр > у [см. (2.4.19), (2.4.21), (2.4.23) и
(2.4.25)], то соединение деталей возможно при
значении угла поворота, равном у, если
неравенство не выдерживается, то для
осуществления сборки нужно приняты меньшее из
значений угла, т.е. упр.
Пример. Необходимо определить условия
сборки для запрессовки втулки dв = ЗО^0*045 мм с
высотой заходной фаски Св = 4_j мм и углом
ФЯ = 10° ± 2°30' в отверстие диаметром DA = 30-одо
мм с фаской высотой СА = 4_4 мм базовой детали -
картера сцепления грузового автомобиля.
Согласно уравнениям(2.4.18), (2.4.21) и (2.4.28)
Гн = У = -(ю° -2°30') +
[з0,045 - 2(4 - I)tg(l0° - 2°30')|cos(l0° - 2°30’)|
+- arccos< * — 1 -1 >
30-0,023 j
3
> У пР = arcsin — ±5 42 •
3^-0,023
Из уравнения (2.4.17)
6XJ2
30.
0,023 л 30,045 { л
-— + 0 — + (4 - 1) х
2 	2
tg(l0°-2°30') = 0,361 мм
Условия сборки прессовых соединений
деталей при наличии заходных фасок
достаточно свободные и определяются
соотношением размеров заходных фасок и диметров
посадочных поверхностей. Допуски исходных
звеньев технологической системы достаточны
для обеспечения изготовления поступающих
на сборку деталей, а также для изготовления
и длительной эксплуатации сборочного
оборудования и его технологической оснастки.
г
S)
Рис. 2.4.7. Зависимость радиального зазора
от диаметра цилиндрического отверстия (а)
и длины конической посадочной поверхности (б)

268
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Допустимые относительные смещения
соединяемых деталей можно рассчитать или
найти, используя графики на рис. 2.4.7, а и
табл. 2.4.4.
Полученные зависимости и
приведенные табличные данные дают возможность
определить условия сборки для достижения
точности совпадения осей посадочных
поверхностей вращения соединяемых деталей
при аксиальном способе их установки.
Для радиального способа
первоначальные условия сборки при установке валов в
отверстия разъемных корпусов и крышек на
валы находят для наиболее неблагоприятного
их относительного положения, когда наклон
вала совпадает по направлению со смещением
5^fH (рис. 2.4.8, а). Тогда в системе
можно написать
У и = arcsin -А -2JX- , (2.4.31)
где dA — наименьший диаметр конического
отверстия, изготовленного по верхнему
предельному отклонению, для цилиндрического
отверстия dA = DA\ I ~ измеренное вдоль
оси вала расстояние от его торца до точек
контакта соединяемых деталей.
ю
Рис. 2.4.8. Схемы для расчета условий сборки
при размещении валов в отверстия
разъемных корпусов
Некоторые особенности характерны для
установки валов и многоопорные корпусные
детали (рис. 2.4.8, б). Величину угла ун
нужно рассчитывать отдельно для каждой ступени
dAi , Ly и dA2 , /2 • Наименьшее из
значений угла при равных допусках §ХН и будет
определять предельное значение угла у н .
Если ширина ЬА\ впадины в корпусе меньше
dA\ , то в уравнение (2.4.31) вместо dAy
следует подставить ЬА\ и соответственно
вместо dA\ — bA 1 , вместо dА2 — ЬА2-
Условия сборки для цилиндрических
соединений деталей с гарантированным натягом
и зазором зависит от ширины и углов заход-
ных фасок. Поэтому фаски на соединяемых
поверхностях деталей следует выполнять
возможно большей ширины и с малыми углами.
Если зазор при сборке цилиндрических
соединений велик, то условия сборки
достаточно свободны.
Сборка соединений деталей с
переходными посадками, при которых зазор и натяг
не гарантированы, всегда сопровождается
некоторым количеством брака. Для снижения
брака необходимо, чтобы детали в
первоначальный момент сборки соединялись с
гарантированным зазором. Для этого нужно
предусмотреть в отверстии втулки проточку,
переходящую в фаску, либо на заходном конце
вала - ступень меньшего диаметра,
постепенно переходящую в ступень требуемого
размера (см. подразд. 2.2.2).
Из сопоставлений значений допусков на
относительное смещение (см. рис. 2.4.7, б и
табл. 2.4.3) и углов поворота деталей видно,
что наиболее целесообразной формой
сопрягаемых поверхностей деталей является
коническая, обеспечивающая значительный зазор
между соединяемыми деталями в
первоначальный момент их сборки, который по мере
соединения деталей будет уменьшаться.
Вследствие этого там, где это возможно по
служебному назначению изделия и
экономически целесообразно, следует заменять
цилиндрические соединения деталей
коническими.
Применение радиального способа
сборки для достижения точности совпадения осей
сопрягаемых поверхностей вращения деталей
всегда предпочтительно, поскольку
обеспечивает в первоначальный момент их соединения
значительно более свободные условия сборки
по сравнению с аксиальным способом.

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
269
При сборке соединений деталей,
сопрягаемых по поверхностям вращения,
необходимо достичь не только требуемой точности
совпадения их осей, но и заданной точности
их относительного осевого положения вдоль
базовой детали.
Достижение точности относительного
осевого положения соединяемых деталей.
Достижение точности заданного относительного
осевого положения при установке деталей,
сопрягаемых по коническим и
цилиндрическим поверхностям, соединяемым с
гарантированным натягом, как правило, не вызывает
значительных трудностей. Точность
обеспечивается осевым перемещением
устанавливаемой детали на заданную величину.
Подобным образом решается эта задача
и при соединении деталей по
цилиндрическим поверхностям с гарантированным
зазором. Однако в некоторых случаях для этих
соединений необходима предварительная
установка деталей с требуемой в
первоначальный момент точностью б£н их осевого
положения (рис. 2.4.9, а):
5гн/2 = (ь„ cosy0)/2 -dB/2 + Cgtg<pB,
(2.4.32)
О)
S)
Рис. 2.4.9. Схемы для расчета условий сборки
соединяемых деталей для достижения точности
их относительного осевого положения
где Ьа - минимальная ширина паза; у0 —
максимальный угол перекоса вала в отверстии
втулки; у0 = у'.
В завершающий период сборки
относительное положение деталей должно
соответствовать требованиям, предъявляемым к
собранному соединению (рис. 2.4.9, б). Таким
образом, используя найденные зависимости,
рассчитывают условия сборки деталей,
соединяемых по поверхностям вращения.
Для окончательной оценки, а также для
возможной разработки дополнительных
требований к качеству соединяемых деталей и
установления требований к точности
сборочного оборудования с технологической
оснасткой потребуется выявить все составляющие
звеньев и установить их точность.
2.4.1.3 УСЛОВИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ
РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
Условия сборки таких соединений
имеют две особенности. Первая связана с тем,
что для резьбовых деталей выдерживается
определенное соотношение между высотой
профиля, шагом Р и гарантированным
зазором в резьбовом соединении.
Допустимое первоначальное смещение
соединяемых деталей с цилиндрической
резьбой (рис. 2.4.10)
ЪХн/2 = ЪХ12 -
= СА tgcp^ +CBtgipB -кР + Ь/2,
(2.4.33)
где к — коэффициент, определяющий
соотношение между размерами шага резьбы и
высоты профиля; b — минимальный зазор по
среднему диаметру резьбы.
Для деталей с метрической резьбой с
посадкой по ГОСТ 16093-81 b = 0,030 +0,22Р
для G/g, b = 0,065 + 0,022 Р для (7/с, а
к = 0,54125; для трапецеидальной
одноходовой резьбы (ГОСТ 9484-73) b является
функцией шага Р и угла v профиля резьбы,
к = 0,5; для трубной цилиндрической резьбы
(ГОСТ 6357-73) b =0; к = 0,6403.
Вторая особенность связана с профилем
винтовых поверхностей, усложняющих
нахождение допустимого угла скрещивания осей
сопрягаемых поверхностей деталей. Угол у и
ЬХ определяют после завинчивания гайки на
один оборот. Для этого необходимо найти
координаты точки с, как пересечение
окружности радиусом г боковой стороной профиля
резьбы гайки. Зная координаты точек лис,

270
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
в
Рис. 2.4.10. Схемы для расчета условий сборки
резьбовых соединений
можно найти угол у как возможное изменение
положения радиуса-вектора г. Радиус
г = ^d2B+(h + Р/2)2 (h - притупление
резьбы). Тогда
Y
arctg
0,5 Р + h + b tg0,5v
d~B
- arctg
0,5 Р + h
dB
(2.4.34)
Из общей формулы (2.4.34) для любых
резьбовых деталей можно найти у для деталей
с цилиндрической метрической резьбой
(ГОСТ 16093-81) с v = 60° и
h = (2 • 0,866Р tg 30°)/8 = 0,125 Р;
У
arctg
0,625 Р + big 30°
- arctg
0,625 Р
dB
(2.4.35)
Используя уравнения (2.4.33) - (2.4.35),
можно вычислить и у для любых
резьбовых соединений деталей (табл. 2.4.5 — 2.4.7).
2.4.5. Значение углов у для деталей,
соединяемых по посадке G/g*
Резьба
Угол
± У
М
Р
1
0,25
1°17'
1
0,2
1°16'
1,2
0,25
1°03'
1,4
0,3
57'
1,4
0,2
51'
1,6
0,35
50'
1,8
0,35
44'
1,8
0,2
39'
2
0,4
4Г
2
0,25
37'
2,2
0,45
39'
2,4
0,45
35'
2,5
0,35
ЗГ
3
0,5
30'
3
0,35
26'
3,5
0,6
26'
3,5
0,35
22'
4
0,7
19'
4
0,45
15'
5
0,8
19'
5
0,45
17'
6
1
18'
6
0,75
16'
6
0,45
14'
7
0,75
13'
8
1,25
15'
8
0,75
12'
8
0,5
1Г
10
1,5
13'
10
1,25
12'
10
1
10'
10
0,75
09'
10
0,5
08'
12
1,75
12'
12
0,5
07'
14
2
11'
14
1,5
09'
14
1,25
08'
14
0,75
06'
16
2
09'
16
1,5
08'
16
1
06'
16
0,75
06'
18
2,5
10'
20
2,5
09'
20
2
07'
20
1,5
06'
20
1
05'
20
0,75
04'
22
2,5
08'

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
271
2.4.6. Значения углов у для деталей, соединяемых по посадке G/e (при ЬХ = 0)
Резьба
Угол
±У
Резьба
Угол
±У
М
Р
М
Р
8
1,25
24'
18
2,5
14'
10
1,5
20'
20
2,5
12'
10
1,25
19'
20
2
11'
10
1
18'
20
1,5
10'
12
1,75
18'
20
1
09'
14
2
16'
22
2,5
11'
14
1,5
14'
24
3
10'
14
1,25
13'
24
2
09'
16
2
14'
24
1,5
08'
16
1,5
12'
24
1
07'
16
1
1Г
2.4.7. 	Допустимые относительные смещения
деталей с метрической резьбой,
изготовленной с допусками по ГОСТ 16093-70
Шаг
резьбы
Р
Обе детали имеют
заходную фаску
Заходную фаску
имеет одна деталь
Посадка
Посадка
G/g
G/e
G/g
G/e
0,25
0,29
0,30
0,15
0,17
0,3
9,34
0,36
0,18
0,20
0,35
0,40
0,41
0,21
0,22
0,4
.0,45
0,47
0,23
0,25
0,45
0,50
0,52
0,26
0,28
0,5
0,56
0,58
0,29
0,31
0,6
0,67
0,69
0,34
0,36
0,7
0,79
0,80
0,41
0,42
0,75
0,83
0,85
0,43
0,44
0,8
0,88
0,90
0,45
0,47
1
1,10
1,12
0,56
0,58
1,25
1,37
1,40
0,70
0,72
1,5
1,65
1,67
0,84
0,86
1,75
1,93
1,95
0,98
1,00
2
1,20
1,21
U2
1,13
2.4.1.4. УСЛОВИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ
СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ,
НЕ ИМЕЮЩИХ ОСЕЙ СИММЕТРИИ
Для сборки шлицевых, шпоночных и
подобных соединений, необходимо
достигнуть совпадения осей посадочных
поверхностей вращения соединяемых деталей и их
относительного углового положения в
сечении, перпендикулярном к оси одной из них.
При сборке шпоночных соединений
угол тн , а, следовательно, и допуск 5тн в
первоначальный момент сборки соединения
при использовании призматических шпонок
зависят от того, где при изменении
относительного положения деталей будет касаться
одна из них другой: по боковой поверхности
(схема 1, табл. 2.4.1, рис. 2.4.11, я, в) или по
глубине паза (схема 2, табл. 2.4.1, рис. 2.4.11,
б, г).
Шпоночные и шлицевые пазы втулок
часто имеют заходные фаски на боковой
поверхности пазов минимальной шириной САЬ
и по глубине паза См (рис. 2.4.12). При
касании деталей по боковой поверхности
возможными их точками контакта будут
выступающие точки м и е (см. рис. 2.4.11, в) на
торце укрепленной на валу шпонки. Касание
будет в той точке, координаты которой
допускают наименьший относительный поворот
(угол тн ) соединяемых деталей.

272
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Для расчета предельно допустимых углов
поворота тн и т^ , нужно учесть, что в
первоначальный момент сборки соединения,
текущая ширина паза bAi = ЬА + 2САЬ , где
ЬА — минимальная ширина паза втулки.
Тогда для точки касания М (рис. 2.4.12, а) с
учетом параметров шпоночного соединения
(см. рис. 2.4.11, а)
1 Ан
arcsin
С ль + ЬА /2
— .... ... = - arctg ———г
- Свь + Ьв/2)2 + (Г' + fB+ d'B/2)2 Г +tB
Б' ~ Свь + Ьв!'!
ds! 2
(2.4.36)
8) Ф
Рис. 2.4.11. Схемы расположения деталей шпоночного соединения при сборке:
о, б действительные; в, г - расчетные

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
273
Рис.2.4.12. Шпоночные и шлицевые соединения деталей с заходными фасками
I увеличено
Рис.2.4.13. Вал с конической посадочной ступенью и шпонкой
Здесь Б' = Г sin у,- cos у,- + Ь'х/2 , где
Г — расстояние вдоль оси вала (рис. 2.4.13)
от торца до точки контакта М (см. рис. 2.4.12,
а), координаты которой соответствуют 5'х,
8 'у и у/, назначаемым в пределах допусков
&ХН и ун , найденных по условиям сборки
деталей по поверхностям вращения; Cgb —
минимальная ширина фаски на боковой
поверхности выступа вала; bg — максимальная.
ширина выступа вала; Г' = /' sin у , sin iр,- +
+ Ь'у/2 (см. рис. 2.4.11, а); t'g -
максимальная высота выступающей из вала шпонки в
точке касания М (см. рис. 2.4.12, а);
'д = (?В - Cft)/cosФк — для шпонки,
расположенной параллельно образующей конусной
шейки вала (см. рис. 2.4.13) с углом наклона
срк , где tg — максимальная высота
выступающей из вала шпонки; Cgt —
минимальная высота заходной фаски со стороны
торцовой поверхности шпонки; t'g=tg-Ggt —
для шпонки, расположенной параллельно оси
вала; dg — максимальный диаметр конусного
вала при касании в точке М (см. рис. 2.4.12,
а).
При использовании шпонок исполнения
А (ГОСТ 8788-68) с радиусом скругления
торца, равным половине максимальной ширины
шпонки bg/2, формула (2.4.36) упрощается,
так как Cgb - bgjl. Угол тн (касание
деталей осуществляется в точке е) в уравнении
(2.4.36) является функцией четырех
переменных 5'х , 5'у , у/(<Х/,Р/) , поэтому минимум
функции находят численным
дифференцированием. Допуски на относительное смещение
осей посадочных поверхностей деталей вдоль
координатных осей и угол у/ по мере
соединения деталей будут изменяться. К началу
вхождения шпонки в паз сопряженной детали
8'х , 5'у и у/ близки к нулевому значению,
если детали сопрягаются по посадочной
цилиндрической ступени вала с
гарантированным натягом. В других случаях угол у,- может
оказаться также меньше того, который был
рассчитан по формуле (2.4.23).
При вычислении угла тн для
конических и цилиндрических посадочных ступеней
деталей, соединяемых с гарантированным
зазором, целесообразно принять границы

274
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
численного дифференцирования в пределах
найденных значений 8Х и у .
Для шпоночных соединений, у которых
шпонка касается дна паза втулки, угол тн
можно рассчитать из треугольников зОи и кОл
(см. рис. 2.4.11, г):
Б" — Спь + Ьв!2
тн = *Ан = arctg——тт—- arccos
{А + С At + А</2
r + fi + d'il2 ^Б„ _ Свь + Ьв/1)2 + (Г, + t,, +
■. (2.4.37)
Здесь Б" = /"siny,* cosvp/ +8'x/2; Г" = /" х
xsiny, cos vp/ + Ъ'у/2; где /" - расстояние
вдоль оси вала от торца до точки контакта и;
для шпонки, параллельной оси вала (рис.
2.4.13): I" = Г + bBf2; tfB = — 0,5^? sin фк ,
tB — максимальная высота выступающей из
вала шпонки в точке касания и при
расположении шпонки, параллельной оси вала; dB
- максимальный диаметр конусного вала при
касании в точке и; при расположении
шпонки, параллельной оси вала
dB ~ dВ + bB tg <рк ; tA - минимальная
глубина паза втулки.
Для детали, имеющей скругленные
выступы, подобные шпонкам исполнения А
(ГОСТ 8789-68), у которых радиус скругления
САВ равен половине ширины шпонки Ьв/2.
Если шпонка расположена параллельно
образующей конусной шейки вала,
/" = /' + **/2; d4=d'B + bBi%vK.
Если шпонка параллельна оси вала, то
=*В- °>5ЬВ sin Фк ; d'B=dB + bB tgcpK ;
Г = Г + Ьв/2 . В остальных случаях dB = dB;
tB и Г = Г
Аналогично для вала можно найти
значение предельно допустимого угла тВн в
первоначальный момент сборки шпоночного
соединения при переменном угловом
положении укрепленной на валу шпонки
относительно паза втулки.
При касании деталей по заходной фаске
на боковой поверхности паза втулки
т#и = arcsin ■
-Б' + САЬ + Ьв/2
- - arctg -
-Свь + 6д/2
i{-CBb + bBl2f+{-Св,+1'Ь+сГЫг)2 °-CBl+t'i + dB/2
При контакте по заходной фаске, расположенной на дне шпоночного паза втулки
(2.4.38)
т Ви= arctg
-СВь + Ьв]2
*'в + dB/2
- arccos
-Г" + CAt + tA + Da/2
>/(- Свь + bB/2)2 + (t'a + dB/2)2
(2.4.39)
Допуск 8т в равен наименьшему из двух
наименьших значений 21x^1. Значение 8т^{
будет являться допустимым поворотом вала с
укрепленной в нем шпонкой при неизменном
положении его оси и паза втулки.
Первоначальным условием
автоматической сборки шпоночных соединений деталей
для достижения точности их относительного
углового положения в сечении,
перпендикулярном к оси базовой детали, бтн является
минимальное удвоенное значение угла тАн
из значений полученных по формулам
(2.4.36), (2.4.37). Из этих общих формул
можно получить частные выражения при 8'Х = О
и у' = 0 , т.е. для тех случаев, когда детали
сопрягаются по цилиндрическим
поверхностям с гарантированным натягом. Тогда для
шпоночных соединений при применении
запрессованных на валу призматических
шпонок исполнения А (ГОСТ 8789-68) с
допусками на размеры по Вз, соединяемых с
пазом втулки, выполненным с допуском
по ПШь допустимые углы поворота
т„ = тАн = тбудет иметь значения,
указанные в табл. 2.4.8.
Поэтому при отсутствии заходиых фасок
у деталей как в первоначальный момент
сборки (тн = тАн = тди), так и в собранном
соединении (т = тА = тв) допустимый угол их
относительного поворота 30"-4'. Поэтому при
отсутствии заходных фасок у деталей собрать
их автоматическим путем невозможно. Для

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
275
2.4.8. 	Значения допустимых углов тн
относительного поворота деталей
шпоночных соединений в сечении,
перпендикулярном к оси сопрягаемой
поверхности вращения базовой детали
dB
ЬА
*в
±*н
6
2,010
0,8
15°20'
7
2,010
0,8
13°ЗГ
8
2,010
0,8
12°05'
10
3,010
1,2
14°28'
12
4,015
1,5
17°59'
14
5,015
2,0
1б°11'
16
5,015
2,5
14°ЗГ
18
6,015
2,5
15°10'
20
8,020
2,5
18°43'
24
8,020
3,0
5°47'
26
8,020
3,0
5°59'
30
8,020
3,0
6°04'
32
10,020
3,0
4°27'
36
10,020
3,0
4°34'
40
12,025
3,0
3°31'
42
12,025
3,0
3°32'
45
14,025
3,5
2°54'
48
14,025
3,5
2°55'
50
14,025
3,5
2°56'
55
16,025
4,0
2°34'
60
18,025
4,0
2°58'
65
18,025
4,0
3°00'
70
20,030
4,5
2°42'
75
20,030
4,5
2°44'
80
22,030
5,0
2°25'
90
25,030
5,0
2°05'
95
25,030
5,0
2°06'
100
28,030
6,0
1°50'
осуществления автоматизации их сборки
необходимо зенковать фаски по контуру
шпоночного паза втулки.
При установке шпонки исполнения А на
вал изменения угла тн могут быть
значительными, если шпонку расположить под
углом к оси посадочной ступени вала
тн = г,**, * arcsin . (2.4.40)
dB
Расчеты показывают, что использование
описанного метода для установки шпонок не
представляет трудностей с точки зрения
обеспечения достижения точности.
Условия сборки шлицевых прямобочных
соединений по ГОСТ 1139-80 во многом
такие же, как шпоночных соединений. Разница
заключается в том, что обе задачи сборки —
достижения точности совпадения осей
посадочных цилиндрических поверхностей
деталей и относительного углового их положения
в сечении, перпендикулярном к оси базовой
детали, - решаются совместно (рис. 2.4.14).
Первоначальные условия сборки
шлицевых соединений деталей, если шлицевой вал
имеет заходную фаску на торце СВг и
касание деталей осуществляется по торцу со
стороны боковой поверхности шлицев:
свь'
Рис.2.4.14. Схемы расположения деталей
при сборке шлицевого соединения:
а - вал не имеет заходной фаски; б — на торце вала
имеется заходная фаска шириной Сдг
хВн ~ arcsin
-Я + С ль +
-CBr +dBн/2
- arcsin
-СВь' + Ьв/2
сВг +4вн/2 9
(2.4.41)
тн = гАн = arcsin-
С ль +
(£ - Свь. + Ьв/2)2 + Г + J(- CBr +dBH/2)1 - (- CBb- + Ьв/2)2
- arctg
В - Свь> + Ьв/2
r + ^-CBr+dBH)2-(-CBb.+bB/2)2 ’
(2.4.42)

276
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
где djfa — диаметр наружной поверхности
шлицевого вала, изготовленного по верхнему
предельному значению; С^ь> — минимальная
ширина фаски на торцовой поверхности
шлица.
Допуски на относительный поворот де-
талей бт^ = 21x^1; 5тн = 2|тн| = 2|т,,н|.
Расчеты показывают, что условия сборки
шлицевых соединений деталей, особенно в
отношении достижения точности
относительного углового положения, настолько жесткие,
что практически изготовить шлицы у валов и
пазы в отверстиях сопрягаемых деталей с
достаточной точностью их расположения
невозможно. Не могут быть существенно
увеличены допуски и путем создания заходной фаски
на валу Сдг. Поэтому при автоматизации
конструкция шлицевого соединения деталей
должна быть пересмотрена. Необходимо либо
заменить шлицевое соединение деталей
значительно более простым с точки зрения
автоматизации сборочных работ и изготовления
деталей коническим соединением с
гарантированным натягом, либо зенковать фаски по
периметру шлицевых пазов втулки либо
предусмотреть па валу шлицевый участок с
утоненными шлицами. Кроме того, возможно
также скругление торцов шлицев; заходные
фаски должны быть предусмотрены на валу и
в отверстии втулки.
При измененной конструкции
шлицевого соединения первоначальные условии их
сборки могут быть значительно расширены.
Допуск 5тн , как правило, будет достаточным
для попадания прямобочных шлицев вала в
паз сопряженной детали.
Условия сборки шлицевых соединений с
эвольвентным профилем шлицев будут
такими же, как для зубчатых соединений.
2.4.1.5. 	УСЛОВИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ
ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
Условия сборки зубчатых соединений
деталей, т.е. величины 8т/, бх, , 5у/ , 5а/, ...,
зависят от формы и размеров поступающих на
сборку деталей, а также от способа их
установки в зубчатую передачу. В завершающий
период сборочного процесса эти допуски
должны быть не больше тех допусков,
которые установлены стандартом на
относительное положение зубчатых колес в собранной
передаче. Для прямозубых передач это
гарантированный боковой зазор jn min между
зубьями сопряженных колес, их перекос по
ширине колеса, пятно контакта и его
расположение.
Гарантированный боковой зазор jnmт
мал, поэтому допуск на относительное
угловое положение зубчатых колес с
эвольвентным профилем зуба 5т (тд и т^),
определяющий в завершающий период монтажа
передачи условия их сборки, будет незначительным
(табл. 2.4.9).
Большинство зубчатых передач
вынуждены собирать с аксиального направления
путем сближения колес и последующего их
сцепления (рис. 2.4.15, а). Заходные фаски
высотой Cgb и Сль на торцах сцепляемых
колес позволяют иметь в первоначальный
период сборочного процесса увеличенный
зазор между зубьями, а поэтому допуск 5тн
будет большим (рис. 2.4.15, б). Допустимые
изменения положения зубчатых колес
возможны в следующих пределах:
2.4.9. 	Значения допустимого угла относительного поворота зубчатых колес т (ГОСТ 1643-72)
Посадка
Межосевое
Е
д
С
В
А
расстояние,
мм
при угле зацепления CL^vq , °
20
30
20
30
20
30
20
30
20
30
80
140"
Т10"
Т50"
Т50"
З'ОО"
2'50"
4'50"
4'30"
7'40"
7'00"
100
ТОО"
ТОО"
Т40"
Т40"
2'50"
240"
4'30"
440"
7'00"
б'ЗО"
125
50"
50"
Т20"
Т20"
240"
2'00"
3'40"
3'20"
5'20"
4'50"
200
40"
40"
Т10"
ТОО"
Т50"
Т40"
З'ОО"
2'50"
4'40"
4'20"
250
30"
30"
ТОО"
50"
Т30"
Т20"
240"
240"
3'40"
3'20"
Примечание. Передаточное отношение колес равно единице.

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
277
Тлн = arcctg
kd\x secct/wo
jпХ + 2Саь COSY 1н + 2Cgb COSy2Н
(2.4.43)
тВн= arcctg
[\-k)d2X secaftv0
JnX + 2САь cos у 1h + 2CBb cos у 2н
®-twO
(2.4.44)
Здесь , Т£и — допустимые отклонения
углов поворота соответственно колеса и
шестерни в первоначальный момент сборки
соединения от их нейтрального положения; к —
коэффициент, учитывающий, какая часть
зазора, ограниченного отрезком нп (см. рис.
2.4.15, б), равным jnX + ^АЬ с0^У\н +
+2C^cosy2h» будет использована на
поворот колеса и какая — на поворот шестерни;
d\x ’ djx “ диаметры, значения которых
соответствуют расположению возможной
точки контакта сцепляемых колес:
d\x = De\ — (— 2Л + 2/Ш1 sin YiH +
De\ COS YIh + 2/ш2 sill Y2h + De2 COS Y2h)’
djx - Del -(- 2Д + 2/ш1 sinylH +
+ De| cosy,H + 2/ш2 sin у2ц +De2 cosy2H),
где Dei , De2 — диаметры окружностей
вершин зубьев соответственно первого и второго
колес; /Ш1 , /ш2 — расстояние вдоль оси
зубчатого колеса от торца вала (колеса) до
возможной точки контакта на зубьях; А —
минимальное межосевое расстояние в передаче;
JnX = S\X ~ U2X i JnX = S2X ~ и\Х ~ наи“
большее значение зазора из двух возможных
вариантов расположения колес (в
соответствии с выбранным значением jnx по линии
центров следует расположить впадину одного
колеса и зуб другого колеса), где S\x =
= dlx(im a - inv a1A- + s,M); 52^ = d2X x
x (inv a - inv a2^ + ^2/^2) “толщина зуба в
нормальном сечении по дуге радиусом
соответственно ^i^/2, djxl^'y si>s2 “толщина
зуба по дуге делительной окружности
соответственно первого и второго колес; ' Щх -
= ~S\X + ndlx/Z\ , и1Х =-s2x +nd2x/Z2 ~
6)
Рис. 2.4.15. Схемы для определения условий сборки
зубчатых колес, соединяемых аксиальным способом:
а, б - для обычных колес;
в - для колес со скругленными торцами
ширина впадины колес по дуге радиусом
соответственно rfjj/2, ^^/2, где Zi j £2 “
число зубьев соответственно первого и
второго колес; Yih>Y2h ~ углы наклона колеса и
шестерни; aAt,o — Уг°л зацепления передачи.
В первоначальный момент сборки
зубчатой передачи допуск на относительное
угловое положение колес 5тАн или 5т ^ . При
наличии фасок на торцах зубчатых колес
допуск обычно составляет 1-2°. Из уравнений

278
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
(2.4.43) 	, (2.4.44) можно найти значения 5т
и 5тпри к = 0 или к = 1. Это означает,
что одно колесо в процессе сборки зубчатой
передачи будет занимать определенное
неизменное положение, а поэтому допустимый
угол поворота сопряженного с ним колеса
будет иметь наибольшее значение.
Желательно обеспечить неизменным положение
большего колеса, тогда меньшее колесо сможет
повернуться на больший угол.
При боковом зазоре ]пх = jnm[n и ОТ'
сутствии заходных фасок (= О , Свь = 0)
у сцепляемых зубчатых колес допуск на их
относительное угловое положение в
первоначальный момент их сборки будет равен
соответствующему допуску в собранной передаче,
т.е. 5тн = 5т .
Вычисления по формулам (2.4.43),
(2.4.44) для последнего из рассмотренных
случаев показывают, что допустимые
отклонения относительного углового положения
зубчатых колес (ГОСТ 1643-72) составляют
несколько минут (см. табл. 2.4.9).
Колеса коробок передач автомобилей,
тракторов и других машин для обеспечения
переключения скоростей имеют скругления
на торцах зубьев (2CAb = S\x и 2Свь =
~ S2X )■ Это облегчает сцепление колес,
расширяет условия автоматической сборки,
поскольку относительный поворот колес
ограничен только выступами скруглений на
торцах зубьев (рис. 2.4.15, в) — положением
возможных точек контакта В и Д. Для колеса,
средняя плоскость одного из зубьев которого
расположена по линии центров, допустимое
значение его углового отклонения в
первоначальный момент сборки зубчатой
передачи с учетом наиболее неблагоприятного
наклона колес (навстречу друг другу в
направлении, перпендикулярном к линии центров
00'), найдено для двух возможных случаев:
1) 	когда относительный поворот колес
ограничен точкой контакта Д\ 2) когда он
ограничен точкой Б.
Для первого случая угол тАн можно
найти как разность двух углов:
тАн ~
180°
Z\
- arccos
А2 + (~ Q
+ Dei/2f-{-C2 + De2/2)2
2A{-Ci+De]/2)
(2.4.45)
где Cj,C2 — высота фаски на головке
соответственно первого и второго зубчатых колес;
Z\ — числа зубьев первого зубчатого колеса.
Тогда
т5н = т/1н (~ Q + DeX/2)/[C2 - De2/2).
(2.4.46)
При контакте зубчатых колес в точке Д
^ Вн
360°
arcctg
zi
/Icsc(l80%i) iso0
г л J - ctg
-C\+De{/2 z\
(2.4.47)
где Z2 ~~ число зубьев второго зубчатого
колеса.
Из двух найденных значений
нужно принять в качестве допустимого
отклонения наименьшее, чтобы гарантировать
сцепление всех зубчатых колес.
Зависимости (2.4.45) - (2.4.47)
справедливы, если сцепляемые зубчатые колеса не
имеют относительного смещения 5хн в
первоначальный момент сборки зубчатой передачи
и наиболее неблагоприятного наклона зубчатых
колес - навстречу друг другу в направлении,
перпендикулярном к линии центров 00'.
С учетом этих условий зависимости
(2.4.45) 	— (2.4.47) приобретают вид
хАи = arctg
180 0,55хн +/щ! sin|yinJ +/щ2 2н|
tg cosyj - !
(0*1/2-Cj) cos
180°
- arctg-
tg
A2 +(De\/2-Ci)2 -(De2/2-C2)2
arccos Ц 7"~ ; — COS У i
2A{DeXl2-Cx) n
(2.4.48)

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ
279
Тдн = arctg
180° 0,58хн + /ш1 sin|ylH| + /ш2 sin|y 2н|
tg cosy2 1 1 1
[De\ /2 - Cj)cos
180°
- arctg-
tg
Л2 + (A>2/2- C2)2 -(Dei/2- Cj)2 ^
arccos * 7 —r — COS Y 7
2A{De2/2-C2) 72
(2.4.49)
tBh = arct8
360 0,56xH + /шi sin|y jHJ + /ш2 sin|y 2HJ
tg cos y2 1 ! 1 1
*2 /n n 360°
(Del 2-C2 cos-
*2
arctg
(n n r*\- 180°
[Dei /2 - Cj j sm cos у j

Л - (DeJ2 - Cj)cos
180°
(2.4.50)
Из уравнений (2.4.45) - (2.4.50) видно,
что при сборке аксиальным способом по
линии центров следует устанавливать зуб
меньшего колеса напротив впадины большего, так
как это увеличивает допуски исходных
звеньев при сборке зубчатых колес. Значения углов
хАн и хВн приведены в табл. 2.4.10.
Допуск 6тн на относительное угловое
положение колес, имеющих скругления или
фаски на торцах зубьев, будет равен
удвоенному значению угла тАн (тдн), если положение
сопряженного базового колеса будет
неизменным. При переменном положении обоих
колес допуск на поворот устанавливается для
каждого из них в отдельности.
При малом гарантированном зазоре и
отсутствии заходных фасок, а также скругле-
ний на торцах зубьев сопрягаемых колес
передачу целесообразно собирать в такой после-
дорательности: сначала нужно ввести колеса в
зацепление сближением в тангенциальном
направлении, а потом смонтировать их на
валы и в корпус. Такая последовательность
установки деталей дает возможность вводить
зубья колес в зацепление со значительным
зазором, который по мере сближения будет
уменьшаться, пока не достигнет заданного
гарантированного зазора y/jmjn. Поэтому при
тангенциальном способе сборки допуск 5ун
будет определяться перекрытием зубьев колес,
равным 2тн (рис. 2.4.16):
5ун = 2ти - /ш, sin|y,„| - /ш2 sin|y2„|;
Ao=d0i/2, (2.4.51)
2.4.10. 	Значения допустимых углов
относительных поворотов колес
зубчатой передачи при скругленных зубьях
Z\ (для
нахождения
Т4н) или
Z2 (ДЛЯ
нахождения
тДн)
180°
- хАн ~
Z)
при
±хВн = 0
iTfa, при Z\
16
80
14
12°5Т
9°50'
10°47'
15
12°
9° 15'
10°09'
16
11°15'
8°45'
9°37'
17
10°35'
8° 17'
9°07'
18
10°
7°53'
8°40'
20
9°
7°09'
7°54'
22
8°1 Г
6°34'
7° 14'
24
7°30'
6°04'
6°42'
25
7° 12'
5°5Т
6°27'
28
6°26'
5°26'
5°59'
32
5°37'
4°39'
5°13'
40
4°30'
3°46'
4° 10'
50
3°36'
3°03'
3°22'
60
3°
2°33'
2°50'
80
2° 15'
1°56'
2°08'
ТА» =°

280
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Рис. 2.4.16. Схема для определения
условий сборки соединяемых тангенциальным
способом зубчатых колес
где ти - модуль зубчатых колес; Д0 -
координата середины поля допуска исходного
звена размерной цепи; dQ\ — диаметр
начальной окружности первого зубчатого колеса.
Уравнение (2.4.51) используют для
расчета допуска 8ун — условий сборки зубчатых
передач из деталей с эвольвентным и часовым
профилем зубьев.
Радиальный способ сборки зубчатых
колес в передачу не может гарантировать
зацепление всех зубчатых колес даже с часовым
профилем зубьев (рис. 2.4.17) поскольку
возможно касание по вершинам зубьев.
Поэтому радиальный способ сборки
зубчатых передач нельзя рекомендовать для
широкого использования при автоматизации
сборки изделий.
В уравнениях (2.4.48)-(2.4.50) искомые
значения хАн, %вн являются функцией
нескольких неизвестных yjH, у2Н, а иногда и бхн.
Уравнения решают путем подбора; граничные
значения искомых величин можно найти,
если принять значения других неизвестных
равными нулю.
Часто зацепление зубчатых колес при
сборке осуществляют одновременно с
установкой по крайней мере одного из колес на вал
либо с монтажом собранного с валом зубчатого
колеса в корпус. Поэтому значения
допустимых углов перекосов деталей у1н и У2н будут
преимущественно ограничиваться в
зависимости от того, возможен ли монтаж колес на валы
или в корпус. Их значения для
цилиндрических и конических посадочных ступеней, а
также для шпоночных и шлицевых соединений
деталей можно найти в таблицах или
рассчитать по приведенным ранее формулам.
Зная условия сборки, можно
предварительно оценить реальность сборки зубчатой
передачи автоматическим путем, а иногда
выбрать наиболее целесообразный способ их
соединения и установки колес перед сборкой.
2.4.2. 	БАЗИРОВАНИЕ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
2.4.2.1. 	БАЗИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ
ТРЕБУЕМОЙ ТОЧНОСТИ СОВПАДЕНИЯ ОСЕЙ
ПОСАДОЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ
СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
Задача базирования заключается в таком
построении размерных и других видов связей,
исходя из найденных условий сборки, при
котором допуски исходных звеньев
проектируемой технологической системы могли бы
быть полностью использованы и
максимальными были допуски на относительное
положение исполнительных поверхностей
базирующих устройств для соединяемых деталей,
т.е. бхз = max; буз = шах; баз = max;
брз = max или 6*3 = max и буз = max (см.
подразд. 2.4.1.1, 2.4.1.2).
Для этого должны быть минимальными
сумма допусков на относительное положение
посадочных и базовых поверхностей вала и
втулки и достигаемая точность базирования
этих соединяемых деталей:
Ьху + 8x2 + 8x4 + 8x5 = min;
Ьу\ + Ъу2 + 8у4 + 8у5 = min;
(2.4.52)
8ot] + 8а 2 + 5сс4 + 8а 5 = min;
SPi + 8Р2 + 8р4 + 6Р5 = min
или
Рис. 2.4.17. Схема для определения условий
сборки зубчатых колес, соединяемых
радиальным способом
8*1 + 8*2 + 6*4 + 8*5 = min;
8yi + 8у2 + 8у4 + 8у5 = min,

БАЗИРОВАНИЕ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
281
где — допуски на расстояние
между осью посадочной и базовыми
поверхностями вала, предусмотренные рабочими
чертежами детали и техническими
требованиями на ее изготовление; 8дс2,8(У2,8*2 >
6x4,8у4,8*4 - допуски на смещение
соответственно базовой поверхности вала (с
индексом 2) или втулки (с индексом 4) при
установке на базирующее устройство сборочной
машины для соединяемых деталей;
8x5,83^5,8^5“ допуски на расстояние между
посадочной и базовыми поверхностями
втулки, предусмотренные рабочими чертежами
детали и техническими требованиями на ее
изготовление; 8аь5Рь5у1~ допуски на
относительный поворот осей посадочных и
базовых поверхностей вала, предусмотренные
чертежами детали; 8а2,8р2,8у2 »
8а4,5р4,5у4~ допуски на относительный
поворот оси базовой поверхности
соответственно вала (с индексом 2) или втулки (с
индексом 4) при установке на исполнительные
поверхности базирующих устройств Для
соединяемых деталей; 8(Х5,5Р5,5у5- допуски
на относительный поворот осей посадочных и
базовых поверхностей втулки,
предусмотренные рабочими чертежами детали.
Минимальная сумма допусков 8*1,5*2?
8x4,8x5,... составляющих звеньев
размерных цепей и цепей относительных
поворотов, связывающих положения посадочных и
базовых поверхностей деталей, может быть
найдена на основе выбора одного из
возможных вариантов базирования
соединяемых деталей. Это объясняется тем, что
можно вычислить точность базирования каждой
из соединяемых деталей и определить
допуски на относительное положение посадочной
и базовых поверхностей для этих деталей,
так как известны технические требования к
их изготовлению.
Выбор схем базирования деталей зависит
от тех задач, которые нужно решать при
сборке каждого соединения, входящего в
изделие.
Для достижения требуемой точности
совпадения осей соединяемых поверхностей
деталей необходимо придать им определенное
положение в пространстве. Положение оси
сопрягаемой поверхности вращения детали,
как любой линии в пространстве, можно
определить посредством координат двух точек
(при базировании по двойной направляющей
базе), либо задать уравнениями плоскости и
перпендикулярной к ней прямой,
проведенной через заданную точку, если базирование
детали осуществляется по двойной опорной и
установочной базам.
Таким образом, положение осей
посадочных поверхностей соединяемых деталей
может быть определено как относительное
положение скрещивающихся в пространстве
двух прямых или двух плоскостей и двух
точек, а также как комбинация двух
предшествующих вариантов. Оси будут совпадать
только тогда, когда обе соединяемые детали будут
центрироваться непосредственно по
посадочным поверхностям по двойной направляющей
базе. Обычно это не удается. Тогда в качестве
базовых поверхностей соединяемых деталей
следует выбирать те поверхности, которые
свободны и не препятствуют установке
деталей в сборочную единицу, а обеспечивают
наибольшую точность положения посадочных
поверхностей соединяемых деталей. Связи
между базовыми поверхностями соединяемых
деталей должны быть наикратчайшими.
На рис. 2.4.18 показаны схемы
базирования деталей при сборке соединений для
достижения требуемой точности совпадения
осей посадочных поверхностей деталей,
имеющих различную конфигурацию и
занимающих различные положения.
На рис. 2.4.19 показаны схемы
базирования, обеспечивающие соединение деталей.
При базировании обеих соединяемых
деталей по двойной направляющей базе должны
быть обеспечены определенное расстояние
Ч3 (см. рис. 2.4.18) между осями базовых
поверхностей деталей и их относительный
перекос 73. Если одна из деталей базируется
по установочной и двойной опорной базам,
а другая по двойной направляющей базе, то
для их соединения также необходимо
обеспечить определенные Ч3 и 73 только между
базовой плоскостью и осью. При
базировании деталей по установочным и двойным
опорным базам для осуществления их
сборки нужно, чтобы угол между базовыми
поверхностями соединяемых деталей и
расстояние между опорными базами не
превышали определенных значений.
В результате выбора баз для
соединяемых деталей должны быть установлены
максимально возможные допуски на
относительное положение исполнительных поверхностей
базирующих устройств для вала и втулки:
6*3 = 8ЯУ - 8*, - 8*2 - S*4 ~ 5*5;
873 = 87/ -871 -8у2 -5у4 -875,
(2.4.54)
где 8*/,87допуски исходных звеньев
для /-го момента соединения деталей.

282
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Рис. 2.4.18. Схемы базирования деталей при сборке соединений для достижения
требуемой точности совпадения осей их посадочных поверхностей и осевого положения деталей
Рис. 2.4.19. Размерные связи между базовыми
поверхностями соединяемых деталей
Минимальная сумма соответствующих
допусков 5*j ,5*2,8*4 и 8*5
составляющих звеньев размерных цепей и цепей
относительных поворотов, связывающих
положения посадочных и базовых поверхностей
деталей, может быть найдена на основе выбора
одного из возможных вариантов базирования
соединяемых деталей. Затем можно
выполнить расчеты, так как известны размеры и
технические требования к изготовлению
соединяемых деталей.
Допуски 8*i, 8*5,8 Y\, 8 У5,...
минимальны тогда, когда в качестве базовых
поверхностей деталей используют поверхности,
расположенные с наибольшей точностью
относительно посадочных поверхностей. Эти
допуски, а также близкие к нулю допуски
5^2,8x4,5а 2,5а4,... не будут оказывать

БАЗИРОВАНИЕ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
283
влияния на процесс соединения деталей, если
при базировании осуществить их
центрирование непосредственно по посадочным
поверхностям. Часто обеспечить такое базирование
для обеих соединяемых деталей невозможно.
Тогда при сборке изделия в качестве баз для
корпусной детали или втулки обычно следует
использовать ее основные базы. Для вала с
целью сохранения единства баз целесообразно
использовать либо технологические базы,
которые уже применялись при механической
обработке (например, центровые отверстия),
либо те его поверхности, которые
изготовлялись на станке вместе с посадочной ступенью
с одного установа.
Таких поверхностей у вала немного, так
как некоторые из них предназначены для
установки последующих деталей изделия, а
остальные имеют свободные размеры.
Для достижения точности совпадения
осей посадочных поверхностей желательно
базирование присоединяемых деталей
осуществлять по двойной направляющей базе. Это,
в первую очередь, необходимо для сборки
изделий, при которой требуется
присоединение нескольких деталей с разных сторон
базовой детали или одновременная их установка с
одной стороны. Если это возможно исходя из
конструктивных размеров и точности
параметров деталей, то корпус или вал
устанавливают и закрепляют на жесткие опоры
базирующих устройств приспособления.
Необходимые для соединения деталей относительные
перемещения и повороты целесообразно
обеспечивать за счет упругих опор
базирующих устройств устанавливаемых деталей (рис.
2.4.18-2.4.20): присоединяемые детали имеют,
как правило, меньшие массу и габаритные
размеры, чем собираемое изделие или базовая
деталь, а поэтому для их установки требуются
меньшая сборочная сила и небольшое
пространство для перемещения.
Упругие перемещения базирующих
устройств должны обеспечить компенсацию
отклонений Кх от заданных положений
соединяемых деталей, но не должны превышать
допустимых значений смещений / 2 и
/ynpsin|YH| (рис. 2.4.21) (/упР -
наикратчайшее расстояние вдоль оси присоединяемой
детали между наиболее удаленными точкой
контакта соединяемых деталей и местом
расположения упругой опоры базирующего
устройства сборочной машины) или 5хн / 2,
SyH / 2 , /упР sin|otHj и /упр sin|pH|. Это объ-
ясняется тем, что упругие опоры -
компенсаторы — изменяют положение устанавливаемой
детали независимо от того, перекошена она
Рис. 2.4.20. Изменение схем базирования
деталей по мере их соединения:
а — перед сборкой; б — в момент соединения
деталей; в - в заключительный период, когда
винт базируется в базовой детали, а самоцетрирую-
шие кулачки раскрыты; 7 — пустотелый конус;
2 — отвертка; 3 — самоцентрируюшие кулачки;
4 — винты; 5 - корпус; 6 — загрузочно-транспортный
лоток; 7- шайба; 8— базовая деталь; 9 - стол
сборочной машины; 10 — искатель
или смещена. На рис. 2.4.20, а, в и рис. 2.4.21
видно, что базирующие устройства — упругие
опоры и самоцентрирующие кулачки —
перемещаются независимо от относительного
смещения и перекоса соединяемых деталей.
Вследствие этого при применении
общих компенсаторов, предназначенных для
компенсации как относительных смещений,
так и поворотов соединяемых деталей, часто
вынуждены уменьшать допуски 5хн, 5ун, 5^н ,
5ан,5рн,8ун, до тех значений, при которых
Рис. 2.4.21. Схема для расчета величины компенсации
упругих опор базирующих устройств

284
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
будут обеспечены равенства 5хн /2 =
— /упр sin|oc н |, 8ун /2 — /упр sin|pH| или
6*н / 2 = /упр sin|yH| = %
Нередко соотношение размеров
присоединяемой детали таково, что базировать ее по
двойной направляющей базе невозможно, а
потому вынуждены базировать деталь по
установочной и другим базам. Такие случаи
имеют место при запрессовке колец
подшипников, втулок (см. рис. 2.4.18, м), при
навинчивании гаек, завинчивании некоторых
коротких винтов и т.д. При такой схеме
базирования присоединяемых деталей возможно их
перемещение в процессе сборки только для
компенсации относительных смещений
соединяемых деталей. Так как в рассмотренных
схемах базирования деталей отсутствуют
компенсаторы относительных поворотов, гайку
навернуть на болт значительно сложнее, чем
винт или болт ввернуть в резьбовую деталь, а
запрессовка втулок, заглушек нередко
сопровождается смятием кромок и появлением
задиров. Повреждения деталей можно
уменьшить, если запрессовку втулки производить
по вертикали сверху вниз, а корпус или само
приспособление базировать таким образом,
чтобы установочная база занимала
горизонтальное положение на упругих опорах,
расположенных на равном расстоянии от оси
отверстия в корпусе под втулку.
Собираемое изделие или корпусная
деталь, а тем более приспособление, обладают
нередко большой массой, поэтому для
осуществления их базирования жесткость упругих
опор должна быть значительной. Для упругой
деформации опор, необходимой для
обеспечения соединения деталей, потребуется
значительная сборочная сила, которая может
вызвать недопустимые пластические
деформации деталей. Поэтому часто невозможна
высококачественная сборка резьбовых и
некоторых других соединений деталей даже при
такой схеме базирования, когда
присоединяемая деталь базируется по установочной базе и
центрируется с помощью упругих опор, а
корпусная деталь размещена так, что ее
основание занимает горизонтальное положение, и
она установлена на упругие опоры (см. рис.
2.4.18, 	ж, з).
Еще большие трудности с обеспечением
качества при сборке соединений деталей
будут возникать при всех других положениях
базовой детали, когда вынуждены базировать
ее на жесткие опоры (рис. 2.4.18, и-м).
Вследствие отсутствия компенсаторов
относительных поворотов сборка деталей в
соединение будет сопровождаться упругими и
пластическими деформациями всех звеньев
технологической системы.
Возможно уменьшение деформаций
звеньев технологической системы
посредством усовершенствования конструкций тех
деталей, которые обычно базируют в процессе
сборки соединений по установочной и другим
базам. Для этого резьбовые и подобные
детали изготовляют по несколько штук в виде
стержня и в таком виде подают на сборку.
При сборке соединения стержень из
резьбовых деталей базируют по двойной
направляющей и другим базам. При затяжке
ввинченная деталь отделяется от стержня.
Уменьшить повреждения деталей
технологической системы в процессе сборки
соединений можно устранив влияние
положения базирующих устройств сборочной
машины на процесс соединения деталей (6х3 = 0;
8уз = 0; баз = 0; 503 = 0 или 5*3 = 0; 8у3 = 0).
С этой целью на направляющих (заход-
ных) частях соединяемых деталей должны
быть изготовлены специальные элементы,
обеспечивающие базирование присоединяемой
детали на базовой либо по установочной (рис.
2.4.22, б) с двойной опорной базой, либо по
двойной направляющей базе (рис. 2.4.22, а).
Тогда возможность соединения деталей
будет зависеть только от их качества:
8*! +
5*5 + 5*2-4 = 8*,- = шах;
5у1....
= 5у,- = шах;
5а j...
(2.4.55)
= 5а/ = max;
5(3,...
= 5(3/ = max,
или
5*,
[ + 5*$ + 5*2-4 = 5*/ ~ max;
8vi
+ 8у5 + 5у 2_4 = 5v/ = max,
где 6x2-4;
$У2-4> $а2-4; 502-4» 5*2-45 5у2-4 “ ДО-
пуски на
базирование одной детали по дру-
гой.
Рис. 2.4.22. Размерные связи, действующие
в процессе сборки при предварительном базировании
присоединяемой детали по базовой

БАЗИРОВАНИЕ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
285
В уравнениях (2.4.55) допуски 6012-4; §02-4
или 6у2-4 близки к нулю. Кроме того, могут
равняться нулю допуски Sjcj или 6x5; Ъу\ или
5уз, если базирование присоединяемой детали
осуществляется по установочной и двойной
опорной базам. Вследствие этого
предпочтение должно быть отдано способу базирования
присоединяемой детали непосредственно по
базовой.
Таким образом, если все
присоединяемые детали изделия можно базировать с
помощью упругих опор-компенсаторов по
двойной направляющей базе для достижения
точности совпадения осей их сопрягаемых
поверхностей, то должен быть выбран именно
этот способ базирования. Базовая деталь
устанавливается на обычные жесткие опоры.
Выбор базовых поверхностей у нее обусловлен
только достигаемой точностью базирования и
точностью их расположения относительно
базовых поверхностей присоединяемых
деталей изделия.
Исключением из этого правила может
быть случай, когда присоединяемые детали
последовательно устанавливаются в
центральные отверстия корпусной детали, ось которых
расположена перпендикулярно к его
установочной плоскости, которая занимает
горизонтальное положение. Тогда бывает
целесообразно корпусную деталь устанавливать на
упругие опоры, а необходимые для сборки
относительные смещения обеспечивать за
счет упругих опор присоединяемых деталей,
которые могут быть базированы как по
двойной направляющей базе, так и по
установочной и двойной опорной базам. Выбор
варианта базирования присоединяемых деталей
изделия будет обусловлен только точностью их
базирования и точностью их расположения
относительно корпусной детали. В остальных,
кроме описанных выше случаев, выбор баз
следует производить только исходя из
достигаемой точности базирования, количества и
вида их размерных связей.
При базировании присоединяемых
деталей по установочной и двойной опорной
базам обеспечить компенсацию относительных
поворотов сопрягаемых деталей не
представляется возможным, а поэтому их сборка будет
сопровождаться упругими и пластическими
деформациями звеньев технологической
системы.
Для обеспечения сохранения качества
соединяемых деталей и увеличения
долговечности сборочной машины требуется
видоизмененная конфигурация направляющих
частей деталей(см. рис. 2.2.113), которая дает
возможность осуществлять технологический
процесс даже при пониженной точности
сборочной машины. Однако технологические
базы приходится создавать специально на
направляющих элементах присоединяемых
деталей, что требует дополнительных затрат.
Выбор схемы базирования базовой
детали для достижения точности совпадения осей
посадочных поверхностей соединяемых
деталей зависит от габаритных размеров и
качества изготовления их поверхностей. Желательно
базовую деталь устанавливать на жесткие
опоры с базированием ее по двойной
направляющей базе путем центрирования по
посадочной конической или цилиндрической
поверхности. Обычно это удается редко.
Поэтому в качестве баз следует использовать
сочетание двух цилиндрических или конических
наиболее удаленных друг от друга
поверхностей детали, которые уже использовались при
обработке посадочных поверхностей либо
изготовлялись вместе с ними с одного установа.
При базировании детали по двойной
направляющей базе используются жесткие
опоры базирующих устройств, поэтому
положение в пространстве (горизонтальное,
вертикальное или наклонное) детали в процессе
сборки не имеет значения.
Аналогично выполняется базирование
детали по установочной и другим базам, если
не предполагается использование упругих
опор. Если же базирование детали
предполагается осуществлять на упругие опоры, то
положение установочной базы детали должно
быть только горизонтальное, а
присоединяемая деталь, базируемая по установочной и
другим базам, должна иметь возможность
перемещаться вертикально вниз. В остальных
случаях, кроме изложенных выше, выбор баз
следует производить только исходя из
достигаемой точности базирования, количества и
вида их размерных связей.
При базировании присоединяемых
деталей по установочной и двойной опорным
базам обеспечить компенсацию
относительных поворотов сопрягаемых деталей не
представляется возможным, а поэтому их сборка
будет сопровождаться упругими и
пластическими деформациями составляющих звеньев
технологической системы. Для
предотвращения таких нежелательных явлений следует
обеспечить базирование присоединяемых
деталей при сборке изделий с помощью упругих
компенсаторов по двойной направляющей
базе либо предусмотреть на заходных
поверхностях соединяемых деталей особые
элементы, обеспечивающие их базирование
непосредственно на базовой детали.
Выбор баз, обеспечивающий возможные
допуски 5уз и ЬХз на относительное
положение исполнительных поверхностей
базирующих устройств для соединяемых деталей

воз286
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
можен только после количественной оценки
всех составляющих звеньев технологических
цепей. Решение поставленной задачи
обеспечивается полностью только при базировании
обеих соединяемых деталей по двойной
направляющей базе с центрированием
непосредственно по сопрягаемым поверхностям
деталей. В общем случае при базировании
соединяемых деталей по указанной выше
схеме точность базирования каждой из деталей
6у2 и бу4, допустимые изменения координат
точек (хз,уз,^з и *4,y4,zk)
присоединяемой детали, точность их относительного
положения буз можно определить, как
возможное изменение положения осей их
сопрягаемых поверхностей, используемых в качестве
технологических баз:
у,- = arccos
(*2 - *i'X*4 - *з) + (у 2 - y’i)(y'4 - Уз) + {гг - z\j& - гз)
~х{)2 +(У2 -yif +(z2 - z[)2J(x'4 - xtf + (у'4 - yif +(г4 -гз)2]
, (2.4.56)
где у/ = У2 - если определяется точность
базирования вала, как возможное изменение
положения оси его базовых поверхностей вращения
при установке этой детали по двойной
направляющей базе; у,- = yi ~ если рассчитывается
угол возможного изменения положения оси
сопрягаемой (в том числе и посадочной)
ступени вала относительно его базовой ступени
(согласно техническим требованиям и данным
рабочего чертежа детали); у,- = yi + у2 ~ если
определяются возможные изменения оси
посадочной ступени вала относительно
исполнительных поверхностей базирующих устройств,
обеспечивающих базирование вала по двойной
направляющей базе; у, = уз — если
рассчитывается возможное изменение относительного
положения исполнительных поверхностей
базирующих устройств для вала и втулки,
обеспечивающих базирование соединяемых деталей
по двойным направляющим базам; у, = Y4
если определяется точность базирования втулки
как возможное изменение положения оси ее
базовой поверхности вращения при установке
этой детали по двойной направляющей базе;
У5 — если рассчитывается возможное изменение
положения оси сопрягаемой (в том числе и
посадочной) поверхности отверстия втулки
относительно ее базового отверстия (согласно
техническим требованиям и данным рабочего
чертежа детали); у, = У4 + Y5 ~ если
определяется возможное изменение положения оси
сопрягаемой поверхности отверстия втулки
относительно исполнительных поверхностей
базирующих устройств, обеспечивающих
базирование втулки по двойной направляющей базе;
ЯьУь^Ь-*- ,X4,y4,Z4 - новые координаты,
определяющие положение оси вала при его
базировании.
Координатная ось 0* опорной системы
совпадает с осью отверстия втулки (х\ = О,
У\ = 0, х2 = О, У2 - 0), и поэтому
У/ = У 4 = arccos
Z4 ~ *3
4 - *з)2 + {УА - Уз}2 + {и - *з)2
(2.4.57)
где *з, уз, Z3, *4, У4, Z4 ~ координаты точек
соответственно 3 и 4-й в опорной системе xyz.
Аналогично рассчитывают ys. При
базировании деталей по сочетанию соединяемых
поверхностей вращения с базовыми — по
двойной опорной и установочной базам -
относительное положение соединяемых
деталей будет зависеть также от точности
относительного положения (yi и ys) сопрягаемых и
базовых поверхностей этих деталей и от
точности их установки (у2 и У4).
При базировании детали по
установочной базе угол между максимально
возможными изменениями положения оси отверстия
втулки (корпуса) будет равен углу У4 или у2
для вала, соответствующему изменению
положения поверхности детали, выбранной в
качестве установочной базы. В первом случае
для определения углов у2 и у4, а также угла уз,
если базирование обеих соединяемых деталей
осуществляется по установочным базам с
опорными точками (хь уь Zu *2, У2, Zi; *3, Уз,
*3 И Xuy'uZu Х2,У2%12, Хз,Уз,1з), нужно
пользоваться уравнениями двух
пересекающихся поверхностей (плоскостей).
Во втором случае, если базирование
одной из деталей осуществляется по
установочной базе, а второй — по
двойной направляющей базе, то угол уз
рассчитывают как угол между прямой
линией (проведенной через опорные точки
двойной направляющей базы) и
плоскостью (которая служит установочной
базой). Оба случая описываются
соответственно уравнениями:

БАЗИРОВАНИЕ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
287
УЗ
У\ Zi 1
Уг гг 1
Уз гз 1
У\ z'l 1
уг гг 1
Уз гз 1
+
г1 xi ]
гг х2 1
гз *з i
1 i
1-2
1 X
де£ 1
:г х2 1
:з 4 1
+
*1 У\ 1
х2 уг 1
хз Уз 1
*1 у{ 1
х'г Уг 1
*3 УЗ 1
aivwo
1
У\ Zi 1
У2 Z2 1
УЗ Z2 1
2
+
Zl Ч 1
гг х2 1
гз *з 1
2
+ :
*1 У\ 1'
Ч У2 1
«3 Уз 1
г
'1
A zi Г
Уг гг 1
Уз гз 1
2
+
г{ х[ 1
гг х2 1
гз 4 1
2
4-
*1 У\ 1
хг Уг 1
4 Уз 1
(2.4.58)
уз = arcsin
У\ г\ I
Уг гг 1
Уз гз 1
[
[ (х2 -х{) +
1
г\ хх 1
гг хг 1
гз *з 1
•(Уг -у!) +
Х\ У\ 1
хг Уг 1
*з У з 1
•(гг -г()
У\ г\ 1
Уг гг 1
Уз гз 1
2
+ :
г\ х{ 1
гг х2 1
гз *з 1
2
+
*1 У\ 1
хг Уг 1
хз Уз 1
2
J(x2- xi f + (у'г - у[ )2 + (гг - г\ )2
(2.4.59)
Аналогично рассчитывают у2 и 74.
Зависимости (2.4.58) и (2.4.59) дают
возможность определить углы у2, уз и 74
относительных поворотов любых соединяемых
деталей при выбранных опорных точках, а также
установить путем подбора значения
координат опорных точек при различных
положениях установочных и других баз соединяемых
деталей, например, тогда, когда ось должна
быть параллельна плоскости — установочной
базе (см. рис. 2.4.18, в) или проходить под
углом (см. рис. 2.4.18, б).
Это позволяет определить углы уь...,У5-
Зная углы уь у2, уз, 74, у 5 и расстояние до
соответствующего начала координат точки 0 или
О' от центра поворота детали, а также допуски
на относительное смещение осей сопрягаемых
и базовых поверхностей вращения
соединяемых деталей (имеющиеся в технических
требованиях и на рабочих чертежах соединяемых
деталей), можно определить сумму смещений
8Х$ вследствие как поворотов
соединяемых деталей, так и их смещений.
Если базирование детали помимо
установочной базы осуществляется по двум
установочным пальцам, обеспечивающим
создание направляющей и опорной баз, то
положение оси отверстия втулки, в которое
устанавливается вал, будет зависеть также от
смещения из-за ее поворота, вызванного
наличием зазоров между базовыми отверстиями в
детали и установочными пальцами
приспособления:
§^4 = А)(*1 + ^2)/ + А"а , (2.4.60)
где 6Л4 — допуск на смещение оси отверстия
втулки при установке на базирующее
устройство; Lq - расстояние от оси базового
отверстия под цилиндрический установочный
палец до оси посадочного отверстия детали; Sj,
s2 - максимальные радиальные зазоры между
соответствующими базовым отверстием
детали и установочным пальцем базирующего
устройства; ^A’J + А”д — расстояние между
осями базовых отверстий в детали (см. рис.
2.4.4).
Допуск SXi на смещение оси посадочной
поверхности вала при установке на
базирующее устройство определяется аналогично
допуску 6Л4 на смещение втулки.
При вертикальном положении оси
посадочного отверстия детали, в качестве
установочной базы которой предполагается
использовать вертикально расположенную или
наклонную поверхность, наклон оси
посадочного отверстия детали будет зависеть не
только от положения установочной базы, но и от
угла наклона детали на установочных пальцах
базирующего устройства:
у 4 = arcsin
(si + s2) / J-Af + А? .
(2.4.61)
Возможное изменение угла наклона оси
посадочного отверстия детали будет равняться
уже сумме у3 и у4, найденных по уравнениям
(2.4.58) 	и (2.4.56).
Кроме того, при выборе варианта
базирования и размещения соединяемых деталей

288
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
следует учесть значения допусков на
относительное положение сопрягаемой и базовой
поверхностей [буJ = 2|п|»&У5 = 2)751,5*, и 8*5].
Лимитирующим фактором, как правило,
является угол относительного поворота
сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей, а
поэтому в качестве установочной базы
целесообразно выбирать поверхность детали,
расположенную перпендикулярно к оси ее
посадочного отверстия, причем при сборке эта
поверхность должна занимать горизонтальное
положение.
Базовая деталь при сборке изделия
закрепляется в приспособлении обычно жестко,
а все необходимые для соединения деталей
движения обеспечиваются за счет
присоединяемой детали, закрепленной в захватном
устройстве промышленного робота или
манипулятора.
2.4.2 2. БАЗИРОВАНИЕ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО
УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ В СЕЧЕНИИ,
ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОМ К ОСИ ПОСАДОЧНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ БАЗОВОЙ ДЕТАЛИ
При сборке шпоночных, шлицевых,
зубчатых и других подобных соединений нужно
достигнуть требуемой точности не только
совпадения координатных осей посадочных
поверхностей деталей, но и определенного их
углового положения в сечении,
перпендикулярном оси сопрягаемой поверхности базовой
детали (рис. 2.4.23, a-в и 2.4.24, а-в).
Размерные цепи Б и р совместно с
цепями А и а, расположенными в плоскости,
перпендикулярной плоскости рисунка,
обеспечивают достижение точности совпадения
координатных осей соединяемых
поверхностей деталей.
Наибольшая точность относительного
углового положения деталей может быть
достигнута базированием их непосредственно по
сопрягаемым поверхностям с центрированием
по выступающим поверхностям шпонок,
шлицев, зубьев с помощью призм либо по
впадинам между шлицами и зубьями,
отверстиям под крепеж во фланцах с помощью
клиньев (рис. 2.4.23, г).
Клинья и призмы желательно выполнять
стационарными, по возможности размещая их
вблизи заходных поверхностей соединяемых
деталей для снижения влияния составляющих
звеньев цепей поворотов аир (уменьшения
/'sinyAsinvpA и /'sinyAcosvpA)/
Ha рис. 2.4.23, в и 2.4.24, б показаны
схемы базирования деталей для достижения
точности относительного углового положения
деталей при сборке соединений (цепь
относительных поворотов т). Допуски составляющих
звеньев 12 и 14 этой цепи зависят от точности
базирования соединяемых деталей. Для
достижения точности относительного углового
положения деталей целесообразно принимать
в качестве базовой деталь с охватывающим
контуром, опорная база которой может быть
расположена на наибольшем расстоянии от
координатной оси z или Z' . В этом случае
необходимый для сборки соединения поворот
должна совершать устанавливаемая деталь.
а) б) г)
Рис. 2.4.23. Схемы базирования деталей и размерные связи, действующие в процессе сборки соединений

БАЗИРОВАНИЕ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
289
Рис. 2.4.24. Схемы и виды размерных связей
технологической системы при соединении деталей
зубчатых передач
При выборе варианта базирования
деталей и способа их сборки необходимо
учитывать размерные связи, которые будут
возникать в процессе соединения деталей (см. рис.
2.4.24, 	а, б, г, д). Предпочтение следует отдать
варианту сборки, при котором количество
размерных связей будет минимальным. Так,
например, при установке аксиальным
способом второго колеса зубчатой передачи в
корпус возможны два варианта.
1. Устанавливают вал, на котором
должно быть смонтировано колесо (см. рис. 2.4.24,
б). Для его установки при сборке нужно
решить одновременно две задачи: а) достижение
Ю — 4204
точности совпадения осей конических или
цилиндрических посадочных поверхностей
соединяемых деталей (обеспечивается
размерными цепями Б и р совместно с цепями А и
а, расположенными в плоскости,
перпендикулярной плоскости расположения цепей Б и
р); б) достижение зацепления колес зубчатой
передачи (цепь относительных поворотов х).
Достигнуть требуемую точность при
решении первой задачи можно посредством
базирования зубчатого колеса по
цилиндрической поверхности центра, который
одновременно базирует по центровому отверстию вал,
размещенный в отверстии корпуса.

290
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Решение второй задачи обеспечивается
сохранением ранее достигнутой точности
углового положения по впадинам между зубьев
первого колеса с помощью подвижного клина
или по зубьям посредством подвижной
ножевой призмы (составляющие звенья с
индексами 2 и 4 цепи т).
2. 	Вначале устанавливают колесо, а
затем осуществляют посадку вала в колесо и
корпус. Таким способом собирать передачу
легче, так как каждая из двух задач решается
отдельно. Кроме того обеспечивается выверка
колеса, корпуса и вала относительно их
общей базы — цилиндрической поверхности
центра (рис. 2.4.24, в).
Однако как в первом, так и во втором
вариантах общее количество составляющих
звеньев размерных цепей (А, Б) и цепей
поворотов (а и р) велико, а допуски исходных
звеньев малы. Решить поставленные задачи
этими способами сборки трудно. Значительно
проще собирать зубчатые передачи
тангенциальным способом, когда обеспечиваются
большие допуски исходных звеньев (рис.
2.4.24, 	г, д). Кроме того, число составляющих
звеньев при решении задачи зацепления
зубчатых колес (цепи /Г и у) невелико. Для
базирования деталей не требуется сложных
конструктивных устройств. В качестве
установочных и опорных баз зубчатых колес можно
использовать детали с плоскими
поверхностями.
Радиальный и
тангенциально-радиальный способы сборки зубчатых передач
основаны на сближении колес в радиальном
направлении (рис. 2.4.24, ж, е), причем, при
тангенциально-радиальном способе
транспортирование устанавливаемого колеса
осуществляется под углом к линии центров. При
подаче деталей вследствие их перекосов возможно
их заклинивание. Поскольку эти способы
сборки соединений не обеспечивают
надежного базирования деталей, их применение
ограничено.
Целесообразнее использовать
тангенциальный способ сборки, при котором число
размерных цепей и цепей относительных
поворотов небольшое, а угловое положение
соединяемых деталей обеспечивается
автоматически.
Таким образом, выбор схем базирования
деталей с учетом возможных способов их
установки имеет существенное значение при
автоматизации сборки соединений.
2.4.2.3. БАЗИРОВАНИЕ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ТРЕБУЕМОЙ ТОЧНОСТИ ИХ
ОТНОСИТЕЛЬНОГО ОСЕВОГО ПОЛОЖЕНИЯ
Для достижения точности
относительного осевого положения деталей желательно
при сборке использовать в качестве баз те их
поверхности, относительное положение
которых требуется обеспечить. Если использовать
эти поверхности не удается, то в качестве баз
должны быть выбраны поверхности,
расположенные с наибольшей точностью
относительно заданных (цепь В на рис. 2.4.23, а). Выбор
способа сборки соединений, базовой детали и
места расположения опорных точек для
соединяемых деталей дает возможность
рассчитать точность их базирования по уравнениям,
используемым для расчета условий сборки
соединений деталей.
При расчетах не следует учитывать
точность базирования детали, если ее значения,
связанные с изменениями размеров
посадочных поверхностей, не превышают последних.
Точность базирования деталей составляет
лишь некоторую часть точности их установки,
которая зависит также от изменения сил
закрепления и физико-механических свойств
соединяемых деталей и базирующих устройств
сборочной машины.
Силы закрепления каждой детали
зависят от действующих в процессе сборки сил и
моментов. Поэтому расчет сил закрепления
соединяемых деталей и точности их установки
надо начинать с расчета режимов
технологического процесса, определения направления
действия сил и значения сборочной силы.
2.4.3. 	РАСЧЕТ РЕЖИМОВ
СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
Для осуществления сборочного процесса
необходимы определенные динамические
связи, в том числе те, которые образуются
вследствие действия осевой или
тангенциальной сборочных сил.
2.4.3.1. 	РАСЧЕТ ЖЕСТКОСТИ БАЗИРУЮЩИХ
УСТРОЙСТВ И СБОРОЧНОЙ СИЛЫ
Сборочная сила для различных периодов
процесса соединения деталей имеет
различные значения. В первоначальный момент
сборки соединения деталей по поверхностям
вращения необходимая сборочная сила может
быть рассчитана исходя из уравнения
равновесия устанавливаемой детали под действием
(рис. 2.4.25, а): осевой сборочной силы F,
силы тяжести G устанавливаемой детали,
нормальных реакций N\ в точках контакта ее с
базирующими устройствами jl*_2 cos^|y н| ±
±Фк.б)> М-4 cos(|yH| ± <ркб) и базовой
деталью собираемого соединения, силы тре-
ния Frр = v’j/|” 2 + /3H_4)/cos(|y„| ± <рк.б), Ffr
и др.

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
291
соединяемых по коническим и цилиндрическим
поверхностям с гарантированным зазором
Здесь /”_4 = Кх (см. рис. 2.4.21), /jH_2 =
= Кxh\-2 / Л3-4 - упругие перемещения
опор базирующих устройств-компенсаторов в
начальный момент соединения деталей, где
Н\-ъ ^з-4 ~ расстояния от торца базовой
детали до места установки соответствующих
упругих опор базирующих устройств
устанавливаемой детали; фк.б ~ угол наклона конусной
поверхности устанавливаемой детали в местах
ее базирования; срк.б принимают со знаком "+"
при возрастании диаметров и со знаком "
при уменьшении; /, fp - приведенные
коэффициенты трения в местах контакта
устанавливаемой детали с базирующими
устройствами, в том числе с рабочим инструментом.
Жесткость j упругих опор базирующих
устройств технологической оснастки
сборочной машины для облегчения процесса сборки
соединения должна быть минимальной, но
достаточной для центрирования
устанавливаемой детали, а при вертикальном и
наклонном ее положении для предотвращения ее
самопроизвольного падения под действием
силы тяжести и инерционных нагрузок. При
наклонном положении устанавливаемой
детали необходимую для ее центрирования
жесткость j упругих опор находят из уравнения
проекций действующих на эту деталь сил в
направлении перемещения ее упругих опор:
' [l - / сЦ[у н | ± Ч> к.6) Sin{|r н | ± Ф к.б)] =
= (G sin|e|) / nk,
где е — угол наклона оси посадочной
поверхности отверстия базовой детали от
координатной оси z; Пк — число упругих опор в
одном ряду.
Жесткость упругих опор базирующих
устройств для обеспечения центрирования
устанавливаемой детали должна быть равна
., G sin|e|
1 ~ (/Г_2 +/3H_4)[l-0,5/sin2(|YH|±(pK.6)]‘
(2.4.62)
Проецируя на ось X силы, действующие
вдоль образующей базовой цилиндрической
или конической поверхности с
возрастающими диаметральными размерами
устанавливаемой детали, можно определить минимальную
жесткость упругих опор базирующих
устройств, исключающих падение детали:
.„ _ Gcosz + ma*
nk{f\-2 + COS (|Yh| ± Фк.б)
(2.4.63)
где т — масса устанавливаемой детали и
подвижных частей привода, рабочего
инструмента, воздействующих на деталь; а — ускорение
силы тяжести.
Упругие опоры базирующих устройств
обычно должны выполнять две функции -
центрировать и удерживать устанавливаемую
деталь, а поэтому их жесткость j должна быть
наибольшей из двух максимальных значений,
найденных по уравнениям (2.4.62) и (2.4.63).
Эти значения соответствуют двум крайним
положениям устанавливаемой в базирующее
устройство детали, когда она перекошена
перед сборкой соединения на максимально
возможный угол ун и когда ее установка
происходит без перекоса (ун = 0). Наибольшая
жесткость j при наибольшем допустимом угле
ун обеспечивает определенность положения
всех устанавливаемых деталей независимо от
* Учитывается только при установке
присоединяемой детали захватным устройством манипулятора или
промышленного робота. При использовании
современных промышленных роботов а может достигать 27,3
м/с2.
10*

292
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
возможного их положения перед сборкой.
Пользуясь уравнениями (2.4.62) и (2.4.63),
можно также вычислить жесткость
базирующих устройств для горизонтального (б = 90°)
и вертикального (б = 0) положений
посадочной поверхности базовой детали.
Для первоначального момента сборки
соединения деталей по поверхностям
вращения соотношение между величинами
сборочной силы и нормальной реакцией N\ можно
найти, если воспользоваться уравнением
проекцией на ось z действующих на
устанавливаемую деталь сил:
F + G coss-
N 1 = ——т
SlIMp + |iCOS(p
я*у(/]Н_2 + /зН-4)/ «*2(|у н|+ Фк.б) - та
sincp + pcoscp
(2.4.64)
где р — приведенный коэффициент трения в
местах контакта соединяемых деталей; <р —
угол между направлением действия силы
трения и координатной осью z-
Для продвижения устанавливаемой
детали вдоль базирующих упругих опор
захватного устройства питателя в начальный момент
потребуется сила
FH = -С COS 8 + Йку(/,н 2 + /3Н_4)/ X
х COS2(|yн| + фк.б)
(2.4.65)
Угол ф зависит от формы сопрягаемых
поверхностей соединяемых деталей. Если
устанавливаемый вал будет направляться за-
ходной фаской отверстия базовой детали, то ф
= Фа, а если собственной фаской вала, то ф =
Фв + I ун1 • Однако в первоначальный момент
сборки соединения деталей неизвестно, как в
действительности будут направлены силы
трения и нормальные реакции, а поэтому
нужно выбирать из всех вариантов тот, при
котором нормальная реакция будет
максимальной, чтобы гарантировать качественное
соединение всех деталей.
В ряде случаев одна или обе
соединяемые детали не имеют заходных фасок
определенных форм и размеров и тогда силы трения
будут действовать вдоль образующих
сопрягаемых поверхностей деталей, а поэтому в
уравнениях (2.4.64), (2.4.65) ф = |ун|, если они
соединяются по цилиндрическим
поверхностям, и ф = фк или ф = Фк + I yJ > если их
посадка осуществляется по коническим
поверхностям.
Поступающие на сборку устанавливаемые
детали могут быть перекошены относительно
оси посадочной поверхности базовой детали
под углом от 0 до ±ун, вследствие этого
необходимая для сборки соединений сила будет
изменяться. Максимальное значение сборочной
силы можно найти путем анализа уравнения
(2.4.65) 	на максимум-минимум. Однако
очевидно, что наибольшая сила потребуется тогда,
когда устанавливаемая деталь будет иметь
наибольший угол перекоса равный у.
Используя уравнение (2.5.65), найдем
сборочную силу необходимую для
преодоления сил сопротивления перемещению
устанавливаемой детали по базирующим
устройствам автоматической сборочной машины.
Однако требуется также сила Fc
непосредственно для соединения деталей, чтобы
преодолеть силы трения, возникающие при
установке присоединяемой детали в базовую.
При сопряжении деталей по коническим
поверхностям и цилиндрическим
поверхностям с гарантированным зазором сила Fc
обычно имеет максимальное значение в
момент центрирования соединяемых деталей,
поскольку их относительный перекос будет
наибольшим (рис. 2.4.25, б). Значения ее в
данный момент и последующий период
сборки соединения можно найти из уравнений
равновесия устанавливаемой детали под
действием силы Fc, нормальных реакций N]y N2,
сил трения \iN\, pjV2 и fpFc.
Общая сборочная сила, необходимая для
установки присоединяемой детали, F = FH +
+ Fc. Если устанавливается вал в коническое
отверстие базовой детали под действием
сосредоточенной силы /’g, характерной для
сборки соединения посредством пуансона
сборочной машины, то
YjZ = + Ni [sm(]y '| + |фк|) + И соф’I + |<РК|)] + АС2(ап|фк| + цсоырк) -
- Gcosе + jf\l[_2 + /j_4j x cos2<jy'| + фк.б) = 0;
= ~fpF- Wi[nsm(]Y'| +|фк|) - cos(|y'| +|<pK|)] + ^(цаф^ - coe<pK) -
-Gsm8+y(/;_2 +/j_4J x[l - ОД/sin 2(|y'| ± фкб)] = 0,

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
293
= apF - Л^г/в(&п|фк| + jlicosсрк) + i>j
- j[l\-2^1-2 +СА + А) + /з-4 (/^3-4 + с А
Здесь /{_2,/з_4 ~ упругие перемещения
базирующих устройств устанавливаемой детали, в
момент центрирования соединяемых деталей
4-2 = 4-2 Л-4 = ^3-4; аг=(1г-Св){/гсыу' +
+ sin|Y,|) + 0,5(Z)jp -dB)(fF sin|y'|- cosy')
где Ip — длина плеча силы трения fpF; Dp ~~
диаметр торца детали в месте контакта ее с
инструментом; Б / sin(^ + у') = dB / sinx
х |l80°- 90° - X - y'j, в момент
центрирования соединяемых деталей Б = (d в sin у) /
cos((pK + у) , где X — см. рис. 2.4.5, д, 2.4.25;
1С — расстояние вдоль оси устанавливаемой
детали от ее контактирующего торца до
центра тяжести этой детали;
А = -Z - сА - Св cosy' -
- 0,5dB sin|y'| [см. рис. 2.4.5, д и (2.4.25)], в
момент центрирования соединяемых деталей
А = 0; Lj — длина плеча, на котором действует
сила трения /(/,'_2 + /3-4) COs(|y'| 4- Фк.б) В
/-й момент соединения деталей.
Из (2.4.66) видно, что при отклонении
от перпендикулярности к оси детали ее торца
диаметром Dp на угол, больший, чем угол у, а
также при (/f-Q)sin|Yi-0,5(iV-^)x
х cos у' < Da автоматическая установка вала
в отверстие базовой детали, как и соединение
деталей, будет невозможна без изменения
качества присоединяемой детали либо места
= /7(sinM + fr cosy) + N\[софI + |ф
+ G sin(|y| + |e|j - j(l\-2 + h-
X 2 = ^(cosy - ff sin|y|) - N1 [sin(|y| + |<p,
+ G cos(|y| + |e|) + j(l\~2 + /3-4]
- (\{lc ~ Cr) sin(|y '| + |e|) + 0,5cfB cos|y'| + |s|)] -
+ A) + (l\-2 + 1ъ-*)Ан cos(|y'I ± |фк.б|)] = 0-
(2.4.66)
воздействия сборочной силы, либо
уменьшения угла у до значений, при которых данные
условия будут выдержаны. Если
автоматическая сборка возможна, то для наклонного
расположения оси посадочной поверхности
базовой детали - втулки - на основе (2.4.66)
можно рассчитать значение сборочной силы,
как функции нормальных реакций N\ или N2.
Таким образом находят соотношение
между значением сборочной силы и
нормальными реакциями в точках контакта
соединяемых деталей при установке в отверстие
базовой детали-вала с помощью пуансона
автоматической сборочной машины.
При установке вала захватным
устройством манипулятора, в том числе с
использованием манипуляторов промышленных роботов,
сборочная сила должна воздействовать вдоль
оси отверстия базовой детали, отклоняясь от
оси z не более чем на угол |ун| < |у|.
Вследствие этого будут иными размеры
плеча сборочной силы F [см. (2.4.66)]:
йр — 0J5dB cosy* + Ip — С в sin|y|.
Проекции силы F: -F cosy' - на ось z,
- sinjy '| (вместо fpF) — на ось X.
При автоматической установке
пуансоном сборочного устройства втулки с
коническим отверстием на наклонно расположенный
вал значения сборочной силы и нормальные
реакции в точках контакта соединяемых
деталей можно найти из системы уравнений
статики (рис. 2.4.26):
|) - иsin(jy| + |фк|)| + (V2(usin^K| - cosфкj +
.)[cos у -0,5/ sin2(|y| + Фк.б)] = 0;
|) + ц cos(|y| + |фк|)] - (V2(sin^K| + ц cosфкj +
.sinjy] - / cos2(|y| ± фк.б)] = 0;
]ГЛ/ = /|05(Z)y + DA){-fF sin|y| +cosy) +{lF -CA)(sin|y| + fFcosy)] - Л/|/Цап(|у| +|фк|) +
+ HCos(|y| +|фк|)] + G[0$Da cos(|y| + |e|) +{lc -CA) sin(|y I + |e|)] - у {cos у [/j _ 2 (Л[ _ 2 - CA) +
+ /3-4(^3-4 + +DA)l\_2 + (A>3-4 + А4У3-4]} ±/)/ =0,
(2.4.67)

294
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Рис. 2.4.26. Схема для расчета сборочной силы,
необходимой для установки втулки
аксиальным способом
где Dh3-A “ диаметр устанавливаемой
втулки в месте контакта ее с упругими
элементами базирующего устройства
технологической оснастки автоматической сборочной
машины.
Знак перед FTp соответствует
базированию устанавливаемой детали по ее
наружной поверхности, знак "+” — базированию
втулки по внутренней поверхности.
Из уравнений (2.4.67) видно, что если
сборочная сила будет приложена на плече
If sin|y| > 0,5(Df - Da) cosy при DF > DA,
тем более при Df < DA , то автоматическая
сборка соединения деталей будет невозможна.
Из уравнений (2.4.66) и (2.4.67) можно найти
соотношение между сборочной силой и
нормальными реакциями в местах контакта
соединяемых деталей.
При установке втулки захватным
устройством манипулятора или промышленного
робота сборочная сила должна воздействовать
вдоль оси отверстия базовой детали,
отклоняясь от оси z не более чем на угол у.
Вследствие этого слагаемые в уравнениях (2.4.67)
будут иными: проекция сборочной силы:
-Fsiny' на ось Х\ -Fcosy' на ось г, а в
уравнении моментов — момент силы F будет
действовать на плече 0,5 2)^ cosy' + {if -
-С a) sin|y’| •
Для движения присоединяемой детали
по фаске в отверстии сопряженной детали
необходимо, чтобы
ц < ctg(q>A + ун);
И < ctg((pfi + ун).
Полученные зависимости (2.4.66) -
(2.4.68) дают возможность приближенно
оценить значения сборочной силы и реакций
деталей, соединяемых по коническим и
цилиндрическим поверхностям с
гарантированным зазором, при горизонтальном и
вертикальном расположении оси посадочной
поверхности базовой детали, а также в общем
случае при ее наклонном положении.
Необходимо предотвратить
заклинивание соединяемых деталей в процессе сборки.
Для этого реакции N\ и N2 в местах контакта
соединяемых деталей должны действовать вне
конусов трения. Такого эффекта можно
достичь изменением направления действия
результирующей силы. Если линия действия
результирующей силы при установке детали
пересекает общую площадку конусов трения, то
произойдет заклинивание соединяемых деталей.
Эта площадка ограничена многоугольником с
вершинами Е\.ъ Е\-4> Е2_з, £2-4 (рис. 2.4.27).
Координаты этих точек (X, z) находятся как
пересечения крайних образующих (прямых
линий) конусов трения 2<pTj и 2срХ2:
z = k\X + b\\ z = к2Х + th;
(2.4 69)
Z = к$Х + &3; z = k4X + b4. К }
Здесь
к\ = tg(y + фк + (рТ1); Ь\ = 0,5DAki - СА ;
*2 = tg(y + ч>к - <pTi); h = 0,5£^2 - Сл ;
*з = -tg(<pK + ч>т2); h = zb - Хв ;
к4 = tg(<PT2 — ф к )> ^4 ~ ZB ~ к4X у ,
где zb = -СА - Ав; Хв = 0,5DA - АвЩцК;
л Da sin(y + Фк) sin|y| - собф^Д) - dB cosy)
В sin(y +<pK)(sinytg<pK - cosy) - sill<pK
В уравнениях (2.4.69) k\, k2, &з, k4 -
угловые коэффициенты соответствующих
прямых (крайних образующих конусов трения);
bu b2, Ьъ, Ь$ — отрезки прямых по оси z; (pTi ~
угол трения в точке А; срТ2 = arctgp , где \х -
приведенный коэффициент трения в точке В.
Для остальных и дуралюминовых
соединяемых деталей р * 0,15...0,22.
Для определения координат точек
£рз№-3, *1-з), Е\-4(Х\_4, Zl-4), Е2_з(Х2-з, ф-з)>
Е2а(Х2.4, Z2-4) нужно решить системы
уравнений
*1-3 = *3*1-3 + ЬЪ\ *1-3 = *1*1-3 + Ь\]
*2-3 = *з*2-з + Ьз\ zi-ъ = *2*2-3 + h\
*1-4 = *4*1-4 + b4; z\-4 = *1*1-4 + b\\
Z2-4 = *4*2-4 + b4; z2-4 = *2*2-4 + b2\
(2.4.70)
(2.4.68)

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
295
Область дейстбия
результирующей^
силы
Z-HjX+Ьз
Общая площадка
конусов трения
Рис. 2.4.27. Схема для определения условий заклинивания в момент центрирования
и при последующих положениях соединяемых деталей
Область, в которой не происходит
заклинивания деталей, перемещается по мере
изменения относительного положения
соединяемых деталей — точек контакта. Возможно
такое положение общей площадки конусов
трения, при котором будет отсутствовать зона
без заклинивания деталей (рис. 2.4.28). Это
означает, что независимо от места
приложения результирующей силы, ее величины и
направления движение устанавливаемой
детали при сборке неизбежно вызовет
заклинивание соединяемых деталей. Граничные
значения угла у = ук скрещивания осей
соединяемых деталей и координаты zb ~ Zs.k их точек
контакта можно найти из системы уравнений
(Ра + C/)tg(pK)tg(y к + <Рк -Фтр-Сл .
l-tg<pKtg(yK +<рк -<рт1)
(2.4.71)
ZB.k = ~(Л + С а),
где А - длина посадочной поверхности в
данный момент.
Граничные значения угла ук и координа-
ты Ze.k находятся как пересечение прямой
линии с кривой [см. (2.4.71)]. Сопоставление
Zb*:G ZB.k или у с ук позволяет судить о
возможности заклинивания соединяемых деталей.
Рис. 2.4.28. Схема для установления условий
гарантированного заклинивания соединяемых деталей
Если неравенство zB ^ Ze.k или у > ук
соблюдается , то заклинивание неизбежно, если
нет, - то возможно, что соединение деталей
будет обеспечено. Это зависит от того, каково
направление действия результирующей силы
(см. рис. 2.4.27).
Для нахождения граничных значений
ZB.k и Ук разработана программа ZAKLIN на
языке программирования BASIC, а схема
алгоритма расчета этих граничных значений
приведена на рис. 2.4.29.

296
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Рис. 2.4.29. Схема алгоритма расчета граничных
значений в положениях соединяемых деталей
« ZBk и у к
Рис. 2.4.30. Диаграммы граничных значений угла
скрещивания осей в зависимости от зазора в
соединении, коэффициента трения и угла наклона
конической посадочной поверхности детали:
сплошная линия — <рк = 0, штриховая — срк = 5°,
штрих-пунктирная — <рк = 10°
По результатам вычислений построены
диаграммы для отверстий диаметром
Da - 30 мм (рис. 2.4.30), откуда видно, что
при малом зазоре {Da - d$) и значительном
приведенном коэффициенте трения ц зона
без заклинивания практически отсутствует.
На рисунке заштрихованные зоны означают,
что возможно соединение деталей без
заклинивания, незаштрихованные — это зоны
гарантированного заклинивания деталей.
По мере соединения деталей общая
площадка конусов трения удаляется от
опорной системы координат (принадлежащей
базовой детали), и опасность заклинивания
деталей уменьшается (рис. 2.4.31).
Среди возможных положений площадок
конусов трения необходимо выделить такое,
при котором крайняя координата общей
площадки конусов трения совпадает с
положением точки контакта (Е\_з = £2-3) (рис.
2.4.32).
При соединении деталей, когда в
момент их центрирования они занимают
относительное положение, соответствующее их
положению, изображенному на рис. 2.4.32,
реакция во второй точке В контакта может
равняться нулю. Если результирующая сила,
действующая на устанавливаемую деталь,
одновременно проходит через точку контакта и
крайнюю точку ^.з (либо £2-3)* условие
соединения деталей, исключающее их
заклинивание, будет в общем случае следующим:
Рис. 2.4.31. Схема перемещения общей площадки
конусов трения по мере соединения деталей

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
297
Рис. 2.4.32. Схема для определения условий
заклинивания соединяемых деталей для случая,
когда крайняя точка £1.3 = £2-3 общей площадки
конусов трения совпадает с точкой контакта Т
когда сборочная сила действует за пределами
конусов трения 1, 3. Для предварительной
оценки возможности заклинивания деталей
нужно найти момент Му (рис. 2.4.33, а)
около оси У и силу F. Тогда для любой /-й точки
М/ = М, где bp = X' ix* + Z' \z'\
ix'Jz' ~ единичные векторы, а X' и Z ' —
плечи проекций Fjp и Fz' сборочной силы
F.
Если принять Mi = 0, то можно
определить геометрическое место точек, в которых
моменты равны нулю. В этих точках
Myf= F)fe' - Fz*x', так как F = Fx*x'~ F^Xz*
Тогда предельное значение угла у'
относительного перекоса сопрягаемых
поверхностей соединяемых деталей
Zb ^~СА - АфЦфк +(PT2)coS<pK]/cosq>x2.
(2.4.72)
Для цилиндрических соединений
деталей
ZB<-Ca-Da. (2.4.73)
Условие (2.4.73) или (2.4.72) не является
достаточным, поскольку не учитывает
действие результирующей силы.
Движение вала в отверстии втулки
невозможно, если силы трения в местах
контакта соединяемых деталей имеют направление,
противоположное тому, которое должно быть
дри установке присоединяемой детали, либо
силы трения превосходят нормальные
реакции N\ и N2, либо реакции в точках контакта
равны (4 на рис. 2.4.33, б).
В этих случаях не обеспечивается
соединение деталей, так же, как и в ряде других,
Рис. 2.4.33. Схемы для определения
рационального направления действия
результирующей силы при сборке
. ц „ f 2Му> )
у = arcsm — Fx ++ \xFx<’j х
х ctg arctg — + у' .
V Da - A sin cpK J
(2.4.74)
Изменение относительного положения
соединяемых деталей в пределах угла у' в
процессе сборки обеспечит движение без
заклинивания по сопрягаемым поверхностям
вращения деталей. Например, заклинивания
соединяемых деталей не будет при установке
вала с цилиндрической посадочной ступенью
dg = 25 мм и ц = 0,22 в отверстие втулки под
углом у' = 3°, если Fz,= ПН, Fz,= 85Н,
Мyf~ 0,5Нм; /\y/==13H, Fz*~ 60Н, Мyr=
= -0,006Нм; FX'=Н, Fz*— 91Н, М У'=
= -0,ЗН м, и под углом у' = 6°, если
Fx'= 54Н, Fz'= 58Н, Л/у'=1,8Нм;
Fx*— -31Н, Fz'= 200Н, Л/у'= -5,5Н м и
Fz'= 159Н и Л/у'= -5,4Н м.
Кроме того, для обеспечения
соединения деталей необходимо также, чтобы в
первоначальный момент их сопряжения
направление равнодействующей всех активных сил
проходило между линиями действия 1 и 2 (см.
рис. 2.4.33, б).
Обычно сборочная сила для деталей,
соединяемых с гарантированным зазором, не
превышает 100 Н. Так, сборочная сила,
необходимая для соединения деталей по
цилиндрическим поверхностям с диаметром
отверстия втулки dA = 10...30 мм с
гарантированным зазором 0,03-0,05 мм при вертикальном
положении оси посадочной ступени базовой

298
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
детали, не превышает 50-80 Н при скорости
установки детали v - 0,7 м/с, а при
горизонтальном и наклонном ее положении, - 98-
147 Н. Если сборочная сила превышает
указанные значения, то это, как правило,
связано с заклиниванием соединяемых деталей.
Нормальные реакции в местах контакта
соединяемых деталей (менее 80 Н) не
вызывают нарушения поверхностного слоя, если
детали изготовлены из стали и сопрягаются
по цилиндрическим поверхностям диаметром
25 мм с зазором 0,075-0,225 мм и в процессе
сборки угол их относительного перекоса у =
З...6°, а коэффициент трения р = 0,12.
Причем р возрастает с 0,12 до 0,22 с увеличением
у с 3° до 6° и при tg(y' + Х) = р +
(1 - cosy')(p + 1 / р) [X — см (2.4.25)]
происходит заклинивание соединяемых деталей.
По данным Г.Я. Андреева, при сборке
цилиндрических соединений деталей
диаметром 100 мм с зазором 0,37 мм и у', равным 4°,
2°45' и 1°30', контактные напряжения в
соединяемых деталях в зависимости от
нормальной реакции имеют значения, указанные
в табл. 2.4.11.
При угловых фасках деталей и
нормальных реакциях в местах их контакта, равных
14 кН, контактные напряжения достигают
допустимых значений, а при нормальных
реакциях, превышающих указанные значения,
детали имеют повреждения на посадочных
поверхностях в виде вмятин, глубина которых
превышает параметр их шероховатости.
В ряде случаев деформации деталей
превышают допустимые значения, а потому
необходимо либо "ужесточение” условий сборки
соединений, либо изменение конструктивного
исполнения заходных фасок и других
направляющих элементов на сопрягаемых
поверхностях деталей.
2.4.11. 	Значения контактного напряжения
(МПа)
в соединяемых деталях
Нормальная реакция
Угол у'
А] или N2, Н
4°
2°45'
1°30'
686
255
226
206
3924
412
343
314
7848
618
510
471
11768
824
667
647
15692
1040
863
785
Для соединения деталей по коническим
поверхностям с гарантированным натягом
сборочную силу для всех периодов сборочного
процесса, кроме заключительного этапа,
можно рассчитать по зависимостям (2.4.65) -
(2.4.67).
Для деталей, соединяемых по
цилиндрическим поверхностям с гарантированным
натягом для первоначального периода их
контакта, сборочную силу (Н) можно рассчитать
по эмпирической формуле (2.4.65) для
цилиндрических соединений с гарантированным
зазором и конических соединений, в
остальные периоды с момента начала запрессовки -
по следующей зависимости:
+ &Рк)Лр[1 ^-vl{p 2)]
1-J^,(d-2)106
ад,
(2.4.75)
где Lp - глубина (мм) запрессовки детали в
данный i-й момент; - коэффициент
трения при запрессовке; рср — среднее давление
на посадочных поверхностях соединяемых
деталей; Kvi, Kv2 — коэффициенты,
учитывающие изменение сборочной силы
соответственно от скорости запрессовки детали (А^)
и контактного давления (Kv2); v - 2...110 мм/с
- скорость прямолинейного перемещения
устанавливаемой детали; если v = 2 мм/с, то
КгЛ = 0 и Kv2 = 0; Кф - коэффициент,
учитывающий влияние угла заходной фаски вала;
<рд° .... 70 60 45 30 20 10
Аф .... 1 0,8 0,61 0,43 0,4 0,39
Аб - коэффициент, учитывающий вариант
базирования деталей в завершающий период
сборки цилиндрического соединения. Для
обеспечения базирования запрессовываемой
детали по установочной базе — торцу бурта -
потребуется дополнительная сила на
деформирование посадочных поверхностей
вращения соединяемых деталей.
Для стальных деталей, соединяемых с
натягом 0,022 мм, значения Аб следующие:
Lp/dB .... 0,2 0,3 0,35 0,4 0,5 0,6
Аб .... 1,6 1,35 1,2 1,1
Значения коэффициента Кб для деталей,
соединяемых с натягом 0,055 мм:
Lp/dB 0,2 0,3 0,4 0,5
Аб 1,45 1,3 1,2 1,1
Из этих данных видно, что сборочная
сила снижается с уменьшением натяга в
соединении цилиндрических деталей, длины
посадочной ступени и угла заходной фаски
вала. Поэтому целесообразно изготовлять
валы с малым углом заходной фаски.

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
299
Для конических посадочных
поверхностей соединяемых деталей, изготовленных из
.стали, коэффициент трения при запрессовке
составляет при сборке со смазыванием
около ОД5 и без смазывания - около 0,16, а для
.стального вала и латунной втулки - 0,18-0,21.
Соответственно при распрессовке стальных
"деталей коэффициент трения 0,18 и 0,185, а
^стальных и латунных деталей - 0,23-0,30.
Для стальных соединяемых деталей,
сопрягаемых по цилиндрическим посадочным
^поверхностям, f3an = 0,054...0,22, при
распрессовке — 0,086-0,25 и при проворачивании —
"0,11-0,18. Эти значения коэффициента трения
^соответствуют случаю, когда при сборке
осуществляется смазывание машинным маслом.
При отсутствии смазывания при запрессовке
-на стальной вал чугунной втулки /зап =
= 0,07...0,13, а при распрессовке - 0,07-0,12,
соответственно для втулки из магнитных и
алюминиевых сплавов f3an составляет
0,02...0,06, для втулки из латуни и бронзы -
0,05-0,10 и из пластмассы — около 0,54.
При расчете сборочной силы нужно
использовать максимальное значение
коэффициента трения запрессовки (распрессовки),
поскольку необходимо гарантировать
запрессовку (распрессовку) всех поступающих на
сборку деталей.
Среднее давление (МПа) на посадочных
поверхностях соединяемых деталей
РСР = DA[(cl/El) + (c2/E2)\ <24'76)
Здесь 5 — расчетный натяг, мкм;
С\
l + (di/PAf u.
/ \2 НТ>
i-{di/DAf
С2
\ + {РА/ P2f
\-{РА/Рг)2
+ Р2» (табл. 2.4.12),
где d\ — диаметр отверстия вала, мм; D2 ~
диаметр наружной поверхности втулки, мм;
d\! D2 = 0 - для вала, не имеющего отверстия
(сплошной вал); DJ D2 - 0 — для корпусной
детали; щ, \i2 - коэффициенты Пуассона
(табл. 2.4.13); Е\, Е2 ~ модули упругости
материалов соответственно вала и втулки, МПа.
В завершающий период сборки
конических соединений необходимую сборочную
силу можно подсчитать по формуле (2.4.76),
если принять коэффициенты kv\ = kv2 = 1, а
v — -2 мм/с.
Особенности сборки резьбовых
соединений заключаются в том, что желательна
возможно большая осевая сила для обеспечения
базирования устанавливаемой детали по
сопряженной детали. Однако максимальное
значение сборочной силы должно быть
ограничено, поскольку необходимо исключить
возможность повреждения заходных витков
резьбы деталей в первоначальный момент их
контакта. Обычно при сборке соединений с
резьбой М8-М14 осевая сила составляет 150-
300 Н.
2.4.12. Значения коэффициентов с\ и с2
d\/DA для с 1 или
Da/D2 для с2
С\
с2
Сталь
Бронза
Чугун
Сталь
Бронза
Чугун
0,00
0,70
0,67
0,75
1,30
1,33
1,25
0,10
0,72
0,69
0,77
1,32
1,35
1,27
0,20
0,78
0,75
0,83
1,38
1,41
1,33
0,30
0,89
0,86
0,94
1,49
1,52
1,44
0,40
1,08
1,05
1,13
1,68
1,71
1,63
0,45
1,21
1,18
1,26
1,81
1,84
1,76
0,50
1,37
1,34
1,42
1,95
2,00
1,92
0,55
1,57
1,54
1,62
2,17
2,20
2,12
0,60
1,83
1,80
1,88
2,43
2,46
2,38
0,65
2,17
2,14
2,22
2,77
2,80
2,72
0,70
2,62
2,59
2,67
3,22
3,25
3,17
0,75
3,28
3,25
3,33
3,84
3,87
3,79
0,80
4,25
4,22
4,30
4,85
4,88
4,80
0,85
5,98
5,95
6,03
6,58
6,61
6,53
0,90
9,23
9,20
9,28
9,83
9,86
9,78
0,925
12,58
22,56
12,63
13,18
13,21
13,13
0,95
18,70
18,67
18,75
19,30
19,33
19,25
0,975
38,70
38,67
38,75
39,30
39,33
39,25
0.990
98,70
98,67
98,75
99,30
99,33
99,25

300
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
2.4.13. 	Значения модуля упругости £, коэффициентов Пуассона р2 и трения /згп
для соединяемых деталей при запрессовке втулки на стальной вал
Материал втулки
Е • 105, МПа
m, М2
Тзап
Сталь
1.9-2,2
0,25-0,35
0,054-0,220
Чугун (сжатие)
0,8-1,2
0,18-0,25
0,060-0,140
Латунь
1,0
«0,36
0,050-0,100 "
Бронза
0,9-1,2
0,32-0,40
0,050-0,100 ~~
Алюминий и его сплавы
0,65-0,75
* 0,33
0,020-0,060 ~
Магниевые сплавы
-
-
0,020-0,060 ~~
Пластмассы
-
-
0,54
Примечание. Для стальных деталей в качестве смазочного материала использовали
машинное масло, в остальных случаях смазочный материал отсутствовал.
Расчет силы, необходимой для
соединения деталей по поверхностям, не имеющим
осей симметрии. При аксиальном способе
сборки для соединения деталей по поверхностям,
не имеющим осей симметрии (зубчатым,
шпоночным, шлицевым, плоским и другим),
помимо необходимой точности совпадения
осей посадочных поверхностей, требуется
достигнуть определенного их углового
положения с тем, чтобы укрепленная на валу
шпонка, зуб колеса или выступ одной детали вошел
во впадину сопряженной с ней детали. Для
этого при сборке необходимо обеспечить
поворот одной из соединяемых деталей
относительно другой. В процессе сборки будет
поворачиваться та деталь, для изменения положе-
Рис. 2.4.34. Схемы для расчета силы, необходимой
для сборки аксиальным (а) и тангенциальным (б)
способами соединений деталей, сопрягаемых
по поверхностям, не имеющим осей симметрии
ния которой нужна меньшая сила Fy (рис.
2.4.34). Максимальное значение этой силы
при сборке аксиальным способом
соответствует наиболее неблагоприятному
относительному положению соединяемых деталей, при
котором они наклонены в разных
направлениях в плоскости, перпендикулярной к
поверхности заходной фаски с наибольшим
углом заходной фаски ф^д.
Учитывая значения приведенных
моментов сопротивления повороту устанавливаемой
Л/тр| и сопряженной с ней детали, можно
записать:
Fy ~ ^Тр11в(ф/1Д +|yIh| + |y2h| + ^)]/г\Х\
Fy = A/Tp2tg(q>/ia + |yih| + |Y|H| + ^)] / r2X ■>
(2.4.77)
где Fy - дополнительная осевая сборочная
сила, необходимая для поворота одной из
соединяемых деталей; yjH, у2„ — углы
первоначального перекоса соединяемых деталей;
\ ” угол трения в точке первоначального
контакта в угловом положении соединяемых
деталей; г\х, rjx “ расстояния от оси вращения
до точки контакта соединяемых в угловом
положении деталей.
Расстояния Г\х и г2* в зависимости от
положения деталей при сборке изменяются
для зубчатых колес соответственно от
0,5Derc\ (£>е|, De2 — диаметры окружностей
вершин зубчатых колес; с\ , с2 — ширина
фаски на зубьях) до значения радиуса основной
окружности 0,5doi и от 0,5/)е2-с2 до 0,5d02-
В уравнение (2.4.77) следует подставлять
те значения угла ф^д заходной фаски по
боковой поверхности паза ф^д (или выступа ц>вь)
детали, при которых сборочная сила Fy будет
наибольшей. Общая сборочная сила,
необходимая для установки детали аксиальным

споРАСЧЕТ РЕЖИМОВ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
301
собом, равна сумме двух величин — осевой
силы F для обеспечения достижения точности
совпадения осей посадочных поверхностей и
силы Fy для достижения относительного
углового положения деталей в сечении,
перпендикулярном оси базовой детали. В некоторых
случаях необходима также дополнительная
сила для достижения точности
относительного осевого положения деталей.
Тангенциальный способ сборки
соединений характерен для сборки зубчатых передач.
Необходимая для поворота колеса сила
действует в направлении сближения колес подобно
тому, как действует окружная сила Рокр при
работе передачи.
При подаче деталей к месту сборки по
наклонному лотку эта сила может быть
найдена из следующего уравнения (рис. 2.4.34, б):
Рэкр = [l ~ fy=>(p-tWO + £>)] х
/ , , \ (2А78)
х(^> + G sm[y 1нI ~ /^cosylH).
Здесь /— коэффициент трения в местах
базирования устанавливаемой детали; при подаче
по лотку это коэффициент трения между
устанавливаемой деталью и направляющим
лотка; anvo — угол зацепления зубчатых колес;^ —
угол трения в точке контакта сцепляемых
колес; G — сила тяжести устанавливаемой
детали; у\н,~ угол первоначального перекоса
соответственно первой и второй деталей; при
подаче детали по лотку угол yiH можно
принять равным углу наклона лотка;
^окр = 2Л/Tpi / d\x , где
М-rpi = /Geosу|Н(0,5A,, -Cj) +
+ f[Fy + G sin|y,н |)0,5rf,tg(anvo + £);
Акр = 2A/Tp2 / d2X, где
MTp2 = /[G cos у 2h (0,5^2 -G2) +
+ (fy+G sinjy 2h |)0,5</2tg(amio + £)],
d\, di — диаметр оси соответственно колеса и
вала в месте его базирования.
При установке первого колеса сборочная
сила Fy равна меньшему из ее возможных
значений, поскольку при зацеплении
зубчатых колес будет поворачиваться то колесо,
для изменения положения которого требуется
меньшая сила Рокр. При установке второго
колеса
^окр = fa ~ -А§(а/М) “ £)] х
/ , . \ (2А79>
х (Fy + G sinjy 2н I - /G COS у 2н
Из уравнений (2.4.78) и (2.4.79) видно,
что при определенном угле наклона лотка для
зацепления зубчатых колес может оказаться
достаточным силы тяжести устанавливаемой
детали. Вследствие этого целесообразно, если
такая возможность имеется, вначале
устанавливать колесо меньшей массы, а затем —
большей массы, достаточной для сцепления
колес. Угол наклона лотка для обеспечения
максимально возможной производительности
сборочного процесса должен быть
максимальным. Однако следует ограничивать угол
наклона, чтобы не превысить допустимой для
соединяемых деталей ударной нагрузки.
При сборке зубчатых передач
тангенциальным способом нужно проверить, чтобы
ранее рассчитанная окружная сила для
сцепляемых зубчатых колес не превосходила
допустимого значения:
[Акр] = пКф\он]Ьшт ■ 1СГ6,
где А'ф — коэффициент формы зуба (табл.
2.4.14);[аи] — допустимое напряжение на
изгиб, МПа; Ьш - длина зуба, мм; т - модуль,
мм. Для зубчатых колес из чугуна СЧ 21
[ои] = 78,5 МПа, для колес из стали 45,
прошедших улучшение, [аи] = 226 МПа, а
нормализацию, - 171,7 МПа. Для колес из стали
40Х, зубья которых обработаны
шевингованием до закалки или шлифованием после
закалки, [аи] = 294,3 МПа. Для зубчатых колес из
стали 20Х, подвергаемых цементации на
глубину 0,7-0,8 мм, закалке и последующему
зубошлифованию либо шевингованию до
закалки, [сги] = 421,8 МПа. Стальные колеса из
12ХНЗА, зубья которых подвергают
цементации на глубину 0,45-0,60 мм, закалке с
повторным нагревом в печи и шлифованию
после закалки, выдерживают напряжение от
удара до 461 МПа. Данные в табл. 2.4.14 —
для зубчатых колес 6-8-й степени точности.
2.4.14. Зависимость жКф от числа зубьев
колеса с углом зацепления = 20°
Число
зубьев
пКф
Число
зубьев
кКф
10
0,201
23
0,333
11
0,226
24
0,335
12
0,245
25
0,339
13
0,260
26
0,345
14
0,274
27
0,349
15
0,289
28
0,352
16
0,295
30
0,358
17
0,301
34
0,370
18
0,307
38
0,383
19
0,314
43
0,395
20
0,320
50
0,408
21
0,327
60
0,420
22
0,330
Рейка
0,484

302
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Пример сборки шпоночных соединений.
При сборке вначале производится
сопряжение валов по цилиндрическим
посадочным ступеням dB - 16,02 мм, Ra = 0,32 мкм с
шестернями, имеющими отверстия диаметром
dA - 16,067... 16,092 мм Ra = 0,32 мкм. При
установке валов массой 0,17 кг с углом
относительного перекоса посадочных
поверхностей соединяемых деталей у = 4°24'...5°27'
сборочная сила не превышает 11 Н, что
соответствует нормальным реакциям в местах
контакта соединяемых деталей. Согласно
уравнению (2.4.66)
-11 + W,[sin|5°27'| + 0,1 cos5°27'J +
+ TV2 0,1 - 0,17 9,81 = 0
- jViJo.I sin|5°27'| - cos5°27'J - N2 = 0,
откуда N\ ~ N2 ~ 63,5 H, если p = 0,1, ff = 0 и
У=0.
В момент контакта шпонки и боковой
поверхности шпоночного паза шестерни (А =
= 3 мм) согласно уравнению (2.4.25), угол
скрещивания осей посадочных
цилиндрических поверхностей деталей
у' = arccos ■ - - arctg(l6,067 / 3) = 49*
V32 +16,0672
(для посадки деталей 16,067/16,02); для
посадки 16,092/16,02
у' = arccos , 16,02=- arctg(l6,092 / 3) = П9,
V32 +16.0922
а сборочная сила F— 2,7 Н.
Шпонка изготовлена из Ст 3,
термически не обработана.
Исходя из размеров деталей шпоночного
соединения допустимый относительный
поворот вала с запрессованной в него шпонкой
и шестерни с пазом в первоначальный
момент сборки соединения согласно уравнению
(2.4.36), должен быть не более тв» = 6°50' для
посадки 16,092/16,02 и 6°22' для посадки
16,067/16,02. Однако уже при повороте вала
[см. (2.4.38)] при тн > 3°36' происходит смятие
шпонки и затем ее распрессовка. Это связано
с тем, что дальнейшее увеличение угла тн
вызывает возрастание необходимой для
относительного поворота соединяемых деталей
сборочной силы. Эта сила вызывает смещение
шпонки в шпоночном пазу вала, а поэтому
ограничивает увеличение угла относительного
поворота соединяемых деталей шпоночного
соединения. Если принять меры по
предупреждению распрессовки шпонки в процессе
сборки соединения, то возможно увеличение
угла т„. Но для автоматической сборки
соединения потребуется большая сборочная сила,
которая может вызвать недопустимые
деформации шпонки.
Сила, необходимая для сборки
соединений деталей при повороте вала со шпонкой
относительно шпоночного паза шестерни на
угол т„ = 3°36', по экспериментальным
данным составляет 51 Н, причем 2,55 Н
затрачивается на перемещение вала и 48,45 Н — на
его поворот.
Согласно уравнению (2.4.77)
Fy = [Mrptg^B +|у1н| + |у2н| + 5)]/ПЛ' =
= [о,322/&(3(Г + О + Г 22' + 38°40')] /
/ (l7,98 • 103| = 49.25Н,
так как Mw = 0,322 Н м, ipAB - 30°, yjH % 0 для
шестерни и У2Н = ун = 1°22' для вала, а угол
трения в точке первоначального контакта
шпонки и края соединяемых в угловом
положении деталей £, = 38°40'; r\x ~ tB + dB/2 =
= 17,8 мм.
Необходимая для автоматической сборки
осевая сила F= 49,25 + 2,55 = 51,8 Н, однако
нужно проверить, нет ли повреждений
соединяемых деталей в местах их контакта. Эта
проверка может быть выполнена после
расчета режимов сборочного процесса.
2.4.3.2. 	РАСЧЕТ СКОРОСТИ
УСТАНАВЛИВАЕМОЙ ДЕТАЛИ
Скорость поступательного движения
устанавливаемой с зазором детали должна
обеспечить максимальную производительность
сборки при сохранении качества соединяемых
деталей. Нарушение качества деталей
возможно при контакте сборочного инструмента
с устанавливаемой деталью, размещенной в
базирующем устройстве сборочной машины, а
также в первоначальный момент соединения
деталей за счет кинетической энергии удара
подвижных частей привода, рабочего
инструмента и устанавливаемой детали.
Зная сборочную силу и рабочий ход
можно выбрать привод. Следовательно, будет
известна масса его подвижный частей.
Выбранная схема базирования устанавливаемой
детали позволяет судить о конструкции и силе
тяжести рабочего инструмента. Известна
также сила тяжести устанавливаемой детали.
Все эти сведения дают возможность
рассчитать предельную скорость осевого
перемещения устанавливаемой детали, если
известна предельно допустимая энергия
единичного удара [Лу] для соединяемых деталей
(табл. 2.4.15) [10].

2.4.15. Значения предельных скоростей поступательного движения устанавливаемых деталей,
обеспечивающих сохранение качества соединяемых деталей [10]
РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
зоз
^У I I
1—1> \Аи\, Н м, при т, кг
V, т 1 у*
м/с Н-м/кг
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 I
1 0,5 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,5
2 2 0,20 0,40 0,60 0,80 1,0 1,20 1,40 1,60 1,80 2
3 4,5 0,45 0,90 1,35 1,80 2,25 2,70 3,15 3,60 4,05 4,5
4 8 0,80 1,60 2,40 3,20 4,0 4,80 5,60 6,40 7,20 8
5 12,5 1,25 2,50 3,75 5 6,25 7,50 8,75 10 11,25 12,5
6 18 1,80 3,60 5,40 7,20 9,0 10,8 12,6 14,4 16,2 18
7 24,5 2,45 4,90 7,35 9,80 12,35 14,7 17,2 19,6 22,05 24,5
8 32 3,20 6,40 9,60 12,8 16,0 19,2 22,4 25,6 28,8 32
9 40,5 4,05 8,10 12,2 16,2 20,3 24,3 28,4 32,4 36,45 40,5
10 50 5,00 10 15 20 25,0 30 35 40 45 50
Примечание. Из таблицы видно, что если скорость в 10 раз меньше указанной в таблице, то материал детали будет выдерживать в
100 раз большую ударную нагрузку; с увеличением массы подвижных частей в 10 раз во столько же раз материал детали должен выдерживать
большую ударную нагрузку либо в 100 раз должна быть уменьшена скорость.

2.4.16. Зависимость предела прочности зубчатых колес от материала
и технологического процесса их изготовления [11]
304
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Твердость НКСЭ
Марка Термическая обработка Глубина в опасном сечении Окончательная механическая Предел
стали зубьев упрочнения, мм сердцевины I поверхности обработка зубьев прочности, Н/мм*
40Х Сквозная закалка с 1,4-1,5
нагревом ТВЧ в кольцевом ниже дна 50-51 51-52 Шевингование до закалки 790
индукторе впадин
Изотермическая закалка в ^ ^ , 1ЛОЛ
селитровой ванне " 51-52 52-53 Шлифование после закалки 1080
20Х Цементация и закалка 0,9-1 32-33 59-60 Шевингование до закалки 640
после повторного нагрева 58-59 Шлифование после закалки 690
в печи 0,7-0,8 31-33 Шлифование после закалки,
59~61 наклеп дробью 670
Цементация и
изотермическая закалка в 0,7-0,8 26-30 540
печи 58-59 Шлифование после закалки
20ХНМ “ 0,8-0,9 40-42 790
Цементация и закалка
12ХНЗА после повторного нагрева 56-58 1050
в печи 0,45-0,6 36-41 Шлифование после закалки, ,ЛЛЛ
57~59 наклеп дробью 1000
25ХГТ Нитроцементация и закал- 0,7-0,8 42-43 58-59 Шевингование до закалки 722
ка в горячей среде 57-58 Шлифование после закалки 720
40Х Сквозная закалка с 24-26 Шевингование до закалки 640
нагревом ТВЧ до - Шевингование до закалки, 660
выкружки 20-22 21-ЪО наклеп дробью после закалки
Шевингование до закалки, 640
29-33 наклеп роликами после
закалки

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
305
у = р[Ау]/т, (2.4.80)
где т — масса подвижных частей привода,
рабочего инструмента и устанавливаемой
детали.
Для большинства деталей имеются
данные по предельно допустимой
ударноусталостной и статической прочности их
материалов на смятие, срез, изгиб и т.д. В табл.
2.4.16 [11] приведены значения предела
прочности зубчатых колес в зависимости от их
материала и качества обработки. Из
технических характеристик выбираемого
пневмоцилиндра или гидроцилиндра известна скорость
движения его подвижных частей. Возможны
коррекция рассчитанной скорости в сторону
ее уменьшения или применение специального
привода с большей скоростью.
2.4.3.3. 	РАСЧЕТ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ
УСТАНАВЛИВАЕМОЙ ДЕТАЛИ
Для сборки ряда соединений, в том
числе резьбовых, аксиальным способом нужно
обеспечить определенную угловую скорость
устанавливаемой детали. Для расчета угловой
скорости со необходимо учесть, что за равный
промежуток времени, соответствующий
времени прохождения зазора выступом вала
(втулки), при его вращении последний
должен углубиться со скоростью v на расстояние
ho, достаточное, чтобы исключить смятие
витков резьбы или выступов соединяемых
деталей. Тогда (рис. 2.4.35):
T”1’ , . (W.8.)
8тн3 h0 + bBi sin у + Ln
где 6тнз — допустимый угол относительного
поворота деталей; ho — необходимое
расстояние, на которое перемещается деталь вдоль оси
Z для обеспечения сохранения качества
соединяемых деталей; bBi — ширина витка резьбы;
= (5zi + йф) cos у + 8^4 + §£5 ~ длина пути
подвода присоединяемой детали, учитываемая
только в случае включения вращения до
контакта соединяемых деталей, где dz\, Szs ~
допуски на расстояние от торца соответственно
вала или втулки до места ее базирования в
осевом направлении (предусмотрены
рабочими чертежами деталей); SZ2, 6^4 ~ допуски на
базирование в осевом направлении
соответственно вала и втулки.
Зная (о, можно определить частоту
относительного вращения завинчиваемых деталей:
пшп = 30ю / тг- (2.4.82)
Рис. 2.4.35. Схема свинчивания резьбовых
соединений деталей
В зависимости от посадки, формы и
размеров резьбы деталей, их относительного
положения в процессе свинчивания [см.
уравнение (2.4.81)] частота вращения пшп
(рис. 2.4.36, б) и линейная скорость v (рис.
2.4.36, а) не должны превышать тех значений,
которые указаны на графиках. Например, для
деталей с резьбой М6х1 пшп = 430...780 мин-1,
иначе уже при пшп = 800 мин-1 даже при
длине стержня винта, большей или равной двум
диаметрам резьбы, обеспечивается
завинчивание только 85% винтов при погрешностях
относительного положения соединяемых
деталей: смещениях ± 0,2 мм и углах ±1°30'. При
V, м/мин
б)
Рис. 2.4.36. Зависимость параметров режимов
сборочного процесса резьбовых соединений деталей
от их посадки, диаметра и шага:
а — максимальная линейная скорость ввинчиваемой
детали; б — частота вращения детали

306
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
частоте вращения ввинчиваемой детали с
резьбой М6х1 пшп = 1400 мин-1, коэффициент
использования сборочного оборудования
г| < 0,31—0,35. Поэтому для деталей с резьбой
М8-М12 рекомендуется пшп = 227...344 мин-1,
с резьбой М14-М16 - пшп = 170...195 мин-1, с
резьбой М18х1,5-М22х1,5 — пшп = 124...156
МИН’1.
Большее значение частоты вращения
(рис. 2.4.36, 6) соответствует условиям
автоматической сборки, допускам, близким к нулю,
а меньшее — 6ХН и у. Для гаек и коротких
винтов меньшие значения параметров
режимов должны быть на 1/3 меньше указанных
на графиках.
ч
v
/
б)
Рис. 2.4.37. Схемы (а) контактного взаимодействия
соединяемых деталей по поверхности, не имеющим
симметрии, и графики (б) зависимости углов давлений
от различных факторов при контакте деталей:
7, 2 — для колес с углом зацепления
соответственно 20 и 30°
Из графиков на рис. 2.4.36 видно, что
значения частоты вращения ввинчиваемой
детали не могут обеспечить достаточно
высокую производительность сборочного процесса.
Для решения задачи "наживления" резьбовых
деталей и увеличения производительности
целесообразно использовать программное
управление режимами сборочного процесса.
Тогда в период "наживления” детали (условия
сборки наиболее неблагоприятные)
устанавливается наименьшая частота вращения, а по
мере ввинчивания (условия сборки
улучшаются) частоту вращения можно увеличить. Для
затяжки резьбового соединения деталей
необходима низкая частота вращения,
определенные момент и сила затяжки (см. подразд.
2.1.4).
Для соединения деталей по
поверхностям, не имеющим осей симметрии, кроме
требуемой точности совпадения осей
посадочных поверхностей вращения деталей
требуется обеспечить еще и относительное
угловое положение соединяемых деталей в
сечении, перпендикулярном оси посадочной
поверхности базовой детали. Для этого
необходимо (рис. 2.4.37), чтобы угол тнз,
определяющий относительное положение
исполнительных поверхностей базирующих устройств
технологической оснастки автоматической
сборочной машины для соединяемых деталей,
был больше угла xf
тнЗ >'F =
360°(sijf +52A-)sinea
nmz
(2.4.83)
где mz, s\x> Sjx ~ соответственно модуль и
толщина зубьев в месте их контакта в
первоначальный момент сцепления зубчатых колес;
0<? — угол давления в местах контакта
сцепляемых зубчатых колес (см. рис. 2.4.37, б) или
других соединяемых деталей, требующих
определенного углового положения в сечении,
перпендикулярном оси посадочной
поверхности базовой детали.
Значение угла т/г, в пределах которого
невозможно соединение деталей в угловом
положении, в значительной степени зависит
от предельного угла давления 0ПД. Угол Xf
увеличивается с ростом момента
сопротивления повороту сцепляемых колес при сборке
их в аксиальном направлении и с
уменьшением предельно допустимой для их сопряжения
силы, воздействующей в месте контакта
зубьев колес на плече г]Х или г^х в
первоначальный момент их сцепления.
Угол xF зависит также от формы
контактирующих торцов зубьев сцепляемых колес.
Наилучшей сцепляемостью обладают зубчатые
колеса с заостренной формой торцов.

НеРАСЧЕТ ТОЧНОСТИ УСТАНОВКИ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
307
сколько хуже сцепляются колеса с
бочкообразной формой торцов зубьев.
Для угла 0пд = 20...30° Xf — 33'. Это
справедливо для сцепляемых колес с
заостренной формой торцов зубьев, а для колес с
бочкообразной формой для 0П^ = 20° тf— 50',
для 0па = 40° Xf = 1°45', для 0па = 60°
тF = 2°15' и для 0П<? = 80° Xf - 2°30'.
Для других соединений деталей,
например шпоночных, Т/г* 3°.
При сборке тангенциальным способом
зубчатых передач масляного насоса из
шестерен с модулем 2,5, числом зубьев 14 и
шириной 25 мм из стали 45 с твердостью HRC3 48-
50 на автоматическом сборочном устройстве
лоткового типа было установлено, что такие
детали соединяются без заклинивания и
нарушения качества.
Найденные на основе выполненных
расчетов условия, исключающие заклинивание
соединяемых деталей, а также значения
действующих сил, моментов и скоростей
установки деталей в соединение позволяют
вычислить силу закрепления базовой детали и
точность ее установки.
2.4.4. 	РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ УСТАНОВКИ
СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
В процессе установки осуществляются
базирование и закрепление детали. Обычно
при незначительных рабочих нагрузках
ограничиваются расчетом точности базирования
соединяемых деталей. При выполнении ряда
технологических переходов, например,
запрессовки деталей, завинчивания, завальцов-
ки, сопровождающихся большими рабочими
нагрузками, требуются значительные силы для
закрепления базовых деталей, которые
вызывают изменение ее положения из-за
деформаций — упругих и контактных — в стыке базовая
деталь — опорные элементы базирующих
устройств приспособления. Для уменьшения
деформаций целесообразно предусматривать
компенсаторы в технологической системе.
Возможные изменения положения базовой
детали под действием сил закрепления следует
учитывать соответствующими допусками.
Большинство базовых деталей базируют
по установочной базе - плоскости и двум
технологическим отверстиям (направляющая
и опорная базы) с помощью установочных
пальцев (рис. 2.4.38, а) и реже в
координатный угол - по трем взаимно
перпендикулярным плоскостям. Однако всегда желательно,
чтобы закрепление - силовое замыкание -
осуществлялось путем поджатая в
направлении установочной базы непосредственно на
опорные элементы базирующих устройств
приспособления. Установочные пальцы и
опоры, обеспечивающие направляющую и
опорную базы по схеме рис. 2.4.38, а и при
базировании в координатный угол, не должны
воспринимать рабочую нагрузку и силы
закрепления, поскольку это вызывает
изменение положения осей посадочных
поверхностей детали ввиду деформирования
базирующих элементов и повышенного их
изнашивания, которое и так велико, особенно для
установочных пальцев.
Рис. 2.4.38. Схемы сил, действующих при закреплении детали:
1-6 — опоры приспособления

308
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Изменение положения базовой детали
при ее закреплении возникает вследствие
упругих и контактных деформаций в стыке
деталь — опоры приспособления. Различие в
положении детали без нагрузки и в
закрепленном положении определяет точность
закрепления. Для расчета точности установки
необходимо рассчитать силу закрепления Q3K.
Обычно в процессе сборки на детали
действуют крутящие моменты 1,МК и
сборочные силы IF. Желательно, чтобы силы
воздействовали непосредственно на опоры
базирующих устройств (установочной базы)
приспособления. Опоры целесообразно
расположить на равном расстоянии друг от друга,
чтобы реакции в опорах были равны, а
следовательно, были равны и их деформации.
Силы закрепления желательно
направить на опорные элементы или, в крайнем
случае, при большой жесткости базовой
детали, — между опорами на равном расстоянии
от каждой из них для уменьшения
деформаций опор и сохранения достигнутой при
базировании точности положения базируемой
детали.
Силу закрепления базируемой детали
можно определить из уравнения равновесия
^зап ^ Мк = /qQzyJQ + /пбзкТ - /п ^ Fr>
где Кзап — коэффициент запаса; /@, /п ~
коэффициенты трения между базируемой
деталью и соответственно зажимными
устройствами и опорами базирующих устройств
приспособления; tq, г — плечи (радиусы)
моментов тренГия, возникающих от реакций
соответственно в местах контакта зажимных
устройств и опорах [10].
Следовательно,
КЗЛПУ Мк ± /ПУ Fr
6зк= . / ^ ■ (2.4.84)
/п^ + fQfQ
Знак перед /п ^ Fr означает, что
сборочная сила действует на опоры и потому
увеличивает трение и уменьшает
необходимую силу закрепления, знак "+" - что
сборочная сила действует так, что отрывает
базируемую деталь от опор, а потому необходимо
увеличить силу ее закрепления. Так же
рассчитывается сила закрепления и при
базировании по установочной базе — торцу
базируемой детали и цилиндрической выточке или
наружной ее поверхности, служащей двойной
опорной базой, если закрепление детали
осуществляется силой Q3K, действующей в
направлении, перпендикулярном установочной
базе (рис. 2.4.38, б). Действительно, данная
схема базирования детали является частным
случаем предшествующей схемы, когда одна
из базовых точек 6 стала скрытой базой.
При незначительной тангенциальной
жесткости зажимных устройств силы трения
между деталью и зажимными устройствами
малы и не учитываются. Тогда формула
(2.4.84) принимает вид
(2485)
/п''
Если при расчетах силы закрепления
базируемой детали требуется учитывать
жесткость опор базирующих устройств
приспособления и зажимных устройств, то необходимо
определить реакции в местах контакта с
деталью также с учетом их жесткости:
Яп = Озк + X Fh / (Л + ь);
Fq = бзк — ^ Fjз / (у'у + у’з],
где Rn, Rq — реакции в точках контакта
детали соответственно с опорами приспособления
и зажимными устройствами; уу, j3 — жесткость
соответственно установочных и зажимных
элементов приспособления.
Тогда А"зап^Л/к = fQRQrQ ± fnR„r.
После подстановки значений реакций в
это уравнение и преобразований получим
Сзк
Язап 1>к+ /п F -г+ fQrQY F -Ay
J у + Уз J у + Уз
/гг'- + fQrQ
(2.4.86)
Если тангенциальная жесткость
зажимных устройств невелика, то зависимость
(2.4.86) 	принимает следующий вид:
Озк
_ у ^ Уу
/п Г ^ У у + У з '
(2.4.87)
В ряде случаев конструкция базируемой
детали такова, что в качестве установочной
базы можно принять только поверхность или
сочетание ее поверхностей, расположенных
параллельно направлению действия рабочих
нагрузок (рис. 2.4.38, в). Силы закрепления
действуют в направлении установочной базы
и перпендикулярны к ней. Тогда уравнение
равновесия будет следующим:

РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ УСТАНОВКИ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
309
2><Сэк(/п+/э),
откуда; чтобы исключить сдвиг базируемой
детали вдоль опор, с учетом К2ап можно
рассчитать силу закрепления:
КзапУ F
0ж= f"f • (2А88)
J п + JQ
Для восприятия моментов и исключения
возможности отрыва базируемой детали от
опор необходимо, чтобы
^запбзк^0,2,3 ~ ^1 ^1,2,3 + ^запбзк/^^ “
=0;
R\ + R.2 — — ^запОзк?
X Мк = Rlh,! ~ Л,/|,3 + ^запбзк^З =
(2.4.89)
где Iq, 2, з» ^i, 2, з» ^2, з> /i, з» /(?, з “ плечи
соответствующих действующих сил Q, ZF и
реакций в точках 1, 2, 3 опор приспособления.
Если деталь базируется по торцу детали
(опорная база) и по наружной или
внутренней цилиндрической поверхности по двойной
направляющей базе и осуществляется ее
центрирование, то сила закрепления может быть
приложена перпендикулярно к оси этой
цилиндрической поверхности базируемой детали
(рис. 2.4.38, г). Сила закрепления должна
создавать момент трения по ее наружной или
внутренней поверхности, больший
суммарного крутящего момента, возникающего в
процессе присоединения деталей, т.е.
бзк
Кзап У Мкл
Аг
(2.4.90)
В то же время возможен и сдвиг
базируемой детали вдоль кулачков (если
отсутствует упор по торцу). Чтобы этого не
произошло, силы трения, возникающие при
закреплении, должны превышать сумму всех
действующих сборочных сил:
бзк
*зап1>
/п
(2.4.91)
где /п — коэффициент трения,
предотвращающего сдвиг базируемой детали вдоль
кулачков приспособления.
Подобным образом можно рассчитать
силу закрепления и для всех других
возможных случаев базирования деталей и
действующих сил.
Для расчета сил закрепления нужно
знать коэффициенты запаса и статического
трения.
Коэффициент трения при базировании
детали зависит от состояния поверхностей и
материала базируемой детали, вида опор
базирующих устройств и зажимных элементов
приспособления.
При контакте обработанных
поверхностей базируемой детали с плоскими
закаленными и шлифованными опорными
пластинами и опорами с плоской головкой
коэффициент трения мало зависит от параметра
шероховатости поверхности и материала
базируемой детали, давления, поэтому для
практических расчетов можно принимать
коэффициент трения равным 0,16.
Коэффициент запаса учитывает
непостоянство условий установки и закрепления
базируемой детали. При малых значениях
этого коэффициента может оказаться
недостаточной надежность устройства для
закрепления базируемой детали, при больших -
потребуется увеличенная мощность привода и
вследствие этого возникнут значительные
деформации закрепляемой детали.
В зависимости от конкретных условий
коэффициент запаса К2ап следует
рассчитывать как произведение ряда коэффициентов,
отражающих конкретные условия
закрепления базируемой детали: Kian = КоК]К2К3К4,
где Ко = 1,5 — гарантированный коэффициент
запаса; К\ характеризует постоянство сил
закрепления: при пневматических,
гидравлических и других автоматизированных приводах
К\ ~ если допуски на размеры детали не
влияют на силу закрепления; при ручных
зажимных устройствах К\ — 1,3; К2 учитывает
удобство ручного закрепления базируемой
детали; при малом угле поворота рукоятки и
удобном выполнении работ (отсутствуют
препятствия движению рук) АГ2 = 1, при повороте
рукоятки на угол, больший 90°, К2 = 1,2; К*
учитывает влияние моментов, стремящихся
повернуть установленную деталь; если деталь
установлена на опорные пластины или другие
опорные элементы с большой площадью
поверхности контакта и потому неизвестны
точки контакта, то принимают Аз = 1,5, в других
случаях Ks - 1.
При расчете силы закрепления в ряде
случаев необходимо учитывать жесткость
базирующих и зажимных элементов
приспособления, а иногда и других составляющих
звеньев технологической системы.
Жесткость jy системы базирующих -
опорных — элементов приспособления можно
определить из следующей зависимости;
Щ = 1/Л + 1//2 1 /А (2-4.92)
j\ — жесткость стыка деталь-опорные
элементы приспособления; жесткость стыков
плоскостей 300-400 кН/мм при параметре

шерохова310
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
тости базовых поверхностей Rz = 25...80 мкм;
400-600 кН/мм при Ra = 3,2...1,6 мкм
(Rz = 8...20 мкм); 700- 900 кН/мм при
Ra — 0,4...1,25 мкм (Rz = 2...6,3 мкм); 72,—Jn “
жесткость постоянных стыков
приспособления и его отдельных частей, через которые
передается сила закрепления.
Аналогично рассчитывается жесткость
системы зажимных элементов j'3 :
1/Уз = У Л + 1/У2 +-.+ 1 /Гп, (2.4.93)
где j{ — жесткость стыка базовая деталь-
зажимные элементы приспособления; ji
fn - жесткость стыков приспособления и его
отдельных частей, через которые передается
сила закрепления.
Жесткость и податливость
приспособления в наибольшей степени зависят от \/j\ и
I/j{ . Влияние суммы остальных
составляющих, как правило, невелико, если
приспособление имеет мало стыков и они подвергнуты
предварительному натягу. Поэтому упругие
перемещения зажимных и установочных
элементов приспособления езу можно подсчитать,
используя следующую зависимость:
Езу = Ri{ 1 / Уз + 1 / Уу). (2.4.94)
где Rj — нагрузка на /-й опорный элемент.
В большинстве случаев jy > у3. Если
осуществляется центрирование (базирование и
закрепление) присоединяемой детали с
помощью базирующих устройств, то жесткости
jy и л будут одинаковыми.
Контактные деформации в стыке деталь-
опорные элементы приспособления можно
определить, используя эмпирическую
зависимость
(2.4.95)
где К^, Кцв “ коэффициенты, учитывающие
соответственно параметр шероховатости и
твердость; Rz — параметр шероховатости
поверхности базируемой детали, мкм; НВ —
твердость по Бринеллю материала базируемой
детали в месте контакта; С — коэффициент,
учитывающий конструкцию опор; R[ - сила,
действующая по нормали на /-ю опору, Н;
5пл - площадь контакта детали с опорой, мм2;
п — показатель степени.
При установке детали из стали 45 на
центры при давлении в месте контакта не
более 8 Па контактные деформации
езк = C\\jTiFj / 9,8) , (2.4.96)
где С\ — коэффициент (табл. 2.4.17); —
составляющая рабочей нагрузки, может быть
осевой и радиальной.
2.4.17. 	Значения коэффициента Ci в зависимости от диаметра
центрового отверстия в базируемой детали
Диаметр центрового отверстия в детали, мм
смещения
1
2
2,5
4
5
6
7,5
10
12,5
15
20
30
Радиальное
15,7.
11,8
8,6
5,8
3,8
3,2
2,9
2,1
1,7
1,4
1.
0,7
Осевое
12,1
8,6
6,6
4,1
2,9
2,5
2,2
1,6
1,3
1,1
0,8
0,55
Базирование деталей в центрах особенно
часто используется для присоединяемых
деталей при установке их с гарантированным
зазором.
При запрессовке присоединяемых
деталей с базированием их на оправке последняя
изгибается под рабочей нагрузкой и тем
самым осуществляется компенсация отклонения
от соосности посадочных поверхностей
соединяемых деталей.
Упругие и контактные деформации при
закреплении базируемой детали оказывают
влияние главным образом тогда, когда оси
посадочных поверхностей этой детали
параллельны установочной базе (см. рис. 2.4.38, в).
В других случаях (см. рис. 2.4.38, а, б)
деформации могут вызвать наклон детали
собираемого изделия ввиду изменения положения
опор установочной базы приспособления.
Если рабочая нагрузка одинакова на все
опоры базирующих устройств приспособления, то
предположительно одинаковыми будут
деформации опор и более равномерным их
изнашивание. Равные деформации опор
установочной или направляющих баз вызывают
только смещения детали в направлении этих
баз. Эти смещения сравнительно легко
учитываются при проектировании и в
значительной мере устраняются при наладке
приспособления.
Смещение посадочных поверхностей
базируемой детали по направлению к

устаноРАСЧЕТ ТОЧНОСТИ УСТАНОВКИ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
311
вочной базе (ось х) равно наименьшему
смещению одной из имеющихся трех опор
(опорные точки 1, 2, 3) установочной
вспомогательной базы приспособления (рис.
2.4.39). Из-за деформирования опор
направляющей базы смещение по оси у равно
наименьшему из смещений одной из двух
опорных точек ~ 4 или 5. Суммарное смещение
посадочной поверхности детали
пх = (2.4.97)
Рис. 2.4.39. Схемы перемещения
детали при закреплении:
а - изменение положения детали; б, в - изменение
положения установочной базы под действием
возмущающих воздействий; г — изменение
положения направляющей базы под действием
возмущающих воздействий
где пх, пу, пх — смещение посадочной
поверхности детали соответственно по направлению
координатных осей х, у, X.
Значительно сложнее чем смещения
компенсировать относительные повороты
детали, возникающие при деформировании
опор установочной и направляющих баз.
Сложность компенсации поворотов
базируемой детали - одна из причин того, что
избегают нагружать установочные пальцы
направляющей и опорной баз приспособления.
Поэтому не рекомендуется базировать детали в
координатный угол. Кроме того, при
базировании детали в координатный угол
приспособления для ее поджима к базам требуется
несколько приводов. Многие стороны
установленной в приспособление детали будут не
доступны для присоединения последующих
деталей собираемого изделия. При таком
базировании трудно восстановить
первоначальную точность приспособления при его
изнашивании, в то время как при использовании
для базирования установочных пальцев
достаточно просто заменить их новыми.
Установленная на опоры установочной
базы деталь наклоняется из-за разной
деформации опор исполнительных поверхностей
базирующих устройств. При наклоне детали
координаты трех точек Р\, Р2, Рз контакта
установочной базы изменяются. Если раньше
(до установки детали) координаты точки Р\
были Хь Y\, Zb точки Р2 X2i Y2, Z2 и точки
Рз - A3, Уз, Z3, то новые координаты тех же
точек после закрепления детали (деформации
опор) будут соответственно X[,Y{, Z{;
X'lJiiZ'l И Xi,Yj,Z'y
Подставив новые значения координат
опорных точек Рь Pi и Р3 в уравнение
плоскости и зная прежние их координаты, можем
рассчитать угол изменения наклона детали
У\
Zi
1
У\
zi
1
Z\
xl
1
zi
xi
1
X\
y\
1
X\
yi i
У2
Z2
1
У2
Z2
1
Z2
*2
1
Z2
*2
1
+
x2
У2
1
x2
У2 1
Уз
Z3
1
УЗ
Z3
1
Z3
*3
1
Z3
*3
1
*3
УЗ
1
x3
Уз 1
У1 Z 1 1
2
Z\ Xi 1
2
Xl yi 1
2
yi zi 1
2
Zi X[ 1
2
Xi yi 1
У2 Z2 1
Уз Z3 1
+
Z2 X2 1
гз хг 1
+
X2 У2 1
*3 УЗ 1
'
У2 Z2 1
УЗ Z3 1
+
Z2 X2 1
Zi х2 1
+
x2 У2 1
Xi y’i 1
(2.4.98)
Если за начало координат принять точку
Рц тогда Х[ = Xj +\n\\,Y{= 0,Z{ = 0, (пх -
перемещение точки Р\ опоры);
Х2 - Х2 +|w2| («2."” значения перемещения
точки Р2 опоры), Y2 = Y2,Z2 = Z2 и
A3 = А"з + \п3\, У3 = Y3,Z3 = Z3 (л3 -
значения перемещения точки Р3 опоры).
При деформации опор 4 и 5 в точках Р4
и Р$ направляющей базы (если она
используется для закрепления детали) происходит
перемещение детали /14-Л5 и поворот около оси,
перпендикулярной к плоскости (установочной
базы) на угол
q = arctg[(n4 - ns) /14 5 ], (2.4.99)

312
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
где /4 5 - расстояние между точками Р4 и £5
опор.
Наклон и поворот детали приведут к
таким же по значениям повороту и наклону оси
ее посадочной поверхности. Однако
смещения положения оси посадочной поверхности
детали, вызванные ее наклоном и поворотом
могут быть значительными. Для расчета
смещения оси целесообразно найденные
значения углов е и 0 представить в виде проекций
на плоскость А, перпендикулярную к
установочной базе и к оси посадочной поверхности.
При автоматической сборке установка
присоединяемой детали в собираемое изделие
продолжается несколько секунд, поэтому
длительность контакта незначительная и ее
влияние пренебрежимо мало. При автоматической
сборке путь скольжения устанавливаемой
детали стремятся минимизировать для
обеспечения максимальной производительности
процесса, а потому влияние длины пути
скольжения будет также несущественным.
Износ опор приспособления оказывает
влияние на точность положения базируемой
детали такое же, как и их деформации.
Зная допуски 8x3, 5уз, 8X3, 8аз, 8рз и буз на
относительное положение исполнительных
поверхностей базирующих устройств для
соединяемых деталей и допуски на возможные
деформации опор при закреплении деталей, а
также значения износа опорных элементов (см.
табл. 2.4.17), можно оценить, реализуется ли
автоматическое соединение деталей, и
определить необходимые для восстановления точности
приспособлений межремонтные сроки.
2.4.5. 	ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА НЕОБХОДИМОЙ
ТОЧНОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ БАЗИРУЮЩИХ
УСТРОЙСТВ ДЛЯ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
Пример 1. Необходимо установить, возможна
ли автоматизация сборки тангенциальным способом
смонтированных на валах зубчатых колес (см. рис.
2.4.24, г, д и 2.4.34, б). Нормальный модуль зубчатых
колес тн = 1, число зубьев z\ — Z2 = 60, ширина
колес /Ш1 = /ш2 = 50 мм, наружный диаметр £е1 =
= Dc2 — 62 мм, угол зацепления = 20°,
минимальная высота фаски на торцовой поверхности
колес С\ = С2 = 1 мм, масса колес т\ = 1,1 кг и
Ш2 — 1 кг. Отклонение от перпендикулярности оси
делительной окружности первого колеса
относительно его торца tgylH = 0,05/100 и второго колеса tgy5H =
= 0,04/120; tg£, = 0,1; £ = 5°42\ Отклонение от несо-
осности делительной окружности зубчатого венца
первого колеса и шейки вала ЪЕ\ = 0,032 мм и
второго колеса ЬЕ$ = 0,028 мм. Допуск на
диаметральные размеры шеек, которыми валы будут
базироваться в корпусе, составляет 0,03 мм, Тогда bEj = 5£4 =
0,03/2 мм.
Если сборка зубчатой передачи автоматическим
путем возможна, то следует рассчитать нормы
точности сборочной машины и основные ее
конструктивные параметры, благодаря которым может быть
выполнен данный технологический процесс. Кроме
того, если необходимо обеспечить повышение
производительности сборочного процесса при сохранении
качества соединяемых деталей, то нужно выяснить
возможность и целесообразность использования для
этих целей адаптивных устройств.
Зубчатую передачу можно собирать
тангенциальным способом [см. (2.4.51)], поэтому в
первоначальный момент соединения колес допустимое
значение их относительного смещения будет большим.
Следовательно автоматизация сборочного процесса
возможна, и нужно рассчитать нормы точности
сборочной машины.
Отклонения от плоскостности направляющих
склизов сборочной машины должны быть назначены
исходя из требований к положению сцепляемых
колес в собранной передаче. Более жесткие
требования установлены для второго колеса (0,04/120).
Следовательно, его качество будет определять требования
к направляющим склизам. Если отклонение от
плоскостности торца второго колеса (0,02/120), то в 2-3
раза меньше должно быть отклонение от
плоскостности склизов (0,01/120). Тогда условия сборки
зубчатой передачи следующие:
Sj>„ = 2 • 1 - 50 sin^arctg2y i„ + arctg
„ , еп . ( 2-0,05 0,04
:2l-50sin[arctg-^ + arctgT¥T>2
50 sin arctg2y5H + arctg
^Y5h
fn . , 2-0,04 0,04
-50sin|arctg-^- + arctg
= 1,855 mm.
byH/2 = ±0,927 мм.
Учитывая, что ЬЕ± = 8ун, допуск на расстояние
между внешними стенками склизов сборочной
машины (см. рис. 2.4.24, г, д) 8£3 = ЬЕ± - 8£j - §£2 - §£3
- - S£4 - 8£5 = 1,855 - 0,032 - 0,03/2 - 0,03/2 -
0,028 = 1,765 мм.
Таким образом, расстояние между внешними
стенками склизов можно увеличить на 1,765 мм.
Однако необходимо обеспечить требуемый срок
службы сборочной машины, а поэтому ее сдаточные
нормы точности с учетом 40% запаса на износ
следующие: отклонение от плоскостности склизов
(1-0,4) [(0,04/(2 2-120)] = 0,006/120 и допуск на
размер между внешними стенками склиза (1-0,4) • 8Е3 =
= 0,6 1,765 = 1,059 мм.
Для установки подсобранных зубчатых колес в
корпус необходимо базировать детали так, как
показано на рис. 2.4.24, г. Задачи, связанные с установкой
деталей в отверстия корпуса, следует решать, исходя
из условий сборки цилиндрических соединений
деталей. Для большинства зубчатых передач необходимо
ужесточение допуска на расстояние между внешними
стенками склизов для облегчения попадания центров
сборочной машины в центровые отверстия валов и
установки подсобранных зубчатых колес в отверстия
корпуса.

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ТОЧНОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ
313
Произведем расчет других конструктивных
параметров склиза сборочной машины. Определим угол
его наклона, который необходим для сборки зубчатой
передачи.
Сила тяжести первого колеса больше, чем
второго, поэтому целесообразно вначале установить
более легкое второе колесо, а потом первое. Для
первого колеса сборочную силу можно подсчитать по
уравнению (2.4.78). Однако желательно обеспечить
установку колеса под действием его силы тяжести
{Fy = 0). Это возможно при определенном угле
наклона склиза. Коэффициент трения между торцом
устанавливаемого колеса и стальным склизом/<0,15.
Тогда, используя уравнение (2.4.78), найдем угол yiH,
равный углу наклона склиза, учитывая, что момент
сопротивления трению
А/Тр1 = 0,15 ■ 1,1 cosПн(у - l) + 0,15 х
х (О + 1,1 sin|ylH|)tg(20° + 5°42')(у - l] =
= 4,95(cosylH +0,48sin|yiH|);
[l - 0,15tg|20° + 5°42')j x
x (l,lsin|ylH| - 0,15 • 1,1 cosylH) =
= 4,95(cos Yih + 0,48 sin|y lH|) ,
откуда ylH = 17°37\
Для обеспечения максимальной
производительности сборочного процесса угол наклона склиза
должен быть возможно большим.
Однако его верхний предел ограничивается
значением допустимой для данного зубчатого колеса
ударной нагрузки, которое приближенно можно
принять равным 0,8 предела статической прочности
зуба на изгиб. В данном случае для зубчатых колес из
стали 20Х, подвергнутых шевингованию, цементации
и закалке с повторным нагревом в печи с глубиной
упрочненного слоя 0,9-1 мм и твердостью в опасных
сечениях сердцевины НЯСэ 32-33 и поверхности зуба
HRC3 59-60, допустимая энергия удара на изгиб зуба
[Ау] = 7 Нм.
Зная [Ау], можно рассчитать максимальную
скорость перемещения колеса в процессе сборки
согласно уравнению (2.4.80) ; у =
= 3,57
м/с.
Обеспечить такую скорость только наклоном лотка
сложно, если к тому же учесть, что при угле
У1н
arctg
/o^4i-q)
‘ml
= arctg
2(0,5-62-l)
50
= 5oria
колесо может опрокинуться. Поэтому угол наклона
склиза не должен превышать 50°10\ Тогда при
скорости движения колеса v — 3,57 м/с необходим подъем
детали на высоту (рис. 2.4.40)
Л =
3,53*  2
2^(1 - yfctg|ylH|) " 2 • 9,8(1 - 0,15 ■ 0,8342)
= 730 мм,
где g - ускорение свободного падения детали.
Рис. 2.4.40. Устройство для сборки зубчатых
соединений деталей
Сила тяжести сцепляемых колес часто
изменяется в значительных пределах, особенно в тех
случаях, когда сборочная машина используется как
универсальное устройство для соединения различных пар
колес с одинаковым межосевым расстоянием. В таких
случаях возникает необходимость в зависимости от
допустимой нагрузки на зуб колеса, его силы тяжести
изменять угол наклона склиза или высоту h, чтобы
обеспечить во все время работы сборочной машины
ее максимальную производительность. Регулировку
можно обеспечить за счет изменения начального
положения устанавливаемого колеса, однако в этом
случае нельзя использовать автооператор для загрузки
деталей на склиз. Возможно автоматическое
адаптивное управление высотой подъема склиза и его
наклона под действием силы тяжести устанавливаемого
колеса; такой эффект достигается установкой
верхнего участка склиза на упругие опоры и шарнирным
закреплением склиза в нижней его части. Тогда при
установке детали большего веса склиз опускается, тем
самым уменьшается сила удара в момент сцепления
зубчатых колес.
Максимально допустимая скорость движения
детали под действием силы тяжести 20 Н
2,62 м/с,
но V = ^2g0,73ctg50°10'tgYcp(l - /ctgycp),
откуда можно найти средний угол наклона склиза:
2,622
Yep = arctg
2 	* 9,8 - 0,73ctg50°10'
+ 0,5
= 35°45\
Минимальный угол наклона склиза в момент
начала движения детали массой 2 кг равен 2-35°45' -
- 50° 10' = 21°20', а высота расположения колеса в
этот период времени 730 ctg 50° 10' tg21°20' = 240 мм.
Жесткость пружин устройства с = 20 Н/м.
Пример 2. Необходимо выявить возможность
автоматизации установки вилки с шлицевыми пазами
шириной ЬА - 5*0 ^ мм (см. рис. 2.2.20) на
карданный вал Da = 40 мм, СА = 0, dg = = 40^’25 мм,
bg - 5*о 0^3 мм с заходной фаской высотой Cgr =
= С в tgcp£, Св = 2 мм, ув ~ 45°+Г30'. Если
автоматизация возможна, то следует определить требования к
точности относительного положения исполнительных
поверхностей базирующих устройств сборочной
машины.

314
Глава 2.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРКИ УЗЛОВ
Известно, что центровые отверстия в
карданном вале расположены с отклонением от соосности
0,03/300, биение посадочной поверхности вала
относительно центровых отверстий не более 0,05 мм при
длине вала 600 мм.
Из уравнения (2.4.17)
40
8*„/2 = у + 0-
40 - 0,08
2
+ 2tg45° = 2,04
Из уравнения
(2.4.28) у = arcsin(2 / 40) = ±2°52'.
При отсутствии фаски вала допуск 8тн = 5т =
= тдн будет мал [см. уравнение (2.4.41)]:
с . 0,5-5,04
5т / 2 = т = arcsin -
0,5 • 40_,
0,08
- arcsin
0,5 • 5,008
0,5 • 40_ о,о8 ~ ^
= 4'.
Обеспечить изготовление и сохранить при
эксплуатации требуемую точность всех звеньев
технологической системы при допуске 5т н =2-4 = 8'
невозможно. Поэтому следует предусмотреть по
всему контуру шлицевых пазов втулки фаски шириной
CAb = l,3tg43°30' = 1,1 мм.
Допустимое относительное смещение
соединяемых деталей в первоначальный момент сборки в
этом случае ограничивается либо шириной фасок на
сопрягаемых цилиндрических поверхностях деталей
(± 2,04 мм), либо шириной фасок на боковой
поверхности шлицевых пазов вилки:
8*н / 2 = 0,5*4 + См- 0,5Ьв = 0,5 • 5+0'04 + 1,1 -
- 0,5 • 5+0,008 = 1,116 мм.
Из результатов расчетов видно, что допустимое
смещение деталей в первоначальный момент сборки
соединения лимитируется шириной фасок на
боковой поверхности шлицевых пазов вилки. Однако при
5^ГН / 2 = 1,116 мм из-за малых значений 8тн
сборка соединения, по-видимому, не будет обеспечена.
Для обеспечения достаточной для сборки соединения
точности относительного углового положения деталей
необходимо, чтобы Б < 1,116 мм, и соблюсти
определенное соотношение между допусками 5тн, 82ГН, 8Х
и углом у. Относительный перекос 50 мм посадочной
поверхности вилки с длиной шлицевого участка
вызывает смещение 50sin2°52' = 2,5 мм. Уже из-за
перекоса деталей неравенство Б' < 1,116 мм не
выдерживается, так как 2,5 мм > 1,116 мм, а поэтому следует
назначить меньшие допуски ЬХН, 82Г и у. Принимаем
у = 45', ЬХН — ЬХ — 0,6 мм. Тогда, учитывая, что
трудоемкость изготовления соединяемых деталей, а
вследствие этого и базирующих устройств сборочной
машины вдоль координатных осей Ох и Оу будет
примерно одинаковая, принимаем ц/ = 45°; а = р. Тогда
8хн/2 = 8х/2 = 0,582( cosy = 0,3-0,707 = 0,214 мм;
8ун/2 = Ьу/2 = 0,582f siny = 0,3-0,707 = 0,214 мм;
Б = 50 sin45' cos45° + 0,214 = 0,46 + 0,214 =
= 0,674 мм < 1,116 мм;
У7' = 50 sin45' cos45° + 0,214 = 0,46 + 0,214 =
= 0,674 мм.
Рассчитаем по формуле (2.4.42) допустимое
значение относительного углового положения деталей
в сечении, перпендикулярном оси шлицевой
поверхности втулки, в первоначальный момент сборки
соединения 5тн = 21 тн |:
= arcsin
- arctg
0,674
0,5 • 5,04 + 1,1
+ ^[0,5 • (40 - 0,08) - 2]2 - [0,5 • (5 + 0,008)]2
0,674 + 0,5 • (5 + 0,008)
+ ^[0,5 • (40 - 0,08) - 2]2 - [0,5 • (5 + 0,008)]2
2
+ [0,5 • (5 + 0,008) + 0,674]2
1Г08' -9°46' = F22'.
Если 8тн = 2 Г22' достаточно, то не
потребуется дополнительное уменьшение допусков 8Х и
8у для увеличения 8тн.
Осуществим выбор баз для обеспечения
соединения деталей. Наименьшие размеры у вилки,
поэтому базирование карданного вала следует
осуществлять посредством центров по центровым
отверстиям, а вилка должна быть выбрана в
качестве устанавливаемой детали, ее базирование
целесообразно осуществлять так, как показано на
рис. 2.2.27.
Назначая допуск на изготовление
цилиндрической поверхности оправки для базирования
вилки с допуском -0,017 мм и учитывая
отклонение положения оси посадочной ступени
относительно оси центровых отверстий карданного вала
0,552(5 = 0,05 мм, можно рассчитать допустимое
отклонение от соосности базирующих устройств:
цилиндрической поверхности оправки под вилку и
оси центров для карданного вала, при котором
гарантировано соединение деталей: 0,582Гз =
= 0,5(52Г-52Г2 - 82Г5) = 0,30 - 0,017 - 0,05 = 0,233 мм.
Согласно нормативным документам необходим
40%-ный запас точности на износ базирующих
устройств сборочной машины. Тогда отклонение
относительного положения исполнительных поверхностей ее
технологической оснастки при сдаче машины
0,6 - 0,552Г3 = 0,6 • 0,233 = ±0,14 мм.
Теперь определим значение еще одного параметра,
характеризующего точность относительного положения
исполнительных поверхностей базирующих устройств, -
угла скрещивания в пространстве оси базовой
цилиндрической поверхности оправки и обшей оси
центрирующих конусов.
Согласно рабочему чертежу вала угол
скрещивания оси его посадочной ступени и оси центровых
отверстий 8у5/2 = 0,05/600 мм. Отклонение от соосности
центров, базирующих карданный вал, согласно
расчетам, может составлять ±0,233 мм при минимальном
расстоянии между центрами 700 мм. Тогда 5у3/2 =
= 45' - arctg Ml - arctg = 43'.
600
700

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
315
Сдаточная норма точности с учетом 40 %-
ного запаса на износ составляет 0,6 • 43' = ±26'.
Учитывая допуски на смещение шлицев относительно
оси карданного вала 2 • 0,026 = 0,052 мм, шлицевых
пазов вилки относительно оси ее отверстия 0,02 мм, а
также отклонения расположения поперечных
отверстий относительно шлицевых пазов ±0,025 мм (на
расстоянии, равном 50 мм от средней плоскости детали),
определим допуск на положение центрирующего клина.
Этот клин целесообразно использовать для базирования
карданного вала по впадинам шлицев относительно
центрирующего конуса (вилка базируется по одному из поперечных
отверстий рычагом-фиксатором). Тогда с учетом 40%-ного
запаса на износ
0,66т з / 2 = 0,6
0,5(5+ 0,04)+ 1,1-0,02
j|o,674 + ^[05(40- 0,08) - 2]2 - [0,5(5 + 0,008)]2 | + [0,5(5 + 0,008) + 0,674]2
- arctg
0,674 + 0,5(5 + 0,008)+ 0,026
0,674 + ^[0,5(40 - 0,08) - 2]2 - [0,5(5 + 0,008)]2
- arctg
0,025
50
= 43'.
Допуск на относительное положение
центрирующего клина и конуса 0,68тз = 2 -43'
достаточно велик, чтобы обеспечить изготовление
базирующих устройств сборочной машины и
длительный период ее эксплуатации.
Координата zH = [0,5(40 - 0,08) - 2]sin45' =
= 0,233 мм.
Сборочная сила, необходимая для
запрессовки вилки, может быть рассчитана по
уравнению (2.4.75), если учесть, что соединяемые детали
изготовлены из стали, а поэтому при
использовании в качестве смазочного материала машинного
масла коэффициент трения Аап = 0,085, а
Е = 2|Н05 МН/м2, коэффициенты Пуассона для
тех же материалов щ = Р2 ~ 0,3, наружный
диаметр вилки 55 мм, а рекомендуемая скорость
установки для получения требуемого качества
v — 2 мм/с: F= 0,085 • 3,14 • 32 • 50рср, где рср —
среднее давление на поверхности контакта;
Рср ~
32
32,035-32
(1 -0,3) + (552 +322)/(552 -322J
2,1 • 105
Повреждение соединяемых деталей маловероятно
под действием силы тяжести вилки, поскольку ее
перемещения незначительны перед соединением деталей:
2-3 мм. Однако повреждения в первоначальный момент
сборки шлицевого соединения все-таки возможны под
действием подвижных частей пресса усилием,
превышающим 32 кН, даже если они перемещаются со
скоростью 2 мм/с. Вследствие этого для предупреждения
разрушений соединяемых деталей перед их контактом
скорость пресса должна быть снижена. Только тогда будет
возможна сборка шлицевых соединений деталей без
значительных нарушений их качества.
Таким образом, можно сделать вывод, что
описанная методика расчета необходимой
точности относительного положения
исполнительных поверхностей базирующих устройств
сборочной машины на стадии разработки
технологического процесса позволяет оценить,
возможна ли автоматическая сборка каждого
соединения деталей, и выявить способы, облегчающие
осуществление сборочного процесса и
обеспечивающие максимальную производительность при
сохранении качества поступающих на сборку
деталей.
= 75МПа.
Тогда Е= 0,085 - 3,14 • 32 • 50 • 75 = 32 кН.
В соответствии с уравнением (2.4.78) при
установке вилки массой 2,1 кг необходимая для
относительного поворота соединяемых деталей
осевая сборочная сила Еу, действующая на плече
0,5</£н - должна обеспечить преодоление
момента сопротивления повороту М1р\ — 0,15 • 2х
х1[(40/2) - 2] = 57 Н мм. Поскольку коэффициент
трения / = 0,15 и £ = 28°30', Fy = [5,7tg(45°+
: + 45' + 28°30')] / [(40/2) - 2] = П,4 Н.
57tg(45° + 45' + 28°30
f'= 407 2^1 = 11’,п-.
Ввиду того, что для установки вилки в
первоначальный момент контакта соединяемых
деталей требуется меньшая сборочная сила, чем сила
■тяжести вилки, ее сборка в этот период возможна
под действием этой силы тяжести.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизация сборочных процессов в
машиностроении. М.: Наука, 1979. 184 с.
2. Автоматизация сборочных и сварочных
процессов в машиностроении. М.: Наука, 1974.
224 с.
3. Адаптивное управление станками: Под
ред. Б.С. Балакшина. М.: Машиностроение,
1973. 688 с.
4. 3. Будняк, А.А. Гусев. Обеспечение
качества соединений и надежности работы
автоматических сборочных машин / Механизация и
автоматизация производства, 1983, №4. С. 10-15.
5. Гусев А.А. Автоматизация сборки
зубчатых передач // Итоги науки и техники.
ВИНИТИ. Сер. Технология и оборудование
механосборочного производства. 1990. Т. 6. 153 с.

316
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
6. Гусев А.А. Адаптивные устройства
сборочных машин. М.: Машиностроение,
1979. 208 с.
7. Гусев А.А. Основные принципы
построения сборочных гибких
производственных систем. М.: Машиностроение, 1988. 52 с.
8. Гусев А.А. Особенности разработки
технологического процесса сборки в условиях
автоматизированного производства изделий в
машиностроении. В кн.: Передовая
технология и автоматизация управления процессами
обработки деталей машин. Л.,
Машиностроение, 1970. 704 с.
9. Гусев А.А. Расчет норм точности
автоматических сборочных машин /
Руководящие технические материалы. М.: НИИМАШ.
1974. 83 с.
10. Гусева И.А. Режимы автоматической
установки упругих деталей / Автоматизация и
современные технологии. 1999, №2.
И. Качество машин: Справочник. В 2 т.
Т. 1 / А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, А.А. Гусев и
др. М.: Машиностроение, 1995. 256 с.
12. Проектирование технологии / И.М.
Баранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и
др.: Под общей ред. Ю.М. Соломен-
цева // Технология автоматизированного
машиностроения. М.: Машиностроение, 1990.
416 с.
Глава 2.5
АВТОМАТИЧЕСКАЯ И
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА
ИЗДЕЛИЙ
2.5.1. 	ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ
И РАЦИОНАЛЬНОЙ КОМПОНОВКИ
АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРОЧНОЙ СИСТЕМЫ
Структура операции и компоновка
автоматической сборочной машины, затраты на
ее изготовление и эксплуатацию зависят от
требуемой производительности
технологического процесса конструкции, и необходимого
качества изделий, а также от выбранной
последовательности и продолжительности
установки отдельных деталей в собираемые
объекты. Собирать изделия можно различными
способами: последовательным,
параллельнопоследовательным и параллельным. Для
каждого способа характерна определенная
продолжительность сборки изделия.
При последовательном способе
установки деталей оперативное время ton
наибольшее, а при параллельном — наименьшее, так
как все переходы, связанные со сборкой
изделий, совершаются одновременно. В общем
случае [1]
к-к{)
'оп = Хтах0+/в> (2-5.1)
У-1
где к - число соединяемых деталей в изделии;
ко - число деталей, установка которых
совмещена во времени с установкой других
деталей изделия; совмещение окажется
невозможным, например, из-за недостаточной
точности относительного положения посадочных
поверхностей собираемого изделия,
используемых для установки присоединяемых
деталей обычными средствами; tj — затраты
времени на установку j-й детали в изделие (табл.
2.5.1 — 2.5.3); /в — несовмещенное время,
затрачиваемое на выполнение
вспомогательных переходов.
Затраты времени tj зависят от режимов
сборочного процесса, которые рассчитывают
исходя из сохранения качества соединяемых
деталей (обеспечения качества изделий) и
условий технической возможности их сборки.
Нередко затраты времени на установку
деталей в изделия определяются техническими
возможностями - быстродействием и
инерционностью приводов. Например, кулачковый
привод при установке присоединяемых
деталей позволяет обеспечить 40-45 рабочих ходов
в минуту, а пневматический - не более 30.
Современные промышленные роботы
обеспечивают скорость движения до 12,7 м/с.
Установку присоединяемых деталей
часто вынуждены осуществлять с разных сторон
базовой детали, при этом исполнительным
сборочным устройствам нужно придать
определенные положения.
Выбор горизонтального (Г),
вертикального (В) и наклонного (К) положений
исполнительных устройств определяется характером
посадок входящих в изделие соединений,
количеством направлений и характером
необходимого для сборки движения, а также
возможностями установки деталей под действием
силы тяжести.
Один из способов сокращения
оперативного времени — частичное или полное
совмещение составляющих вспомогательного
времени:
У-Уо
*в={с+ Х/и/ + max t7j (l¥ -W0-l) +
У=о
V-V()
+ Е'км (2.5.2)
/=о

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
317
2.5.1. 	Затраты времени на выполнение транспортирования и установку в изделие деталей
с гарантированным зазором с помощью сборочных головок и роботов
Содержание технологического перехода
Затраты времени, с
Выполнение рабочего цикла с помощью сборочной головки с вакуумным
захватным устройством
1,5 - 2,0
Выполнение рабочего цикла по подъему на 30 мм, повороту с хордой до 60
мм с установкой детали на глубину до 30 мм с помощью сборочного робота
1 - 1,2
Закрепление детали вакуумным захватным устройством посредством
микроприсосок диаметром 3-6 мм
0,08 - 0,15
Закрепление детали электромагнитными и магнитными захватными
устройствами
* 1
Захват и освобождение устанавливаемой детали из захватного устройства
механического типа
2,4 х 2 = 4,8*
Поиск и изменение относительного положения соединяемых деталей при
использовании технического зрения на сборочном роботе фирмы "Unimate"
с шестью степенями подвижности
1 - 2
Поиск и изменение относительного положения соединяемых деталей при
использовании адаптивных устройств с регулированием по силе
* 3
* Затраты времени включают захват (2,4 с) и освобождение (2,4 с) деталей
2.5.2. Затраты времени на подачу и завинчивание винтов
Содержание технологического перехода
Затраты времени, с
Подача винтов, заклепок и других деталей с применением сжатого воздуха
со скоростью v = 1600 м/мин
h = S/v
Перемещение от винта к винту и завинчивание детали в собираемое изделие
* 3
г Взятие отвертки и завинчивание детали
* 7
Примечание. Скорость v завинчивания на пути S определяется расчетом
2.5.3. 	Затраты времени на выполнение технологических переходов
по запрессовке и закреплению деталей в изделии
Содержание технологического перехода
Затраты времени, с
1
2
Запрессовка заклепок:
стальных диаметром dB = 6 мм
3
алюминиевых, из мягкой стали, меди и латуни с 1*/dB - 3 ... 4 для
сплошных и l/dB *= 4 ... 6 для пустотелых
0,10 - 0,30
Одноударная запрессовка тех же заклепок
0,03 - 0,10
Многоударная запрессовка заклепок без вращения бойка из стали с
HRC3 < 35 с l/dB < 4 ... 6 для сплошных заклепок и l/dB < 5 ... 7 для
пустотелых
1,50 - 5,00

318
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
Продолжение табл. 2.5.3
1
2
Многоударная запрессовка тех же заклепок с вращением бойка
2,50 - 10,00
Многоударная вальцующая запрессовка заклепок с l/dp < 6 ... 10 для
сплошных и Ijdp < 10 ... 12 для пустотелых из стали с HRC3 < 35 и
вольфрама
1,50 - 7,00
Пробивка отверстия, вставка заклепки с ^ = 6 мм и ее осадка
1,25 - 2,40
Расклепывание взрывом (затраты времени на нагрев при 130-140 °С и взрыв)
2-3
Раскатка стальной заклепки с dp - 6 мм
7,20
* / - хитина стержня
где tc — максимальные затраты времени на
съем готового изделия; У, W — число рабочих
инструментов (рабочих позиций); Vq , W0,
vo — число инструментов (позиций) из числа
одновременно действующих, время работы
которых совмещено с работой
лимитирующего инструмента или позиции; /иу —
максимальные затраты времени на перемещение
и замену одного рабочего инструмента
другим; тах/ту — максимальные затраты
времени на транспортирование собираемого
изделия с одной позиции сборочной системы на
другую; / характеризует замкнутость
транспортного устройства; v — число позиций, на
которых осуществляется кантование
собираемых изделий; tKi - затраты времени на
кантование собираемого изделия.
Время съема готового изделия будет
отсутствовать в составе составляющих
вспомогательного времени уравнения (2.5.2), если эти
затраты совмещены по времени с установкой
деталей. Однако для этого сборочная машина
обязательно должна быть многопозиционной.
Необходимо стремиться к минимальному
числу позиций для обеспечения минимальной
себестоимости сборочной машины.
Время транспортирования собираемого
изделия может входить в состав
вспомогательного времени в зависимости от того,
осуществляется ли перемещение собираемого
изделия при сборке или нет, и если
производится, то каким способом. Очевидно, что при
стационарной сборке нет затрат времени на
транспортирование. Транспортирование
собираемых изделий осуществляют двумя
способами: периодическим и непрерывным.
Первый способ можно реализовать, если
использовать многопозиционные поворотные
индексируемые столы периодического
вращения диаметром до 1200 мм, которые
целесообразно применять для сборки изделий
небольших и средних размеров, содержащих от
двух до пяти (реже семь) деталей (рис. 2.5.1,
а). Число позиций обычно не превышает
восьми, хотя возможны 12-, и даже 16-, 18-,
24-, 32-, 72- и 96-позиционные поворотные
столы. Время поворота стола от одной
позиции к другой ty — 0,9 ... 6 с.
Дальнейшее сокращение времени
поворота стола от одной позиции к другой и
увеличение количества позиций невозможны
вследствие возрастания инерционной
нагрузки, которая изменяется прямо
пропорционально квадрату радиуса поворотного стола и
силе тяжести его подвижных частей,
собираемых изделий и их приспособлений.
Увеличение инерционной нагрузки (рис. 2.5.2)
приводит к сокращению срока службы поворотного
стола. Кроме того, снижается точность
позиционирования, которая при обычных
условиях эксплуатации поворотного стола
составляет для собираемых изделий ±(0,050 — 0,025)
мм. Поскольку существуют ограничения по
скорости поворота стола и количеству
рабочих ходов инструмента при установке деталей,
теоретическая производительность при
использовании этих столов в сборочных
машинах — 1800 шт./ч. Обычно
фактическая производительность составляет 600—
1200 шт./ч, так как коэффициент их
использования 0,567-0,961, в среднем 0,807. Среднее
время работы системы до первого отказа
около 3,88 мин. Среднее время на устранение
отказа 0,83 мин. Для обслуживания
сборочной машины нужен лишь один оператор,

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
319
Рис. 2.5.1. Схемы и средства транспортирования собираемых изделий:
цифры означают число сторон, с которых возможна установка деталей
поскольку эти машины отличаются простотой
и компактностью конструкции. Участие
оператора повышает производительность
машины на 4,5-8%.
Для транспортирования и сборки
изделий значительной длины целесообразно
использовать барабаны, имеющие такие же
показателя по производительности и точности,
как машины с поворотными столами (рис.
2.5.1, 	б).
Для сборки изделий значительных
размеров, состоящих из 5-10 деталей и более,

320
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
Рис. 2.5.2. Графики зависимости допустимого
значения момента инерции / подвижных частей
поворотного стола сборочной машины
и собираемых изделий от времени ^
транспортирования и принятого межремонтного
срока ее службы:
У - 11000 ч; 2 - 8000 ч; 3 - 5000 ч.
Штриховой линией отделены зоны
нерационального использования сборочной машины
возможно использования цепных (рис. 2.5.1,
в), роликовых (рис. 2.5.1, г), ленточных (рис.
2.5.1, 	д, е) конвейеров с применением в
качестве тягового элемента проволоки, а также
штанговых конвейеров (рис. 2.5.1, ж).
Обычно число устанавливаемых в изделие деталей
не должно превышать 15, так как при
большем числе деталей становятся слишком
значительными простои автоматической
сборочной машины при ее работе из-за
вероятностных потерь. Кроме того, увеличиваются
инерционные нагрузки, снижающие срок службы
и точность машины. Обычно точность
позиционирования спутника с использованием
цепных и шаговых транспортных устройств
составляет ±0,05 мм, а время для
перемещения на шаг 1м- 12 с; 0,3 м - 6 с и 0,15 м -
2 с. Вследствие этого теоретическая
производительность сборочных машин при
применении цепных и шаговых конвейеров не
превышает 1800 шт./ч. Обычно фактическая
производительность 600-1200 шт./ч., поскольку
коэффициент их использования составляет
0,597 — 0,85, в среднем 0,722. Средняя
продолжительность работы машин 1,5 мин, а
время простоев — 0,47.
Шаговые конвейеры, как правило,
позволяют совместить выгрузку готового
изделия с установкой только последней детали.
Поэтому количество обслуживающего
персонала велико: для сборочной машины,
имеющей 20 позиций, — 2-5 человек. Все
предыдущие устройства позволяют совместить
выгрузку готового изделия с установкой как
последней, так и первой детали. Поэтому
можно обходиться меньшим числом
квалифицированных работников. Для сборки
крупных изделий целесообразно использовать
автоматические тележки со скоростью
0,5-1 м/с.
При втором способе транспортирования
происходит непрерывное движение
собираемых изделий. Он может быть осуществлен на
замкнутых цепных и ленточных конвейерах
со скоростью транспортирования
приспособлений-спутников 0,3—0,5 м/с.
В этом случае время транспортирования
принимается на 10-20% большим общих
затрат времени, связанных с установкой деталей
в изделие. Обычно сборочные машины,
обеспечивающие непрерывное движение
транспортных устройств, целесообразно применять
при заданной производительности
технологического процесса 3600 шт./ч и выше. Такая
высокая производительность достигается
совмещением времени транспортирования и
установки деталей в изделие. Однако высокая
производительность и непрерывное движение
транспортного устройства создают опасность
образования заторов собираемых изделий.
Работоспособность машины 64,1 - 95% (в
среднем 80,4%). Средняя продолжительность
работы машины 5,39 мин, а время простоев -
0,98 мин.
Выбор транспортного устройства
обусловливается требуемой годовой и месячной
производительностью технологического
процесса, экономической целесообразностью и
техническими возможностями. Последние
существенно зависят от размеров и массы
собираемого изделия и деталей, их количества
и количества рабочих позиций, затрат
времени на установку деталей и транспортирование
собираемых изделий, необходимой точности
их положения на позиции, инерционных
нагрузок и требуемой точности
транспортирования объектов сборки, действующих
сборочных сил и скоростей движения
исполнительных устройств, и особенно от числа
направлений, по которым необходимо производить
установку деталей в собираемые изделия (рис.
2.5.1, ж).
Так, например, транспортное устройство
в виде барабана дает возможность вести
сборку изделий по большему числу направлений,
чем поворотный стол. Число направлений, по
которым может быть произведена установка
деталей в изделия, может быть увеличено за
счет сообщения собираемому изделию
периодического вращения или перемещения (рис.
2.5.1, з). Однако это связано с появлением в

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
321
составе оперативного времени затрат времени
на кантование собираемого изделия.
Все устройства, применяемые для
транспортирования собираемых изделий,
могут быть использованы для замены рабочих
инструментов. Все закономерности, присущие
каждому способу транспортирования, в
основном сохраняются. Различие заключается в
том, что при применении рабочих
инструментов всегда затрачивается время на их замену,
подвод и отвод. Замена и перемещение
любого инструмента непосредственно связаны с
установкой деталей в изделие, поэтому
уравнение (2.5.1) с учетом зависимости (2.5.2) для
различных структур технологического
процесса удобно записать так, как в табл. 2.5.4.
Сборочный процесс характеризуется
количеством потоков и позиций, способами
установки деталей и транспортирования
собираемых изделий. Многопоточный
технологический процесс (табл. 2.5.5) при
использовании тех же транспортных устройств может
обеспечить значительно большую
производительность. Например, при применении для
сборки изделий поворотных столов с
двухместными приспособлениями и одновременно
действующими двумя инструментами в
сборочных головках выпуск изделий может быть
увеличен до 3600 шт./ч. Это объясняется тем,
что уменьшается оперативное время с
увеличением числа п потоков, работающих
параллельно, и еще в Я раз, если имеются потоки,
сборка изделий на которых в каждом
последующем потоке производится со сдвигом
фазы по сравнению с предыдущим. Дальнейшее
повышение производительности при сборке
изделий возможно при использовании
структур, обеспечивающих независимую работу
каждой позиции сборочной машины.
В этих машинах позиции не связаны
между собой жесткой связью и общим тактом
ее работы. На каждой из них при выполнении
сборочного или контрольного перехода
механизмы могут работать, обеспечивая
оптимальную производительность, часто отличную от
производительности других позиций
сборочной машины и не зависящую от времени
транспортирования собираемых изделий. По-
сле завершения в данной позиции установки
деталей в собираемое изделие на сборку
немедленно должно поступать следующее
изделие. Поэтому транспортное устройство
должно обеспечивать непрерывную подачу
собираемых изделий.
I 	Такое транспортирование изделий
можно осуществить, например, посредством
ленточного или непрерывно движущегося
цепкого конвейера, на каретках которого
размерны приспособления-спутники с собирае-
11 — 4204
мыми изделиями, передвигаемые конвейером
по направляющим станины. Если
приспособления-спутники останавливаются упорами на
промежуточных или рабочих позициях, то
конвейер продолжает непрерывное движение
и каретки проскальзывают под
приспособлениями. Для снижения их износа и
уменьшения мощности привода снижают трение
между ними путем автоматического смазывания
верхней плоскости каретки конвейера.
Такой способ транспортирования
позволяет накапливать собираемые изделия со
спутниками между рабочими позициями и
тем самым обеспечивает непрерывную их
работу в случае простоев какой-либо позиции
сборочной машины ввиду ее подналадки
или ремонта. Таким образом, наличие заделов
между позициями позволяет значительно
увеличить производительность сборочных машин
даже при создании задела из 10 собираемых
изделий.
При непрерывном транспортировании
изделий и стационарном расположении
сборочных устройств обеспечить сборку
невозможно. Поэтому на каждой позиции
вынуждены предусматривать стационарные
базирующие устройства для автоматической
установки в заданном положении собираемого
изделия либо "плавающего” приспособления-
спутника, используемого для его размещения.
При подходе приспособлен ия-спутника с
собираемым изделием к рабочей позиции
подъемный механизм автоматически снимает
его с конвейера и поджимает на время
выполнения перехода к технологическим базам,
имеющимся на верхней части спутника.
Вертикальное перемещение спутника с
собираемым изделием происходит примерно на
0,01 мм.
После выполнения рабочего перехода
спутник с собираемым изделием опускается
на каретку цепного конвейера или
движущуюся ленту и перемещается конвейером до
ближайшей группы приспособлений,
накопившихся перед следующей рабочей
позицией. Вследствие появления затрат времени (не
менее 1 с) на установку и фиксацию спутника
или собираемого изделия, а также
существующих ограничений по быстродействию
привода рабочих инструментов повышение
производительности таких сборочных машин
маловероятно. Поэтому следует ожидать, что
их фактическая производительность будет не
более 1200-1300 изделий/ч, так как
коэффициент их использования 0,641—0,95, в
среднем 0,804. Повышение производительности
при сборке изделий возможно только тогда,
когда время установки деталей не
ограничивается быстродействием привода рабочего

322 Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
£
о.
о
©
in
fS
Обозначения: С - стационарная сборка; В0, Г°, К0 — движение собираемых изделий соответственно в вертикальной,
горизонтальной и наклонной плоскостях, осуществляемое замкнутыми транспортными средствами (/ = 0); В, Г, К — те же движения при
разомкнутых системах (/ = 1); ”+" — известные компоновки; прочерк — сборочные машины не созданы.

Способ сборки изделий и компоновки сборочных машин
ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
323

324 Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
<N
СЗ
I
О
§
Обозначения см. табл. 2.5.4, «—» — создание машин нецелесообразно, «+» — целесообразно

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
325
инструмента сборочной машины. Поэтому
сборочные машины с гибкой (нежесткой)
связью между позициями целесообразно
использовать при сборке крупных изделий из
деталей со значительными длинами
посадочных поверхностей, а также для изделий, при
сборке которых возможно появление
большого количества брака. Их использование
обеспечивает снижение брака, поскольку
точность установки при применении
стационарных базирующих устройств для собираемых
изделий и "плавающих" приспособлений
может быть повышена до ±0,025 мм.
Для выбора автоматической сборочной
машины и определения числа единиц
оборудования необходимо знать такт ее работы Т.
Такт работы машины должен быть таким,
чтобы обеспечить выполнение годовой
программы N выпуска изделий, несмотря на то,
что при сборке возможно появление
дефектных изделии из-за отказов сборочных
устройств и попадания дефектных деталей в
количестве (?, часть из которых mQ будет
вызывать простои машины средней
продолжительностью т (табл. 2.5.6 и 2.5.7):
FH-mQx, v
(2.5.3)
где FH — календарный фонд времени работы
автоматической сборочной машины; ц -
коэффициент простоев из-за отказов
транспортных, блокировочных и других устройств
сборочной машины.
При выполнении годовой программы
выпуска число дефектных изделий
Q = N
ПО-?/)
_/=о
--1
(2.5.4)
где *7,- - значение риска, доли единицы (при
одинаковом риске при решении каждой
задачи можно воспользоваться графиками на рис.
2.5.3); s — общее число причин, вызывающих
появление дефектных изделий (неполадки
сборочных устройств и подача на сборку
дефектных деталей).
2.5.6. Потери времени из-за отказов отдельных видов устройств сборочных машин
Устройства
Средняя длительность
простоев, мин,
приходящаяся на 100 мин
работы сборочной машины*
Транспортные:
ленточные с храповыми собачками
0,06 + 0,061
штанговые с храповыми собачками
0,12 + 0,061
штанговые с жесткими штырями
0,12 + 0,021
толкатели
0,02
подъемно-поворотный стол
0,13
поворотный стол
0,06 - 0,10
поворотный барабан
0,02 - 0,03
кантователь
0,12
Контрольные:
щупы для контроля наличия деталей
0,20
загрузочное и разгрузочное устройство
0,50
гидравлические устройства сборочных машин
0,17 + 0,06 Ь
* Формулы - эмпирические.
Обозначения: L — длина транспортного устройства; Ъ —
гидроаппаратов.
число распределительных

326
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
2.5.7. Потери времени из-за отказов отдельных механизмов приспособлений для сборки изделий
Устройства
Число отказов
на 1000 циклов
работы
машины
Время, мин, на
восстановление
за 1000 циклов
работы
Средняя
длительность простоев,
мин, приходящаяся
на 100 мин работы
сборочной машины
Механизм базирования и закрепления
собираемого изделия:
с базовой деталью средней сложности
0,139
1
-
то же с повышенной сложностью
Механизм закрепления собираемого изделия в
приспособлении:
0,278
2
прихватом напрямую
—
—
0,01 - 0,02
прихватом через рычажный или
Климовы й механизм
Приспособление-спутник
~ 0,03
без встроенного зажимного устройства
с встроенным зажимным устройством:
0,01
0,1
- 0,01
простым
0,01
0,1
0,02 - 0,03
средней сложности и сложным
Механизмы:
1
0,5
0,04 - 0,05
базирования приспособления
закрепления приспособления:
0,07 - 0,08
напрямую
—
—
0,01
через рычажную систему или клин
—
—
0,03
базирования и закрепления
приспособления-спутника
1
0,5
Рис. 2.5.3. Зависимость общего числа
дефектных изделий (в процентах к годовой программе
выпуска) от числа i решаемых задач и показателя
качества работы сборочных устройств и поступающих
на сборку деталей
Используя формулу (2.5.4), можно
определить число дефектных изделий,
поступающих с каждой сборочной позиции, а зная
среднюю продолжительность устранения
неисправностей (0,69-0,83 мин), можно
рассчитать необходимые размеры буферных заделов
между рабочими позициями сборочной
машины.
Сопоставив такт выпуска изделий
сборочной машины с /оп (рассчитанным по
формулам, приведенным в табл. 2.5.4. и 2.5.5),
можно выбрать подходящие структуры
технологической операции, исходя из которых и
учитывая число подлежащих сборке деталей и
число направлений, по которым вынуждены
вести их установку, можно произвести выбор
компоновок исполнительных и транспортных
устройств и машины в целом. Для
обнаружения дефектов изделий в процессе сборки на
автоматических сборочных машинах
применяют специальные контрольные и
блокировочные устройства, а также механизмы для
удаления нескомплектованных деталей.
Контрольные устройства можно устанавливать
после последней сборочной позиции или
после каждой или нескольких сборочных
позиций. Назначение контрольного устройства,
устанавливаемого после последней сборочной
позиции, заключается в обнаружении дефект-

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
327
ных изделий и дальнейшем их отделении от
годных.
Контрольные устройства могут быть
размещены между сборочными позициями;
они отключают последующие позиции в
период прохождения дефектных изделий.
Обнаруженные контрольным
устройством дефектные изделия обычно удаляются на
позиции выгрузки или (реже)
непосредственно на рабочих или промежуточных позициях
сборочной машины. Если машина не имеет
магазинных устройств для заполнения
свободных гнезд, то установка механизмов для
удаления дефектных изделий внутри машины
оправдана лишь при необходимости
рассортировки дефектных изделий для их повторной
сборки. При наличии магазинных питателей и
затрат времени на удаление дефектных
изделий, меньших действительного такта выпуска,
установка таких механизмов целесообразна.
Решение о выборе структуры и
компоновки автоматической сборочной машины
может быть принято окончательно после
экономического расчета. Из нескольких
выбранных вариантов, как правило, предпочитают
тот, при котором себестоимость изделия
минимальна.
Себестоимость С изделия зависит от
ряда факторов:
С - CR + 3 + Сам + Ст + Сэ в + Сп . (2.5.5)
Здесь Сд — затраты на детали,
используемые для сборки одного изделия:
к
У ^ jCuj{N + Q) + CPQ - Сот
>1
где кj — коэффициент удорожания у-й
детали с повышением ее качества; - затраты
на изготовление одной у-й детали собираемого
изделия; Ср - затраты на разборку одного
дефектного изделия и загрузку его деталей в
загрузочные устройства; Сот - стоимость
к
отходов, Сот =0 и ^ kjC^jQ = 0 , если де-
У=1
фектные изделия разбираются и их детали
используются для повторных попыток сборки
изделий; 3 = Ка с Зн 0/N — число
операторов, где Л'д с — коэффициент, учитывающий
.дополнительную плату и отчисления на
соцстрахование; Зн о - заработная плата
наладчиков и операторов, обслуживающих
сборочную машину, приходящаяся на одно изделие;
Сам = NaM RcMCc.JN - затраты на аморти-
зацию сборочной машины, где NaM - норма
амортизационных отчислений; 7?см —
расчетное количество автоматических
сборочных машин; Сс м — стоимость сборочной
машины, включающая стоимость сборочных
устройств, манипуляторов (табл. 2.5.8) и
промышленных роботов (табл. 2.5.9), а также
транспортных устройств (табл. 2.5.10),
технологической оснастки (табл. 2.5.11),
загрузочно-транспортных устройств вибробункеров,
магазинов и лотков (табл. 2.5.12) и ЭВМ, если
она применяется; Ст = Ст.о^т.о + ^т.о) х
х RT O/N, где Ст — затраты, связанные с
использованием сменных захватных
устройств, рабочего инструмента,
приспособлений-спутников и другой технологической
оснастки; Ст о - стоимость всей
технологической оснастки; а10 - норма на списание
технологической оснастки, зависящая от срока
службы; при двух годах = 0,5, при четырех
- ат о = 0,25; Кт о — коэффициент
учитывающий затраты на ремонт технологической
оснастки, зависящий от ее ремонтопригодности
и ремонтосложности (табл. 2.5.13); RTO —
расчетное количество технологической оснастки;
Сэ в = Сэ + Ссж/М — общие затраты на все
виды энергии на одно изделие, где
C3 = C3\KcNycTFR, где Сэ1 - стоимость
1 кВт/ч; Кс — коэффициент спроса на
электроэнергию; iVycT — установленная для
сборочной машины мощность, кВт; Fa -
действительный годовой фонд времени работы
сборочной машины; Ссж — затраты на сжатый
воздух; Сп = 0,025 ПСзд — затраты,
связанные с занимаемой сборочной машиной
площадью, где П — площадь, занимаемая
сборочной машиной; Сш ~ стоимость 1 м2
площади здания.
Минимальная себестоимость изделия и
соответствующее ей число дефектных изделий
Q для обеспечения выполнения годового
выпуска N на данной сборочной машине
находят либо путем численного
дифференцирования уравнения (2.5.5), либо построением
графиков. В последнем случае по оси абсцисс
откладывают принятое значение Q/N, а по
оси ординат — соответствующую ему
себестоимость годного изделия С (рис. 2.5.4). При
использовании нескольких сборочных машин
график носит ступенчатый характер. По
графику легко найти точку, соответствующую
минимальной себестоимости изделия и
определенному качеству поступающих на сборку

328
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
2.5.8. Условная стоимость отдельных видов сборочных устройств
Наименование, краткая техническая характеристика
Стоимость, уел. ед.
Манипулятор простой конструкции, грузоподъемностью 0,1 кг,
обеспечивает 40-45 рабочих циклов в минуту
о
1
о
Ui
Манипулятор средней сложности, грузоподъемностью 5—10 кг,
обеспечивает 10-15 рабочих циклов в минуту
<о
o'
1
го
Манипулятор с инструментом — пневмоотверткой
* 3,3
Автооператор с тремя степенями подвижности
1,8 - 2,2
Автооператор с гидроприводом
* 4,25
Кантователь с гидроприводом
* 1,5
Пресс
2
Винтоверт мод. ПГ188 с автоматической подачей крепежа - винтов с
различной формой головок со шлицом, а также болтов и гаек от М2,5
до М5. Предел регулирования момента затягивания от 0,2 до 2 Н м.
Предел частоты вращения шпинделя 1100 мин-1. Напряжение 36 В.
Мощность 0,04 кВт. Частота 200 Гц. Габаритные размеры 350х
х042 мм. Масса винтоверта 0,8 кг. Производительность 200 изделий/ч
0,8
Винтоверт
0,36
2.5.9. Технические характеристики и стоимость промышленных роботов
Модель,
Число
Г рузо-
Точность
Максимальная
Максимальная
Стоимость,
производитель
ступеней
подъемность,

позициолинейная
угловая
тыс.
(страна)
подвижности
кг
нирования,
скорость,
скорость,
долларов
мм
м/с
°/с
США
PUMA,
"Unimation"
5
3,4
±0,05
1
60-270
47
(США)
Unimate-100
"Unimation”
(США)*
4
5
-
3,75
-
20
Типа Scara
(Япония)
4
7
±0,05
9
40
Adept-1,
4
7
±0,05
9
-
40
"Adept Technology"
Адаптивный,
пор3
_
±0,025
1
_
63,5
тального типа
4
-
±0,025
1
—
65,5
AARM, AIC
(США)
5
-
±0,025
1
-
71
STM-1000, Daini
Seikosha (Япония)
±0,025
—
3,5
для соединения
пяти деталей в
том числе с
резьбой М12
Цикловые
-
-
-
-
-
«(3-6)
Позиционные
-
-
-
-
-
* (20-40)
Контурные
-
-
-
-
-
* (30-50)
* Вылет руки 0,6 м

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
329
2.5.10. Технические характеристики и стоимость транспортных устройств
Наименование, краткая техническая характеристика
Стоимость,
тыс. долларов США
Конвейеры
Конвейеры — транспортные устройства, в том числе с
автоматическим адресованием и программным управлением
0,7-2,2
(в расчете на одну позицию)
Конвейер для возврата приспособлений-спутников
0,35 (в расчете на 1 м)
Двухленточный конвейер на 13 позиций
55
Транспортные тележки
Робокар (тележка с автоматическим адресованием) |
40
Стеллажи
Стеллаж автоматизированный с программным управлением
модели ПТ-263 для хранения деталей, сборочных единиц.
Грузоподъемность 600 кг. Количество полок 30 шт. Потребляемая
мощность 0,65 кВт. Напряжение сети 220/380 В. Габаритные
размеры 1390x122x3000 мм. Масса 900 кг.
6,6
Стеллаж комплектовочный роботизированный мод. ПТ-275 для
хранения и выдачи на сборку комплектующих деталей на
поддоне. Грузоподъемность — 10 кг. Количество секций стеллажа 6
шт. Количество ярусов 17. Общее количество ячеек 102.
Манипуляторы — один для загрузки и шесть для выгрузки.
Скорость перемещения деталей манипулятором 0,1 м/с.
Габаритные размеры стеллажа 2100x1520x3480 мм. Масса 750 кг.
Мощность приводов 0,75 кВт. Напряжение сети 380 В. Частота
напряжения 50 Гц
20,0
2.5.11. Стоимость технологической оснастки
Наименование
Стоимость,
тыс. долларов США
Приспособления
Приспособление-спутник упрощенной конструкции
0,06
Комплект приспособлений-спутников для одной позиции
6
Захватное устройство
Устройство для установки детали с пассивной адаптацией
0,5
Адаптивное захватное устройство корпорации AIC (США) с
системой управления
7,5
Системы технического зрения и другие устройства
Система ТЗ робота Adept Visin (США)
17
Система ТЗ робота в гибкой системе APAS (США)
3,3
Система ТЗ робота корпорации Machine Intelligence Corp.
(США). Время обнаружения и захвата детали 3-5 с
30
Силовой преобразователь
0,7
МикроЭВМ для управления сенсорной системой ПР
0,7

330
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
2.5.12. Условная стоимость загрузочно-транспортных устройств
Наименование
устройства
Стоимость,
уел. ед.
Установленная
мощность, кВт
Единица ремон-
тосложности
Стоимость
текущего и
межремонтного
обслуживания
нормативная,
уел. ед.
Бункерный питатель
2,6
-
-
-
Вибробункер
0,5-5
0,3
1
23,81
Дисковый магазин
9
2,4
8
23,81x8
Магазин с питателем
2
-
-
—
Штыревой магазин-накопитель
4,5
-
-
-
Промежуточный
магазин-накопитель
2
—
—
—
Накопитель для крупных
изделий
21,7
—
—
—
Поворотный загрузчик
1,5
-
-
-
Цепной питающий конвейер
0,5
-
-
-
Лотковая система длиной в
расчете на 1 м
Подъемник:
0,085
1
0,247
двусторонний
0,4
5
23,81x5
односторонний
0,4
4
23,81x4
2.5.13. 	Значения коэффициента ремонтной
сложности приспособлений
Способ
закрепления
Приспособление
собираемого
изделия

стационарное

установленное
на
поворотном
столе

установленное
на
барабане
С
применением привода:

электромеханического
0,7
0,6
1,0

пневматического
1,0
—
—

гидравлического
1,2
1,0
—
Рис. 2.5.4. Зависимость себестоимости изделия С
от показателей качества поступающих на сборку
деталей и работы сборочной машины

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
331
деталей. Аналогично определяют
минимальную себестоимость и для других выбранных
компоновок сборочных машин. Затем
выбирают такую машину, которая обеспечивает
наименьшую себестоимость. Производят
корректировку требований к качеству
поступающих на сборку деталей и сборочной машины,
уточняют места размещения контрольных
устройств и себестоимость изделия.
Пример. Необходимо выбрать структуру
операции технологического процесса сборки изделий и
компоновку автоматической сборочной машины для
запрессовки и последующей завальцовки с обеих
сторон шарикоподшипника в отверстие опорного
ролика (рис. 2.5.5, а). [А.с. 382495 СССР]. Годовая
программа выпуска N= 8105 шт.
Из-за неблагоприятного сочетания наружных
диаметров подшипников и отверстий опорных
роликов риск = 0,02. Время, мин: запрессовки t\ = 0,08;
завальцовки с каждой из сторон /2 = h ~ 0,10; отвода
инструмента = 0,03; /иj — /из =0,02; съема
готового изделия /с = 0,021, tjj = 0,02...0,10.
Номинальный годовой фонд времени работы автоматической
сборочной машины FH = 144* 103 мин; т = 1; т = Т.
Обычно в среднем автоматическая сборочная машина
останавливается через 1,5 мин работы на 0,6 мин.
Конструкция и размеры изготовляемого
изделия таковы, что технически сборка возможна на
машине любой компоновки. Для выбора
оптимальной конструкции машины сначала определим
количество Q дефектных изделий и такт работы машины
[см. (2.5.3)] при условии, что она не имеет
простоев из-за отказов транспортных и других
устройств (г| = 0). Тогда согласно формуле (2.5.4)
Q =
1-0,02
800000 = 16326 и
144000-16326Г
800000-16326
=0,173 мин.
Сопоставив Т= 0,173 мин с затратами
оперативного времени в однопоточном процессе при
последовательном, способе сборки изделия (/оп = 0,08 +
+0,10 + 0,10 + 0,03 + 0,02 + 0,02 + 0,021 + ...) и
последовательно-параллельном (/оп = 0,08 +0,10 +
+ 0,03 + 0,02 + 0,021 + ...), видим, что при
использовании этих двух способов были бы значительные
затраты, так как потребовалось бы несколько
сборочных машин. Параллельный способ уже при
однопоточном процессе обеспечит выполнение годовой
программы выпуска изделий на одной сборочной
машине, если /ту = 0,025 мин. Действительно, /оп =
- 0,10 + 0,02 + 0,021 + 0,025 = 0,166 мин, т. е.
*оп ^ Т.
На основании выполненного расчета выбираем
однопоточную многопозиционную автоматическую
сборочную машину, обеспечивающую сборку изделий
параллельным способом, где на первой позиции
будет производиться запрессовка подшипника
вертикальной головкой, а на второй — его завальцовка
одновременно сверху и снизу двумя вертикальными
головками. Многопоточные машины в этом случае
также обеспечили бы выполнение годовой
программы, но их стоимость была бы высока из-за
увеличения затрат на многоместные приспособления и мно-
гоинструментные сборочные головки, тем более
роторные машины (со сдвигом фаз сборки изделий),
стоимость которых высока, а коэффициент простоев
вследствие отказов транспортных устройств больше,
чем у других видов машин (г| = 0,12).
Какой коэффициент простоев ^ должен быть у
выбранной машины, если принять, что такт ее
работы Т = 7оп = 0,166 мин? Из уравнения (2.5.3) находим
г|=0,04. Величина ti мала, поэтому следует принять
меры по снижению интенсивности работы
оборудования. Уменьшить составляющие оперативного
времени нельзя, так как их значения обусловлены
получением заданного качества изделий и сохранности
сборочного оборудования. Следовательно, нужно
искать другой путь. В сборочной машине
лимитирующая позиция завальцовки подшипника
продолжительное время простаивает при подаче с
предыдущей позиции некондиционных собираемых изделий,
либо при отказе транспортных устройств. Вследствие
этого желательно обеспечить независимую работу
каждой из позиций, т.е. Т = var. Это обеспечивается
использованием транспорта с непрерывно
движущейся лентой (5°, Г°, А0, В,...) (см. табл. 2.5.4).
-О-
б)
Рис. 2.5.5. Опорный ролик (а) и сборочная машина (б)
для его сборки:
1 — подшипник; 2 — обойма; 3 — вибробункер с
лотком для обойм 2; 4— головки для соединения
обоймы 2 с подшипником 1; 5 — магазин для
подшипников 7; 6 — гравитационный лоток для
транспортирования подсобных обойм 2 с подшипниками;
7 — головки для развальцовки; 8 — лоток для
выгрузки опорных роликов

332
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
Выбираем гравитационный лоток, как
наиболее простое транспортное устройство (см. рис.
2.5.5, 	б). Нескомплектованные на первой позиции
детали удаляются через вырезы в лотке, имеющие
форму, близкую к форме соединяемых деталей.
Поэтому на лимитирующую, работающую с тактом
Г =0,166 мин вторую позицию дефектные
собираемые изделия поступать не будут (т = 0).
Коэффициент г| = 0,078, т.е. выше чем в предыдущем случае.
Такой коэффициент простоев лимитирующей
позиции может обеспечить эксплуатацию сборочной
машины, так как применение гравитационного лотка
исключает простои из-за отказа при работе
транспортного устройства. Не имеет такого вида простоев
и позиция запрессовки шарикоподшипника. Поэтому
принимаем для нее коэффициент ц — 0,2. Тогда такт
ее работы
144000-163267'
800000-16326 (1
- 0,2) = 0,14 мин.
Себестоимость изделия согласно уравнению
(2.5.5), составляет 0,21 уел. ед.
Таким образом, всегда можно
произвести выбор рациональной компоновки
автоматической сборочной машины с учетом
требуемой производительности технологического
процесса и минимальной себестоимости
изготовляемых изделий. Это дает возможность не
только выбрать оптимальный вариант сборки
изделий, но и выявить тенденции развития
структур технологических операций. Эти
тенденции заключаются в росте теоретической
производительности с увеличением числа
одновременно действующих рабочих
инструментов и позиций. Однако по мере
увеличения числа неизбежно возрастают простои
сборочной машины. Поэтому дальнейший
рост производительности технологического
процесса можно обеспечить за счет
независимой работы каждой позиции сборочной
машины, при которой простои предшествующей
позиции или появление дефектного изделия
на ней лишь частично сказываются на работе
последующих сборочных позиций. Однако
вследствие действия ограничивающих
факторов (быстродействия приводов, аппаратуры
управления и т.д.) не для всех собираемых
изделий обеспечивается требуемый рост
производительности оборудования, особенно при
числе сборочных позиций свыше 20. Кроме
того, себестоимость изготовления таких
автоматических сборочных машин, как правило,
выше, поскольку обязательно требуется
индивидуальный привод для каждой ее сборочной
головки. Кроме того, необходима
дополнительная площадь для размещения заделов
между позициями, но проще и дешевле
примерно на 25% транспортные устройства.
Поэтому выбор структуры операции
технологического процесса сборки изделий должен
осуществляться с учетом имеющихся сведений
о коэффициентах простоев отдельных видов
устройств и оборудования, а также
быстродействии этих средств и объеме затрат на
создание и эксплуатацию автоматических
сборочных машин.
Анализ структур сборочных операций,
разработанная методика их развития
позволили провести систематизацию существующего
оборудования и создать новые
высокопроизводительные автоматические сборочные
машины. Если сборочные машины в основном
применялись при такте работы около 5 с, то
сборочные системы с гибкой связью между
сборочными позициями (см. рис. 2.5.5)
обеспечивают такт около 3,3 с.
Были созданы также новые быстропере-
налаживающиеся автоматические сборочные
машины для многономенклатурного
производства изделий в серийном производстве.
При разработке переналаживаемого
автоматического сборочного оборудования
возникают большие трудности, связанные с
обеспечением базирования и выверкой перед
сборкой относительного положения
соединяемых деталей различной конфигурации и
размеров, а также с организацией их загрузки.
Важное значение имеет сокращение затрат
времени и средств на переналадку
оборудования и смену программ, поскольку велик
удельный вес
подготовительно-заключительного времени Тп з по сравнению с
оперативным временем:
T<ton +(Тпз/п), (2.5.6)
где п — число изделий в партии.
Обычно переналадка
автоматизированной многономенклатурной линии по сборке
механизмов кварцевых часов с кассетной
подачей деталей на Петродворцовом часовом
заводе (г. Санкт-Петербург) продолжается 1-2
дня при такте линии 10-12 с. Затраты времени
на переналадку отдельных видов
технологической оснастки автоматических сборочных
машин, а также перечень необходимых видов
работ приведены в табл. 2.3.6 — 2.3.8.
В настоящее время серийно выпускают
следующие роботизированные
технологические комплексы (РТК):
ПА-301 — для автоматизации сборки
резьбовых соединений с доставкой винтоверта
в зону сборки. Состоит из завертывающих
машин ПГ-187 или ПГ-188 для деталей с
резьбой М2-М2,5 и универсального
промышленного робота ТУР-10;
ПА-302 — для автоматизации сборки
резьбовых деталей с резьбой М2-М5 с
доставкой собираемых изделий промышленным
роботом ПР-18-2 в зону сборки полуавтомата
ПА-286;
РТК для автоматизации процессов
комплектовки изделий и доставки их на участки

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
333
сборки. Состоит из двух стеллажей ПТ-275,
двух универсальных промышленных роботов
ПР-4-1 и транспортного средства.
Стоимость последнего РТК
приблизительно в 4-4,5 раза выше, чем стоимость
ПА-301 и ПА-302.
Так же, как в массовом производстве
(см. табл. 2.5.4 и 2.5.5), сборка типовых
изделий и подобных соединений деталей в
серийном производстве может выполняться на
одном определенном месте, но для этого
обязательно требуется сборочный робот, поскольку
подачу всех присоединяемых деталей
приходится осуществлять из разных мест (рис.
2.5.6, 	а). Производительность будет низкой,
поскольку все технологические переходы,
связанные с установкой деталей и съемом
готового изделия выполняются
последовательно. Затраты времени значительны. Для
рентабельности РТК его производительность
должна быть, по крайней мере, выше чем
производительность труда сборщика, а
стоимость универсального промышленного робота
(ПР) должна быть меньше, чем стоимость
всех манипуляторов, необходимых для
установки всех деталей, включая и базовую, и
съема готового изделия. В качестве примера
такой компоновки РТК можно привести
комплекс по автоматизированной сборке (рис.
2.5.6, 	б) генераторов переменного тока,
содержащий 17 деталей.
С
ZEE
J ■■
Vx m
\)jl i
о
Li2
21 22^
ЯГ;
I Tj—
19
18-
17*
11
2J-
п
16
ё)
Рис. 2.5.6. Сборочные комплексы со стационарной
сборкой изделий на столе:
а — с последовательной подачей базовой детали и выгрузкой
готового изделия с помощью транспортного устройства Тр:
С — стол; ПР — промышленный робот; j = — число
соединяемых деталей; Zi,...,Z„ — число
загрузочно-транспортных устройств и магазинов; б — с выгрузкой готового
изделия с помощью транспортного устройства — конвейера;
в — с последовательно-параллельной установкой деталей;
г — с параллельной установкой деталей
о

334
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
РТК включает универсальный ПР 7,
вокруг которого размещены: приспособления с
базирующими устройствами 21 для сборки
изделия с установочными пальцами 22 для
сборки комплектов, гравитационные лотки
для передних 2 и задних 19 крышек, а также
для крыльчаток вентиляторов 20, роликовые
конвейеры для шкивов 12 и роторов 77,
сблокированные гравитационные магазины для
компенсационных распорных колец 13 под
подшипники стопорных шайб 14, гаек 15 и
распорных колец 16 под крыльчатку
вентилятора, наклонный гравитационный лоток 5 для
винтов и роликовый конвейер 23 для готовых
изделий с отсекателями 18. Кроме того,
имеется подставка 6 для винтовертов и
гайковертов 7 и поворотный магазин 10 для другого
рабочего инструмента. Упор 9 с отверстием
под инструмент обеспечивает его положение
и закрепление в посадочном месте 4
промышленного робота 7. Задняя крышка 19
вместе со статором, щетками и
электроаппаратурой поступает на сборку генератора в
виде комплекта и устанавливается на
базирующие устройства 21 приспособления. Далее
в аналогичное приспособление
устанавливается передняя крышка 2, в которую
посредством промышленного робота 7 с
использованием для базирования и направления
установочного пальца 22 производится посадка
шарикоподшипника, поступающего из магазина.
В заднюю крышку 19 комплекта
запрессовывается второй шарикоподшипник вместе с
ротором 77. Передняя крышка 2 в сборе
поворачивается промышленным роботом на 180°
и надевается на посадочную ступень ротора
77. После этого на выступающую часть ротора
77 устанавливаются распорное кольцо 13,
крыльчатка вентилятора 20, транспортируемая
по лотку 8, распорное кольцо 16, шкивы 12,
пружинная стопорная шайба 14, гайка 15,
завинчиваемая сменным гайковертом 7.
Управление РТК осуществляется от блока 77
для обучения и управления обеспечивающего
требуемую траекторию движения
исполнительного устройства ПР с заданной
скоростью. Необходимая точность для соединения
деталей собираемого изделия достигается
посредством использования пассивного
адаптивного сборочного устройства 3.
При автоматической сборке генератора
применяется шесть различных рабочих
инструментов, часть из которых используется
дважды. В процессе сборки рабочий инструмент
в общей сложности заменяют 8 раз. На
каждый сборочный переход и замену рабочего
инструмента затрачивается в среднем около 6
с, что намного больше, чем затрачивал бы
рабочий. Комплекс обеспечивает соединение
не менее двух деталей, имеет одну рабочую
позицию и обслуживается одним ПР.
Поэтому такая компоновка РТК в основном
пригодна для набора кассет.
Большая производительность РТК
достигается при параллельно-последовательном
способе сборки изделий, когда ряд рабочих
переходов совершается одновременно (рис.
2.5.6, в, г). Такой способ сборки получил
распространение в РТК главным образом при
завинчивании крепежных деталей, например,
при закреплении головки цилиндров на блоке
цилиндров двигателя. Для этого сборочный
робот типа «Scara» оснащают сдвоенными
гайковертами.
Продолжительность сборки изделия
будет меньше, чем при последовательном
способе сборки, но больше затраты на
инструмент; из-за громоздкости инструмента
сложнее выполнять сборочные работы. Их можно
выполнить и с помощью манипуляторов,
количество которых обычно должно быть
больше на единицу числа устанавливаемых
деталей. Поскольку манипулятор в несколько раз
дешевле ПР, при малом числе соединяемых
деталей целесообразно использовать в
сборочном комплексе манипуляторы.
Параллельный способ сборки изделия
заключается в соединении не менее двух
деталей на одной позиции с помощью двух ПР
либо манипуляторов (рис. 2.5.6, г) при
стационарном расположении объекта
практически невозможен. Для этого сборочный
процесс должен быть многопозиционным.
Многопозиционный, как и
однопозиционный (стационарный) процесс, может
осуществляться последовательным и другими
способами сборки.
При последовательном способе
устанавливается не менее двух деталей одним ПР или
двумя манипуляторами. Для
транспортирования можно использовать непрерывный
ленточный конвейер (рис. 2.5.7, а), поворотные
столы периодического вращения, (рис.
2.5.7, б) либо комбинированные транспортные
системы (рис. 2.5.7, в). Предпочтительна
компоновка комплекса с поворотным столом.
При небольшом числе деталей (рис.
2.5.7, г) в РТК используют обычно один
универсальный ПР. Его устанавливают в центре
поворотного стола или по его периферии.
РТК содержит ПР 2 типа «Scara»,
восьмипозиционный поворотный стол 3, три
вибробункера 7 для ориентации и подачи деталей, а
также размещенные по периферии
поворотного стола 3 технологические средства 4 для
свинчивания и запрессовки деталей. Детали
от питателей вибробункеров 7 подаются к
сборочным приспособлениям 5 и
соединяются посредством ПР 2

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
335
Рис. 2.5.7. Сборочные комплексы с многопозиционным транспортом:
М — манипулятор; j =1 — число соединяемых деталей;
Zi,...,Zn — число загрузочно-транспортных устройств и магазинов
Такие РТК успешно используются в
условиях массового и крупносерийного
производства. Для перехода к сборке других
изделий необходима замена вибробункеров 7,
захватных устройств ПР 2, сборочных
приспособлений 5, а, возможно, и
технологических средств 4 (все сменные элементы на рис.
2.5.7, 	г заштрихованы).
При меньших сериях изделий и более
частой периодичности их выпуска
целесообразно использовать РТК и ПР 2 (рис. 2.5.7, д)
с овальным ленточным конвейером 5, с
внешней стороны которого имеются два
поворотных трубчатых магазина 7 и 8,
загрузочное устройство 3 для присоединяемых
деталей. На столе 6 конвейера 5 вблизи от ПР 2
установлен магазин для сменных рабочих
инструментов. Имеется пульт 7 управления
РТК.
При автоматической сборке
осуществляется последовательно установка восьми
деталей собираемого изделия. Вначале из
трубчатого магазина базовая деталь подается
конвейером 5 к месту сборки, где в нее
устанавливается первая присоединяемая деталь.
Далее собираемое изделие транспортируется
конвейером 5 в трубчатый магазин 8. После
присоединения первой детали к базовой во
всех 300 собираемых изделиях производится
замена захватного устройства ПР 2 из
магазина 4. Собираемые изделия подаются вновь в
зону сборки, но теперь уже из трубчатого

336
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
магазина 8. ПР 2 устанавливает вторую
присоединяемую деталь, после чего собираемые
изделия транспортируются и накапливаются в
трубчатом магазине 7. Так последовательно
соединяются все детали изделия.
Затраты времени на установку одной
детали около 4 с. Затраты времени на смену
захватного устройства 30 с. Автоматическая
сборка 300 изделий выполняется за 163,5 мин.
Параллельно-последовательный способ
целесообразно использовать при малом числе
деталей в собираемом изделии, поскольку при
большом числе деталей значительными будут
простои большинства технологических
средств. Однако при малом числе деталей в
изделии возможность одновременного
выполнения ряда подобных сборочных переходов
весьма мала. Таким способом осуществляется
последовательно автоматическая установка
колес легкового автомобиля и затем их
одновременное закрепление несколькими гайками.
Параллельный способ установки деталей
в изделия характеризуется высокой
производительностью и поэтому получил широкое
распространение в машиностроении (рис.
2.5.8, 	a-в) в ГПС при автоматической и
автоматизированной сборке однотипных изделий,
в том числе в комплексах при
автоматизированной сборке однотипных соединений
деталей различных изделий. Поскольку все
рабочие переходы совершаются одновременно,
для их выполнения часто можно использовать
манипуляторы, число которых обычно на
единицу больше числа устанавливаемых
деталей. Иногда при подаче устанавливаемых
деталей из магазинов и укладке готовых изделий
в тару необходимо использовать ПР.
Для сборки сложных изделий, особенно
содержащих детали, имеющие сложную для
их ориентации конструкцию, на сборочных
системах помимо автоматических позиций
применяют ручные, например, при
автоматизированной сборке 30 типов реле давлений на
одном из предприятий г. Берлина (ФРГ). Реле
давления большинства типов собираются
полностью автоматически, а другие — с
использованием на некоторых позициях рабо-
чих-операторов.
Роторные, роторно-конвейерные и
другие подобные сборочные машины с
автоматической сменой роторов для
многономенклатурного изготовления изделий также
обеспечивают высокую производительность и
эффективность сборочного процесса.
Дополнительное повышение
эффективности и улучшение структуры
технологической операции и автоматической сборочной
машины можно обеспечить путем управления
режимами сборочного процесса.
ПР
&)
Рис. 2.5.8. Сборочные комплексы с параллельной
установкой деталей в изделия при использовании:
а — конвейера; б — поворотного стола; в —
комбинированного транспорта: ПР — промышленный
робот; М — манипулятор: Z\,...,Z„ — число
загрузочнотранспортных устройств и магазинов

СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ СБОРКИ 337
2.5.2. 	СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ
СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
Высокоэффективным средством
повышения производительности при
автоматизации технологических процессов сборки
изделий в условиях их массового и серийного
производства служит программное и
адаптивное управление режимами сборочного
процесса.
Программное управление режимами
сборочного процесса обычно целесообразно
использовать при осуществлении переходов,
связанных с установкой деталей в изделие,
затраты времени на выполнение которых
входят в состав оперативного времени (см. табл.
2.5.4 	и 2.5.5, формулы для расчета
оперативного времени). В первую очередь следует
применять программное управление на
лимитирующих позициях сборочных машин,
работающих параллельным способом особенно
тогда, когда не удается обеспечить установку
детали на одной позиции. Использование
управления ходом технологического процесса
на этих сборочных позициях дает
возможность повысить их производительность при
выполнении некоторых переходов и тем
самым может исключить их дублирование, а
иногда и необходимость увеличения
количества сборочных машин. В ряде случаев
применение программного управления,
обеспечивающего рациональные режимы сборочного
процесса, не связано с какими-либо
существенными затратами, особенно если раньше
предполагалось использовать для управления
движением исполнительных устройств
кулачки. Дополнительные затраты будут вызваны
только изготовлением кулачка более сложного
профиля, а производительность может
повыситься на 20-30%, а иногда и на 50%.
При программировании движения
незначительно усложняется лишь расчет закона
изменения движения (см. гл. 3.4).
Выбор источника управления
(регулирования) зависит от того, какой из
параметров — угловая или линейная скорость
относительного движения деталей — ограничивает
рост производительности (уменьшение затрат
времени tj). Все ограничения функционально
связаны с параметром управления, причем в
отдельные периоды процесса соединения
деталей эти ограничения могут быть
различными и их влияние не остается, как правило,
постоянным. Поэтому необходимо чтобы
процесс их соединения был таким, чтобы
скорости относительного движения деталей во
все периоды их соединения были как можно
ближе к верхним предельным значениям, но
не вызывали повреждения деталей или
нарушения хода технологического процесса.
Необходимость сохранения качества соединяемых
деталей и обеспечения требуемого качества
изделий вынуждает предусматривать в системе
управления средства, ограничивающие
предельные значения параметров (обычно
постоянные или переменные верхние их значения)
режимов сборочного процесса,
непосредственно не связанных с производительностью:
обычно это осевая сила, крутящий момент,
иногда потребляемая мощность привода,
сила, допускаемая приводом подачи и др.
Адаптивные устройства помимо
повышения производительности обеспечивают в
процессе соединения деталей сохранение их
качества и гарантируют качество изделий,
поскольку постоянный контроль и
управление осуществляются по наиболее
ответственным параметрам соединяемых деталей.
2.5.3. 	УСТАНОВЛЕНИЕ НОРМ ТОЧНОСТИ
АВТОМАТИЧЕСКИХ СБОРОЧНЫХ СИСТЕМ
Выбор структуры операции
технологического процесса сборки изделий позволяет на
основе состава структурной формулы выявить
составляющие звенья, связывающие
исполнительные поверхности технологической
оснастки сборочной машины. В Общем случае
относительное положение исполнительных
поверхностей приспособлений и
инструментов автоматической сборочной машины
зависит от следующих составляющих звеньев (рис.
2.5.9) 	[3]:
4
>
Д;.п.и.
с
II
+ Аи
+ <
+ Ап
+ 4,
+ Л. и. + Ас +
4;
Бз
>
^с.п.и.
= -^с.п.
+ Ви
+ Б'К
+ £п
+ Б'П
+ ^с.и. + Вс +
Б'с;
«3
>
ас.п.и.
= ас.п.
+ аи
+ а'и
+ ап
+ ап
+ ас.и. + ас +
аё;
Рз
>
Рс.п.и.
= Рс.п. ‘
ь Ри + Ри +
Рп +
Рп +
Рс.и. + Рс + Рс
)
*3
>
тс.п.и. :
= ТС.П. ■*
-*И +
т'и +
тп +
t'n +t
с.и. + тс + тс >
Вз
>
Вс.П.И.
= ^с.п.
+ Ви
+ 2?'
+ вп
+ В'П
+ ^с.и. + Вс +
Вс,
(2.5.7)

338
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
где Ап, ап, Бп, Рп, тп, Вп,
ctH, БИ9 Ри>Ди>ти со~
ставляющие звенья —
размеры и повороты
исполнительных поверхностей
приспособлений и инструментов
относительно их основных баз;
Дт» ап» Рп» ^п»тп со'
ставляющие звенья —
размеры и относительные
повороты исполнительных
поверхностей многоместных
приспособлений и многоинстру-
ментных головок; Ас,ас,
Бс, рс, Вс, тс —
составляющие звенья — размеры и
относительные повороты
исполнительных поверхностей
сборочной машины; Аа'с,
Бс, р'с, Вс, тс —
составляюРис. 2.5.9. Схема для выявления составляющих звеньев, влияющих на
точность относительного положения исполнительных поверхностей
базирующих устройств технологической оснастки сборочной машины
щие звенья — смещения и
относительные повороты
исполнительных
поверхностей сборочной машины, вызванные работой
фиксирующих механизмов; Ас п , ас п , 2>с п ,
составляющих звеньев и А!с,аС9Б,С9^!С9
Бс, Тс, Д;.п.» ас.п.» ^*с.п.» Рс.п.» -^с.п.» ^с.п.» у^с.и.***
Рс.п.»Д;.п.»тс.п.» составляющие зве"
нья — размеры и относительные повороты
базирующих элементов приспособлений и
инструментов (с помощью которых они
базируются на сборочной машине) относительно
исполнительных поверхностей фиксатора;
4.п.и» ^с.п.и» ас.п.и» Рс.п.и> тс.п.и» Д^.п.и
исходные звенья.
Причина появления составляющих
звеньев Ап, схп, БП9 Рп, тп, В^9 Аи, схи, Буj, Ри,
Вп, ти в уравнениях размерных цепей
вызвана конструктивным выполнением
соединяемых деталей и появлением звеньев
4> ап> ^n» К и Ргт в ВИДУ того, что ис"
пользуется многопоточный процесс без сдвига
фаз сборки изделий в потоках и
осуществляется установка деталей
последовательнопараллельным и параллельным способом.
Для последовательного способа А^= 0, аи = О,
зависят от конструктивного выполнения
изделия и требуемой производительности
сборочного процесса. Появление других звень-
ев Д;.п.»ас.п.» ^с.п. »Рс.п.» тс.п.» Д;.и.» — ~ свя"
зано с применением многопозиционного
технологического процесса и автоматической
сборочной системы, а составляющих звеньев
А{., а'с,Бс, Р'с, В'с,ихс , кроме указанных
причин, — еще и с необходимостью
сохранения качества собираемого ^зделия в процессе
сборки.
Таким образом, в каждом конкретном
случае можно выявить все составляющие
звенья, от которых зависит точность
относительного положения исполнительных
поверхностей приспособлений и инструментов
автоматической сборочной машины. Зная точность
относительного положения исполнительных
поверхностей технологической оснастки
сборочной машины для каждой позиции
(8x3, 803, ^Уз» бтз и б^з), количество и
2>и =0; Р'и = 0... и т.д. Для однопоточного
процесса равны нулю ЛП9аП9 Б'П9 р'п и т.д.
Появление в уравнениях (2.5.7) этих
состав составляющих звеньев размерных
цепей и цепей относительных поворотов,
статистические данные об их точности, можно
оценить, возможно ли автоматическое

соедиОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 339
нение при установке каждой детали в
собираемое изделие. Если допуски составляющих
звеньев п.и> Д:.п.и> ас.п.и> Рс.п.и> тс.п.и> Д:.п.и
окажутся недостаточными для их
экономичного изготовления и надежной эксплуатации
сборочной машины, то необходимо принять
меры для сокращения числа составляющих
звеньев, а, может быть, — и для изменения
структуры машины, учитывая причины
появления тех или иных составляющих звеньев.
2.5.4. 	ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ
ИЗДЕЛИЙ В СЕРИЙНОМ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОМ
ПРОИЗВОДСТВЕ
Большинство изделий машино- и
приборостроения собирают вручную.
Автоматизация их сборки вызывает большие трудности
ввиду необходимости достаточной
рентабельности производства, высокой
производительности оборудования при заданном качестве
изделий. Все эти параметры зависят главным
образом от допусков исходных и
составляющих звеньев технологической системы.
При использовании существующих
систем автоматической сборки изделий с малыми
допусками обеспечить надежную серийную
многономенклатурную сборку изделий
практически невозможно. Нужны принципиально
новые пути автоматизации, которые
позволили бы расширить допуски исходных звеньев
до размеров посадочных поверхностей
соединяемых деталей, т.е. в десятки раз, и
одновременно сократить число составляющих
звеньев до трех-четырех. При этом будут
исключены значительные допуски, связанные с
точностью оборудования, базированием
разных по размерам и допускам соединяемых
деталей. Сокращение числа составляющих
звеньев достигается путем использования
принципов «наикратчайшего пути» и
«единства баз».
В руководящих материалах различных
отраслей машино- и приборостроения
рекомендуется расширение допусков исходных
звеньев за счет увеличения размеров заходных
фасок, выточек и скруглений. При тонких
деталях это невозможно, а в других случаях -
нерационально, поскольку необходимы
значительные материальные и трудовые затраты.
Так, выполнение зубозакруглений на
шестерне с 24-27 зубьями требует не менее
52-104 с, тогда как сборочный процесс
осуществляется автоматически за 3-5 с, а
вручную — за 20-30 с.
Следует изыскать иной путь решения
этой задачи — использовать направляющую
технологическую оснастку с благоприятными
формой и размерами заходных фасок. Это
обеспечит надежность выполнения
сборочного процесса и быструю переналадку
технологической системы.
Относительное положение любых
соединяемых деталей можно оценить посредством
относительного положения опорной
координатной системы xOyz (рис. 2.4.4, а),
принадлежащей охватывающей детали (условно
назовем втулкой), и системы X'Y'Z9,
принадлежащей охватываемой детали (именуемой
валом). В процессе сборки относительное
положение соединяемых деталей будет
изменяться, следовательно, будут изменяться и
допуски исходных звеньев технологической
системы, при которых гарантируется их
качественное соединение.
Условия автоматической сборки — до-
пуски ТУ1 =2|у,|,7},Тх. =2|т^,| или Гт. =
= 2 /1 — изменяются в зависимости от
конфигурации сопрягаемых поверхностей
соединяемых деталей, их положения и
направления движения устанавливаемой детали.
В качестве одной из соединяемых
деталей, на которую устанавливается
присоединяемая деталь, может быть технологическая
оснастка с направляющей поверхностью,
способствующей сохранению качества
устанавливаемых деталей и облегчению их сопряжения.
Целесообразно в качестве таких
направляющих поверхностей, программирующих
перемещения устанавливаемых деталей,
использовать простые и удобные для изготовления
наклонные поверхности-скосы, конические
поверхности, скругления и т.п.
При сборке изделий приходится
соединять детали различной конфигурации,
вследствие этого нужно найти качественную и
количественную взаимосвязь допусков исходных
звеньев с формой и размерами заходных и
других сопрягаемых поверхностей деталей,
способствующих их установке.
При определении допуска на
относительное угловое положение сопрягаемых
поверхностей деталей в сечении,
перпендикулярном к оси сопрягаемой поверхности
базовой детали Т, нужно знать их верхнее и
нижнее предельные отклонения. Нижнее
отклонение равно нулю, а верхнее — разности двух
возможных относительных положений
соединяемых деталей. Одно из положений
соответствует предельному случаю, когда детали
соприкасаются (в точке с координатами х, у или
Х\ Y'), а второе — нейтральному положению
при отсутствии их соприкосновения. Разность
этих предельных значений определяет
искомый угол.

340
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
Обобщенной моделью соединения
деталей при автоматической сборке изделий
промышленным роботом или иным
автоматическим средством является пример установки в
отверстия базовой детали корпусной детали с
двумя штырями (см. рис. 2.4.4, а) В качестве
одной из соединяемых деталей может быть
использована и технологическая оснастка
(приспособление). Автоматическая сборка
окажется возможной, если допуски исходных
звеньев технологической системы в
начальный момент и последующие периоды
соединения деталей не превысят расчетных
значений (рис. 2.5.10, а).
Допустимый угол тя поворота
устанавливаемой детали (вала) относительно
сопрягаемой с ней внутренней поверхности базовой
детали (втулки) можно вычислить из
треугольника OkKOq :
dK,dKi — наибольшие диаметры конусных
поверхностей соответственно первого и
второго пальцев (выступов) вала; ЬА —
наибольшее расстояние между осями отверстий;
Ljf — наименьшее расстояние между осями
пальцев.
Расчетная схема (рис. 2.5.10, б)
соответствует наиболее неблагоприятному случаю
относительного положения соединяемых
деталей, при котором гарантируется их
соединение.
Допустимый угол TAi поворота втулки
относительно сопрягаемой поверхности вала
будет иной. Его значение можно определить
из треугольника ОкКО :
(PA~dK)/2
sin(l 80° - tAi) sin(t/4, - xBi)
t gj = arccos
Mji
JA + -
Da - dv
(2.5.8)
где Da, Da2 — наименьшие в пределах
допуска диаметры соответственно первого и
второго входных отверстий детали — втулки;
(О
Рис. 2.5.10. Схемы модели для расчета условий
автоматической сборки соединений деталей
После преобразований получим
TAi = arcctg
CtgT Bi
PA-dK
2LB sin xBi,
(2.5.9)
Таким образом, установлена взаимосвязь
между величиной относительных поворотов
соединяемых деталей в сечении,
перпендикулярном к оси сопрягаемой поверхности
базовой детали, их конфигурацией и размерами. С
увеличением зазоров между сопрягаемыми
поверхностями DA -dK и DA2 - dK2
значения допустимых относительных поворотов
соединяемых деталей увеличиваются.
Помимо относительных смещений в
пределах допуска 7J , каждая из соединяемых
деталей обычно имеет перекос в пределах
допустимых углов у/ и у, которые также
будут вызывать смещения / sin |у/1 и /2 sin |у|
(где /, /2 — расстояние вдоль оси
соответствующей соединяемой детали от ее базового
торца до точки контакта с сопряженной
деталью). Изменения в положении соединяемых
деталей приводят к уменьшению допустимых
углов Tgj и тAi. Их значения с учетом
перекосов соединяемых деталей можно
рассчитать, если в зависимостях (2.5.8) и (2.5.9)
вместо (DA2 - dK2 )/2 подставить
уменьшенное из-за перекосов значение зазора
[(А42 -^к2/2)] - /2 Sin |у,|.
Помимо поверхностей в рассмотренных
соединениях при сборке изделий приходится

ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 341
соединять детали и по некоторым другим
поверхностям, например, по сочетанию
поверхностей вращения с плоскими
поверхностями (рис 2.5.11).
Из всех возможных относительных
положений деталей шпоночных и шлицевых
соединений при использовании
технологической оснастки, имеющей утонения или скрут-
ления на выступах направляющего вала,
наиболее неблагоприятным их положением будет
то, при котором они смещены на величину
допуска 7} навстречу друг к другу и
перекошены на угол уi, в направлении,
перпендикулярном к плоской поверхности базовой
детали. Тогда в первоначальный момент
контакта соединяемых деталей изменение их
относительного положения возможно в
пределах угла ±тАи = ±тн . Его значения можно
определить из треугольников АОЕ и БОГ:
тАн = arcsin
(bA/2) + CAb tg|cp^|
Pi
- arcsin
/ sin |у/| + 7} /2
P
(2.5.10)
где
Pi = рв - Св, + Db/2)2 + (/sin|y,| + 7}/2)2 , (2.5.11)
P = pi + 2(tB - CB, + DB/2)(l sin|y,| + Tj/2)s'\mBH ,
(2.5.12)
где CAb — минимальная высота фаски на
боковой поверхности шпоночного паза; ЬА —
минимальная ширина шпоночного паза;
ц>АЬ — минимальный угол заходной фаски на
боковой поверхности шпоночного паза; tg —
максимальная высота выступающей из вала
шпонки; Cgt— минимальная высота фаски
на торцовой поверхности шпонки; Dg —
наибольший в пределах допуска диаметр
посадочной ступени вала;
тВн = arcsin
-/ sin |у/| + [(-7} + bA) / 2] + CAbtmAb
fB ~ CBt + Dg/2
(2.5.13)
Технологическая оснастка со скругле-
ниями и скосами для направления
устанавливаемых деталей облегчает соединение деталей
за счет существенного увеличения
допустимого угла в первоначальный момент
контакта деталей. Скругления и скосы
уменьшают ширину выступа bg (см. подразд.
2.4.14) 	технологической оснастки — вала —
Рис. 2.5.11. Схема для расчета условий
автоматической сборки шпоночных соединений
вдвое, а увеличение заходной фаски
минимальной высоты СВг или скоса Cgt, с
минимальным углом cpgt уменьшает высоту
выступа. При Cgftttg и Р * DA/2 условия
автоматической сборки — значения
допустимого угла тн — будут соответствовать
значениям, приведенным в табл 2.5.14. Из таблицы
видно, что при диаметрах посадочных
ступеней 6-10 мм соединение деталей окажется
возможным для всего диапазона размеров
даже при тн = 14029’. Этот угол является
наименьшим для данного диапазона размеров
деталей.
При сборке охватывающей деталью
является втулка, поэтому угол тАн < тВн будет
определять допуск Ттн = 2 |. Этот допуск
соответствует первоначальному контакту
соединяемых деталей, а в собранном
шпоночном соединении допуск будет значительно
меньшим (2-18' для диаметров 100-6 мм) [3].
При применении технологической оснастки с
пассивной адаптацией допуск в
первоначальный момент контакта деталей шпоночных
соединений будет в десятки раз большим (см.
табл. 2.5.14 и 2.5.15).
Как и для шпоночных соединений,
рассчитывают допустимый угол и
соответствующий допуск для шлицевых соединений,
если в формулы (2.5.10) и (2.5.11) вместо
высоты фаски CBt подставить размер заходной
фаски Свг ■ Значения углов тн = для
различных диаметров посадочных ступеней и
серий шлицевых соединений представлены в
табл. 2.5.16.

342
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
2.5.14. 	Значения допустимых углов относительного поворота тн деталей шпоночных соединений
в сечении, перпендикулярном к оси посадочной поверхности вращения базовой детали
Da, ММ
ВА, мм
Da,mm
ВА,мм
+хн
6
2
19°28'
53
16
17°34'
7
2
16°35'
54
16
17°16'
8
2
14°29'
55
16
16°55'
9
3
19°28'
56
16
16°36'
10
3
17°28'
57
16
16°18'
11
4
21°20'
58
16
16°1'
12
4
19°28'
59
18
17°46'
13
5
22°37'
60
18
17°28'
14
5
20°56'
61
18
17°10'
15
5
19°28'
62
18
16°52'
16
5
18°12'
63
18
16°36'
17
5
17°6'
64
18
16°20'
18
6
19°28'
65
18
16°5'
19
6
18°25'
66
20
17°38'
20
6
17°28'
67
20
16°46'
21
6
16°36'
68
20
17°6'
22
6
15°50'
69
20
16°5Т
23
8
20°2Г
70
20
16°36'
24
8
19°28'
71
20
16°22'
25
8
18°40#
72
20
16°8'
26
8
17°55'
73
20
15°54'
27
8
17°14'
74
20
15°4Т
28
8
16°36'
75
20
15°28'
29
8
16°1'
76
22
16°50'
30
8
15°28'
77
22
16°36'
31
10
18°49'
78
22
16°23'
32
10
18°12'
79
22
16°10'
33
10
17°38'
80
22
15°58'
34
10
17°6'
81
22
15°46'
35
10
16°36'
82
22
15°34'
36
10
16°8'
83
22
16°22'
37
10
15°4Г
84
22
15°1 Г
38
10
15°16'
85
22
15
39
12
17°55'
86
25
16°53'
40
12
17°28'
88
25
16°30'
41
12
17°Г
90
25
16°8'
42
12
16°36'
92
25
15°46'
43
12
16°12'
93
25
15°36'
44
12
15°50'
94
25
15°26'
45
14
18°8'
95
25
15° 16'
46
14
17°43'
96
28
16°57'
47
14
17°20'
98
28
16°36'
48
14
16°58'
100
28
16°16'
49
14
16°36'
Примечание. В табл. 2.5.14
приведе50
14
16°16'
ны данные для шпоночных соединений
дета51
16
18°17'
лей с призматическими шпонками по ГОСТ
52
16
17°45'
23360-78. Для шпонок исполнения I данные
справедливы, если технологическая оснастка
снабжена направляющими элементами.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 343
2.5.15. 	Значения допустимых углов относительного поворота деталей шпоночных соединений
в сечении, перпендикулярном оси посадочной поверхности вращения базовой детали,
при использовании призматических шпонок по ГОСТ 23360-78 или направляющей
двухскатной технологической оснастки
Ол, ММ
ЬА, мм
h - h
- ty мм
св
±тн
Da, мм
/>л,мм
tB = h
-1, мм
св
±тн
t
h
t
h
6
2
1,2
2
0,16
15°57'
46
14
5,5
9
0,4
18°2'
7
2
1,2
2
0,16
13°59'
48
14
5,5
9
0,4
17°15'
8
2
1,2
2
0,16
12°57'
50
14
5,5
9
0,4
16°32'
9
3
1,8
3
0,16
15°43'
52
16
6
10
0,4
15°4Г
10
3
1,8
3
0,16
14°23'
54
16
6
10
0,4
15°9'
11
4
2,5
4
0,16
17°
55
16
6
10
0,4
14°55'
12
4
2,5
4
0,16
15°49'
58
16
6
10
0,4
14° 12'
13
5
3
5
0,25
17°38'
60
18
7
11
0,4
15°32'
14
5
3
5
0,25
16°36'
62
18
7
11
0,4
15°4'
15
5
3
5
0,25
15°4Г
64
18
7
11
0,4
14°39'
16
5
3
5
0,25
14°5Г
65
18
7
11
0,4
14°25'
17
5
3
5
0,25
14°7'
66
20
7,5
12
0,6
15044,
18
6
3,5
6
0,25
15°28'
68
20
7,5
12
0,6
15°18'
19
6
3,5
6
0,25
I4047,
70
20
7,5
12
0,6
14054,
20
6
3,5
6
0,25
14°1Г
72
20
7,5
12
0,6
14°ЗГ
21
6
3,5
6
0,25
13°36'
74
20
7,5
12
0,6
1409,
22
6
3,5
6
0,25
13°5'
75
20
7,5
12
0,6
13°59'
23
8
4
7
0,25
16°18'
76
22
9
14
0,6
15°2'
24
8
4
7
0,25
15°44'
78
22
9
14
0,6
14°4Г
25
8
4
7
0,25
15°13'
80
22
9
14
0,6
14°20'
26
8
4
7
0,25
14043,
82
22
9
14
0,6
14°Г
27
8
4
7
0,25
14°15'
84
22
9
14
0,6
13°43'
28
8
4
7
0,25
13°49'
85
22
9
14
0,6
13°34'
30
8
4
7
0,25
13°1'
86
25
9
14
0,6
15°18'
31
10
5
8
0,4
16°2'
88
25
9
14
0,6
14°57'
32
10
5
8
0,4
15°36'
90
25
9
14
0,6
14039,
33
10
5
8
0,4
15°1Г
92
25
9
14
0,6
14°2Г
34
10
5
8
0,4
14047,
94
25
9
14
0,6
14°5,
35
10
5
8
0,4
14°24'
95
25
9
14
0,6
13°56'
36
10
5
8
0,4
1403,
96
28
10
16
0,6
15°12'
38
10
5
8
0,4
13°23'
98
28
10
16
0,6
14°55'
40
12
5
8
0,4
15°24'
100
28
10
16
0,6
14°38'
42
12
5
8
0,4
14044,
Обозначения:,
t — глубина шпоночного
44
12
5
8
0,4
14°7,
паза на посадочной ступени вала; h —
■ высота
45
14
5,5
9
0,4
18°28'
шпонки

344
Глава 2.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
2.5.16. 	Значения допустимых углов
относительного поворота (± тн ) деталей
шлицевых соединений в сечении,
перпендикулярном оси цилиндрической
поверхности базовой детали, при скругленных
шлицах или использовании направляющей
двухскатной технологической оснастки (а) либо
с применением оснастки с конусной заходной
частью и двумя скатами (б)
Размеры
шлицев, мм
Технологическая оснастка
а
б
21x25x6
. 13°53'
16°36'
24x28x6
12°22'
14°29'
28x33x8
14°2'
16°36'
32x37x8
12°28'
14°29'
36x42x8
10°59'
12°50'
41x48x10
12°Г
14°7'
46x53x12
13°5'
15°8'
52x60x14
13°30'
15°37'
58x66x14
12° 15'
13°58'
62x70x16
13° 13'
14°57'
66x75x16
12°19'
14°2'
70x80x20
14°29'
16°36'
72x82x20
14°7'
16°8'
78x90x16
10° 15'
11°50'
82x95x16
9°42'
11 ° 15'
88x100x16
9° 12'
10°29'
Представленные в табл. 2.5.14-2.5.16
данные справедливы для шлицевых,
шпоночных и других подобных соединений деталей,
если их посадка по поверхностям вращения
осуществляется с натягом либо с
незначительным зазором (7} » 0 и у/ » 0 ). В иных
случаях, а также при соединении деталей по
поверхностям вращения необходимо
определить условия автоматической сборки (7} и у/)
Рис. 2.5.12. Схемы для расчета условий
автоматической сборки соединений деталей,
сопрягаемых по поверхностям вращения
для посадочных конических и
цилиндрических ступеней.
Для автоматической установки деталей
по поверхностям вращения допуск Тн
исходного звена на первоначальное смещение осей
посадочных поверхностей этих деталей
относительно оси направляющего конуса (рис.
2.5.12, 	а) находят по формуле
TJ2 = (DA-dK)/2, (2.5.14)
где Da — наименьший диаметр входного
отверстия соответственно устанавливаемых и
базовых деталей; dK — диаметр конуса
технологической оснастки.
Допустимый угол ун скрещивания осей
посадочных поверхностей вращения
устанавливаемых деталей и направляющего конуса
технологической оснастки (рис. 2.5.12, 6)
можно рассчитать на основе теоремы синусов
из треугольника АВС:
dK cos _
YH = -Фк + arccos п , (2.5.15)
UA
где срк — угол уклона конуса технологической
оснастки с пассивной адаптацией.
Из формул (2.5.14), (2.5.15) видно, что
допуски исходных звеньев технологической
системы для автоматической установки
деталей типа втулок зависят главным образом от
размеров их посадочных отверстий и в
десятки раз большие при использовании конусной
технологической оснастки, чем без нее. С
уменьшением малого диаметра конуса
допуски исходных звеньев увеличиваются.
Если допуски Тн и ТУн = 2|ун| малы
для осуществления сборочного процесса либо
невозможно использование направляющего
конуса, то целесообразно применение
направляющей втулки с конусным отверстием,
наибольший диаметр которого не ограничен,
если для установки деталей не требуется их
определенного углового положения.
Для осуществления автоматической
сборки нужны рациональные связи с
минимальным числом составляющих звеньев в
сборочной системе (рис. 2.5.13). Эта задача
решается путем выбора единых баз для всех
устанавливаемых деталей. В машино- и
приборостроении большинство устанавливаемых
деталей соединяют по поверхностям
вращения либо по сочетанию этих поверхностей с
другими поверхностями. Базирование таких
устанавливаемых деталей возможно по
двойной направляющей и другим базам либо по
установочной, двойной опорной и опорной
базам.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 345
Рис. 2.5.13. Принципиальные схемы
базирования соединяемых деталей
Первый вариант предпочтителен с точки
зрения достижения точности, поскольку
положение посадочной поверхности вращения
устанавливаемой детали зависит только от
одной поверхности этой детали. Второй
вариант базирования позволяет автоматически
устанавливать любые детали с зазором или
натягом с использованием единых баз.
Однако по этому варианту точность базирования
устанавливаемых деталей для достижения
точности совпадения осей посадочных
поверхностей ниже, поскольку их базирование
будет осуществляться по сочетанию
поверхностей — установочной и двойной опорной
базам.
В качестве двойной опорной базы
устанавливаемых деталей целесообразно
использовать посадочную поверхность отверстия
этих деталей (рис. 2.5.13, а). Точность
положения оси посадочной поверхности вращения
устанавливаемой детали будет высокой, так
как сопряжение будет осуществляться по
посадочной поверхности и потому точность
смещения этой оси относительно базовой
75 = . О, точность смещения при ее установке
Г4= 0, поскольку осуществляется ее
центрирование направляющим конусом.
Перекос оси посадочного отверстия
устанавливаемой, детали зависит от: у5 —
отклонения ее оси вследствие от
перпендикулярности ее к торцу, 74 — отклонения оси
отверстия от плоскостности и положения
опорной поверхности торца пуансона,
осуществляющего установку детали. Эти перекосы
вызывают смещение оси устанавливаемой
детали Т$у + Т^у . При значительной высоте
Н устанавливаемой детали Т$у = Н sin 75
допуск на смещение, вызываемое перекосом
75 оси этой детали, должен быть
значительным. Допустимое смещение Г4 из-за
перекоса на угол 74 уменьшается с увеличением
размера торца — установочной базы детали.
При базировании с центрированием по
наружной поверхности вращения
устанавливаемых деталей (рис. 2.5.13, б) посредством
направляющей втулки технологической
оснастки возможны такие же смещения Т^у, Т$у
из-за перекосов 74 и 75 и допустимых

сме346
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
щений: Г4 — из-за совпадения осей
посадочной и базовой поверхностей, — из-за
неточности установки Г5«0 ввиду
центрирования устанавливаемой детали.
Что касается базовых деталей — валов,
то их базирование можно осуществлять по
установочной, двойной опорной и опорной
базам, если хотя бы одна из устанавливаемых
деталей запрессовывается. Целесообразно
базирование по двойной направляющей и
другим базам, если базовый вал имеет
свободную ступень, не препятствующую
установке присоединяемых деталей.
Точность положения оси посадочной
ступени вала под направляющий конус
зависит от положения этой ступени относительно
базовой — ГьУ1,Т}у,, а также от точности
установки базовой детали — 7^, 72 и 7^.
Базирование базовой детали - корпуса -
осуществляется по той же схеме, по которой
базируется вал, либо по торцу (установочная
база) и двум технологическим отверстиям,
если нет центрального отверстия либо это
отверстие велико, чтобы служить
технологической базой.
Точность относительного углового
положения соединяемых деталей в сечении,
перпендикулярном к оси посадочной ступени
базовой детали, легко достигается путем
базирования деталей по впадинам с помощью
клиньев и призм по выступам.
Рассчитанные условия автоматической
сборки, знания технических требований и
рабочих чертежей соединяемых деталей, их
точности (ТьУьТ1у,Т5,у5,Т5у,т, ит5) и
точности базирования (^4» V4>
Т2 и т4) позволяют определить точность
технологической оснастки:
Y3 = Ун " Yl " Y2 - Y4 “ Y5>
Тг = тн-тх-Тг-тА-Ть
rwi ГГУ rwj ГП fTT ГТ1
* Зу = * ну ~ My “ * 2y ” * 4y “ * 5y>
T3 = th ~ T1 “ T2 ~ T4 ~ T5>
где T1? T2?T5 — составляющие звенья цепи
относительных поворотов т .
Полученные значения точностных
параметров технологической оснастки должны
обеспечить ее изготовление и длительную
надежную эксплуатацию, поэтому запас
точности должен быть не меньше 40 %.
Таким образом, созданные технология и
технологическая оснастка обеспечивают
направление устанавливаемых деталей,
одновременное базирование и сопряжение
соединяемых деталей путем адаптации их
положения. Гарантируется соединение деталей
благодаря значительному расширению условий
автоматической сборки и сокращению до
минимума числа составляющих звеньев,
позволяющих исключить влияние наиболее
труднодостижимой точности оборудования на процесс
соединения деталей различных изделий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизация сборочных и сварочных
процессов в машиностроении: Под общ. ред.
В.И. Дикушина. М.: Наука, 1974. 224 с.
2. Гусев А.А. Автоматизация сборки
зубчатых передач. М.: ВИНИТИ, 1990. 155 с.
3. Гусев А.А. Адаптивные устройства
сборочных машин. М.: Машиностроение.
1979. 208 с.
4. Гусев АЛ. Основные принципы
построения сборочных гибких
производственных систем. М.: Машиностроение, 1988. 52 с.
5. Гусев АЛ., Гусева ИЛ. Проблемы
автоматизации сборки изделий в серийном
производстве и прогрессивные пути их решения на
основе создания адаптивных средств
технологического оснащения. Технологические проблемы
в современном машиностроительном
производстве. М.: МГТУ «СТАНКИН», 1998. 241 с.
6. Гусева ИЛ. Выбор способа
автоматической установки упругих колец для серийной
сборки изделий // Автоматизация и
современная технология. 1997., № 12. С. 2-11.
7. Гусева ИЛ. Обеспечение
автоматической сборки изделий в серийном
многономенклатурном производстве // Сборка в
машиностроении, приборостроении. 2000, № 2. С. 36-42.
8. Гусева ИЛ. Режимы автоматической
установки упругих деталей // Автоматизация
и современные технологии. 1999, № 2. С. 2-9.
9. Качество машин / А.Г. Суслов, Э.Д.
Браун, Н.А. Виткевич и др. Справочник. В 2т. М.:
Машиностроение, 1995. Т.1, 256 с., Т.2 430 с.
10. Проектирование станочных систем.
Справочник. Т.З: Под общ. ред. А.С. Прони-
кова. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана; МГТУ
«СТАНКИН», 2000. 584 с.
11. Проектирование технологии
автоматизированного машиностроения / И.М. Ба-
ранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и
др.: Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. М.:
Высшая школа, 1999. 416 с.
12. Проектирование технологии / И.М. Ба-
ранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и др.:
Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. М.:
Машиностроение, 1990. 416 с.
13. Технологические проблемы в
современном машиностроительном производстве.
М.: МГТУ «СТАНКИН», 1998. 240 с.
14. Якушев А.И., Мустаев Р.Х., Мавлю-
тов Р.Р. Повышение прочности и надежности
резьбовых соединений. М.: Машиностроение,
1979. 215 с.

РАЗДЕЛ 3
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
СБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Глава 3.1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ
ОСНАЩЕНИЯ СБОРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ
3.1.1. 	ВЫБОР МОДУЛЕЙ
СБОРОЧНОГО АГРЕГАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Для этого определяется необходимая
номенклатура сборочных, загрузочных,
ориентирующих, транспортных и других
устройств, рассчитываются требуемые
технические параметры и подбираются
соответствующие исполнительные механизмы из банка
типов и технических параметров модулей
агрегатного оборудования.
В подсистеме «Сборочная позиция»
выполняются нормирование времени каждого
перехода и их объединение в позиции по
принципам дифференциации или
концентрации операций с учетом заданной программы
выпуска, синхронизации работы,
возможности совмещения ручного труда с работой
автоматических устройств и пространственного
размещения механизмов, выбранных ранее.
Формирование позиций осуществляется
для всех вариантов маршрутов.
В подсистеме «Компоновка схем»
разрабатываются варианты
структурно-компоновочных схем сборочного агрегатного
оборудования. Основой являются типовые
компоновочные решения, технически возможные
для собираемых видов изделий, получаемые
из соответствующего банка данных. Для
каждого варианта, исходя из заданной программы
выпуска, рассчитываются количество
позиций, заделы, количество рабочих, проводится
деление линий на участки, определяется
количество единиц оборудования. Эти работы
выполняются с учетом вида
межоперационных связей и надежности функционирования
оборудования.
Результатом этого этапа проектирования
являются варианты
структурно-компоновочных схем оборудования для сборки
требуемого объема изделий с указанием:
сборочных переходов, выполняемых на каждой
позиции; числа позиций оборудования;
спецификации технических средств, реализующих
каждую позицию; спецификации
транспортных, загрузочных и базовых модулей, а также
средств управления. На этом этапе
рассчитываются энергетические затраты и требуемые
площади.
В подсистеме «Оптимизация» делается
выбор варианта технологического процесса и
соответствующей ему
структурно-компоновочной схемы оборудования для реализации в
производстве. Выбор ведется на основе
критериев оптимизации с учетом ограничений
предприятия-заказчика (наличия
производственной площади, рабочих, стоимости
оборудования и т.д.).
Для выбранного варианта
проектируются конструкции специальных приспособлений
и оснастки: спутники, многошпиндельные
насадки и т.д. Этой документации в
совокупности со структурно-компоновочной схемой
оборудования и спецификациями на модули
достаточно для запуска в производство и
изготовления сборочного агрегатного
оборудования.
Проектирование оптимальных
технологических маршрутов сборки можно разделить
на следующие основные этапы:
1) разработка принципиальной схемы
сборки изделий;.
2) декомпозиция (расчленение) процесса
сборки на элементарные сборочные
операции, а наиболее ответственных операций —
на сборочные переходы с последующим
выбором рабочих органов типовых
исполнительных сборочных механизмов и устройств
для реализации указанных сборочных
операций;

348 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
3) проведение расчетов точности сборки
применительно к конкретным
производственным условиям и определение целесообразного
уровня автоматизации сборочных операций
по критериям собираемости и
технико-экономической эффективности;
4) оптимизация параметров и режимов
процесса выполнения сборочных работ;
5) выбор базовой детали сборочной
единицы, которая обеспечит возможность
выполнения возможно большего количества операций
технологического процесса сборки и контроля
изделия, т.е. соблюдение принципа
постоянства баз;
6) построение вариантов
последовательности выполнения операций присоединения
деталей в технологическом процессе сборки с
последующим отбором оптимальных
вариантов, удовлетворяющих требованиям к
точности и качеству сборки изделия;
7) формирование вариантов
технологического маршрута сборки изделия путем
дополнения отобранных выше вариантов
последовательностей выполнения операций
присоединения деталей (или сборочных единиц)
необходимыми операциями их закрепления,
подкраски, маркировки, контроля и т.п., а
также выбор организационной формы сборки
(конвейерная сборка, сборка на поворотных
столах, стендовая сборка, роботизированный
сборочный комплекс и т.д.)
Исходными данными для решения
перечисленных задач являются комплект
конструкторской документации на собираемое
изделие, комплект технических требований и
технических условий на сборку и контроль
изделия, программа выпуска и характеристика
условий его производства (точность и
качество поступающих на сборку деталей и
комплектующих узлов), сложившаяся система
кооперации в производстве отдельных
подузлов и сборочных единиц между цехами и
предприятиями, сведения о производственных
площадях на участке сборки и некоторые
дополнительные сведения.
Методика формирования вариантов
последовательности выполнения присоединения
деталей в процессе сборки изделия
поясняется на примере тракторного генератора (рис.
3.1.1). Для упрощения из сборочного чертежа
генератора исключен ряд элементов
(защитный кожух, комплектующий узел
интегрального регулятора напряжения с
дополнительными крепежными деталями),
поскольку последовательность их
присоединения однозначно задана чертежом конструкции
генератора.
Показанная на рис. 3.1.1 сборочная
единица включает в себя 10 элементов (узлов и
деталей), обозначения и коды которых
приведены в табл. 3.1.1.
Рис. 3.1.1. Конструкция генератора:
1 — крышка передняя в сборе; 2 — втулка ротора;
3 — ротор в сборе; 4 — крышка задняя в сборе со
статором; 5 — шарикоподшипник; 6 — болт стяжной
М5 (3 шт.); 7 — гайка М5 в комплекте
с плоской и пружинной шайбами (3 комплекта);
8 — вентилятор; 9 — шкив; 10 — гайка шкива в
комплекте с шайбой пружинной
3.1.1. Обозначения и коды элементов
генератора
Наименование элементов
генератора
(узлов и деталей)
Обозначение
элемента
Код
Крышка передняя в
сборе с подшипником и
катушкой возбуждения
Я/
1
Втулка ротора
а2
2
Ротор в сборе
«3
3
Крышка задняя в сборе с
выпрямительным блоком
и статором
а4
4
Шарикоподшипник
задний
«5
5
Болт стяжной М5
«6
6
Гайка М5
а7
7
Шайба плоская
—
—
Шайба пружинная 5Л
—
—
Вентилятор
as
8
Шкив
а9
9
Гайка шкива Ml6x1,5
а\о
10
Шайба пружинная 16Л
—
-

ВЫБОР МОДУЛЕЙ СБОРОЧНОГО АГРЕГАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
349
В соответствии с типовыми
технологическими процессами сборки автомобильных и
тракторных генераторов элементы fij, я3, я4
поступают на участок общей сборки в
подсобранном и проверенном виде. Для
сокращения числа вариантов последовательности
операций присоединения комплекты
крепежных элементов, состоящих из гаек, плоских и
пружинных шайб одного типоразмера, будем
рассматривать как комплектные элементы
(элементы я7, я10 в табл. 3.1.1). Кроме того,
три одинаковых стяжных болта М5 приняты в
качестве одного крепежного элемента
(элемент я6). На данном уровне проектирования
такие логические условия могут задаваться
технологом исходя из соображений
технической целесообразности.
Для формирования набора вариантов
последовательности присоединения элементов
собираемого изделия технологу необходимо
подготовить следующие исходные данные:
перечень кодированных элементов
конструкции изделия я, е А ;
базовый элемент ат;
состав сборочных баз для каждого
элемента изделия я,;
состав элементов, препятствующих
установке каждого элемента я,;
перечень логических условий
дополнительных ограничений на последовательность
выполнения операций присоединения
элементов собираемого изделия.
В рассматриваемом примере сборки
генератора (см. рис. 3.1.1) за базовый элемент
целесообразно принять крышку переднюю в
сборе (элемент 1), что подтверждается графом
базирования (рис. 3.1.2, а).
Состав логических условий,
характеризующих условия базирования и доступа для
каждого элемента генератора, приведен в
табл. 3.1.2.
Рис. 3.1.2. Графы сопряжения (а) и базирования (б)
элементов генератора
3.1.2. Логические условия базирования и доступа для сборки элементов генератора
Код

Обозначение
Наименование
элемента
Логические уравнения
состава сборочных баз В (ау)
Логические уравнения
состава элементов, препятствующих
установке элемента
1
«1
Крышка передняя в
сборе
в (а{) = 1
II
О
2
«2
Втулка
В (а2) = я3 v Я)
W(й2) = Й3 А (йю VfljVfljVfl])
3
я3
Ротор
В (Я3) = Я] д я2
ИТоз) = й|0 v(fl4 Ай,)
4
Я4
Крышка задняя в
сборе со статором
В (я4) = й.
Ща4) = 0
5
«5
Шариковый
подшипник
В (а5) = аъ л й4
О
II
If
6
«6
Болт стяжной
(3 шт.)
В (а6) = а, л я4
W (<%) = й?
7
я?
Гайки М5 с
комплектом шайб
В (й7) = й6 л а4
W( Й7) = 0
8
«8
Вентилятор
>
&
<
«Г
II
оо
eq
Що») = а3 а (й10 v а>)
9
а9
Шкив
В (я9) — я3 л (я8 V Яю)
W(a9) = al0 айз
10
а\0
Гайка Мб с
пружинной шайбой
В (я10) = я3 дя9
Ща10) = 0

350 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
На последовательность сопряжения
элементов генератора в рассматриваемом
примере (рис. 3.1.2, а) накладывается также еще
одно условие ограничения: присоединение
элемента а7 должно следовать после
присоединения (установки) элемента а6 (д6 -> а7).
Это связано с необходимостью
предварительной установки стяжных болтов (элемент
я6) и закрепления их гайками (элемент а7), в
противном случае стяжные болты не
удержатся в пазах крышки (элемент 04).
Используя набор вышеуказанных
логических условий и исходных данных, было
осуществлено моделирование
последовательности сборки генераторов 46.3701. В
результате расчетов было построено граф-дерево (рис.
3.1.3), включающее 40 вариантов
последовательности сборки пакета генератора.
В соответствии с принципами решения
многоуровневых задач, предполагающими
оптимизацию решения на всех уровнях,
проведем анализ полученных вариантов с целью
отбора из них группы вариантов, которые
целесообразно рекомендовать для более
детального последующего проектирования.
Критерием отбора вариантов
последовательности сборки изделия на первом уровне
должно служить соответствие требованиям,
предъявляемым к точности и качеству
собранного изделия.
В рассматриваемом примере задний
шарикоподшипник генератора (элемент 5, рис.
3.1.1) 	должен запрессовываться одновременно
на вал ротора (элемент а3) и в заднюю
крышку (элемент а4). Усилие при этом передается
как на внутреннее, так и на наружное кольцо
переднего шарикоподшипника, входящего в
состав передней крышки в сборе (элемент а{).
Это приводит к относительному смещению
колец переднего подшипника в процессе
запрессовки на величину, равную погрешности
базирования (85) заднего подшипника. Эта
погрешность не должна превышать величины
осевого зазора в переднем подшипнике
2S = 0,25 мм. В противном случае
затрудненное вращение ротора скажется на
работоспособности подшипника и ухудшит
токоскоростные характеристики генератора.
В вариантах 33, 34, 35, 36, 40 (рис. 3.1.3)
установка заднего подшипника (я5)
препятствует установке вентилятора (д8) и шкива (а9).
При этом базирование при запрессовке
заднего подшипника может производиться
непосредственно по торцам колец переднего
шарикоподшипника, что сведет к минимуму
погрешность базирования (sg-^O). В
остальных вариантах установка вентилятора и
шкива предшествует установке заднего
подшипника и при запрессовке последнего
вентилятор и шкив закрывают доступ к торцам колец
переднего шарикоподшипника. В этом случае
базирование может осуществляться либо по
торцам шкива и передней крышки (при этом
&5 =0,41 мм), либо по торцам вала ротора и
передней крышки (85=0,29 мм). В обоих
случаях погрешность базирования превышает
25. Поэтому для дальнейшего рассмотрения
должны быть рекомендованы только
варианты 33, 34, 35, 36, 40, а остальные варианты
исключаются из-за несоответствия
требованиям к точности сборки генератора (рис. 3.1.4).
На основе анализа отобранных
вариантов последовательности выполнения операций
установки элементов собираемого изделия
необходимо разработать варианты
технологического маршрута сборки. Это можно сделать
путем дополнения последовательностей
присоединения деталей и сборочных единиц
набором необходимых операций закрепления
элементов, технологического контроля,
подкраски, клеймения и других вспомогательных
операций, назначаемых технологом на основе
анализа конструкторской документации и
технических условий на собираемое изделие,
а также соответствующих типовых
технологических процессов. Так, в технологический
маршрут сборки генератора в варианты 33, 34,
35, 36, 40 (см. рис. 3.1.3) последовательности
Тт были включены операции подпрессовки
пакета генератора, затяжки гаек крепления
стяжных болтов и гайки шкива, контроля
электрических параметров генератора и т.д.
Процедуру построения технологических
маршрутов сборки на основе вариантов
последовательности установки отдельных
элементов изделия можно автоматизировать с
применением компьютеров. Для этого
технологу необходимо сформулировать состав
дополнительных операций и логические условия
их включения в технологический маршрут
сборки. Здесь рассматриваются только
перечень и содержание задач и подзадач на
каждом уровне технологического проектирования
и наиболее важные блок-модули
технологических расчетов, которые в дальнейшем могут
быть использованы при разработке
алгоритмов автоматизированного проектирования
процессов сборки изделий на базе
использования агрегатного сборочного оборудования.
На этапе построения принципиальной
технологической схемы и маршрута сборки
степень оптимальности технологического
решения в значительной мере зависит от
следующих факторов:

ВЫБОР МОДУЛЕЙ СБОРОЧНОГО АГРЕГАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
351

352 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
Рис. 3.1.4. Варианты маршрутов сборки генератора:
1.1 — установка крышки передней в спутник; 2.1 — установка втулки; 3.1 — установка ротора; 3.2 —
запрессовка ротора; 4.1 — пропускание выводов обмотки возбуждения через паз железа статора; 4.2 — установка крышки
задней в сборе со статором; 4.3 — ориентирование статора относительно крышек генератора; 4.4 — опрессовка
пакета генератора; 5.1 — установка заднего шарикоподшипника в крышку на вал ротора; 6.1 — установка
стяжного болта; 7.1 — установка шайбы плоской; 7.2 — установка шайбы пружинной; 7.3 — наживление гайки М5;
7.4 — затяжка гайки М5; 8.1 — установка вентилятора; 9.1 — установка шкива; 9.2 — запрессовка шкива;
10.1 — установка шайбы пружинной; 10.2— наживление гайки М16; 10.3 — затяжка гайки Ml6; К\ — контроль
электропрочности обмотки возбуждения (£/=380 В); К1 — контроль обмотки статора, выпрямительного блока
(£/=24 В); КЗ — контроль присоединительного размера 90±0,4 мм; 11.1 — установка вывода дополнительных
диодов выпрямительного блока; 12.1 — установка первого вывода обмотки возбуждения; 13.1 — установка
втулки распорной; 14.1 — установка второго вывода обмотки возбуждения; 15.1 — установка регулирующего
устройства; 16.1 — установка шайбы плоской на винт М4х12; 16.2 — установка шайбы пружинной на винт М4х12;
16.3 — наживление скомплектованного винта М4х12; 16.4 — затяжка винта М4х12; 17.1 — установка шайбы
плоской; 17.2 — установка шайбы пружинной; 17.3 — наживление гайки М5; 17.4 — затяжка гайки М5;
18.1 — установка вывода регулирующего устройства; 19.1 — установка шайбы плоской; 19.2 — установка шайбы
пружинной; 19.3 — наживление гайки Мб; 19.4. — затяжка гайки Мб; 20.1 — установка крышки регулирующего
устройства; 21.1 — установка шайбы плоской на винт М4х28; 21.2 — установка шайбы пружинной на винт
М4х28; 21.3 — наживление скомплектованного винта М4х28; 21.4 — затяжка винта М4х28; 22.1 — контроль по ТУ
рациональности конструкции,
определяющей возможность автономной сборки его
отдельных сборочных единиц;
наличия базовой детали или узла,
постоянных при сборке автономной сборочной
единицы или изделия;
обоснованной точности звеньев
размерных цепей определяющих методы достижения
точности замыкающих звеньев;
конструктивной особенности изделия,
определяющей количество направлений
сборки (подачи присоединяемых деталей), а также
необходимость изменения положений
собираемого изделия при сборке.
Полученные варианты технологического
маршрута сборки могут быть существенно
усовершенствованы путем внесения
соответствующих изменений в конструкцию изделия,
повышающих его технологичность с точки
зрения автоматизации сборки. Это важная
подзадача первого уровня проектирования
оптимальных процессов автоматизированной
сборки:
при необходимости разработки и
создания автоматизированных систем групповой
сборки нескольких однотипных изделий
необходимо сначала сформировать варианты
индивидуальных маршрутов сборки всех
модификаций изделий данной группы. На их
базе формируется обобщенный маршрут,
который в дальнейшем служит основой для
разработки компоновочных схем агрегатного
оборудования для автоматизированной сборки
группы родственных изделий. При
формировании индивидуальных и обобщенных
маршрутов можно пользоваться методикой,
изложенной выше.
Декомпозиция технологического маршрута
сборки и выбор средств технологического
оснащения. На втором уровне оптимизационного
синтеза технологических процессов сборки
главной задачей является определение
рациональной степени автоматизации, которую
можно считать технически осуществимой и
экономически целесообразной применительно
к конкретным производственным условиям и
с учетом современного состояния развития
средств автоматизации сборки. Эту задачу
можно условно разделить на ряд
вспомогательных подзадач.
1. Декомпозиция (расчленение)
вариантов технологического маршрута на отдельные
операции и дифференциация операций на
элементарные переходы с целью определения
возможности их автоматизации.
2. Выбор типового сборочного
оборудования, оснастки и инструмента для
автоматизированного выполнения сборочных
операций и переходов.

ВЫБОР МОДУЛЕЙ СБОРОЧНОГО АГРЕГАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
353
3. Расчеты точности относительного
ориентирования собираемых деталей на
позициях агрегатного сборочного оборудования и
оценка возможности автоматического
выполнения операции (перехода) по условиям
собираемости.
4. Разработка мероприятий по
совершенствованию технологичности конструкции
отдельных элементов изделия с целью
повышения степени автоматизации
технологического процесса его сборки.
5. Формирование технологического
процесса автоматизированной сборки изделия с
использованием метода концентрации
операций.
6. Оптимизация параметров и режимов
процесса выполнения отдельных сборочных
операций по критерию безотказности и др.
При рассмотрении перечисленных задач
проектирования на втором уровне
детализации в качестве исходных данных
используются полученные на первом уровне несколько
наиболее рациональных вариантов
принципиальных схем технологического процесса
сборки, сведения о
конструктивно-технологических особенностях собираемых изделий,
требования к точности и качеству их сборки,
сведения о программе выпуска. В качестве
технических ограничений используются набор
типовых исполнительных сборочных
механизмов и унифицированных узлов агрегатного
сборочного оборудования, оснастки и
инструмента, а также их технические
характеристики.
Декомпозиция вариантов
технологического маршрута сборки применительно к
условиям массового и крупносерийного
производства предназначена для формирования
массива данных для выбора сборочного
оборудования, компонуемого по
блочно-модульному принципу из типовых
исполнительных механизмов, устройств, агрегатных узлов
и базовых деталей. Каждый элемент
агрегатного сборочного оборудования предназначен
для выполнения определенных приемов и
переходов, входящих в состав сборочных
операций, например, вибробункеры, лотки и
питатели — для подачи деталей в зону сборки,
конвейер — для межоперационного
транспортирования, и т.д. Поэтому выбор элементов
агрегатного сборочного оборудования требует
тщательного расчленения технологического
маршрута на отдельные сборочные операции
с последующей их дифференциацией на
элементарные переходы. При расчленении
маршрута на сборочные операции на данном
уровне проектирования можно исходить из
следующих соображений. В сборочную
операцию включается совокупность переходов и
приемов, связанных с установкой,
закреплением и контролем правильности сборки
одного элемента или группы одинаковых
элементов изделия. В случае немашинного
проектирования при дифференциации сборочных
операций на элементарные переходы можно
пользоваться их условной классификацией
(табл. 3.1.3).
3.1.3. Элементы (узлы) агрегатного сборочного оборудования,
необходимые для реализации маршрута сборки
Элементарные сборочные переходы
Элементы агрегатного сборочного оборудования,
реализующие сборочные переходы
Предварительное ориентирование
соединяемых деталей
Подача деталей в зону сборки
Относительное ориентирование собираемых
деталей с требуемой точностью
Сопряжение деталей
Закрепление деталей в узле (стопорение,
завинчивание, обжимка, вальцовка, сварка,
пайка и т. д.)
Технологический контроль наличия и
правильности положения детали в узле
Контроль параметров собранного изделия
(узла)
Съем собранного узла, изделия
Межоперационное транспортирование узлов
Прочие переходы
Загрузочные устройства (вибробункеры,
магазины, питатели и т.п.)
Подающие лотки, отсекатели, манипуляторы
и т.д.
Базирующие приспособления и устройства
относительного ориентирования
Типовые исполнительные сборочные
механизмы (прессы и т.д.)
Сборочные головки (прессующие
завинчивающие, вальцовочные и т.п.)
Датчики, контрольные устройства
Контрольные устройства, испытательные
стенды
Манипуляторы, устройства, схема
Транспортные устройства (конвейеры,
поворотные столы)
Специализированные устройства
12 — 4204

354 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
В зависимости от специфики отрасли,
конструктивно-технологических особенностей
изделий и типовых технологических
процессов их сборки табл. 3.1.3 может быть
дополнена соответствующим набором характерной
для данной отрасли сборочных переходов.
Используя табл. 3.1.3 при
дифференциации сборочных операций, формируют массив
элементарных переходов, для которых
технолог на основе своего опыта и инженерной
интуиции выбирает схему типового
исполнительного механизма, агрегатные узлы
сборочного оборудования соответствующего
типоразмера. При этом должны применяться
типажи агрегатного сборочного оборудования,
альбомы типовых исполнительных
механизмов, сборочных роботов, оснастки и
инструментов. От номенклатуры и оптимального
подбора параметрических рядов агрегатных
узлов и типовых средств автоматизации в
значительной степени зависит возможность
реализации оптимальных технологических
процессов сборки. При этом могут быть
уменьшены объемы разработок
автоматических сборочных устройств оригинальной
конструкции, сокращены сроки технологической
подготовки производства, повышены
эффективность автоматизации и качество сборки
изделий.
В процессе выбора сборочного
оборудования и средств технологического оснащения
технологу приходится решать задачу оценки
степени приспособленности того или иного
сборочного перехода к автоматизации его
выполнения с учетом конструктивных
особенностей соединяемых деталей, их формы,
размеров, массы, материала, точности
взаимного расположения базовых и сопрягаемых
поверхностей, принятых схем относительного
ориентирования.
Технолог может выбрать схему
сборочного механизма или устройства для
автоматизации таких элементарных сборочных
переходов, как предварительное ориентирование и
подача деталей в зону сборки, относительное
ориентирование собираемых деталей и их
сопряжение, закрепление деталей в узле и
контроль их положения, межоперационное
транспортирование и т.п.
По результатам анализа и выбора
средств технологического оснащения весь
массив элементарных сборочных переходов
целесообразно классифицировать на четыре
категории в зависимости от степени
приспособленности к автоматизации (табл. 3.1.4)
3.1.4. 	Категория сложности автоматизации
сборочных переходов
Код К,

Обозначение
Признаки, характеризующие
категорию сложности
0001
А\
Переход легко поддается
автоматизации. И меются
типовые исполнительные
механизмы, устройства и
агрегатные узлы для его
реализации
0002
А2
Средняя категория
сложности автоматизации
перехода. Требуется
проектирование
исполнительного сборочного
механизма или устройства на
основе имеющегося типового
конструктивного решения
0004
АЗ
Высокая категория
сложности автоматизации
перехода. Необходимо
проектирование сложных и
дорогостоящих средств
автоматизации оригинальной
конструкции
0008
Р
Автоматизация сборочного
перехода на данном уровне
развития сборочной
техники невозможна или
нецелесообразна
Задача оптимизации на данном этапе
состоит в том, чтобы за счет мероприятий по
повышению технологичности конструкции
отдельных элементов и соединений
собираемого изделия увеличить удельный вес
переходов, относящихся к категориям А\ и А2, и
соответственно уменьшить количество
сборочных переходов категорий Р и АЗ. Иными
словами, мощность пересечения множества
всех сборочных переходов процесса с
множеством переходов категорий А\ и А2 должна
стремиться к максимуму:
|Мпер| = П(А/41 U МА2) -» max
Наиболее благоприятным является
случай, когда удается автоматизировать все
сборочные переходы с минимальными затратами
времени и материальных средств. При этом
множество всех сборочных переходов А будет
эквивалентно своему истинному
подмножеству А\, а подмножества Р, АЗ, А2 будут
пустыми, т.е. не будут содержать ни одного
элемента: А~А1; А2 = 0; АЗ = 0; Р = 0.

ВЫБОР МОДУЛЕЙ СБОРОЧНОГО АГРЕГАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
355
При отработке конструкции собираемого
изделия на технологичность удобно
воспользоваться таким эвристическим критерием, как
сумма кодов ^Kj (см. табл. 3.1.4),
представляющих собой своеобразную балльную
оценку возможности автоматизации
сборочных переходов (от 0001 до 0008). При этом
А/ должна стремиться к минимуму и для
высокотехнологичного изделия должна
равняться сумме всех сборочных переходов, что
соответствует полной автоматизации процесса
сборки изделия на базе использования
унифицированных узлов и устройств агрегатного
сборочного оборудования.
Таким образом, в результате реализации
изложенных этапов проектирования
формируются несколько наиболее рациональных
вариантов принципиальных схем
технологических маршрутов сборки в виде
упорядоченных последовательностей выполнения
отдельных этапов присоединения, закрепления,
контроля положения деталей или их групп в
сборочной единице.
Кроме того, после декомпозиции
указанных вариантов технологических маршрутов
сборки получено соответствующее этапам Э(
множество сборочных переходов я, с
определенными методами их выполнения р,-
3 ={Ма1),Ма2),Ыдз) •••}
Величина р/ характеризует как метод, так и
характер выполнения перехода at (ручной,
автоматический, полуавтоматический).
Определение оптимального уровня
автоматизации технологического процесса сборки
изделий. При разработке технологических
процессов и компоновочных схем агрегатного
сборочного оборудования особую сложность
представляет выбор оптимального уровня
автоматизации. Этот фактор оказывает
наиболее сильное влияние на
техникоэкономические показатели процессов
автоматизированной сборки изделий.
Традиционные методы проектирования,
требующие разработки большого числа
вариантов процессов, отличающихся уровнем
автоматизации, с целью выбора оптимального,
слишком трудоемки.
Метод направленного поиска при
проектировании сборочных процессов позволяет
значительно сократить число
рассматриваемых вариантов и в то же время получить
оптимальное решение.
Разработка технологических процессов
сборки автомобильных стартеров СТ-130,
СТ-103, СТ-221 методом направленного
поиска, показала, что при выборе уровня
автоматизации на основе классификатора (табл.
3.1.5) 	дает большой диапазон возможных
технических решений от вариантов, где
автоматизация весьма незначительна, до процессов с
почти полным исключением ручного труда.
3.1.5. Уровни автоматизации сборочных переходов
Уровень

автоматизации

Ориентирование д.
Подача д.

Сопряжение д.

Закрепление д.

Управление ИМ.

Перемещение узла
| Установка д.
Тип
производства
Характеристика сборочного
оборудования и механизмов
Ручная
сборка
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Единичное,

мелкосерийное
Верстаки, стенды, роликовые
конвейеры, ручной
механизированный инструмент,
универсальные приспособления


Механизированная
сборка
Р
Р
Р
Р;
м
Р
м
М

Среднесерийное,
крупносерийное
Однопозиционное и
многопозиционное сборочное оборудование с
фиксацией изделий на позиции
сборки; многошпиндельный
механизированный инструмент и
прессы, управляемые вручную,
специализированные приспособления
Частично


автоматизированная
Р; М
Р;
м
Р;
м
м
Р;
м
м
м

Крупносерийное,
массовое
Часть сборочных позиций
оборудования работает с
автоматическим циклом; ручной труд
максимально механизирован,
применяется только для сборки плохо
ориентируемых изделий и
сложного доступа к месту установки


Автоматизированная
М
м
м
м
м
м
м
Массовое
Все сборочные позиции
оборудования работают в
автоматическом цикле
Обозначения: Р — ручное исполнение; М — механизированное исполнение;
Д. — деталь; ИМ — исполнительный механизм
12*

356 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
Для большинства изделий оптимальный
уровень автоматизации находится в диапазоне
частично автоматизированных процессов.
В этих условиях можно использовать
способ определения оптимального уровня
автоматизации методами регрессионного и
корреляционного анализа процессов сборки
аналогичных изделий в действующем
производстве.
В качестве меры количественной оценки
уровня автоматизации рассматриваемого
варианта процесса сборки будем использовать
относительную величину
xj=l-tj/, (3.1.1)
/fP
где tp— трудоемкость ручной сборки
изделия, мин; tj — трудоемкость сборки изделия
для у-го варианта, мин.
В соответствии с этой формулой все
процессы сборки по уровню автоматизации
располагаются в интервале от 0 до 1, причем
х = 0 соответствует ручной сборке, а с ростом
X растет и уровень автоматизации.
Приведенные затраты на первом шаге
проектирования вычисляют по формуле
М
3j = (5 + Р) SNtj + Ен £ Ауйу (3.1.2)
/ = 1
где 3j — переменная часть приведенных
затрат, уел. ед./год; 8=1,15 — коэффициент
заработной платы с начислениями; Р =2,65 —
общие накладные расходы, доли заработной
платы; S — минутная зарплата сборщика,
уел. ед.; N — годовая программа выпуска,
шт.; tj — трудоемкость сборки изделия, мин;
Ен— 0,15 — нормативный коэффициент
экономической эффективности; М — число
операций для полной сборки изделия, шт.; у —
номер варианта; i — номер операции; Ау —
стоимость единицы оборудования на /-й
операции, уел. ед.; а-у — количество параллельно
работающего оборудования на /-й операции.
Наиболее сложным моментом при
рассмотрении этой зависимости, как
непрерывной функции затрат от х является
скачкообразный характер изменения количества
оборудования на операциях сборки, который
характеризуется формулой
+1?
(3.1.3)
где [•] — целая часть; tn.. — время цикла /-й
операции у-го варианта процесса, мин; Ф —
годовой фонд времени, мин.
Зависимость ау от N показана на рис.
3.1.5 	(ступенчатая линия 1).
Аппроксимировав эту зависимость
непрерывной прямой по методу наименьших
квадратов (прямая 2), находим
Мц,
ф
Ч-
(3.1.4)
Подставив (3.1.1) и (3.1.4) в (3.1.2), получим
3j = N(8 + V)Stp(l-Xj) +
м А: р М
(3.1.5)
/=1
1=1
ф
В этом выражении количество
Ч
изделий, которое можно собрать на /-й
операции у-го варианта процесса в течение года
и, следовательно,
44
Ф
— часть стоимости
единицы оборудования на /-й операции,
приходящаяся на одно изделие, собранное
на данной операции;
К Ап t
Z
/=1
V
ф
- Z\j—
стоимость всего сборочного оборудования у-го
варианта процесса при 100%-ной загрузке,
приходящаяся на одно изделие.
В формуле (3.1.5) влияние слагаемого
на затраты уменьшается с
ростом N, что связано с недогрузкой
оборудования, которая в среднем соответствует
половине стоимости единицы оборудования на
каждой операции.
С учетом этого выражение (3.1.5) примет
вид
4 = N(b + Р)5?р(1 ~xj) +
+EHNzij + Ehz2j.
(3.1.6)
Стоимость оборудования зависит от
уровня автоматизации Ху. Для получения

завиВЫБОР МОДУЛЕЙ СБОРОЧНОГО АГРЕГАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
357
симостей Z\j и Z2j от xj используются
статистические данные, полученные путем
разработки 24 вариантов технологических
процессов сборки стартера СТ-130 с программой
выпуска до 1,5 млн. шт./год, различающихся
уровнем автоматизации от ручной сборки до
полностью автоматизированного процесса.
На рис. 3.1.6 даны значения уровней
автоматизации для разработанных вариантов
процессов, а в табл. 3.1.6 — соответствующие
этим значениям величины z\ и zi .
программы выпуска N Рис. 3.1.6. Зависимость показателя уровня автоматизации Xj
от номера варианта процесса сборки: Р, М, ЧА, А — сборка
соответственно ручная, механизированная, частично
автоматизированная, автоматизированная
3.1.6. Значения уровней автоматизации для различных вариантов сборки стартеров
№ варианта
xj
«У
*2У
t
Xj
1
0
0,02902
0,022
1,0
2
0,043
0,02856
0,0215
1,045
3
0,083
0,02723
0,0205
1,09
4
0,074
0,00996
0,0075
1,08
5
0,131
0,0531
0,004
1,15
6
0,286
0,10626
0,08
1,4
7
0,329
0,05977
• 0,045
1,49
8
0,355
0,0963
0,0725
1,55
9
0,387
0,02657
0,02
1,63
10
0,541
0,11955
0,09
2,18
11
0,541
0,16405
0,1235
2,18
12
0,541
0,21254
0,16
2,18
13
0,678
0,0996
0,2625
3,1
14
0,714
0,2378
0,358
3,5
15
0,789
0,3719
0,280
4,73
16
0,789
0,4118
0,310
4,73
17
0,789
0,5021
0,340
4,73
18
0,789
0,5552
0,370
4,73
19
0,943
0,3209
1,5
17,5
20
0,943
1,594
1,2
17,5
21
0,943
1,3456
1,013
17,5
22
0,943
1,39477
1,05
17,5
23
0,943
1,4479
1,09
17,5
24
0,943
1,5163
1,1415
17,5

358 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
Характер изменения Z\ и zi в
зависимости от х показан на рис. 3.1.7 и 3.1.8.
Значения z\ и Z2 увеличиваются, асимптотически
приближаясь к прямой х = 1. Поэтому их
можно аппроксимировать дробно-линейными
функциями с учетом преобразования
г
X
1
1-х
. Это позволяет записать z\ и zi в
виде линейных функций:
Z\ =(Pi +ql)x'-pi; (3.1.7)
Z2 = (ft + Ят)х' - P2 ; (3-1.8)
где Р\,Р2,Я\,Я2 ~~ коэффициенты регрессии,
на основе которых производим
аппроксимацию статистических данных.
В соответствии с методом наименьших
квадратов получим следующие формулы для
определения коэффициентов регрессионных
прямых (3.1.7) и (3.1.8):
Рис. 3.1.7. Зависимость стоимости Z\j оборудования
7-го варианта от уровня автоматизации
Рис. 3.1.8. Зависимость стоимости Z2j недогрузки
сборочных машин от уровня автоматизации
Ре +Яе
XZe -XZe
х2 -оо2
Ре =(Pe + <le)x ~Ze,e = 1,2,
(3.1.9)
здесь
На рис. 3.1.7 и 3.1.8 приведены графики
зависимостей (3.1.7) и (3.1.8) при /^=0,0239,
qx =0,0663, р2 =0,0173, q2 =0,0503.
Подставив (3.1.7) и (3.1.8) в (3.1.6),
получим зависимость приведенных затрат от
уровня автоматизации х:
3 	= N(6 + $)Stp(l - х) +
+ЕнММ±Л1 + енР21±ъ <злло>
н 1-х н 1-х
Как видно из (3.1.10), затраты
представляют собой сумму убывающего с увеличением
х линейного слагаемого и двух возрастающих
по гиперболической зависимости слагаемых,
что указывает на наличие минимума затрат в
диапазоне х от 0 до 1.
Значение оптимального уровня
автоматизации хопт соответствует минимуму
функции приведенных затрат (3.1.10):
(5 + Р)Л,
.(3.1.11)
Выражение (3.1.11) позволяет
определить оптимальный уровень автоматизации для
вариантов процессов сборки изделий
определенного класса (вида) при любых программах
их выпуска (рис. 3.1.9).
Рис. 3.1.9. Зависимость показателя Xj оптимального
уровня автоматизации сборки стартера от годовой
программы выпуска

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ СБОРКИ
359
Применительно к автоматизации сборки
стартеров анализ выражения (3.1.11) и
соответствующего графика на рис. 3.1.9 показал,
что при программах выпуска стартеров типа
СТ-130 до 8000 шт./год экономически
нецелесообразно использовать средства
автоматизации (хопт = 0). С увеличением программы
выпуска увеличивается необходимый и
экономически оправданный уровень
автоматизации, который при программах выпуска свыше
1,5 	млн. шт./год приближается к предельному
значению
EH(Pi +
(S + №Р ‘
Реализация столь высокого уровня
автоматизации сборки стартеров предполагает
высокий уровень технологичности их
конструкции.
3.1.2. 	МОДЕЛИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ СБОРКИ
НА ПОЗИЦИЯХ АГРЕГАТНОГО СБОРОЧНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Автоматическая сборка деталей на
позициях агрегатного оборудования или линии
осуществляется во время остановки
карусельного стола или приспособления-спутника.
При этом на карусельном столе положение
базовых деталей определяют приспособления,
на линии — приспособления-спутники,
перемещающиеся по направляющим
транспортного устройства. Положение присоединяемых
деталей, поданных в зону сборки загрузочных
устройств, определяют ориентирующие
элементы исполнительного сборочного
механизма (сборочной позиции), смонтированного на
позиции агрегатного оборудования или
линии. Номинальным положением сопрягаемых
поверхностей базовой и присоединяемых
деталей считается такое, когда оси их лежат на
одной линии. Отклонение от номинального
положения, определяемое тремя смещениями
и тремя поворотами их осей, представляет
собой погрешность Д£ относительного
смещения осей сопрягаемых поверхностей.
Погрешность Д£ характеризует
реальные производственные условия, в которых
протекает процесс автоматического
выполнения соединения деталей и в значительной
мере определяет возможность и безотказность
автоматической сборки.
Погрешность Д£ складывается из ряда
составляющих погрешностей, имеющих
случайный характер, которые зависят от
точности собираемых деталей и сборочного
оборудования. В общем случае для
однокомпонентной (неконцентрированной) сборки она
может быть представлена в виде функции
Д^ = /(s, е',Дн), где в — погрешность
смещения осей сопрягаемых поверхностей
базовой детали; г — погрешность смещения осей
сопрягаемых поверхностей присоединяемых
деталей; Дн — погрешность настройки.
Под погрешностью настройки Дн
понимают погрешность, возникающую при
установке исполнительного механизма на
позиции автомата или линии относительно
сборочного приспособления. Она зависит от
метода настройки, точности регулировки
положения исполнительного механизма
относительно приспособления, погрешности
измерения и квалификации наладчика.
Погрешностью смещения осей сопрягаемых
поверхностей базовых деталей в является расстояние
между предельными положениями этих осей
на позиции сборочного автомата или линии.
Погрешность в включает в себя погрешность
деления Дд, погрешность фиксации Дф,
погрешность положения базовой детали,
обусловленную неточностями приспособления
впр, погрешность закрепления базовой детали
в3, погрешность базирования базовой детали
вб.
Погрешностью смещения осей
сопрягаемых поверхностей присоединяемых деталей
в' является расстояние между предельными
положениями этих осей на позиции
сборочного автомата или линии. Погрешность в'
включает в себя погрешность
позиционирования и фиксации Д'пф , погрешность
положения присоединяемой детали б'пр,
погрешность закрепления присоединяемой детали в3
и погрешность базирования присоединяемой
детали £§ .
В общем виде погрешность
относительного смещения осей
Д2 = У б> Дн з
^пф » ^пр 5 ^3 » )
Погрешности, которые надо учитывать
при расчете Д£, и элементы, из которых они
состоят, выявляют в каждом конкретном
случае исходя из анализа условий, при которых
выполняется автоматическая сборка, и с
учетом применяемой сборочной машины. Так,
например, при силах закрепления, не
превышающих 10-150 Н, погрешности закрепления
в3 и в3 незначительны и их можно не
учитывать.

360 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
При отсутствии исполнительных
механизмов типа робота или механической руки
погрешность А'пф отсутствует.
Для однопозиционных сборочных
автоматов, в которых нет вращающегося
делительного стола с закрепленными на нем
приспособлениями для установки базовых
деталей, погрешности Дд и Дф отсутствуют, а
погрешность епр в значительной степени
компенсируется настройкой и в начальный
момент работы автомата не должна
учитываться.
При совпадении установочной и
сопрягаемой поверхностей базовых или
присоединяемых деталей отсутствуют составляющие
погрешностей базирования 85 и 85 ,
учитывающие отклонения от заданного взаимного
расположения этих поверхностей, и т.д.
При расчете Д£ следует учитывать, что
некоторые из составляющих погрешностей,
входящих в ее состав, необходимо определять
на основе их отклонений по двум
координатным осям X и У, расположенным в
плоскости, перпендикулярной направлению
сборочного движения. Погрешность Д^ является
случайной величиной, подчиняющейся
законам двумерного распределения на плоскости,
перпендикулярной направлению сборочного
движения. При многозвенных размерных
цепях и отсутствии явно выраженных
доминирующих факторов суммарная погрешность
подчиняется нормальному закону с
эллиптическим распределением на плоскости. Но, как
показали многочисленные исследования и
результаты ее статистического моделирования
на ЭВМ, законы распределения суммарной
погрешности весьма часто отличаются от
нормального. Это обусловлено характером
влияния составляющих погрешностей.
В условиях автоматизированной сборки
методом концентрации операций возможны
ситуации, когда на одной позиции
агрегатного сборочного оборудования или линии
последовательно выполняется несколько
различных по характеру переходов несколькими
различными исполнительными механизмами
(например, подача и установка болта гайки,
завинчивание гайки). В этом случае для
каждого сборочного перехода необходимо
определять значения As отдельно, а затем
сравнить их с допустимыми значениями,
оценивая условия собираемости.
Для изучения точности сборочного
производства используют
расчетно-аналитический и вероятностный методы.
Если расчетно-аналитический метод
применяют для расчета погрешностей сборки
единичного изделия, то вероятностный метод
может быть использован для анализа точности
большой партии изделий или процесса сборки
в целом с учетом практически всех значимых
комбинаций условий его протекания.
Вероятностная модель содержит законы
распределения, характеристики
систематического изменения суммарной погрешности и
характеристики рассеяния погрешностей как
для отдельных сборочных переходов,
связанных с выполнением одного или нескольких
одинаковых соединений, так и для процесса
сборки изделия в целом.
Вероятностная модель точности
процесса автоматизированной сборки позволяет с
высокой точностью оценивать безотказность
работы агрегатного сборочного оборудования.
Для построения вероятностной модели
может быть с успехом применен метод
статистического моделирования, в частности, метод
Монте-Карло, позволяющий выявить
реальную картину распределения суммарной
погрешности с учетом законов распределения ее
составляющих. Этот способ расчета является
универсальным и легко реализуется на ЭВМ.
Суммарная погрешность является
функцией ряда первичных (элементарных)
погрешностей, поэтому для ее расчета методом
Монте-Карло необходимо знать
вероятностные характеристики элементарных
погрешностей и уметь вычислять значения по
любым фиксированным значениям
элементарных погрешностей.
Исходными данными для расчета
являются законы распределения элементарных
погрешностей, которые в простейшем случае
могут быть получены экспериментально,
например, путем измерения у партии
поступающих на сборку деталей тех размеров и
эксцентриситетов, которые влияют на
образование погрешностей базирования 85 и •
По результатам замеров строят гистограммы
распределения и по стандартной процедуре
определяют параметры распределения.
Однако получить экспериментальные законы
распределения всех элементарных погрешностей
удается далеко не всегда, а на стадии
проектирования никогда. В этом случае определяют
граничные значения и задаются законом
распределения погрешности, основываясь на
сравнении с аналогом. Например, оценивая
погрешность деления Ад или погрешность

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ СБОРКИ
361
фиксации Аф на стадии проектирования
сборочной машины, задаются такими
граничными значениями и законами распределения
погрешностей, которые имеют место у
находящегося в эксплуатации индексирующего
стола аналогичной конструкции. Чаще всего
задаются нормальным законом
распределения, полагая, что диапазон варьирования
погрешности равен 6а, а середина интервала
соответствует математическому ожиданию
этой погрешности.
При расчете суммарной погрешности
Д£ методом Монте-Карло производится
алгебраическое суммирование элементарных
погрешностей, а их случайный характер
учитывается моделированием. Например, для
случая сборки одного соединения на
роботизированной позиции сборочной линии
А^; = 85 -f 83 + 8Пр 4- Аф 4-
4- 85 + 83 + 8Пр 4- Апф 4- Ан
/7
Ввод исходных данных ^ /
[N]-~ число испытаний /
_* L -
к-счет чин испытаний.
♦
Z
Подсчет набора первичных
погрешностей
i
3
Подсчет составляющих суммарной
погрешности -/, 2,3,..., т-1
\
3’
Подсчет суммарной погрешности
Ailfml
- L
*
При заполнении вектора
засылка Во внешнюю память
... *
Проверка на число сделанных N.
испытаний-пк” ' /
) к=Н
6
Получение математических
ожиданий ^ М/М
и дисперсий
ъ-и.,и?-наг/н-1
L
7
Получение гистограмм Р[х]
■ i
в
блок печати информации.
Конец задачи
Расчет суммарной погрешности ведется
по двум координатным осям X и Y, лежащим
в плоскости, перпендикулярной к
направлению сборочной оси. Общая погрешность As
определяется геометрическим суммированием
I 2 2
погрешностей: Д2 = JASjc 4- As>, .
Расчет суммарной погрешности на ЭВМ
ведется в соответствии с алгоритмом (рис.
3.1.10), в ходе реализации которого машина
выдает на печать граничное значение,
математическое ожидание и среднее квадратическое
отклонение, а также гистограммы
распределения Д^ в виде таблиц и графиков. При
необходимости можно выводить на печать все
параметры распределения погрешностей,
входящих в состав суммарной. Эта информация
полезна при анализе структуры суммарной
погрешности, поскольку она позволяет
выявить резервы уменьшения величины ДЕ .
Стандартные подпрограммы
1
Подпрограмма получения группы
равномерно распределенных
случайных величин
ii-a [a-а] Г
Л
Подпрограмма получения группы
нормально распределенных
случайных величин
ti~a+ff г
т
Подпрограмма получения группы
случайных величин с £г -
распределением
Хг-[1/еЧ^_,[1са ]г
Подпрограмма получения группы
случайных Величин с
распределением, заданным
гистограммой j}P[x]dx~T,
где Т-рввномерно распределенная
случайная величина
Y
Группа подпрограмм получения
значений составляющих
погрешностей
t * "* 6 2* - • • /т
Рис. 3.1.10. Структурная схема алгоритма статистического моделирования суммарной погрешности методом Монгте-Карло

362 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
Точность расчета As методом Монте-
Карло определяется количеством испытаний
N, поскольку математическое ожидание и
дисперсия погрешности As связаны с
величиной N следующими соотношениями:
М( Д2) =
J k=N
М Z ’
1У к=1
ДАх) =
JV-1
*=ЛГ , k=N
— 2 1
Z (Д2*)2
*=1
Z (д^>2
к=1
При машинном счете нижняя граница N
обусловлена требуемой точностью расчета,
а верхняя — приемлемой трудоемкостью
расчета. Обычно при машинном счете
250 < N < 300, при ручном счете с помощью
таблиц случайных чисел и
микрокалькуляторов N = 50...80.
Расчеты, проведенные при
моделировании автоматизированной сборки широкого
круга изделий мелких и средних размеров, а
также многочисленные производственные
исследования точности сборочных процессов
на заводах автотракторной промышленности
показали, что удельный вес составляющих
погрешностей в суммарной погрешности
составляет:
погрешности смещения осей
сопрягаемых поверхностей собираемых деталей на
позициях сборочных автоматов или линий
в и s' — в среднем 85-92%, погрешности
настройки Ан — 8-15%;
погрешности базирования собираемых
деталей 8б и ^ - 40-60%, погрешности
фиксации Аф — 10-12%, погрешность е'пр,
обусловленная зазорами в подвижных
соединениях исполнительного механизма — в
среднем 8-12%, а погрешности закрепления
83 и 83 — обычно не более 5%.
Уменьшение суммарной погрешности
может быть достигнуто за счет уменьшения ее
составляющих. Очевидно, что наиболее
существенное влияние на суммарную погрешность
А£ оказывают погрешности базирования
собираемых деталей 85 и Eg . Это
свидетельствует о том, что Д2 в первую очередь
определяется точностью размеров, отклонениями
от заданных взаимного расположения и
формы поверхностей собираемых деталей, а также
принятыми схемами их базирования. Выбор
рациональных схем базирования собираемых
деталей (в частности, базирование их по
сопрягаемым поверхностям) является одним из
резервов повышения точности относительных
смещений осей собираемых деталей на
позициях сборочных автоматов и линий.
3.1.3. 	ПОСТРОЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АГРЕГАТНОГО СБОРОЧНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Вначале осуществляется структурная
оптимизация выполнения операций на
позициях с использованием агрегатного
оборудования. Исходными данными для
технологического проектирования на данном уровне
детализации помимо комплекта конструкторской
документации и технических требований на
изделие служат полученные на предыдущих
уровнях проектирования:
несколько наиболее рациональных
вариантов схем технологических маршрутов
сборки в виде упорядоченных
последовательностей выполнения отдельных этапов
присоединения, закрепления и контроля положений
деталей или их групп в сборочной единице;
множество сборочных переходов
необходимое для реализации
указанных вариантов технологического маршрута
сборки изделия;
соответствующих набор типовых средств
технологического оснащения и узлов
агрегатного сборочного оборудования, а также их
характеристики;
заданный такт работы поточной
сборочной линии из агрегатных станков, либо
автоматизированной линии сборки.
Построение операций
автоматизированной сборки изделий разделяется на ряд
взаимосвязанных задач.
Задача 1. Множество всех сборочных
переходов, необходимых для сборки
рассматриваемой сборочной единицы или изделия,
разделяется на непересекающиеся подмножества
(укрупненные операции А) в соответствии с
технологическими возможностями
применяемого агрегатного сборочного оборудования:
: {ni(a,),|i2(a2).-} -» М {Д },
где ЖрВ — алгоритм расчленения по
указанным признакам или логическим условиям;
{Д-} — множество вариантов укрупненных
операций, полученных в результате
расчленения.

ПОСТРОЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АГРЕГАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
363
Увязка предварительного состава
операций сборки с технологическими
возможностями сборочного оборудования, которое
может быть использовано на данном
предприятии, является крайне важным моментом,
поскольку при этом прежде всего
определяются варианты организационной формы
сборки.
Составы операций сборки изделия на
автоматизированной линии или карусельном
автомате существенно отличаются от составов
операций сборки на роботизированных
рабочих местах или сборочных стендах. Кроме
того, применительно к отдельным позициям
агрегатного сборочного оборудования
технологические возможности исполнительных
сборочных механизмов характеризуются
видами, типоразмерами сборочных соединений
щ и методами их выполнения Ц/ ,
габаритными размерами и массой соединяемых
деталей, величиной суммарной погрешности от-
s носительных смещений осей сопрягаемых
поверхностей, при которой еще возможна их
автоматическая сборка с заданным уровнем
безотказности. Конструктивные особенности
и габаритные размеры исполнительных
сборочных механизмов определяют технические
возможности их групповой компоновки на
позициях агрегатного оборудования при
концентрации нескольких сборочных переходов в
рамках одной укрупненной операции.
В результате решения первой задачи
состав операций маршрута сборки увязывается с
технологическими возможностями
имеющегося на предприятии или приобретаемого в
планируемый период агрегатного сборочного
оборудования.
На логическом уровне каждому
подмножеству сборочных переходов,
объединенных в укрупненные операции р{Д},
соответствуют наборы логических отношений
Rk е RL между входящими в них элементами:
А = Rk(aha2,...,a„)
В условиях формирования состава
операций Д по методу концентрации сборочных
переходов а, зависимости между
укрупненными операциями и их элементами могут
быть выражены в следующем виде:
если операция Ак должна содержать
фиксированный набор элементов at е А
(например, операция выполняется на
роботизированном сборочном комплексе), то
т
Ак = akl л акг л... л акт = А ак.;
если Ак может содержать любой
элемент Д/ е А (например, сборка на
комплексно-механизированном рабочем месте), то
ak=axva2v... v акт
п
V4-;
/ = 1
а если только какой-либо единственный
элемент щ е А (например, сборка на одной
позиции карусельного автомата), то
п
Ак = a,Va2V...Va„ = V а,.
/ = 1
Применительно к сборочным линиям из
агрегатных станков либо к
автоматизированным сборочным центрам укрупненные
сборочные операции могут содержать любые
наборы групп элементов.
В этом случае соответственно
N ( т Л
N
( т \
= V А*,
или Д^ = V
У “к,
M'=I ')
j н
/ = 1
^ /
Если при этом в укрупненные
сборочные операции Ак должны входить наборы
из N групп элементов вида at , то
N ( т Л
~ А. У. ai »
У=Ч'=1 )j
Если в Ак могут входить элементы
групп обоих видов, то
N'
/ > \
т
N”
/ * \
т ,
А
У А
V
А
У. аг
У=1
l,=1 )
/_
/=1
I'-1 J
При формировании предварительного
состава укрупненных сборочных операций
важным критерием оценки является
требование синхронизации этих операций во времени
„ 60 Fr
tk,=K-j± Лис, (3.1.12)
где tk — время выполнения /-й укрупненной
(концентрированной) операции; К — 1,2,...,я;
Fa — действительный годовой фонд работы
автоматизированного сборочного
оборудования; N — годовая программа выпуска
изделий; г|ис — коэффициент использования
агрегатного сборочного оборудования.

364 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
Наиболее предпочтительным является
вариант состава операций, при котором нет
необходимости дублирования отдельных
позиций сборочного оборудования или
организации сборки на линиях с ветвящимися
потоками, т.е. когда для всех операций
выполняется условие (3.1.12) при К= 1.
С учетом требования равномерности
загрузки сборочного оборудования на всех
операциях условие (3.1.12) может быть
записано в виде
К • 60F„
N
%
min.
При объединении сборочных переходов
необходима синхронизация работ.
Задача 2. Упорядочиваются укрупненные
операции в соответствии с конструктивными
особенностями собираемых изделий, а также
характера пространственной и размерной
взаимосвязи их элементов.
Здесь необходимо использовать в
качестве исходного руководящего материала
полученные на предыдущем уровне
проектирования направленные связанные графы
вариантов структуры принципиальных схем
маршрутов сборки (см. рис. 3.1.4).
Для этих последовательностей Тт
уже должны выполняться условия наличия
требуемого состава сборочных баз i?p(tf/) =
= cij л ... д ак и возможность доступа к месту
сборки Жд(д/) = cij л ... л ак , т.е. Va,* е
G yfj и
х(И/а(а/) <х , где Д° — совокупность
элементов изделия, установленных до
установки элемента а{ . При этом
последовательВ последнем выражении в круглых
скобках — операции одинакового ранга,
например, основные q = 0, первичные q = 1, и
т.д. Присвоение рангов операциям
производится по мере движения (слева направо) от
корня к вершине графа-дерева вариантов
последовательности Тт сборки изделия.
Применительно к сборке тракторного генератора,
рассмотренного в качестве примера в подразд.
3.1.1 (см. рис. 3.1.1 и табл. 3.1.1), к основным
операциям (q — 0) можно отнести установку в
приспособление-спутник базового элемента ах
— крышки 1 передней в сборе, установку в
крышку 1 втулки 2 и ротора 3. В целом для
этого примера формула упорядочения
(ранжирования) операций:
Wy:{Al,A2,...Ai0}-*{(Al,A2,A3,A4)°,
(Л5, Лб)\ (Af,Ag, A), Л10)2|
Задача 3. Производится рациональная
дифференциация укрупненных операций на
простые и определение последовательности их
выполнения в составе каждой укрупненной
операции. Особенно часто такая задача
возникает при выполнении укрупненной
операции на многопозиционной сборочной
машине или линии, когда необходимо рационально
распределить сборочные переходы между
отдельными позициями агрегатного
оборудования.
При этом возможно несколько
вариантов. Наиболее рациональным будет такой
вариант дифференцирования укрупненной
операции на простые:
R : Лу —»
ность Тт сборки может быть реализована
лишь в том случае, если эти условия
выполняются одновременно.
Смысл решения задачи упорядочения
укрупненных операций Л^ состоит в
присвоении каждой из них определенного ранга
q, равного 0, 1, 2, 3,..., и расположении
указанных операций в порядке возрастания их
ранга:
(Л5, Лб,.-(ДьА+ь-)9-},
где Wy — алгоритм упорядочения операций
по указанным признакам или логическим
условиям.
при котором суммарное неперекрываемое
оперативное время простых операций
к
У ^оп.ну будет меньше оперативного времени
Н
укрупненной операции /оп у. и будет
удовлетворять требованию синхронизации операций
процесса сборки.
Рассмотрим в качестве примера
укрупненную операцию общей сборки
автомобильной свечи зажигания (рис. 3.1.11, а) на
многопозиционном агрегатном сборочном станке
с поворотным индексирующим столом.
Сборка сердечника и корпуса с боковым
электродом (как сборочных единиц, входящих в
изделие) выполняется на предыдущих
операциях и в нашем примере не рассматривается.

ПОСТРОЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АГРЕГАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
365
В табл. 3.1.7 представлена сетевая
модель операции общей сборки свечи,
включающая в себя матрицу контуров модели
операторов. На рис. 3.1.11, б представлен граф
взаимосвязи операторов. Под контуром
объекта или его элементов понимают
экспликацию таких понятий, как свойство, признак,
характеристика, параметр и т.п. В нашем
случае контурами являются элементы изделия
(свечи), к которым применяют
технологические операторы, т.е. сборочные переходы,
массив которых был получен на предыдущем
уровне проектирования при декомпозиции
принципиальной схемы технологического
маршрута сборки свечей.
Порядок номеров технологических
операторов в матрице контуров сетевой модели
строго соответствует рангу сборочных
переходов в упорядоченной последовательности Тт
выполнения переходов в укрупненной
операции общей сборки свечи зажигания.
Из анализа сетевой модели (см. табл.
3.1.7) 	и графа взаимосвязи операторов (рис.
3.1.11, б) видно, что для реализации
укрупненной операции общей сборки свечи
понадобится 15 позиций агрегатной сборочной
машины для варианта герметизации корпуса
свечи методом холодной завальцовки с
последующим контактным нагревом и
термоопрессовкой корпуса свечи. Для варианта
герметизации методом индукционного нагрева с
последующей термоопрессовкой корпуса
понадобится 14 позиций. При этом
предполагается, что переходы первичного ориентирования
деталей й поштучной выдачи их в зону
сборки конструктивно совмещены с позициями
автоматической сборки этих деталей.
3.1.7. Матрица контуров сетевой модели операторов
Наименование операторов
(переходов)
Обозна-
чения
Контуры
F\
Fl
Ръ
Fa
Fs
Fe
Первичное ориентирование и поштучная
подача деталей в зону сборки
*0
Ф
Ф
Ф
Ф
Установка в приспособление базового
элемента-сердечника
И
•
Обрубка центрального электрода в размер
т2
•
Установка теплоотводящей шайбы
*3
Ф
Контроль положения шайбы
т4
Ф
Установка корпуса свечи
т5
Ф
Холодная завальцовка корпуса
^6
Ф
Контактный нагрев корпуса
т7
Ф
Индукционный нагрев корпуса
т8
Ф
Опрессовка корпуса в горячем состоянии
т9
Ф
Угловое ориентирование бокового
электрода
И0
Ф
Обрубка бокового электрода в размер
Т11
Ф
Предварительная подгибка бокового
электрода
т12
Ф
Окончательная подгибка бокового
электрода и регулировка искрового зазора
ИЗ
Ф
, Установка уплотнительного кольца
И4
Ф
Опрессовка уплотнительного кольца
т15
Ф
> Съем собранного изделия
Иб
Ф
Поворот индексирующего стола
т17
•
Обозначения: F\ — сердечник; Fj — шайба; Fj — корпус; — уплотнительное
Кольцо; Fs — боковой электрод; Fe — свеча в сборе.

366 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
Для формирования рациональных
вариантов распределения сборочных переходов по
позициям агрегатного сборочного
оборудования необходимо рассмотреть логические
условия совмещения (концентрации) этих
переходов с учетом технических ограничений:
1) 	т0 V Т|7 v т8; 2) т3 v т4 ; 3) [x6V(x7 v т9)] V
V(t8Vt9);4) T||VT,2; 5)(тп v t,2)Vt13; 6)
16
TI4 v T|5; 7) (t0 v ti7)V( V X,); 8) x7 v x9.
/=1
Условие 1 свидетельствует о
возможности совмещения во времени переходов
первичного ориентирования присоединяемых
деталей с поворотом индексирующего стола и
индукционным нагревом корпуса свечи.
Условия 2, 4, 6, 8 указывают на возможность
совмещения в одной позиции соответственно
переходов установки и контроля наличия
шайбы, обрубки в размер и предварительной
подгибки бокового электрода, установки и
опрессовки уплотнительного кольца,
контактного нагрева термоосадочного пояска и
опрессовки корпуса свечи. Условие 3
показывает, что возможен лишь один из двух
вариантов герметизации корпуса свечи: либо
холодной завальцовки с последующим контактным
нагревом и опрессовкой корпуса, либо с
помощью индукционного нагрева и
последующей опрессовкой завальцовочного буртика
корпуса свечи. Условие 5 говорит о
невозможности совмещения переходов
предварительной и окончательной подгибки бокового
электрода из-за остаточного деформирования
(пружинения) электрода, не позволяющего
выдержать требуемую точность размера
искрового зазора. Условие 7 отражает
техническое ограничение, присущее сборочным
машинам дискретного действия, когда все
операции (переходы) на позициях выполняются
во время выстоя индексирующего стола.
Из анализа сетевой модели
концентрированной операции сборки свечи (рис. 3.1.1 i,
б) и логических условий 1-8 можно сделать
заключение о целесообразности переноса не-
совмещаемых операторов тп и Т|2 в
предварительную укрупненную операцию узловой
сборки — сварки корпусов свечей с боковым
электродом, а перехода (оператора) Т2 — в
операцию сборки сердечников. Это
подтверждается передовым опытом.
С учетом изложенного выше сетевая
модель (рис. 3.1.11, 6) может быть преобразована
в сетевую модель технологической системы
сборки (рис. 3.1.12, я, б) из 71 элементов
агрегатного оборудования и оснастки. Из этой
модели видно, что для реализации
концентрированной операции сборки свечей
потребуется всего лишь восемь позиций агрегатной
сборочной машины с поворотным
индексирующим столом.
Таким образом, анализ логических
условий и сетевых моделей формирования
концентрированных сборочных операций
позволяет оценить варианты их структур и создает
предпосылки для направленного поиска
оптимальных компоновочных схем агрегатного
оборудования, наилучшим образом
отвечающих требованиям технико-экономической
эффективности.

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СХЕМ АГРЕГАТНЫХ СБОРОЧНЫХ МАШИН И ЛИНИЙ 367
Рис. 3.1.12. Сетевая модель технологической системы
выполнения сборочной операции общей сборки свечей
зажигания:
а — матрица контуров; б — граф смежности
операторов и элементов технологической системы, кошуры:
F\ — сердечник в сборе; Fj — шайба; /3 — корпус;
/4 — уплотнительное кольцо; /5 — боковой электрод;
/б — свеча в сборе; операторы: Xq — исходный оператор;
Ti — установка сердечника в приспособление;
xj — установка и контроль шайбы; т3 — установка
корпуса; Т4 — индукционный нагрев и опрессовка корпуса
свечи; Т5 — угловое ориентирование бокового
электрода; Х(у — подгибка бокового электрода и регулировка
бокового зазора; Т7 — установка и опрессовка
уплотнительного кольца; tg — съем готового изделия, элементы
технологической системы; щ — агрегатная головка
(манипулятор) загрузки сердечников; Лю — агрегатная
головка для установки и контроля шайбы; 71ц —
агрегатная головка загрузки корпусов; л 12 — устройство
индукционного нагрева корпусов; л^ — сборочный
пресс; л 14 — исполнительный механизм угловой
ориентации бокового электрода; л 15 — исполнительный
механизм для гибки бокового электрода; л^ — агрегатная
головка для опрессовки дополнительного кольца;
л 17 — манипулятор съема готового изделия; л^ —
поворотный индексирующий стол автомата
3.1.4. 	РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ
СТРУКТУРНОКОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ АГРЕГАТНЫХ СБОРОЧНЫХ
МАШИН И ЛИНИЙ
3.1.4.1 МЕТОД НАПРАВЛЕННОГО ПОИСКА
ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА СБОРКИ
Выбор структурно-компоновочной
схемы сборочного агрегатного оборудования
является сложной технико-экономической
задачей, поскольку требуется рассмотреть
десятки возможных вариантов построения
технологического процесса, получить и
рассчитать большое количество параметров,
необходимых для оценки каждого из вариантов.
Выбор оптимальной структуры
технологического процесса традиционным
методом, т.е. сравнение двух-трех вариантов,
выбранных на основе опыта и интуиции
проектанта, не всегда эффективен, так как
оптимальный вариант может не попасть в число
рассматриваемых. Полный перебор
возможных решений нецелесообразен даже с
использованием ЭВМ, так как исходные данные по
каждому варианту могут быть получены
только после их подробной проработки, что
существенно увеличивает трудоемкость проектных
работ.
Построение агрегатных сборочных
машин по различным схемам, объединение
различного количества элементарных операций в
каждой из них, изменение уровня
автоматизации приводит к резкому изменению
трудоемкости сборки изделия, изменению надеж-
F1
Ft
Fj
Fs
Ff
*о
•
•
•
•
Tf
•
Гг
•
*>
•
U
•
*5
•
и
•
т7
•
и
•
*9
•
*1?
•
*11
•
*11
•
*13
•
*14
•
*15
•
*16
•
*17
•
*18
•
а)
ности и стоимости сборочных автоматов,
занимаемой ими производственной площади,
количества рабочих-сборщиков,
себестоимости сборки и других характеристик процесса.
В итоге степень концентрации операций,
выбранные схемы сборочного оборудования и
уровень автоматизации оказывают решающее
влияние на экономическую эффективность
сборочных процессов.
Анализ вариантов процесса и схем
сборочных машин показывает, что для
рассматриваемого примера с годовой программой
выпуска 300 тыс. насосов трудоемкость
сборки изменяется в 7 раз, количество рабочих —
в 5 раз, стоимость оборудования — в 2,7 раза,
годовые затраты на сборку — в 3 раза.
Метод направленного поиска
структурно-компоновочных схем агрегатного
оборудования с оптимальной концентрацией
операций позволяет на ранней стадии
проектирования технологического процесса при
минимальном количестве исходных данных
выбрать вариант с наилучшими
техникоэкономическими показателями.
Многопараметрический
оптимизационный синтез компоновочных схем сборочных
машин и линий на основе анализа
минимально возможного количества вариантов с
наименьшей трудоемкостью проектных работ
основан на применении дискретного
математического программирования и пошагового
способа оптимизации.

368 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
Использование направленного поиска
позволяет:
выбрать оптимальный уровень
автоматизации выполнения сборочных переходов;
разработать структурно-компоновочные
схемы сборочного агрегатного оборудования;
определить производительность
оборудования с учетом его надежности;
рассчитать основные
техникоэкономические показатели процесса;
выбрать оптимальный вариант
технологического процесса сборки.
Формирование вариантов процессов
сборки осуществляется на основе специально
разработанных таблицы уровней
автоматизации и классификатора
структурно-компоновочных схем оборудования.
Расчет критерия оптимизации на
каждом этапе проектирования выполняется на
основе зависимостей, параметры которых
уточняются при приближении к
оптимальному варианту.
Методика проектирования
предусматривает использование ЭВМ в диалоговом
режиме работы.
Конечность числа вариантов сборочных
процессов позволяет решить задачу
оптимизации прямым перебором. Однако
необходимость детальной проработки каждого варианта
с учетом большого количества параметров,
влияющих на эффективность процесса сборки
изделий (уровень автоматизации,
концентрации операций, характер компоновки
оборудования, его надежность и стоимость,
технические характеристики агрегатных узлов и др.)
обусловливает чрезвычайную трудоемкость
решения задачи оптимизации этим методом.
Дискретность задач технологического
проектирования не позволяет использовать
традиционные методы оптимизации,
основанные на поиске экстремумов одной или
нескольких переменных.
Направленный поиск основывается на
известном в дискретном программировании
методе «ветвей и границ».
Пусть G — конечное множество
объектов оптимизации, х е G — элементы этого
множества. Пусть Дх) — целевая функция
(критерий оптимизации), которую
необходимо минимизировать, хопт — элемент
множества G, на котором функция Дх) достигает
минимума: /(хопт) = min/(x).
xeG
Если множество G содержит большое
число элементов х, а вычисление Дх)
трудоемко, то решение задачи оптимизации
прямым перебором часто становится
невозможным даже с использованием ЭВМ.
В ряде задач удается сравнительно
просто вычислить нижнюю границу (оценку)
целевой функции на множестве G и его
подмножествах, не вычисляя значения целевой
функции для всех элементов х. При решении
таких задач метод «ветвей и границ»
позволяет существенно сократить объем вычислений.
Пусть вычислена нижняя граница
функции Дх) на множестве G, т.е. число £ (G), что
для всякого х € GДx) > § (G).
Первый шаг. Множество G разбивают
на ряд непересекающихся подмножеств
G\, G\, ..., G/j (индекс «1» наверху
означает первый шаг разбиения, индекс внизу —
номер подмножеств, всего получается Г\
подмножеств множества G). Вычисляют
нижние оценки : /(х)>£- для всех xeG/,
/ = 1, 2,..., /}.
При этом в конкретных задачах
необходимо найти такой метод получения нижних
оценок и такое разбиение на подмножества,
при которых происходит улучшение оценок,
т.е. хотя бы для некоторых оценок £}• > £ .
Оптимальный элемент хопт принадлежит
одному из подмножеств разбиения. «Наиболее
перспективным» (т.е. содержащим с
наибольшей вероятностью хопт) подмножеством
является такое подмножество, нижняя оценка
целевой функции Дх) в котором является
наименьшей: г^ч = min £,• .
1 </'<П
Здесь Vi — номер «наиболее
перспективного» подмножества , которое
подвергается дальнейшему разбиению.
Второй шаг. Множество G^ разбивают
на ряд непересекающихся подмножеств
<Ч1), 1 , Су(1) 2 <?!(*), S(k) > где ^(к.) —
количество подмножеств.
Еще не подвергаются разбиению множе-
ства G}, (/2>-.->Gv(|)_t,
^v(l) j2> —>Gv(i)>*5(i) обозначаются заново:
G\, <%,G$,...,G}2,, где r2 = г, + [5(1) - l] -
количество подмножеств множества G на
втором шаге. Снова вычисляют нижние
оценки /(х) > для всех х е Gf и определяют
«наиболее перспективное» для дальнейшего
разбиения подмножество £^(2) ~ min Я •

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СХЕМ АГРЕГАТНЫХ СБОРОЧНЫХ МАШИН И ЛИНИЙ 369
К-й шаг. На К-1-м шаге определяют
подмножество G“ «наиболее
перспективное», не содержащее хот . Производится
разбиение его на £(£-1) подмножеств и пере-
k
нумерация множеств. Из подмножеств uf,
GL-Grk(rk = rk-\ + s(k-l)-l) выбирают
«наиболее перспективное»:
$£(*) = min
i</<a
Разбиению могут в дальнейшем
подвергаться и множества, отвергнутые на
предыдущих шагах. Эта возможность обусловливается
процессом улучшения оценок целевой
функции по мере сужения подмножеств.
Поиск по методу «ветвей и границ»
заканчивается, если после очередного шага
«наиболее перспективное» подмножество
содержит только один вариант, который и
является оптимальным, так как нижняя оценка
его совпадает в этом случае со значением
целевой функции единственного элемента:
х е Gf
/(*опт) = ^(k) ^
'=1,2,.../*
Для реализации алгоритма метода
«ветвей и границ» применительно к
конкретным задачам проектирования процессов
сборки необходимо определить число шагов
оптимизации, подмножеств на каждом шаге,
способы вычисления нижних оценок критерия и
степень влияния на них различных факторов.
Основными факторами, в наибольшей
степени влияющими на эффективность
технологических процессов сборки, оцениваемую
приведенными затратами, являются уровень
автоматизации выполнения отдельных
сборочных переходов,
структурно-компоновочная схема оборудования, оцениваемая
степенью концентрации операций,
последовательностью или параллельностью их
выполнения, а также виды внутри- и
межоперационных связей.
Алгоритм «ветвления», т.е. разбиение
исходного множества вариантов на
подмножества, основывается на таблице уровней
автоматизации сборки (первый шаг),
классификации структурно-компоновочных схем
сборочного оборудования по степени
концентрации операций (второй шаг) и на видах
внутри межоперационных связей (третий шаг).
Оценка «перспективности» каждого из
подмножеств разбиения и выбор наиболее
«перспективного» для дальнейшего разбиения
подмножества, которое с наибольшей
вероятностью содержит оптимальный вариант,
осуществляются на основе расчета приведенных
затрат на годовой выпуск продукции,
вычисляемых с разной степенью приближения в
зависимости от того, на каком шаге
«ветвления» производится оценка
эффективности.
Для оценки «перспективности»
рассматриваемого подмножества по определенному
правилу выбирают вариант-представитель
(наиболее эффективный на данном шаге
вариант подмножества) и вычисляют
приведенные затраты, которые при указанных
условиях будут нижней оценкой для приведенных
затрат по всем вариантам подмножества.
Перспективным для дальнейшего разбиения
считается то подмножество, для которого нижняя
оценка приведенных затрат является
наименьшей. Для успешного применения метода
необходимо, чтобы нижняя оценка одного и
того же варианта изменялась только в сторону
увеличения по мере углубления процесса
«ветвления» (увеличения числа шагов
оптимизации). Это достигается за счет увеличения
числа учитываемых при вычислении
приведенных затрат факторов (за счет более
точного расчета определяющих критерий
качества параметров).
В качестве критерия оптимизации
используются приведенные затраты на сборку
годового объема изделий данного вида [см.
формулу (3.1.2)].
Вследствие неодинакового влияния
факторов на критерий оптимизации имеется
возможность осуществлять проработки вариантов
различной глубины на различных шагах
проектирования. На каждом последующем шаге
число рассматриваемых факторов
увеличивается и точность их расчетов возрастает.
Число единиц оборудования,
необходимых для выполнения /-Й операции,
определяют из формулы
где Тщ — цикл работы оборудования, мин;
F — годовой фонд времени, мин; цг/- —
коэффициент готовности, и округляют до
ближайшего большего целочисленного значения.
На первом шаге число станков щ
подсчитывают без учета их надежности, т.е. при г|п- =1,

370 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
на втором и третьем шагах — с учетом
надежности.
В зависимости от вида применяемого
оборудования коэффициент готовности
рассчитывают по различным формулам:
для однопозиционных сборочных
машин — Г|г/- =—~—, где Bq— время про-
1 + %
стоя, мин;
для жесткосблокированных
автоматических линий — г|г/- .
к=1
Для сборочных конвейеров
автоматизированных линий, имеющих ручные позиции,
а также линий с гибкими связями между
позициями ориентировочное значение г|г/
определяют по эмпирическим графикам.
На третьем шаге для более точного
расчета г)г/ используют формулу
1
1 + *0/ + X Jk
к=1
Значение д определяют по
экспериментальным графикам, построенным по
данным обработки результатов выполняемого на
ЭВМ моделирования работы более 1500
вариантов сборочных линий, имеющих различную
структуру.
При расчете коэффициента готовности
на втором шаге значение Bqj берут так же,
как для действующих в производстве
аналогичных процессов, на третьем шаге
подсчитывают 2?о/ на основании справочных данных
по надежности отдельных узлов и механизмов
сборочных машин для позиций линий.
На первом шаге укрупненно определяют
значения Д,7ф/ и щ , на втором и третьем
шагах их вычисляют с помощью
поэлементного нормирования процесса сборки изделия.
Оптимизационный синтез
компоновочных схем технологических систем, например
сборочных машин и линий, обычно
основывается на одном критерии оценки вариантов
приведенных затрат на годовой выпуск
продукции. Однако важным элементом являются
и такие показатели качества разрабатываемых
вариантов, как трудоемкость сборки,
металлоемкость оборудования, запас систем сборки
по производительности, и т.п. При таком
подходе задача оптимизационного синтеза
становится многокритериальной.
Трудности решения
многокритериальных задач оптимизации определяются тем,
что для многих пар альтернатив (вариантов
систем) нельзя установить отношения
предпочтения. Обычная ситуация такова, что один
вариант оказывается лучше другого по одной
группе критериев и хуже — по другой. Для
установления отношений предпочтения
строится некоторая функция (типа функции
полезности) и с ее помощью проводится
упорядочение множества альтернатив. При таком
подходе всегда существует субъективный
фактор, поскольку не имеется строго
определенного правила упорядочения. Выбор этого
правила зависит от существа рассматриваемой
задачи и лица, принимающего решение.
Один из новых подходов к решению
многокритериальной задачи оптимизации
основан на использовании теории нечетких
(размытых или расплывчатых) множеств.
Пусть Qi, Q2, - ,Qk~ скалярные
критерии, по которым оцениваются варианты
сборочных систем, a Q = Qb Q2,--->Qk —
векторный критерий качества. Пусть
X = {1,2, ...,/я} — конечное множество
альтернатив (вариантов компоновочных схем
сборочных машин и линий), Д е X , /= 1, 2,
3,..., к — нечеткие множества,
соответствующие скалярным критериям Q, и выделяющие
варианты сборочных систем, которые
предпочтительнее других по каждому из
скалярных критериев. При этом не решается
безоговорочно, включается или нет у-й вариант в
множество, а лишь определяется степень
принадлежности этого варианта множеству
Д. Таким образом, нечеткое подмножество
Д задается функцией принадлежности цДу) ,
принимающей значения из интервала [0; 1].
Функция |Д/ принимает значение 1, если
данный вариант является наилучшим по /-му
скалярному критерию, и значение 0 для
вариантов, не включенных в множество А, (т.е.
для вариантов, которые неприемлемы при их
оценке с помощью критерия Q,). Далее, если
у > / (варианту предпочтительнее варианта /)
по критерию Qh то должно выполняться
неравенство Ц/(у) > ц,-(/), а в случае у > / —
равенство Ц/(у) = ц,*(0 . С учетом сказанного,
функцию принадлежности можно определить
следующим образом:

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СХЕМ АГРЕГАТНЫХ СБОРОЧНЫХ МАШИН И ЛИНИЙ 371
И/(/) =<
1 О/ Q min
Q max “ Q min если 0/ ~ Quin - ^Qi
О 	— в противном случае для
минимизируемого критерия
(3.1.13)
и
Ц/ОИ
I Qrrnx Qj
Qnrn-Qnin еслиа^-^^да
О 	— в противном случае для максими-
зируещего критерия
(3.1.14)
В формулах (3.1.13) и (3.1.14): —
значение /-го скалярного критерия для у-го
варианта сборочной системы; (ft max Qj min —
максимальное и минимальное значения /-го
критерия; Aft — допустимая уступка по /-му
критерию.
Соотношения (3.1.13) и (3.1.14)
являются одним из возможных способов задания
функции принадлежности.
Определим нечеткое множество А ,
соответствующее векторному критерию ,
как пересечение нечетких подмножеств Д :
л-Пд.
/=1
Функцию принадлежности \Хд (у)
зададим следующим образом:
МЛ= тт{ц,0),Ц20'), -,Ц/ь(у)}- (3.1.15)
Эта функция определяет отношения
предпочтения вариантов множества X по векторному
критерию Q (большему значению \х.л
соответствует лучший вариант), а ее максимум
соответствует оптимальному варианту
./опт • М^Оопт ) =: шахцл(у),
\<j<m
или с учетом формулы (3.1.15)
Уопт : ИлОопт) = max min
(3.1.16)
МЛ-.МЛ}-
Заметим, что Р^Оопт) =1 лишь в случае,
когда Р/(Уопт) 2,..., к, т.е. когда вариант
^опт является наилучшим по всем скалярным
критериям. В общем случае РлОопт)-*> 410
соответствует приближенному характеру
решения многокритериальной задачи.
Изложенный метод решения
многокритериальной задачи оптимизации по существу
обобщает известные традиционные методы.
Так, соотношение, определяющее подбор
допустимых уступок в формулах (3.1.13) и
(3.1.14), позволяет свести к изложенной схеме
и метод последовательных уступок с
определенной ранжировкой скалярных критериев.
Для сокращения числа рассматриваемых
вариантов в качестве множества X можно
рассматривать множество Парето.
Отметим, что субъективный фактор,
присущий любым подходам к
многопараметрической задаче оптимизации, заложен и
здесь при задании множества А и функции
принадлежности |1Л(у) .
Выбор рационального уровня
автоматизации осуществляется на первом шаге
оптимизации путем сравнения вариантов
процессов сборки, которые могут быть разделены на
четыре труппы:
I — ручная сборка. Пространственное
ориентирование деталей, их поштучная
выдача в зону сборки, силовое замыкание,
перемещение изделия, установка изделия на
позиции сборки выполняются вручную.
Оборудованием для сборки в этом случае служат
верстаки, сборочные стенды, рольганги,
ручной инструмент, универсальные
приспособления;
II — механизированная сборка. Силовое
замыкание деталей, а также установка
изделий на позиции сборки могут осуществляться
механизмами, например, такими, как одно- и
многошпиндельный механизированный
инструмент. Используется однопозиционное и
многопозиционное сборочное оборудование,
управляемое вручную с фиксацией на
позиции сборки;
III — автоматизированная сборка.
Пространственное ориентирование деталей,
поштучная выдача, сопряжение деталей и
управление исполнительными механизмами
могут выполняться как вручную, так и
механизмами. Остальные же элементы сборочной
операции выполняются только механизмами.
Часть сборочных позиций оборудования
работает с автоматическим циклом, ручной труд
максимально механизирован и применяется

372 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
только для сборки плохо ориентируемых
деталей при сложном доступе к месту
установки;
IV 	— автоматическая сборка. Все
сборочные позиции оборудования работают в
автоматическом цикле.
Могут быть использованы
аналитический метод и полный перебор вариантов.
3.1.4.2. ВЫБОР СТРУКТУРНО-КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ
АГРЕГАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Определение оптимального класса
структурно-компоновочных схем сборочного
оборудования на втором шаге оптимизации
осуществляется с помощью классификатора
(табл. 3.1.8).

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СХЕМ АГРЕГАТНЫХ СБОРОЧНЫХ МАШИН И ЛИНИЙ 373
В зависимости от количества и
последовательности сборочных переходов,
выполняемых на одной единице оборудования, все
оборудование разделяют на три класса: с
первой, второй и третьей степенями
концентрации операций.
Класс I (KI) включает однопозиционное
сборочное оборудование.
В случае последовательной сборки
деталей осуществляется последовательная
концентрация сборочных операций первой степени
(КШс).
На единице оборудования может
выполняться сборка как всего изделия, так и части
его.
При параллельной сборке того же класса
оборудования (КШр) на единице
оборудования выполняется одновременно несколько
сборочных переходов (одновременное
завинчивание нескольких винтов, запрессовка
нескольких штифтов и т.д.).
Сочетание последовательно
выполняемых переходов с переходами, в которых
одновременно устанавливаются две или несколько
деталей, дает параллельно-последовательную
концентрацию операцию первой степени
КШсПр.
Примерами оборудования этого класса
могут служить стенды, оснащенные
средствами механизации, однопозиционные
сборочные агрегатные станки — полуавтоматы и
сборочные центры, осуществляющие
автоматическую сборку сложных изделий.
Класс II сборочного оборудования
реализован в виде многопозиционных станков и
линий. В зависимости от работы отдельных
позиций этот класс включает оборудование
последовательного, параллельного и
последовательно-параллельного действия.
Оборудование последовательного
действия класса II (КППс) представляет собой
многопозиционные станки и линии, в
которых сборочные позиции располагаются только
последовательно, а переходы на каждой
позиции могут осуществляться не только
последовательно, но также параллельно и
последовательно-параллельно.
К сборочному оборудованию класса II с
параллельно действующими позициями
(КНПр) могут относиться станки роторного
типа, а также линии, где на каждой позиции
выполняется аналогичный объем сборочных
работ.
Сборочное многопозиционное
оборудование класса II с
последовательно-параллельным расположением позиций (КИПсПр)
характеризуется тем, что часть позиций,
имеющих наиболее длительный цикл сборки,
превышающий заданный темп, работает
параллельно.
Класс III сборочного оборудования
включает многопозиционное оборудование,
которое с помощью транспортных устройств и
накопителей связывается в системы,
работающие последовательно (КШПс),
параллельно (КШПр) и
последовательнопараллельно (КШПсПр).
Таким образом, в классификации
компоновочные схемы оборудования
располагаются в порядке возрастания концентрации
операций, при этом трудоемкость сборки
одного и того же изделия уменьшается, а
сложность и стоимость оборудования
увеличивается.
Вид связи между позициями сборочных
линий определяется на последнем этапе
проектирования. Для этой цели выявленный на
предыдущих этапах проектирования вариант с
лучшим значением критерия оптимизации,
разработанный для случая жесткой связи,
перерабатывается с учетом гибкой связи
(свободный ритм работы позиций) и
комбинированной связи.
В соответствии с последовательностью
синтеза вариантов структурно-компоновочных
схем сборочного оборудования составляют
структурную схему программы.
Программа позволяет выполнять решения
конкретных задач по вычислению функции
цели на различных этапах проектирования и
обеспечивает расчет целевой функции (в
данном случае — приведенные затраты) на трех
шагах направленного поиска оптимальной
структурно-компоновочной схемы сборочного
оборудования. В общем виде приведенные
затраты вычисляют по формуле (3.1.2).
На первом шаге необходимо оценить
четыре варианта технологического процесса,
имеющих различный уровень автоматизации,
и выбрать из них один с минимальными
значениями критерия. На последующих шагах
будет по три варианта, и на каждом из шагов
выбирается вариант с минимальными
приведенными затратами 3j. На третьем шаге
должна быть предусмотрена, возможность расчета
структурных схем процессов с разными
видами внутри и межоперационных связей,
причем:
TuiNr
на первом шаге Гф, = Гш-; щ > ——— ,
где Tui — время цикла;
N Т
ф/ = 7шлр£/, Я/ S - ф-— ,
где Np — число ручных операций в линии;
— коэффициент, учитывающий влияние
рассеяния времени выполнения ручных
операций.

374 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
Для однопозиционных станков
iVp = 1; ^ = 1.
Для гибких линий
п > NTn щах 0- + Дэкв)
ф
где 2?/экв — эквивалентные потери времени.
На третьем шаге
^ф/ = Тщ(\ + Дэкв)^р^>/ •
Для однопозиционных станков
Д'экв = £ = 1 •
Для гибких линий
„ ^ ^г^цтахО + Дэкв)
Щ — .
Ф
В результате расчета получается число
fly параллельно работающих станков на
операции и переменная часть приведенных
затрат 3j. Результаты расчетов выдаются в виде
таблицы.
3.1.5. 	ОПТИМИЗАЦИЯ
СТРУКТУРНО-КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ
ЛИНИЙ СБОРКИ
З.1.5.1. 	СБОРКА ТОПЛИВНОГО НАСОСА
ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Первичной информацией для
разработки вариантов технологических схем
сборочного процесса служат чертежи изделия и его
составных элементов, программа выпуска,
технические характеристики оборудования,
нормативы времени на выполнение ручных
операций и др. (рис. 3.1.13, а). Элементарные
сборочные операции, выполняемые с каждой
стороны изделия, обозначены
соответствующими кодами, проанализированы
ограничения на одновременное и последовательное
выполнение операций, выбраны
целесообразные схемы базирования изделий при сборке.
В таблице элементарных операций (рис.
3.1.13, 	6) записана информация о
необходимых сборочных переходах до полной сборки
изделия. Даны варианты структуры
сборочного процесса, необходимые для оптимизации
(рис. 3.1.13, в).
Пошаговая последовательность
оптимизации показана на рис. 3.1.14 и рис. 3.1.15.
На первом шаге производится выбор
уровня автоматизации сборки. Для этой цели
разрабатывают четыре сравниваемых между
собой варианта технологических процессов по
одному для каждого уровня автоматизации.
Все варианты формируются на основе
одного класса оборудования, одной
последовательности выполнения сборочных
переходов. Для массового производства топливного
насоса наиболее характерной схемой является
оборудование многопозиционное КП с
параллельно-последовательным объединением
сборочных операций (КШПсПр, см. табл. 3.1.8).
Оценка вариантов на первом шаге
оптимизации производится по критерию
минимума приведенных затрат с соответствующей
этому этапу точностью расчетов. Как видно из
рис. 3.1.15, минимальная оценка у варианта
3", и, следовательно, перспективным
направлением является уровень автоматической
сборки.
На втором шаге дополнительно к
рассмотренному классу оборудования
добавляется сборочное оборудование из двух других
классов (см. табл. 3.1.8).
Сравнение нижних оценок трех классов
структурно-компоновочных схем
оборудования показывает, что минимальная оценка
критерия, полученная по уточненной
зависимости, принадлежит третьему классу
оборудования КШ. В то же время, эта оценка
оказывается выше предыдущей оценки варианта из
другого уровня автоматизации
(автоматизированная сборка). В этом случае
необходимо провести повторное
формирование вариантов структурно-компоновочных
схем оборудования для случая
автоматизированной сборки (см. рис. 3.1.16).
Сравнение оценок критерия в этом
случае показывает, что нижняя оценка (40,8 тыс.
уел. ед.) меньше нижней оценки (42,4 тыс.
уел. ед.), полученной для класса III
оборудования автоматической сборки.
Таким образом, перспективным следует
считать вариант структурно-компоновочной
схемы линии сборки, соответствующий классу
III оборудования с автоматизированным
характером работы. Сравнение на третьем шаге
проработанных двух вариантов исполнения
линии, состоящей из двух участков с одним
межоперационным накопителем большой
вместимости и с несинхронным конвейером
между отдельными позициями (вариант N° 18
в табл. 3.1.9), позволило найти оптимальное
решение: Зу = 41200 уел. ед. = тт{3у}.
Таким образом, методом направленного
поиска осуществлен выбор оптимального
варианта, отличающегося наилучшими
экономическими показателями (минимум
приведенных затрат на сборку 300 тысяч насосов в
год). Таким вариантом для заданной годовой
программы выпуска оказалась несинхронная
линия (рис. 3.1.16).

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРНО-КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ ЛИНИЙ СБОРКИ
375
I?
поверх-
мости
cot
Чироемые детали
Допустимые варианты объединения меха низ-
моВ в параллельно работающие блоки
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ю
;;
12
А
зд
38
Зп
нл
\М А2 \\м\Щ\
В
Зп
Зп
Зп
Зп
\BIB283BiBS\
С
38
38
L« » I
D
38
38
38
38
38
38
38
38
\вютл7\\в2отм\
Е
Зп
38
38
38
38
38
38
38
Ус/
Зп
Зп
КП
Щ3£5£7 II£2Ш6£8 \Щ\£!0£И\ \£12 \
F
Зп
Ш
»)
Рис. 3.1.13. Структура сборки топливного насоса:
а — схема сборки; б — таблица элементарных операций; в — варианты технологического процесса
Рис. 3.1.14. Множество возможных вариантов сборки топливного насоса

376 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
Рис. 3.1.15. Схема направленного поиска оптимального
варианта сборки
Tpi
Di Щ
С/у 1
? \ %
ЛП ПХ
Вар 13
ч
?\£
1 rJ§L_iQ гз_
$ !ф'
\У j
_ П Г—
лгш
j тшотот о ш
о шо=
(ЭД
!
а и
ь Ог
п_ _г
[
i>
1
Рис. 3.1.16. Компоновка линии для сборки
топливного насоса
С целью уточнения оптимального
варианта рассмотрим задачу
оптимизационного синтеза как многокритериальную, а в
качестве критериев следующие: Q\ —
приведенные годовые затраты (уел. ед.) Q2 —
трудоемкость сборки, мин; Q3 —
металлоемкость применяемого оборудования, кг;
Q4 — запас системы по
производительности. Критерии Qь Q2, Q3 минимизируются,
Q4 максимизируется. Значения критериев
приведены в табл. 3.1.9.
В результате сравнения вариантов
установлено, что по всем четырем критериям
выполняются следующие отношения
предпочтения*: 18 > 15, 19, 20; 4 > 3,24 > 23;
21 > 22; 2 > 1; 6 > 7; 12 > 14; 10 > 9,13.
Поэтому варианты 1, 3, 7, 9, 13, 14, 15, 19,
20, 22, 23 можно исключить из
рассмотрения и считать, что Х= {2, 4, 6, 8, 10, 11,
12, 16, 17, 18, 21, 24}. В табл. 3.1.10
приведены значения критериев оптимизации для
вариантов множества X, расположенных в
порядке возрастания критерия Q\.
Знак > означает, например, что вариант 18 лучше
вариантов 15, 19, 20 и т.д.

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРНО-КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ ЛИНИЙ СБОРКИ
377
3.1.9. Значения критериев оптимизации
№

варианта
Q\
Qi
бз
а
1
123,3
7,13
450
1,02
2
102,6
5,93
400
1,09
3
103,1
5,86
960
1,11
4
101,7
5,78
960
U2
5
97,7
5,53
1040
1,03
6
91,1
5,03
1680
1,13
7
102,9
5,53
2770
1,00
8
72,0
3,77
2510
1,19
9
63,9
3,21
3000
1,00
10
61,8
3,09
2990
1,11
11
60,2
2,96
3200
1,05
12
56,8
2,69
3590
1,05
13
74,2
3,58
4340
1,08
14
57,4
2,70
3760
1,04
15
49,1
2,01
4920
1,07
16
44,2
1,83
4320
1,06
17
44,0
1,75
4520
1,23
18
40,6
1,59
4660
1,28
19
66,4
2,79
6230
1,00
20
49,9
1,89
5870
1,13
21
41,8
1,12
7540
1,15
22
57,0
1,20
12280
1,85
23
44,6
1,04
8940
1,00
24
42,4
1,04
8220
1,00
Функции принадлежности щ 2 з(j)
вычислены по формуле (3.1.13); а р4(у) — по
формуле (3.1.14) (при AQj = 00). В последней
графе табл. 3.1.10 приведены значения
функции принадлежности \аА (j) ,
соответствующие четырем критериям и определяемые по
формуле (3.1.15). Оптимальным вариантом
решения четырехкритериальной задачи
синтеза сборочной системы является
вариант № 17, которому соответствует
максимум функции \Хд .
Близкими к этому варианту по
значениям функции \iA являются варианты №
18, 10, 8. Учитывая, что по наиболее
важному критерию (приведенным затратам) из
этих вариантов лучшим является вариант
№ 18, примем его в качестве решения
четырехкритериальной задачи.
Графики функций принадлежности
для рассматриваемого примера (рис. 3.1.17)
показывают, что в данном случае при
многокритериальном подходе
минимальным является вариант № 17, т.е. близкий к
варианту № 18, оптимальному по
критерию 3j.
3.1.10. Значения критериев оптимизации в порядке возрастания критерия Qi
j
Q\j
Mi (У)
Qij
М2 (У)
<?з,
мз (У)
04 j
М4 (У)
Мл (У)
18
40,6
1,00
1,59
0,89
4660
0,46
1,28
1,00
0,46
21
41,8
0,98
1,12
0,99
7540
0,09
1,15
0,43
0,09
24
42,4
0,97
1,04
0,00
8220
0,00
1,00
0,00
0,00
17
44,0
0,95
1,75
0,86
4520
0,47
1,23
0,82
0,47
16
44,2
0,94
1,83
0,84
4320
0,50
1,06
0,21
0,21
12
56,8
0,74
2,69
0,67
3590
0,59
1,05
0,18
0,18
11
60,2
0,68
2,96
0,61
3200
0,64
1,05
0,18
0,18
10
61,8
0,66
3,09
0,58
2990
0,67
1,11
0,39
0,39
8
72,0
0,49
3,77
0,44
2510
0,73
1,19
0,68
0,44
6
91,1
0,185
5,03
0,18
1680
0,84
1,13
0,46
0,18
5
97,7
0,08
5,53
0,08
1040
0,92
1,03
0,11
0,08
4
101,7
0,02
5,78
0,05
960
0,92
1,12
0,43
0,03
2
102,6
0,00
5,93
1,00
400
1,00
1,09
0,32
0,00

378 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
Mi(j),PA(j)
Рис. 3.1.17. Графики изменений функций принадлежности
для рассматриваемых вариантов компоновок сборочных
линий
Первой деталью, с которой начинается
сборка, обычно является корпус изделия,
однако в тех случаях, когда корпусная деталь
в сборочной единице отсутствует, а также при
установке следующих деталей, как правило,
возможны несколько вариантов маршрутов.
Выбор оптимального варианта маршрута
является сложной задачей, так как правильность
ее решения определяется только на
заключительных этапах проектирования в результате
затрат большого труда на проработку каждого
варианта. Число вариантов можно сократить,
если руководствоваться следующими двумя
признаками оптимального маршрута: 1)
минимальное количество перебазировок
изделия; 2) удобство установки деталей и
возможность контроля качества соединений.
?ШЛТ1
гв
3.1.5.2. 	СБОРКА ГОЛОВКИ ЦИДИНДРОВ ДИЗЕЛЬНОГО
ДВИГАТЕЛЯ
Головка цилиндра двигателя (рис. 3.1.18)
состоит из корпуса, впускного и выпускного
клапанов с пружинами, тарелками, шайбами,
втулками и сухарями, стойкой с коромыслами
и фиксатором. Кроме этого используются
ввертыши, шпильки и другие детали общим
числом 42 шт. Масса головки цилиндра в
сборе составляет 7,9 кг.
Сборку головки цилиндров необходимо
выполнять при следующих условиях. Посадка
клапанов на седла должна быть герметичной.
Проверку следует осуществлять сухим
воздухом под давлением 0,15 МПа. Допустимый
расход должен быть не более 5106 м3/с через
каждый клапан, контроль — 100%-ный.
Ввертыши 19 к 14 завернуть до упора.
Детали 19 завернуть путем приложения
момента 41-53 Н м и законтрить деталью 20
на две грани. Деталь 21 обжать с силой
45 103 Н. Выпадение уплотнительного кольца
газового стыка не допускается.
Проектная программа выпуска
N = 600 тыс. шт./год.
Такт выпуска при двухсменной работе
0,389 мин/шт.
Разработка технологического процесса
сборки изделия на стадии технологического
предложения осуществляется за несколько
этапов, к основным из которых относятся:
выбор маршрута сборки, определение уровня
автоматизации, формирование вариантов
структурно-компоновочных схем сборочного
оборудования, выбор характера
межоперационных связей, расчет количества сборочного
оборудования, расчет технико-экономических
показателей и выбор оптимальной
компоновочной схемы агрегатного оборудования.
Рис. 3.1.18. Схема сборки головки блока:
А, Б, В, Г, Д — поверхности корпуса головки
цилиндров; 7,...,28 — номера деталей

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРНО-КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ ЛИНИЙ СБОРКИ
379
Выбор маршрута сборки начинается с
анализа конструкции изделия. Для этой цели
вычерчивают схему (рис. 3.1.18), в которой
показывают все детали изделия в
последовательности их установки. Как видно, в этом
изделии можно выделить две сборочные
единицы коромысла с регулировочными винтами
и гайками. Все остальные детали, а также
коромысла в сборе устанавливаются в корпус,
который целесообразно использовать в
качестве базовой детали. Стороны корпуса
головки цилиндров, в которые производится
установка деталей, обозначены буквами А, Б, В, Г
Д. Нумерация деталей с каждой стороны
корпуса начинается с единицы. Со стороны А
устанавливается 28 деталей с номерами /11-
А28, со стороны Б — 4 детали с номерами Б1-
Б4, со стороны В — 2 детали, со стороны Г —
3 детали.
Следует обратить особое внимание на
то, что детали А\ 1-/128 устанавливаются после
клапанов Д\; Д2.
Из методов формирования маршрутов
сборки изделий, изложенных выше, наиболее
целесообразными оказались два варианта.
Первый вариант. Базовая деталь —
корпус — устанавливается на поверхность А, ив
этом положении производится установка
деталей со сторон Б, Г, Д. Затем, удерживая
клапаны Д\, Д2, переворачивается корпус на
сторону Д и устанавливаются детали со
стороны А и В.
Преимущества — только одна
перебазировка и хороший доступ при установке всех
деталей. Однако этот вариант имеет серьезные
недостатки. Учитывая требуемый высокий
уровень автоматизации процесса, необходимо
предусмотреть высокую точность фиксации
корпуса на позициях сборки, что возможно
при применении спутника. Для установки
базовой детали на две поверхности в данном
маршруте сборки требуются две линии с
разными конструкциями спутников или одна
линия со спутниками, для двухместного
расположения корпуса. В обоих случаях это
усложняет оборудование. Особую сложность с
позиции возможной автоматизации процесса
представляет перебазировка корпуса с
необходимым удержанием незакрепленных
клапанов, что требует большой затраты ручного
труда вследствие значительной массы изделия
и высокого темпа выпуска.
Второй вариант. Сборку головки
цилиндров осуществляют, базируя корпус на
поверхность Д. Установка деталей /11-/110, />1-
Б4, В1-В2, /1-/3 не вызывает затруднений.
Установка клапанов Д\ и Д2 должна
производиться снизу, для чего необходимо в
конструкции спутника предусмотреть два окна.
Сборка стальных деталей со стороны А с
номерами /411-/128 не вызывает затруднений.
Для запрессовки кольца газового стыка
(деталь ДЗ), необходимо повернуть корпус на
поверхность А, сняв его со спутника и
поставив в специальное приспособление. Эта
работа может осуществляться автоматическими
устройствами вне линии.
Этот вариант маршрута, так же, как и
первый, требует одной перебазировки
корпуса. Однако здесь перебазировка происходит
перед последним переходом сборки и
реализуется простыми техническими средствами.
Именно этот вариант маршрута и берется для
последующей проработки. Для лучшего
представления маршрута удобно пользоваться
графической схемой, в которой дается
необходимая информация о деталях и
последовательности их установки в изделии. Деталь в
схеме условно изображается в виде
прямоугольника, в котором указываются ее
наименование, номер по схеме и количество.
Дифференцируя сборочный процесс на
элементарные составляющие, можно выделить
следующие главные этапы:
транспортирование изделия, его установку на позиции
сборки, ориентирование деталей в пространстве,
поштучная выдачу в зону сборки,
сопряжение, силовое замыкание, контроль качества
соединения. Выполнение этих этапов может
осуществляться различными техническими
средствами. Так, установка ввертышей может
обеспечиваться устройствами,
осуществляющими их подачу и ориентирование, наживле-
ние и завертывание в автоматическом режиме.
Эту же операцию можно разделить на две
позиции: 1) рабочий вручную наживляет
ввертыши; 2) автоматически винтоверты
производят их доворачивание. Кроме этого,
завертывание и затяжка могут выполняться
механизированным ручным инструментом
или просто отверткой.
В зависимости от того, какими
способами (ручными, механизированными или
автоматическими) выполняются элементарные
действия сборочного перехода,
технологические процессы сборки разделяются на четыре
группы уровней (см. табл. 3.1.5)
Учитывая размеры и сложность изделия,
большие программу выпуска и
продолжительность его изготовления, относим
производство головки цилиндров к массовому и
определяем уровень автоматизации процесса сборки
головки как автоматизированный и выбираем
соответствующие компоновочные схемы
оборудования.
Выбор оптимального класса
структурнокомпоновочных схем оборудования
осуществим с помощью классификатора (см. табл.
3.1.8)

380 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
В зависимости от количества и
последовательности сборочных переходов,
выполняемых на единице оборудования, все
оборудование разделено на три класса: с первой,
второй, третьей степенью концентрации
операций.
Выбор структурно-компоновочной
схемы сборочного оборудования методом
направленного поиска осуществляется путем
формирования трех вариантов процессов, по
одному из каждого класса.
Первый вариант —- G\ . Технологический
процесс сборки головки цилиндров,
реализуемый на оборудовании класса KI
концентрации операций G\ для выполнения
заданной программы выпуска требует шестнадцати
однопозиционных станков с
параллельнопоследовательным выполнением сборочных
переходов. При этом полной автоматизации
обеспечить не представляется возможным.
Часть работ на каждом станке выполняется
вручную, поэтому на каждом станке работает
один рабочий.
Второй вариант — G\ . Это
автоматизированная линия сборки, состоящая из пяти
последовательно расположенных
многопозиционных станков. Загрузка и выгрузка
изделий на станках, а также сборка на отдельных
позициях выполняется вручную, для чего
используется 11 человек в смену.
Рис. 3.1.19. Схема поиска оптимальной
компоновки линии сборки головки блока
О
Третий вариант — G\ . Он представляет
собой третью степень концентрации
операций, когда используются пять
многопозиционных автоматизированных станков,
связанных транспортными и загрузочными
устройствами. Обслуживают линию семь человек. На
рис. 3.1.19 показана схема поиска
оптимального варианта структурно-компоновочного
решения. На первом шаге путем укрупненных
расчетов определялись годовые приведенные
затраты 3j для каждого варианта. Как видно
из рисунка, минимальные затраты
обеспечивает вариант G\ оборудования класса КП. На
втором шаге разрабатывается еще один
вариант (^2 из того же класса оборудования. В
нашем случае это сборка на отдельных
многопозиционных станках. Для вариантов G\ и
&2 по уточненным зависимостям
определяются приведенные затраты 3j . Меньшие
затраты обеспечивает вариант G\ —
автоматизированная линия.
Следующим этапом проектирования
является выбор технических средств для
выполнения каждого сборочного перехода.
Исходными данными для этого являются:
сборочный чертеж головки цилиндров со
спецификациями и рабочие чертежи деталей,
графическая схема маршрута сборки, таблица уровней
автоматизации, каталоги узлов и механизмов
агрегатного сборочного оборудования. Работа
выполняется в такой последовательности:
1) определяется характер сборочного
перехода для каждой устанавливаемой детали и
сборочной единицы;
2) определяются и рассчитываются
требуемые технические параметры: масса
манипулируемых изделий, крутящие моменты,
усилия запрессовки и т.д.;
3) выбираются необходимые
технические средства;
4) рассчитываются нормы времени для
выполнения каждого перехода.
Эти данные являются основой для
формирования позиций сборочного агрегатного
оборудования. При этом устанавливаются
последовательность и возможность
совмещения переходов на каждой позиции,
окончательно выбираются оборудование,
приспособления и инструменты или разрабатывается их
конструкция, определяются нормы времени
работы позиции и штучные времена и
составляется схема наладок.
В соответствии с маршрутом сборки
переходы группируются таким образом, чтобы

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРНО-КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ ЛИНИЙ СБОРКИ
381
суммарное время работы на каждой у-й
позиции tno3J- = (0,7...0,9)?. Из полученных
значений /позу выбирается tno3max для расчета
штучного времени /шт. При объединении
надо обратить внимание на недопустимость
совмещения на одной позиции переходов,
выполняемых вручную и автоматически
действующими механизмами.
Определив время работы позиций,
рассчитывают их загрузку. Если она превышает
единицу, применяют параллельно
работающие позиции.
Распределение переходов по позициям,
время занятости позиций и их загрузка
приведены в табл. 3.1.11 с примером заполнения
для первых 12 переходов сборки головки
цилиндров.
3.1.11. Технологический процесс сборки головки блока цилиндров
Переход (см. рис. 3.1.18)
Средства выполнения
Наличие ручного
Время
Загрузка
труда
работы, мин
позиции, %
1. Мойка и сушка корпуса
Подъемно-шаговый
Установка на
0,18
0,46
головки цилиндров
конвейер, моечная ма-
конвейер
шина
2. Установка корпуса на
Манипулятор
Нет
0,22
0,85
спутник
3. Заворачивание вверты-
Вибробункер, механизм
Засыпка
дета0,12
0,59
ша £1
подачи в зону
установки, устройство для
заворачивания двухшпин-
дельдельное
лей в бункер
4. £2
0,12
5. Заворачивание вверты-
ша £3
То же
То же
0,13
0,62
6. Заворачивание вверты-
»»
»»
0,13
ша £4
7. Заворачивание шпильки
Вибробункер,
направЗасыпка
дета0,15
0,67
£1
ляющая трубка,
поворотный рычаг, шпиль-
коверт
лей в бункер
8. Заворачивание шпилек
Вибробункеры,
двухТо же
0,17
0,72
9. Л, Г2
шпиндельное
исполнение шпильковерта
10. Заворачивание шпилек
Вибробункеры, двух-
Засыпка
дета0,16
0,69
11. >41, А2
шпиндельный шпилько-
верт
лей в бункер
12. Контроль и отвод
деПневмоцилиндры,
датНет
0,12
0,59.
фектных изделий на
речики положения,
мехамонтный участок
низм снятия спутников
При расчете загрузки позиций
учитывалось вспомогательное время tB =0,11 мин на
перемещение и фиксацию спутников, подвод
механизмов, подачу деталей к месту
установки и т.д.
В зависимости от наличия заделов
между позициями и их влияния на работу
оборудования различают жесткую, гибкую и
комбинированную связи.
При жесткой связи оборудование имеет
строгую синхронизацию работ сборочных
позиций. Остановка одной позиции приводит
к прекращению работы на остальных.
При проектировании оборудования с
жесткой связью производительность
определяется по наиболее длительной позиции.
Производительность работы даже одного
сборщика может колебаться в значительных
пределах, а, учитывая сменную работу,
возможную замену во время отпуска или
болезни, отклонения в производительности труда
рабочих являются весьма ощутимыми.
Ориентация на средний или тем более высокий
уровень производительности труда снижает
качество сборки, увеличивает брак. Поэтому,
когда в технологических процессах
применяется ручной труд сборщиков, хорошие

резуль382 Глава 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ОСНАЩЕНИЯ
таты дает гибкая связь между позициями. При
гибких связях изделие подается на позицию
сборки независимо от работы других позиций.
Разница в производительности сборщиков
компенсируется заделами, значения которых
рассчитывают с учетом нестабильности
времени сборки на каждой позиции, программы
выпуска и планируемых простоев. Если на
линии кроме участков ручной работы есть
участки автоматической сборки, возможно
применение конструкций конвейеров,
обеспечивающих комбинированную связь.
При выборе вида связей между
позициями рекомендуется учитывать следующее:
жесткую связь следует применять в
оборудовании, где все позиции работают в
автоматическом режиме, а также при сборке
крупных по размерам изделий (общая сборка
автомобилей и тракторов);
гибкая связь дает хорошие результаты на
линиях сборки с большим числом позиций, в
том числе при использовании ручного труда;
комбинированная связь применяется в
оборудовании, где можно выделить группы
позиций, работающих в автоматическом
режиме, и осуществляется вручную.
При проектировании технологических
процессов сборки на основе агрегатного
принципа построения оборудования
возникает необходимость в разработке специальных
конструкций механизмов (скобы для
запрессовки, устройства для вальцовки, клепки,
обжимки, контроля параметров собранного
соединения, автоматического ориентирования
и транспортирования изделий и т.д.).
Структурная схема линии сборки
головки цилиндров приведена на рис. 3.1.20.
Рабочий снимает корпус головки
цилиндра с подвески подъемно-транспортного
конвейера и устанавливает на рольганг шагового
конвейера моечной машины (поз 7). После
мойки и сушки (поз. 2) захват в
автоматическом режиме устанавливает две головки
одновременно на спутнике. На поз. 3-7
завертываются ввертыши и шпильки. Эти детали
загружаются и вибробункерные загрузочные
устройства и поступают к месту установки по
направляющим трубкам. Завертывание
осуществляется резьбозавертывающими узлами.
Головки цилиндров на позициях сборки
прижимаются к спутникам штоками
пневмоцилиндров.
На поз. 8 выполняется контроль
наличия ввертышей и шпилек и размеров их
выступления. Бракованные головки выводятся
по рольгангу на ремонтный участок в
автоматическом режиме. Устранение дефектов
выполняется вручную. На поз. 9-13 происходит
запрессовка штифтов, опоры крепления
скобы форсунки, пальца выпускного коллектора,
заворачивается ввертыш. Позиции работают в
автоматическом режиме. На поз. 14-17
происходит установка клапанов. При этом в
автоматическом режиме осуществляется продувка
и смазка отверстий направляющих втулок.
Головки поднимаются со спутников захватами
и клапанами, поступающие снизу
засасываются во втулки. Поз. 18-20, где устанавливаются
пружины и шайбы, выполняются вручную. На
поз. 21-24 происходит автоматическая
установка сухарей и контроль. Поз. 25-27 и 30,
установка скобы, коромысел, фиксация гаек
осуществляется вручную. На поз. 28, 29, 31,
32 и 33 осуществляется автоматический
контроль герметичности клапанов и кольца
газового стыка. Прошедшие контроль головки
цилиндров загружаются рабочими на
подъемно-транспортный конвейер (поз. 34).
Рис. 3.1.20. Компоновка линии сборки головки блока

МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ
383
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматические линии в
машиностроении: Справочник. В 3-х т. / Под ред.
А.И. Дащенко. М.: Машиностроение. Т.1,
1983; Т.2, 1984; Т.З, 1985.
2. Автоматизация и механизация сборки
и монтажа узлов на печатных платах / Под
ред. В.Г. Журавского. М.: Радио и связь. 1988.
280 с.
3. Воронин А.В., Гречухин А.И.,
Калашников А.С. Механизация и автоматизация
сборки в машиностроении. М.:
Машиностроение, 1985. 272 с.
4. Гибкие производственные системы
сборки / П.И. Алексеев, А.Г. Герасимов,
Э.П. Давыденко и др. / Под ред. А.И.
Федотова. М.: Машиностроение, Ленинград, отд-
ние, 1989. 349 с.
5. Гусев А.А. Адаптивные устройства
сборочных машин. М.: Машиностроение,
1979. 208 с.
6. Дащенко А.И., Золотаревский Ю.М.,
Апатов ЮЛ., Ламин И.И. Технологические
основы агрегатирования сборочного
оборудования. М.: М^ДЩЩСтроение, 1991. 265 с.
7. Проектирование оптимальных
технологических систем машин / Под ред.
А.И. Дащенко. М.: Машиностроение, 1989.
345 с.
8. Робототехнические системы в
сборочном производстве / Под ред. Е.В. Пашкова.
Киев: Вища школа, 1987. 272 с.
9. Типовые робототехнические
комплексы. НИИТехприбор, Смоленск, 1984. 73 с.
Глава 3.2
СРЕДСТВА
ОСНАЩЕНИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
3.2.1. МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ
РЕЗЬБОЗАВИНЧИВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
Конструкция инструмента,
используемого в машиностроении, определяется
характером и условиями выполнения работы.
3.2.1.1. ВИДЫ РЕЗЬБОЗАВИНЧИВАЮЩЕГО
ИНСТРУМЕНТА
Резьбовые соединения деталей получили
широкое применение в машинах. Для сборки
резьбовых соединений необходимо вращение
резьбозавинчивающего инструмента с
определенными крутящим моментом и частотой
вращения. Для этого нужен привод-двигатель
с редуктором и механизмом управления. Для
завинчивания деталей с крупной резьбой
предусматривается ударный механизм.
При использовании двухскоростного
инструмента увеличивается производительность
и уменьшается необходимая мощность
двигателя, так как предварительное завинчивание
резьбовой детали производится с большой
скоростью, а затяжка соединения — с
меньшей скоростью, но большим моментом.
Конструктивно это осуществляется введением в
редуктор ступени, отключаемой или
включаемой отдельным сигналом. При отключенной
ступени редуктора происходит быстрое
завинчивание до достижения заданного момента.
По достижении этого момента включается
дополнительная ступень редуктора. Скорость
резко снижается, а момент возрастает, чем
обеспечивается наиболее важное
требование — требуемое качество соединения.
Другие основные требования к ручному
инструменту следующие: безопасность при
работе, минимальная масса, удобство
использования, минимальное воздействие на
рабочего, минимальные реактивный момент и
уровень вибрации, низкий уровень шума,
отсутствие вредных выбросов. Безопасность —
важнейшее требование к ручному
инструменту. Наиболее безопасным является
пневматический инструмент, так как рабочее давление,
используемое для его привода, не превышает
0,3-0,6 МПа, развиваемая мощность
сравнительно невелика, а вращающиеся части имеют
небольшие скорости, поэтому их легко
остановить. Наименьшей безопасностью для
рабочего обладает электрический инструмент,
применение которого должно сопровождаться
специальными мерами по защите от
поражения током (пониженное напряжение тока,
двойная изоляция и т.п.). Не допускается
применение электрического инструмента в
производствах со взрывоопасными или
пожароопасными средами.
При заданной мощности, необходимой
для свинчивания, инструмент должен иметь
минимальную массу с целью уменьшения
физической нагрузки рабочего. Для этого
используют балансиры. Удобство
использования инструмента определяется как массой и
габаритными размерами, так и элементами
подвода энергии — шлангами, кабелями.
Наилучшим с этой точки зрения является
электрический инструмент с аккумуляторным
питанием. Электрокабель меньше
ограничивает подвижность рабочего с инструментом,
чем шланги пневмо- или гидроприводов.
При завинчивании резьбовых деталей
возникает реактивный момент, который
воздействует на руки рабочего. Для уменьшения
этого воздействия на инструменте
предусматривают упоры, которые замыкают
возникающие силы на деталь. Воздействие реактивного
момента снимается также при использовании

384
Глава 3.2. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
многошпиндельного и ударного инструмента.
Вибрационные воздействия компенсируются
вибропоглощающими элементами,
встраиваемыми между корпусом и рукоятками, более
тщательной балансировкой вращающихся
частей и некоторыми другими мерами.
Наибольший уровень шума создают
пневматические инструменты, в основном за
счет выхлопной струи отработанного воздуха.
Для обеспечения низкого шума
применяют глушители и звукоизолирующие кожухи,
особенно для многошпиндельных инструментов.
Электрические и гидравлические
завинчивающие инструменты обычно имеют
уровень шума, не превышающий 70-72 дБ(А) и,
как правило, не требуют применения
специальных защитных мер от шума.
Важное требование к инструменту —
экологическая чистота. В наибольшей степени
засоряет окружающую среду пневматический
инструмент, так как необходимое для
нормальной работы пневмодвигателя масло
вводится непосредственно в воздушную
магистраль, а затем выбрасывается в виде аэрозолей
с отработанным воздухом. Для предохранения
воздушной среды от загрязнения применяют
специальные системы сбора и очистки
отработанного воздуха. Этот воздух собирается по
шлангам и направляется в фильтр, где масло
отделяется и собирается в отдельном
маслосборнике, а воздух фильтруется и только
после этого сбрасывается в атмосферу.
Электрический инструмент является
экологически чистым. Применение
гидравлического инструмента связано с неизбежными
утечками рабочей жидкости. Хотя при этом и
не образуются вредные для человека
воздушномасляные аэрозоли, возможно загрязнение
маслом рабочих мест и соединяемых деталей,
что нежелательно, а в отдельных случаях и
недопустимо.
КПД наиболее высок у электрического
инструмента и достигает 0,8-0,9, у
пневматического он составляет 0,07-0,1, а у
гидравлического инструмента — 0,15-0,4.
Для инструмента автоматических
завинчивающих машин большинство указанных
требований не имеют решающего значения.
Основные требования — низкий уровень
шума, отсутствие вредных выбросов,
максимальный КПД. В последнее время при
создании оборудования получил распространение
принцип применения одного вида энергии
или «единого привода», т.е. все механизмы
приводятся от энергоносителя одного вида. В
этом случае предпочтение обычно отдается
электрическому приводу, как наиболее
универсальному и обладающему наибольшим
КПД.
Резьбозавинчивающий инструмент
может иметь направление вращения (по часовой
стрелке или против часовой стрелки) либо
менять его (реверсировать). Последнее часто
необходимо при завинчивании шпилек.
Принципиальное отличие по характеру
приложения вращающего момента имеют
резьбозавинчивающие инструменты
неударного и ударного действия.
Инструментом неударного действия
называют инструмент, при работе которого
передача энергии от двигателя к завинчиваемой
детали не прекращается до окончания
завинчивания. Значение момента затяжки
определяется при достижении максимально
развиваемой мощности привода инструмента, либо
при отключении привода по достижении
предельного значения одним из параметров
соединения, например силой затяжки.
Пневматический инструмент получил
наибольшее распространение в качестве
ручного инструмента, но достаточно широко
применяется и в автоматических установках.
Основные достоинства: высокая удельная
мощность (отношение мощности к массе);
нечувствительность к перегрузкам, вплоть до
полной остановки шпинделя; безопасность
рабочего при работе; нежесткая
характеристика привода ввиду малой инерционности
вращающихся частей; хорошая
ремонтопригодность.
Недостатки пневматического
резьбозавинчивающего инструмента следующие:
необходимость применения специального
источника сжатого воздуха (компрессорной
установки) и системы трубопроводов для его
подачи к инструменту; необходимость
подготовки воздуха: его очистки (класс не ниже 5-го)
и введения в него жидкого смазочного
материала; нестабильность развиваемого момента,
что объясняется колебаниями давления в
подводящей сети; низкие КПД, уровни шума и
вибрации; более низкая чем у инструмента
других типов долговечность; выхлоп воздуха,
требующий очистки.
Динамический ударный пневматический
инструмент характеризуется повышенным
шумом и вибрацией, что требует специальных
мер по защите персонала и меньшей
долговечностью.
Пневматический инструмент оснащается
различными двигателями: поршневыми,
турбинными и лопастными. Ротационные
лопастные двигатели характеризуются
компактностью, высокой удельной мощностью,
конструктивной простотой, технологичностью при
изготовлении, работоспособностью и
безопасностью. Необходимая частота вращения для
завинчивания деталей с резьбой от Мб до
М3050-300 мин*1. Пневмодвигатели имеют в
десятки раз большую частоту вращения,
поэтому требуются двух- трехступенчатые пла-

МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ
385
нетарные редукторы. Такие редукторы хорошо
компонуются с пневмодвигателем,
обеспечивая компактность конструкции инструмента,
что особенно важно для многошпиндельного
инструмента. Пневматический гайковерт
имеет входной вал со съемной головкой под ключ
или отвертку, непосредственно
взаимодействующую с завинчиваемой резьбовой деталью.
Вал приводится во вращение от двигателя
через планетарный редуктор.
Управляется пневматический
инструмент либо ручным клапаном — нажатием
курка либо дистанционно — золотником (на
автоматических завинчивающих установках).
Некоторые виды ручного инструмента с
целью повышения производительности и
уменьшения расхода сжатого воздуха
оснащаются устройствами автоматического
включения при нажатии на завинчиваемый болт или
гайку. При необходимости затяжки резьбовых
соединений больших размеров (с моментом
затяжки 50 Н м и выше) применение ручного
инструмента неударного действия ограничено
тем, что реактивный момент, равный моменту
затяжки, передается на руки рабочего. В тех
случаях, когда реактивный момент не может
быть погашен за счет применения
специальных упоров или многошпиндельного
инструмента используют ударный инструмент.
Конструкция ударного инструмента
показана на рис. 3.2.1. На выходном валу
пневматического двигателя 1 закреплен корпус-
стойка. В нем находится ударник 3, который
может, вращаясь, вместе с корпусом 2
перемещаться внутри него в осевом направлении.
Выходной вал 4 жестко соединен с
наковальней 5 и валом 6, на котором имеется
кулачок 7. Ударник 3 и наковальня 5 имеют
рабочие кулачки 8 и 9. В корпусе бойка имеется
шарик 10, взаимодействующий с кулачком 7,
ориентированным относительно рабочих
кулачков 8 и 9. Пружина 11 удерживает
ударник 3 в крайнем правом положении,
прижимая шарик 10 к кулачку 7. На выходном валу
закреплен ключ 12, надеваемый на
завинчиваемую гайку или головку болта.
При включении двигателя 1 вся система
приходит во вращение, причем за счет трения
между шариком 10 и кулачком 7 вращается
выходной вал 4 и через ключ 12 заворачивает
гайку. При возрастании момента
завинчивания выходной вал, а вместе с ним и
наковальня 5 с валом 6 притормаживаются, а
корпус 2 бойка с ударником продолжает
вращаться. За счет взаимодействия шарика 10 с
кулачком 7 ударник 3 перемещается влево и
происходят сцепление кулачков 8 и 9
ударника и наковальни и передача накопленной
кинетической энергии вращающихся частей
двигателя и ударника на выходной вал, ключ
и резьбовой инструмент.
В России пневматический инструмент
выпускают АО «Пневмостроймашина», г.
Москва (табл. 3.2.1), НПО «Мехинструмент»,
г. Павлово-на-Оке (табл. 3.2.2). Широкую
гамму пневматического
резьбозавинчивающего инструмента выпускает «Камский
автомобильный завод» (табл. 3.2.3, 3.2.4).
Рис. 3.2.1. Ударный гайковерт
13 — 4204

386
Глава 3.2. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
3.2.1. Технические характеристики пневматического ударного инструмента
Характеристика
Инструмент
ИП-3113А
ИП-3125*
ИП-3126*
ИП-3124
ИП-3115*
Наибольший диаметр завинчивае-
18
18
20
27
48-52
мой резьбы, мм
Момент затяжки, Н м
250
250
405
800
3150
Время затяжки, с
-
—
5
—
10
Расход сжатого воздуха, м3/мин
0,7
0,8
0,77
0,9
1,6
Габаритные размеры, мм:
длина
261
230
234
255
390
ширина
64
70
72
85
160
высота
175
215
206
225
295
Масса, кг
2,7
2,5
3,4
5,5
14,5
* Реверсивного типа
Примечания: 1. Гайковерты ИП-3115 изготовляет АО «Пневмостроймашина»,
г. Екатеринбург, остальные — АО «Пневмостроймашина», г. Москва.
2. 	Давление сжатого воздуха 0,5 МПа.
3.2.2. Технические характеристики пневматических угловых гайковертов
Характеристика
Инструмент
ГПЧ 12.50-07
ГПЧ13.50-05
ГПЧ 15.50-02
ГУП6М
Развиваемый крутящий момент, Н м
80
120
105
60
Частота вращения шпинделя, мин-1
50
78
200
280
Габаритные размеры, длинахдиаметр,
291x42
372x51
380x73
352x76
мм
Масса, кг
2,2
3,2
4,0
2,3
Примечание. Давление сжатого воздуха 0,5 МПа.
3.2.3. Технические характеристики пневматического ударного инструмента
Характеристика
Инструмент
К-18С2
К-18С4
К-18С6
К-18В7Т
К-18В9Т
Наибольший диаметр
завинчиваемой резьбы, мм
М10
М12
М16
М22
МЗО
Момент затяжки, Н м
11-50
40-145
140-340
190-760
650-1450
Частота вращения шпинделя на
холостом ходу, С'1
96-106
61-68
55-60,5
50-55
45-49,5
Расход воздуха на холостом
ходу, м3/мин
Габаритные размеры, мм:
0,72
0,9
1,2
1,44
1,74
длина
187
208
246
262
380
ширина
55
70
78
86
165
высота
185
210
226
237
237
Масса, кг
1,6
2,7
4,0
5,2
9,5
Примечание. Время затяжки 5 с.

3.2.4. Технические характеристики пневматических завинчивающих головок
МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ
387
Инструмент
К-АМ Е63С/К-16-6Н W21,
K-AME62C/K-16-6HW21
249; 340
125; 90
1,45
606x160
15,1
К-АМЕ63С/К- 16-6HW,
К-АМ Е62С/К-16-6HW
141; 193
240; 175
1,45
465,5x81,5
6,5
К-АМЕ54/К-16-5Н21,
К-АМ Е53/К-16-5Н21
165; 195
145; 120
1,2
403x108
8,1
К-АМ Е58/К-16-5Н43,
К-АМ Е56/К-16-5Н43,
К-АМ Е54/К-16-5Н43
55; 77; 117
445; 315; 210
1,2
397x113
5,3
К-АМ Е58/К-16-5Н,
К-АМЕ56/К-16-5Н,
К-АМЕ54/К- 16-5Н,
К-АМЕ53/К- 16-5Н,
44; 62; 94;
112
615; 435;
290; 244
1,2
331,5x82,5
4,1
К-АМ Е38С/К-16-3-43,
К-АМЕ36С/К-16-3-43,
К-АМЕ34С/К-16-3-43
23; 31; 43
420; 320; 225
1,14
391,5x90
3,1
К-АМ Е36С/К-16-3 Н,
К-АМ Е34С/К-16-3 Н
27; 37
430; 300
1,14
.337,5x63,5
2,2
К-АМ Е220М/К-16-2-21,
К-АМЕ212М/К-16-2-21,
К-АМЕ26/К-16-2-21
7,6; 11,2; 21,5
925; 435; 220
0,47
351x72
2,5
К-АМЕ212М/К-16-2Н,
К-АМЕ26М/К- 16-2Н,
К-АМ Е24М/К-16-2 Н
6; 12,7; 19,5
875; 440; 280
0,47
284x41,5
1,5
Характеристика
Развиваемый
крутящий
момент, Н м
Частота
вращения
шпинделя, МИН'1
Расход сжатого
воздуха,
м3/мин
Габаритные
размеры, дли-
нахдиаметр, мм
Масса, кг
сз
С
£
о
X
сз
т
<D
2
s
а
а
13*

388
Глава 3.2. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
При дальнейшем повороте профиль
кулачка 7 освобождает шарик 10 и пружина 11
возвращает ударник в правое положение,
размыкая кулачки 8 и 9. Пока двигатель 1
включен происходит периодическое повторение
описанного цикла и на резьбовой элемент
через ключ поступают ударные импульсы,
обеспечивая затяжку соединения. Ввиду
кратковременности и большой частоты
следования импульсов, а также почти полного
поглощения энергии импульсов резьбовым
соединением ударный инструмент практически
не передает реактивный момент на руки
рабочего. Это позволяет производить
завинчивание крупных резьбовых соединений с
большим крутящим моментом. Так, ударные
пневмогайковерты ИП3106 при ИП3205
позволяют производить затяжку одиночных
резьбовых соединений размером до М42 с
крутящим моментом до 1,5 кН м.
Масса и реактивные моменты для
пневмоинструмента, используемого в
автоматическом сборочном оборудовании, не имеют
существенного значения, но важны
габаритные размеры для компоновки
многошпиндельных установок, уровень шума и
возможность сбора и отвода загрязненного
отработанного воздуха.
Большинство конструкций ручного и
встраиваемого пневматического
завинчивающего инструмента унифицированы по всем
основным узлам. Исключение составляют
рукоятки и клапаны для ручного инструмента
и системы управления для встраиваемого.
Электрический инструмент предназначен
для тех же операций, что и пневматический.
Однако опасность поражения персонала
электрическим током меньше, чем при работе с
пневматическим инструментом, удельная
мощность ограничивают его применение в
качестве ручного инструмента. В
автоматическом завинчивающем оборудовании, где эти
недостатки не имеют существенного
значения, электрический завинчивающий
инструмент нашел широкое применение.
Основные достоинства электрического
инструмента следующие: высокий КПД;
низкие уровни шума и вибрации; экологическая
чистота; стабильность развиваемого крутящего
момента, т.к. колебания напряжения
электросети незначительны (5-10%), кроме
аварийных случаев.
Корме того, когда оборудование не
имеет других источников энергии кроме
электрической сети, электрический инструмент
может быть легко подключен без
дополнительных устройств.
Основные недостатки электрического
инструмента следующие: опасность
поражения персонала электрическим током в случае
нарушения электроизоляции инструмента и
подводящего кабеля; чувствительность к
перегрузкам и возможность выхода из строя при
вынужденной остановке двигателя; более
низкая (по сравнению с пневмоинструментом)
удельная мощность; «жесткость» привода,
ввиду большой инерционности вращающихся
частей (якоря двигателя); необходимость
использования преобразователей частоты или
тока (для высокочастотного инструмента).
Электрический инструмент состоит из
тех же механизмов, что и пневматический,
различие только в приводном двигателе.
Малыми массой и габаритными
размерами отличается ручной инструмент,
оснащенный двигателями повышенной частоты
(200 Гц и выше). АО «Волжский
автомобильный завод» выпускает гамму ручного
электрического инструмента с двигателями,
питающимися током повышенной частоты (200 Гц)
и пониженным напряжением (135 В).
Пониженное напряжение в сочетании с двойной
электрической изоляцией делает более
безопасным этот инструмент. А его удельная
мощность приблизительно та же, что у пнев:
матического инструмента.
В электрических винтовертах
используются асинхронные двигатели с
короткозамкнутым ротором промышленной и
повышенной частоты. Благодаря применению тока
повышенной частоты меньше габаритные
размеры и масса двигателя, что особенно
важно для ручного инструмента.
Для стационарных устройств используют
двигатели постоянного тока, в том числе бес-
коллекторные, масса которых велика.
Для двигателей повышенной частоты
требуются преобразователи частоты, а для
двигателей постоянного тока —
выпрямительные питающие установки, что удорожает
электрический инструмент, усложняет его
эксплуатацию и снижает КПД.
В России выпускается гамма
электрических ударных резьбозавинчивающих
инструментов (табл. 3.2.5). АО «Волжский
автомобильный завод» выпускает электрический
инструмент, позволяющий собирать
соединения деталей с резьбой до М22 и
электрошуруповерты и электрогайковерты для резьбы М4-
М8 (табл. 3.2.6, 3.2.7). Питание двигателей
осуществляется от статических
преобразователей частоты тока ПЧС 135-200, ТПЧ-2,
ТПЧ-5, ТПЧ-12.

МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ
389
Применяют также редкоударные
гайковерты. Благодаря низкой частоте ударов (не
более трех в секунду) и высокой энергии
каждого удара достигается более стабильная
затяжка резьбовых соединений. Это
объясняется тем, что при низкой частоте ударов
энергия единичного импульса более стабильна и
на нее не влияет энергия отскока бойка.
Вследствие увеличенного времени
разгона бойка можно использовать двигатель
меньшей мощности, что уменьшает
габаритные размеры и массу инструмента. Основные
технические характеристики редкоударных
гайковертов приведены в табл. 3.2.8.
Преимуществами редкоударных инструментов
являются также меньший уровень шума и
вибраций, чем обычных ударных.
3.2.5. Технические характеристики ударного завинчивающего электрического инструмента
Характеристика
Инструмент
ИЭ3113
ИЭ3114А
ИЭ3116
ИЭ3117
Диаметр резьбы, мм
16
16
12
12
Момент затяжки, Н м
125
125
63
63
Мощность электродвигателя, кВт
0,34
0,27
0,12
0,12
Напряжение, В
220
36
220
36
Частота тока, Гц
50
200
50
200
Масса, кг
3,8
3,5
3,5
3,5
Примечание. Время затяжки 3 с.
3.2.6. Технические характеристики электрогайковертов
Характеристика
Инструмент
707.0602436.002
707.0602440.004
707.0602433.104
707.0602433.162*
707.0602435.004
Наибольший
диаметр резьбы, мм
Мб
М12
М16
М16
М22
Наибольший
момент затяжки, Н м
15
80
130-150
130-150
350
Частота вращения
шпинделя на
холостом ходу, МИН'1
1780
1540
1140
1140
800
Мощность
электродвигателя, кВт
0,08
0,26
0,36
0,36
0,75
Масса, кг
0,83
2,4
з,о
2,9
5,3
* Встраиваемый вариант
Примечание. Напряжение 135 В, частота тока 200 Гц.
3.2.7. Технические характеристики электрошуруповертов
Характеристика
Инструмент
707.0602485.004
707.0602413.004
707.0602413.064
Наибольший диаметр резьбы, мм
М4
М8
М8
Наибольший момент затяжки, Н м
2,5
16
16
Частота вращения шпинделя на холостом
ходу, МИН'1
840
1050
1050
Мощность электродвигателя, кВт
0,08
0,26
0,26
Масса, кг
0,88
2,4
1,7
Примечание. Напряжение 135 В, частота тока 200 Гц.

390
Глава 3.2. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
3.2.8. 	Технические характеристики редкоударного завинчивающего
электрического инструмента
Характеристика
Инструмент
ИЭ3112
ИЭ3115А
ИЭ3118
ИЭ3121А
Диаметр затягиваемой резьбы, мм
24-48
18-30
18-30
16-27
Энергия удара, Дж, не менее
100
25
25
16
Наибольший момент затяжки, Н м
2100
700
700
400
Мощность электродвигателя, кВт
0,12
0,18
0,36
0,42
Напряжение, В
220
220
36
220
Частота тока, Гц
50
50
200
50
Масса, кг
12,5
5,0
5,2
4,3
Гидравлический инструмент не получил
такого широкого распространения в
машиностроении, как пневматический и
электрический ввиду его большей конструктивной и
эксплуатационной сложности, а также более
высокой стоимости. Для питания
гидравлического инструмента необходим источник
гидравлической энергии — гидростанция.
Рабочую жидкость (обычно масло) необходимо
постоянно очищать для предохранения от
засорения насоса, аппаратуры и двигателя, а
также периодически заменять. Подача и отвод
рабочей жидкости требуют двухпроводной
линии питания. Для обеспечения достаточно
высокого КПД и уменьшения габаритных
размеров инструмента рабочее давление в
системе должно быть высоким (6-30 МПа),
что усложняет герметизацию и приводит к
утечкам и загрязнениям рабочего места.
Однако благодаря возможности создания
высоких (несколько тысяч ньютон-метр)
крутящих моментов, бесшумности и плавности
работы, а также компактности
гидравлический инструмент применяют в первую
очередь для завинчивания резьбовых деталей
больших размеров с высокими крутящими
моментами, например в тяжелом
машиностроении. Этот инструмент применяют также,
если при сборке необходима очень плавная
затяжка соединений с небольшой скоростью,
либо для развинчивания соединений,
предварительно затянутых при сборке с большим
моментом и к тому же, возможно,
подверженных коррозии.
В качестве приводов гидравлического
завинчивающего инструмента используют
двигатели ротационного или поршневого
типа. Ротационные двигатели могут быть
лопастными, винтовыми, поршневыми и т.д.
Ввиду компактности наибольшее
распространение получил гидравлически
завинчивающий инструмент с двигателем
винтового типа.
Три взаимносопряженных, имеющих
специальный профиль винта размещаются в
пазах корпуса и могут вращаться в
подшипниках. При подаче давления винты
приводятся во вращение, которое через планетарный
редуктор передается на выходной вал
инструмента и далее на ключ, взаимодействующий с
резьбовой деталью. Обычно такой инструмент
компонуется в многошпиндельные блоки и
используется в стационарных завинчивающих
установках, поскольку имеет большую массу.
В России гидравлический
завинчивающий инструмент выпускается НПО «Мехин-
струмент», г. Павлово-на-Оке. (табл. 3.2.9).
Широкого применения ротационный
гидравлический инструмент не получил.
Большее распространение получили
гидравлические завинчивающие устройства
рычажно-храпового типа, предназначенные для
завинчивания крупноразмерных винтовых
соединений тяжелых машин. Они развивают
высокий (до 100 кН м) крутящий момент, а
по заказам изготовляют инструмент для
создания момента до 300 кН м. Несмотря на
свою относительную дороговизну и
громоздкость, связанную с использованием
специальной гидростанции или другого источника
высокого давления, эти устройства широко
применяются при сборке тяжелых машин.

МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ
391
3.2.9. Технические характеристики гидравлического инструмента НПО «Мехинструмент»
Характеристика
Инструмент
ГБ-10К
ГБ-12К
ГБ-14К
ГБ-16
Развиваемый крутящий
момент, Нм, не менее
80
180
320
600
Частота вращения
шпинделя под нагрузкой, мин-1
150
120
100
80
Расход рабочей
жидкости (масла), л/мин
27
30
42
73
Г абаритные размеры,
DxL мм
60x400
75x562
80x562
140x792
Масса, кг
3,35
9,75
10,3
34,9
Примечание. Рабочее давление 6 МПа.
Работает гидравлический инструмент
следующим образом. При подаче давления от
гидростанции, имеющей управляющие
золотники, рабочий цилиндр начинает совершать
возвратно-поступательные движения,
поворачивая рычаг, который своей собачкой вращает
шпиндель, передающий вращательное
движение через ключ на заворачиваемый элемент
соединения. Момент затяжки устанавливается
регулировкой давления на гидростанции,
которое контролируется по манометру. Для
ускорения регулировки на инструменте
предусмотрена переводная таблица, показывающая
значение момента, соответствующее
определенному давлению. Если момент выбран
правильно и установлено соответствующее ему
давление, то затяжка прекращается
автоматически при достижении установленного
давления.
Необходимым условием работы такого
инструмента является силовое замыкание его
корпуса с собираемой машиной для передачи
реактивного момента. Для этого в скобе
предусмотрено отверстие через которое крепятся
специальные упоры или рычаги для передачи
реактивного момента.
В табл. 3.2.10 приведены технические
характеристики гидравлического инструмента
для затяжки резьбовых элементов фирмы
«Димакс» (ФРГ).
3.2.10. Технические характеристики гидравлического инструмента фирмы «Димакс» (ФРГ)
Характеристика
Инструмент
РН351
РН751
РН1501
РН5001
Максимальный
развиваемый крутящий
момент, Нм
3500
7500
15000
50000
Расход рабочей
жидкости при давлении, МПа:
3,5
9,0
9,0
11,0
11,0
до 70
0,8
0,8
1,6
1,6
Размер
присоединительного места
выходного вала (квадрат), мм
25,4x25,4
38,1x38,1
50,8x50,8
88,9x88,9
Масса, кг
8
15
23
60
Примечание. Максимальное давление рабочей жидкости 70 МПа.

392
Глава 3.2. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Многошпиндельный инструмент
используют для повышения производительности
завинчивания. Несколько одношпиндельных
головок компонуют в блок на специальной
плите и снабжают общей системой
управления. Такой блок может быть скомпонован из
пневматического, электрического или
гидравлического инструмента. Основное
требование — выдержать межцентровые расстояния
между завинчиваемыми деталями. Для
получения минимальных расстояний между
завинчивающими шпинделями используют
инструмент со смещенной осью (рис. 3.2.2).
Многошпиндельный инструмент, как
правило, имеет значительную массу, что
затрудняет его использование вручную.
Для компенсации веса обычно
применяют пружинные или грузовые
уравновешивающие устройства-балансиры — либо другие
механизмы (например
шарнирно-балансирные манипуляторы). Сами
многошпиндельные инструменты, как правило,
снабжаются устройствами, позволяющими
отрегулировать точку подвеса так, чтобы инструмент
занимал устойчивое положение в
пространстве. Однако уравновешивание инструмента не
устраняет инерционные нагрузки, и чем
тяжелее многошпиндельный инструмент, тем
больших физических сил требуется при его
пользовании.
Для многономенклатурного
производства применяют особый вид
многошпиндельного инструмента — с переналаживаемым
(изменяемым) межосевым расстоянием.
Широкое распространение получил
многошпиндельный завинчивающий
инструмент на автоматизированных сборочных
линиях. В этом случае масса инструмента не
имеет значения, так как его перемещения
осуществляются механизмами. Поэтому в
одном блоке может концентрироваться до
нескольких десятков шпинделей.
Многошпиндельный завинчивающий
инструмент получил широкое
распространение как при ручных операциях сборки, так и
в автоматических сборочных машинах.
Благодаря тому, что каждый завинчивающий
шпиндель является автономно действующим
агрегатом, создание многошпиндельного
инструмента сводится к подбору и
соответствующей компоновке инструмента, что
значительно ускоряет его проектирование и
изготовление. Можно проектировать
многошпиндельный инструмент с помощью САПР. АО
«Камский автомобильный завод» создало
САПР многошпиндельного пневматического
завинчивающего инструмента. Технолог
заполняет специальный бланк технического
задания и прилагает эскизы расположения
завинчиваемых элементов, после чего данные
вводятся в ЭВМ, которая выдает полный
комплект технический документации на
изготовление. Использование такой системы в
сочетании с наличием стандартных
завинчивающих шпинделей позволяет сократить
сроки создания многошпиндельных
инструментов до 7-10 дней.

ОБОРУДОВАНИЕ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРЕССОВЫХ ОПЕРАЦИЙ
393
3.2.1.2. 	ВЫБОР РЕЗЬБОЗАВИНЧИВАЮЩЕГО
ИНСТРУМЕНТА
При выборе завинчивающего
инструмента исходят из его главного параметра —
развиваемого крутящего момента Мкр. При
выборе необходимо учитывать конфигурацию
рабочей зоны и особенности завинчиваемых
деталей. В зависимости от этого может
использоваться инструмент прямой или угловой,
храповой со смещенной осью или с открытым
зевом.
В зависимости от требований к
технологическому процессу завинчивания
применяется инструмент, вращающийся в одном
направлении, либо реверсивный.
От технических условий и класса
прочности резьбовых соединений зависит выбор
метода контроля Мкр, который обеспечивает
завинчивание с допустимым моментом
затяжки. Выбирают тип инструмента в зависимости
от вида энергоносителя (пневматический,
электрический или гидравлический).
В случае применения
многошпиндельного инструмента необходимо учитывать
габаритные размеры шпинделей.
Дополнительные требования
заключаются в удовлетворении экологическим нормам
(по шуму, вредным выбросам) и обеспечении
безопасной работы.
Масса и габаритные размеры ручного
завинчивающего инструмента должны быть
минимальными.
3.2.2. 	ОБОРУДОВАНИЕ И УСТРОЙСТВА
ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРЕССОВЫХ ОПЕРАЦИЙ
Прессовые соединения — одни из самых
простых и дешевых соединений, они
достаточно надежны в эксплуатации, хорошо
выдерживают статические и вибрационные
нагрузки.
К основным прессовым операциям
относятся запрессовка, клепка, керновка,
маркирование. Для их выполнения требуются
силы от нескольких килоньютон до десятков
килоньютон.
Прессовые соединения, для получения
которых требуется сила до 50-100 кН, обычно
выполняют на стационарных прессах с
пневматическим приводом и рычажным или
клиновым механическим усилителем. Пресс с
рычажным усилителем состоит из С-образной
станины с плитой, приводного
пневмоцилиндра, рычажного усилителя и рабочего штока.
В зависимости от выполняемой операции
шток оснащается соответствующим
инструментом. Соединяемые детали устанавливают
на плиту, и посредством перемещения штока
осуществляется запрессовка.
Для выполнения прессовых операций с
силами, превышающими 100 кН, как
правило, используются серийные гидравлические
прессы (табл. 3.2.11). В отдельных случаях для
сборки используют механические прессы
фрикционного, винтового и других типов.
3.2.11. Технические характеристики гидравлических прессов
Характеристи ка
Пресс
П6316А
П6320Б
П6324Б
ПБ6328
ПБ6330
ПБ6332Б
ПБ6334
ПА6730
П6736
Номинальное
усилие, кН
40
100
250
630
1000
1600
2500
1000,
4000
Ход ползуна,
мм
250
400
500
500
500
500
500
800
850
Габаритные
размеры стола,
мм
320x300
500x380
630x480
710x560
800x630
800x630
1000x630
1060*
1500*
Скорость
рабочего хода
ползуна, мм/с
40
25-100
20
10-26
12,5-28
8
5-13
1-3
1-3,5
Мощность
привода, кВт
3,0
4,0
7,5
11,0
18,0
18,5
18,5
10
19
Масса, т
0,455
1,26
1,98
3,1
5,48
7,3
9,46
7,3
18,1
* Наибольший диаметр запрессованного изделия

394
Глава 3.2. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Технологические особенности сборки
изделий не всегда позволяют производить
прессовые операции на стационарных
прессах. В ряде случаев изделие может быть
закреплено при сборке на транспортном
устройстве и его перемещение под пресс
нецелесообразно.
Для запрессовки небольших деталей в
крупногабаритные и тяжелые станины
используют мобильные переносные прессы-
скобы с пневматическим или гидравлическим
приводом.
К достаточно широко применяемым при
сборке операциям относятся и операции
клепки, т.е. соединение деталей с помощью
заклепок. В машиностроении обычно
используют заклепки диаметром до 20 мм, которые
требуют для клепки сил до 1000-1100 кН.
Для заклепок малого диаметра и из
цветных металлов, для клепки которых
требуются силы до 50-70 кН, применяют
пневматические скобы с механическими
(клиновыми или рычажными) усилителями.
В ряде случаев необходимо производить
одностороннюю клепку, при выполнении
которой нельзя подвести опору под закладную
головку заклепки. Для такой клепки обычно
используют специальные односторонние
заклепки Шоберта, с отрывным шариком,
резьбовой замыкающей частью и др.
Заклепки устанавливают в отверстия
соединяемых деталей — переход I (рис. 3.2.3), а
затем надевают кольца — переход II.
Для установки таких заклепок
используют специальный инструмент.
Хвостовик заклепки вводят в отверстие
втулки 6 инструмента. Рабочую жидкость
(масло) подают из гидростанции либо из
пневмогидравлического мультипликатора под
давлением 20-24 МПа через
присоединительный штуцер 1. Штуцер 2 соединен с линией
управления. При нажатии на курок 4 масло
поступает в полость А и сдвигает назад
поршни 9 и 10. При этом поршень 9 перемещает
втулку б, сжимающую кулачки 7, которые
захватывают хвостовик болта-заклепки.
Происходит сжатие кольца (переход III) при
упоре в фильеру 5. При дальнейшем движении
(переход IV) происходит обрыв хвостовика и
открывается клапан J, затем вручную
освобождают инструмент 8 от обрывка болта-
заклепки. Пружина 11 возвращает механизмы
в исходное положение после освобождения
курка 4 рабочим.
Особая группа прессовых операций —
кернение и маркирование. Кернение
обеспечивает закрепление деталей после сборки.
Кернение можно осуществлять прессованием
и ударным способом.
Рис. 3.2.3. Инструмент для постановки болта-заклепки

ОБОРУДОВАНИЕ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРЕССОВЫХ ОПЕРАЦИЙ
395
В условиях массового производства
изделий для кернения применяют специальные
ударные головки (рис. 3.2.4). Головка
представляет собой двухполостный
пневмоцилиндр 1 с полостями А и В, поршнем-штоком
2 и золотником 3 управления. При подаче
сжатого воздуха в отверстие К нижней
крышки происходит заполнение полостей А и В и
поршень со штоком занимают верхнее
положение. От системы управления сжатый воздух
подается в отверстие М в результате чего
отводится вверх золотник 3. При этом воздух по
каналу С подается в надпоршневую полость.
Ввиду разницы площадей поршня с бесшто-
ковой и штоковой стороны поршень резко
движется вниз. Воздух из штоковой полости
вытесняется в полость В и далее по каналу С
в надпоршневую полость, сообщая
дополнительное движение поршню. Полость В
выполняет роль аккумулятора.
На конце штока 2 устанавливается
инструмент либо боек, который бьет по
инструменту. Энергия удара может регулироваться
посредством винта 4, от положения которого
зависит ход золотника 3 и, следовательно,
степень открытия канала С.
Подобные головки ударного действия
используются и для маркировки изделий. В
этом случае под головкой устанавливается
магазин с клеймами, по заданной программе
подаваемыми под боек.
Для маркировки могут использоваться
также инструменты с гидравлическим
приводом. Конструкция нумератора, позволяющая
осуществлять последовательное
автоматическое нанесение шестизначных номеров
показана на рис. 3.2.5.
Рис. 3.2.5. Автоматический нумератор

396
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
3.2.3. 	РУЧНОЙ ИНСТРУМЕНТ
ДЛЯ КОНТРОЛЯ МОМЕНТА ЗАТЯЖКИ
Контроль момента затяжки при сборке
резьбовых соединений производят ручными
динамометрическими и предельными ключами.
В условиях серийного и массового
производства обычно применяют
динамометрические ключи предельного крутящего момента
(рис. 3.2.6), принцип действия которых
основан на ограничении момента за счет
применения отключающей муфты (кулачковой или
фрикционной) [1]. Муфта настраивается на
необходимый момент, по достижении
которого отключается и рабочему нет
необходимости следить за процессом, что уменьшает
вероятность ошибок. Несмотря на то, что
динамометрические ключи позволяют
контролировать момент с достаточно высокой
точностью (до ±5%), фактическая точность силы
затяжки не превышает ±25%. Такая же
точность достигается при использовании ручного
механизированного инструмента (гайковертов)
со встроенными предельными муфтами.
Для других операций сборки (кроме
завинчивания и запрессовки), как правило,
средств контроля процесса не требуется. В тех
случаях, когда такая необходимость возникает
обычно разрабатываются специальные методы
и средства контроля.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жабин А.И., Мартынов А.П. Сборка
изделий в единичном и мелкосерийном
производстве. М.: Машиностроение, 1983. 283 с.
2. Иосилевич Г.Б., Строганов Г.Б., Шар-
ловский Ю.В. Затяжка и стопорение резьбовых
соединений. М.: Машиностроение, 1985. 187 с.
Рис. 3.2.6. Динамометрический ключ предельного
крутящего момента:
/ — сменная головка; 2 — стержень; 3 — штифт;
4 — головка; 5 — рукоятка; 6 — регулировочная
пружина; 7 —подвижная опора
Глава 3.3
СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И
РОБОТИЗИРОВАННЫЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
3.3.1. МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ
РАБОЧИЕ МЕСТА СБОРЩИКОВ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ
ОПЕРАЦИЙ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СБОРКИ
При разработке технологических
процессов сборки в гибком производстве
требуется системный подход, при котором
промышленный робот (ПР), выполняющий основные
операции по сопряжению при узловой и
общей сборке, служит главным элементом
сложной сборочной роботизированной
технологической системы (СРТС). Разновидности
таких систем по характеру взаимосвязи робота
с другими элементами являются: гибкая
автоматическая линия сборки с роботами, робот,
автономно включенный в поточную
сборочную линию либо в комплекс с автоматически
действующим оборудованием (например, с
карусельным столом), а также робот в
качестве индивидуальной сборочной установки.
Основой оценки эффективности и
целесообразности проведения работ по
роботизации действующего и вновь проектируемого
сборочных производств являются в конечном
счете сопоставление производительности
робота и рабочего-сборщика, ранее
выполнявшего те же операции. Производительность
робота в СРТС — это комплексный
показатель, зависящий от множества факторов:
увеличения скоростей перемещений
исполнительного органа, повышения быстродействия
систем и механизмов робота, совмещения во
времени технологических переходов,
рациональной компоновки СРТС и др.
Анализ затрат времени в рабочем цикле
сборочного робота показывает, что
реализация указанных мероприятий дает весьма
незначительный прирост производительности —
20-30%.
Основное время, затрачиваемое роботом
непосредственно на выполнение сопряжения,
чрезвычайно мало по сравнению с общей
длительностью рабочего цикла, в который
входит время, затрачиваемое на
вспомогательные переходы по захвату, переносу, до-
ориентированию деталей, разжиму схвата и
другие действия. Оно обычно не превышает
5-10% общих затрат времени. Именно
поэтому повышение производительности за счет
сокращения времени на сопряжение деталей
неперспективно. Кроме того, скорость на
этом переходе связана с безотказностью про-

РАБОЧИЕ МЕСТА СБОРЩИКОВ, ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ СБОРКИ 397
цесса и не может быть значительно повышена
вследствие неизбежных затрат времени в
связи с возникновением отказов при сборке.
Время выполнения роботом сборочной
операции, соответствующее длительности его
рабочего цикла ти,
ton ~ Тп — t0 +
* и //£fU. V * *р-п + ^в п + ^в-3 + ^Р-3
to = НС /(6(4)> :
где tQ — основное время, затрачиваемое
непосредственно на сопряжение (соединение)
деталей от момента касания до установки
присоединяемой детали в базовую на
заданную длину сопряжения #с, мин; /в —
вспомогательное неперекрываемое время, мин;
vc — скорость сопряжения, мм/с; /р п и
tBn “ время соответственно рабочего
перемещения в направлении сборочной позиции
(СП) схвата с деталями и вспомогательного
перемещения в исходную загрузочную
позицию (ЗП), соответственно, с; tB3 и /рз —
время, затрачиваемое соответственно на
зажим и разжим схвата, с.
Аналогичные составляющие рабочего
цикла характерны для любого сборочного
робота, в том числе для роботов последних
поколений, использующих адаптивное
управление и другие современные системы.
Цикловая производительность
сборочного робота обратно пропорциональна
длительности его рабочего цикла при
выполнении операции сборки:
0ц =
т
Ju
60
НсК + tp.n + *в.п + ^в.з +/р.з
Значительное повышение
производительности достигается уменьшением
вспомогательного времени, которое может достигать
90-95% длительности цикла сборки.
В сборочном серийном производстве,
для которого в первую очередь предназначены
разрабатываемые гибкие СРТС, необходимо
использовать различное количество рабочих
ходов, зависящее от количества деталей —
компонентов изделий, требуемого
инструмента и сменных схватов. Время выполнения
каждого перехода также различно и
определяется расстоянием до опорных точек рабочего
пространства и допустимыми скоростями
перемещения. Поэтому при оценке
производительности сборочного робота целесообразен
переход к среднестатистическим величинам.
Для повышения производительности ПР
при сборке с компенсацией погрешностей за
счет упругих механизмов схватов могут быть
использованы верхние значения диапазона
скоростей рабочих и вспомогательных
перемещений: арх = 500...1000 мм/с; авх= 1000...
1500 мм/с. Скорость сборочного движения
vc6 =200...250 мм/с, в период входа
присоединяемой детали в базовую она уменьшается
до vc = 10... 15 мм/с.
При сборке без компенсирующих
механизмов vcq = 30...50 мм/с.
Анализ структуры производительности
СРТС и определяющих факторов показал ее
многоуровневый характер и позволил выявить
некоторые способы повышения
производительности процесса роботизированной
сборки, к которым относятся: 1) использование
группового метода при построении операции;
2) 	разработка рациональных средств
технологического оснащения, прежде всего схватов
ПР; 3) повышение безотказности за счет
точного взаимного ориентирования
собираемых деталей; 4) выбор оптимальной
компоновки СРТС; 5) повышение функциональной
надежности элементов системы; 6)
стабилизация качества поступающих на сборку
деталей — компонентов изделия.
Эти способы в своей совокупности
представляют сочетание технологических,
конструкторских и организационных
факторов. Наиболее перспективное и доступное для
технолога направление значительного
повышения производительности, подтвержденное
теоретическими и экспериментальными
исследованиями, — разработка технологических
процессов роботизированной сборки,
базирующихся на групповых принципах, при
обеспечении необходимой безотказности
выполнения соединения.
Одним из условий реализации
указанного направления является максимальная
дифференциация технологических процессов
с целью расчленения их на простые
операции, выполняемые на отдельных рабочих
позициях. Это обеспечивает сокращение
суммарного числа вспомогательных
перемещений, позволяет уменьшить расстояния между
позициями сборки и загрузочными, делает
возможным использование ПР, более простых
по кинематике и системам управления, с
малым числом степеней подвижности. В этих
условиях целесообразно применение роботов
с цикловой системой управления и
пневмоприводом, обладающим высоким
быстродействием.

398
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Схемы построения операций технологического
процесса роботизированной сборки
В результате анализа наиболее
перспективных путей повышения
производительности, были предложены схемы построения
операций роботизированной сборки,
базирующиеся на принципах групповой
технологии. В зависимости от характеристик объектов
сборки (количества компонентов, точности
соединений и др.) возможно применение двух
основных схем и разновидностей.
Схема А (рис. 3.3.1) характеризуется
однопоточной сборкой узлов посредством
агрегатных многопозиционных поворотных
схватов. Робот в загрузочной позиции захватывает
комплект деталей, являющихся компонентами
объекта сборки и после переноса его в
сборочную позицию осуществляет там
последовательную сборку всех деталей. Детали
устанавливаются роботом при программируемом
повороте многопозиционного схвата вокруг
вертикальной оси на один угловой шаг простым
возвратно-поступательным сборочным
движением (А.С. 994254 СССР).
Весьма перспективно использование
автоматизированных сборочных
приспособлений, имеющих в качестве средства
повышения собираемости механизм фиксации
поворотного группового схвата в рабочей
сборочной позиции. Один из фиксаторов,
взаимодействующий с центральной направляющей
втулкой, служит одновременно осью, на
которой осуществляется вращение схвата без
потери достигнутой точности
позиционирования. Второй, дополнительный фиксатор
контролирует точность по углу поворота (А.с.
975305 СССР). В этом случае обеспечивается
высокая точность ориентирования захватного
устройства относительно сборочного
приспособления, а в результате сокращение числа
звеньев размерной цепи и точность взаимного
расположения собираемых деталей.
пр
ТЕ ЗЛЕ ЗГЕЗГ
ТУ *ТГ ТГ Тг ТГ ТГ
ЕЖЧМ
t
ш
к£
В
и
в в
и
в в
t
в
ЕХХЗ EZZ3
*■1
Ш.| Х///Л
Поворотные
схваты
Широкодиапазонные,
универсальные
схваты
Г
Круговая компоновка
X
Стационарные
схваты
Специальные,
быстросменные
схваты
Линейная, матричная,
сложная компоновки
Рис. 3.3.1. Варианты схем построения технологических операций роботизированной сборки

РАБОЧИЕ МЕСТА СБОРЩИКОВ, ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ СБОРКИ 399
Метод, основанный на этой схеме,
может быть использован для сборки объектов,
состоящих из 4-5 деталей и более, исходя из
принципа концентрации сборочных
переходов на уровне средств технологического
оснащения.
Схема Б осуществляется посредством
многопоточной (групповой) параллельной
сборки, основанной на одновременном
выполнении нескольких сопряжений деталей, а
также многокомпонентных изделий. В
зависимости от соотношения количества базовых
и присоединяемых деталей и параметров
сопрягаемых поверхностей в схеме построения
технологического процесса сборки возможно
несколько разновидностей: установка роботом
нескольких деталей в общую базовую деталь
(схема В\); сборка комплекта отдельных узлов
с разработкой многоместной технологической
наладки (схема В2), в свою очередь
подразделяющаяся на сборку с одинаковыми
параметрами (номинальные диаметры, радиальные
зазоры) соединений (схема Л), а также с
различающимися указанными параметрами
(схема /2). На этом же рисунке приведена
краткая классификация схватов по назначению и
компоновке захватных механизмов.
Другой метод групповой сборки основан
на принципе дифференциации
технологического процесса и наиболее предпочтителен
для получения большого числа несложных
узлов, состоящих из 2-3 деталей. Сборка
узлов, состоящих из большего числа деталей
достигается применением универсальных
(быстросменных) многопозиционных схватов
робота, либо введением в С РТС
дополнительных сборочных позиций, расположенных
последовательно друг за другом. Основным
преимуществом рассматриваемого метода
перед обычной роботизированной сборкой
однопозиционным схватом является резкое
сокращение доли вспомогательного времени в
рабочем цикле робота.
В продукции предприятий серийного
производства содержится множество
однотипных цилиндрических соединений, сами
детали объекты сборки, изготовляемые
партиями, размеры которых зависят от
программы выпуска, имеют сходство по
конструкторско-технологическим признакам
(определенное число типоразмеров). Все это
обусловливает успешное применение
указанных методов роботизированной сборки.
Условием их эффективного применения является
правильное группирование объектов сборки в
масштабах всего многономенклатурного
производства.
Организация процессов сборки
иллюстрируется рис. 3.3.2 и 3.3.3, где показано
взаимодействие материальных потоков деталей,
роботом, оснащенным поворотным захватом

400
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Рис. 3.3.3. Типовые компоновки групповых захватных
органов робота:
а — круговая; б — линейная, в — кассетная
сходящихся в роботизированной сборочной
позиции (СП), куда они поступают из
загрузочных позиций (ЗП). Число потоков
(одновременно осуществляемых сопряжений)
одинаковых деталей равно т. Схемы построения
сборочных процессов приведены на рис. 3.3.4.
В гибком сборочном производстве
направления потоков постоянно меняются в
зависимости от типа собираемого изделия.
Поэтому к групповым захватным органам
предъявляются дополнительные требования —
технологическая гибкость. Для соответствия
этим требованиям захваты проектируются по
принципу агрегатирования и модульности
исполнения, в соответствии с которым они
должны содержать общую корпусную деталь,
крепящуюся к руке ПР, механизмы захвата,
промежуточные (компенсирующие
погрешности) механизмы при необходимости сборки
более точных соединений, сменные зажимные
элементы (губки), выполненные в
соответствии с профилем, размерами и материалом
собираемых деталей.
При выборе метода следует учитывать
объем выпуска изделий, требуемую
производительность СРТС, частоту сменяемости и
степень обновления объектов производства,
функциональные возможности ПР выбранной
модели, предполагаемую стоимость и сроки
проектирования технологического оснащения.
Наибольшее влияние на выбор метода
оказывают конструктивные и точностные
характеристики самих объектов сборки, главным
образом расположение отверстий в базовых
деталях, количество деталей-компонентов,
точность и форма сопрягаемых поверхностей
и наличие удобных для захвата и базирования
поверхностей.
На основании анализа затрат времени на
осуществление роботизированной сборки
получены типовые компоновки СРТС,
некоторые из которых представлены в табл. 3.3.1,
где также даны формулы для расчета
основных составляющих времени рабочего цикла
робота, позволяющие производить
сопоставление вариантов проектируемых систем по
цикловой производительности. Для сравнения
наряду с предлагаемыми компоновками даны
обычные. Цифрами обозначены схемы
сборки: 1 — простой однопоточной с
однопозиционным захватом; II — с использованием ПР с
двумя исполнительными органами при тех же
условиях; III — поворотным
многопозиционным захватом; IV — параллельной групповой.
А+Б+В+...К
УП
т7?;7;;?//};;/?7/7777777я£>/^/
а)
■pjp0^
ПР1
ос
ПР,/'
I
I-
I
^г>
Пн) |
._L_
в И
,вп\
А+б
*)
А+Б+В
А+6+В+...К
А+6+В+Г
Базовая
деталь А
СЕ
■Ф---Ф
I
РСП
В)
г)
Рис. 3.3.4. Схемы построения сборочных процессов групповой роботизированной сборки методами:
а, б, в — концентрации; г — дифференциации переходов; ОС — объект сборки; А, Б, В,... — детали;
УП — устройство питания; СЕ — сборочная единица; РСП —роботизированная сборочная позиция

РАБОЧИЕ МЕСТА СБОРЩИКОВ, ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ СБОРКИ 401
3.3.1. Анализ затрат времени при различных компоновках СРТС
Компоновки содержат: промышленный
робот (ПР), сборочную позицию (СП),
загрузочные позиции (ЗП), технологическое
сборочное устройство (ТУ), необходимое для
скрепления деталей (развальцовкой, обжимкой
и т.п.), а также конвейер для подачи базовых
деталей (БД).
Для подачи деталей, хорошо
поддающихся бункеризации, в загрузочных позициях
предусмотрены вибрационно-бункерные
питатели, которые в гибком производстве
целесообразно выполнять
многономенклатурными. Такие питатели имеют многозаходные
спиральные лотки, изолированные друг от
друга специальными секциями обеспечивают
выдачу под захват комплекта собираемых
деталей.

402
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
В формулах, кроме уже упоминавшихся
обозначений: / — число деталей в объекте
сборки; g — размер партии, шт.; т — число
позиций захвата; ^опР ” оперативное время
на сборку партии узлов, с; /с — среднее время
выполнения одного сопряжения, с; tC3 —
время пошагового срабатывания захвата, как
сумма времени на подъем, поворот и
опускание захвата.
Вспомогательное время возврата захвата
/в з можно не учитывать, так как оно
совмещено со временем последующего
вспомогательного перемещения руки. Наибольшие
значения составляющих рабочего цикла
(/стах и /втах ) определяются для
лимитирующей позиции в групповой технологической
наладке.
Затраты времени на подачу базовой
детали, срабатывание ТУ, съем готового узла
специальным механизмом приспособления
являются совмещенными и не увеличивают
длительности рабочего цикла во всех
сравниваемых вариантах. Поэтому можно считать
без учета примерно одинаковых
составляющих времени организационного (?орг) и
технического (^техн) обслуживания штучное
время выполнения операции: по
схеме I /ш = /0+ tB = /оп; по схеме II
'ш = (to + tB)/m = ton/m .
При сборке партии изделий
(компоновка III) штучно-калькуляционное время
определяется следующим образом:
где S — количество узлов в группе.
При использовании параллельной сборки (компоновка IV):
Т
1II
£'стаХ+£'в. п + £'р.п+£',
/=1 /=] /=1 /•=]
60
/ ^1
+ X ?р.З
/=1 J
где tn п — время, затрачиваемое на программирование и переналадку робота, мин; /оп —
среднее время ликвидации причин отказов СРТС, мин; (3 и р — число отказов в процессе сборки.
Индекс (1) означает, что составляющая
оперативного времени учитывается один раз в
течение рабочего цикла.
Сравнение вариантов схем построения
процесса и компоновок по цикловой
производительности выполняется посредством
циклограмм работы ПР, в которых для лучшей
сопоставимости времена отдельных
элементарных переходов приняты равными. При
этом использована формула для подсчета
цикловой производительности
0ц = 1/7**),
где — суммарная длительность рабочего
цикла по к-му номеру варианта построения
процесса роботизированной сборки (табл.
3.3.2) 	(К - 1, 2, 3,...,10), которая зависит от
числа переходов, их последовательности и
совмещения по времени выполнения.
За основу принята наибольшая
длительность рабочего цикла () простой сборки
(вариант 1, табл. 3.3.2) для робота с
одноместным (m = 1) захватом, а сокращение цикла
в каждом случае А Уц(*) = Уц(1) - УЦ(А:) • Оно
выражено в процентах от Уц(£) и приведено
в табл. 3.3.2 для всех рассматриваемых
вариантов:
в варианте № 2, где реализуется
максимально возможное совмещение переходов,
длительность цикла может быть сокращена на 25%;
в варианте № 3 представлена
параллельная сборка многопозиционным схватом ПР,
при которой равны продолжительности
циклов, но количество объектов сборки,
полученных в одном цикле, определяется числом
позиций захвата, а число деталей в нем равно
двум, что можно выразить структурной
формулой
Nu = m(A + В),
где А, В— условные обозначения
собираемых деталей;

РАБОЧИЕ МЕСТА СБОРЩИКОВ, ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ СБОРКИ 403
в варианте № 4 использован двурукий
ПР и параллельная схема сборки также
многоместным захватом, что дает сокращение
рабочего цикла на 40% при той же
структурной формуле;
вариант № 5 характеризуется
применением автоматизированного приспособления,
производящего зажим базовой детали и съем
готового узла независимо от робота, с
совмещением времени работы. Сопряжение
осуществляется технологическим устройством
принудительно через захват робота;
вариант N° 6 показывает возможности
оптимального расположения загрузочных
позиций ЗП\ и ЗП2 по одну сторону от
сборочной позиции;
для варианта № 7 показана компоновка
с двумя роботами, оснащенными
многоместными захватами, имеющими индивидуальные
позиции и общую сборочную позицию;
вариант № 8 иллюстрирует сборку
захватами большой деталеемкости (кассетными),
когда кассета с группой базовых деталей
подается в зону сборки по конвейеру. Здесь
возможно значительное увеличение
количества параллельно собираемых узлов несложной
конструкции;
вариант N° 9 отражает возможности
сборки трехкомпонентного узла ПР с
одноместным захватом, а некоторое сокращение
цикла связано с совмещением переходов;
в варианте N° 10 реализована
последовательная сборка более сложного узла Nu =
-\х (A+ B+ C+D) посредством
многопозиционного поворотного схвата, согласно
описанной выше схеме.
Количественные соотношения при
оценке цикловой производительности
приведены в табл. 3.3.2.
3.3.2. 	Цикловая производительность ПР для различных схем построения процессов
роботизированной сборки
№
варианта
Схема сборки
Структурная формула
А7ц(к) > %
а
ДОц.
шт./мин
1
Обычная
(простая) т- 1
-
1,00
1,00
2
То же, с
совмещением
переходов
25,0
0,75
1,33
3
Параллельная
сборка т > 1
25,0
0,75
1,33
4
То же, с
двуруким роботом
NH=\x(A + В)
40,0
0,60
1,67
5
То же, с
принудительной
сборкой ПР
62,0
0,38
2,63
6
То же, с
измененной
позицией загрузки
44,0
0,56
1,78
7
Двумя роботами
с т > 1
53,0
0,47
2,13
8
Кассетными
захватами, т» 1
69,0
0,31
3,22
9
Роботом с
одной рукой, т-1
Nu = \х(А + В + С)
3,1
0,97
1,03
10
То же, с
поворотным
захватом
Nu=\x(A + B + C + D)
25,0
0,75
1,33

404
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Увеличение цикловой
производительности рассчитывают по формулам
для простой сборки Д Qn = 60 / [l —
для сборки по параллельной схеме
Дбц =60^[1-ДГцда].
Длительность рабочего цикла при
известной продолжительности его по базовому
варианту (вариант № 1, табл. 3.3.2) может
быть определена по формуле
7ц(к) = а 7*1),
где а — множитель (см. табл. 3.3.2), значение
которого соответствует конкретно выбранной
схеме построения сборочного процесса.
В общем виде
а = 1 - ДГц^).
Рассмотренные примеры показывают,
что выбранные рациональная схема сборки и
базирующаяся на ней компоновка СРТС
существенно влияют на увеличение цикловой
производительности, которое может составить
до 3-4 раз и более, в зависимости от числа
одновременно осуществляемых сопряжений.
Это определяет эффективность работ по
роботизации сборочного производства.
3.3.2. 	СБОРОЧНЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
3.3.2.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
СБОРОЧНЫХ РОБОТОВ, ОСНАЩЕННЫХ
СПЕЦИАЛЬНЫМИ ЗАХВАТНЫМИ ОРГАНАМИ
Безотказность процесса сопряжения
деталей во многом определяет
производительность роботизированной сборки и, в свою
очередь, зависит от точности взаимного
ориентирования сопрягаемых поверхностей. При
организации технологического сборочного
процесса по групповым методам, когда в
одной позиции выполняется параллельно или
последовательно несколько соединений,
требования к точностным характеристикам СРТС
возрастают. Это относится ко всем
переходам — захвату деталей, переносу их в СП,
закреплению в базовом приспособлении,
позиционированию робота и доориентированию
группы присоединяемых деталей
непосредственно через сопряжение. Точность
выполнения последнего этапа наиболее важна, так как
к этому моменту суммируются все исходные
элементарные погрешности.
Точность взаимного ориентирования
пары сопрягаемых поверхностей определяется
погрешностью линейного (А^) и углового
( ys Отклонения их осей.
На схеме (рис. 3.3.5) начало координат
0lXYZ базовой детали связано с центром
первого посадочного отверстия, ось §\Х проходит
через центр второго отверстия 02, связанного
с первым межосевыми размерами и
допусками. Сборочная позиция имеет свою
координатную систему, материализованную
фиксирующими элементами сборочного
приспособления и не совпадающую с указанной
системой из-за погрешностей базирования и
закрепления базовой детали.
Принимается также система координат,
в которой функционирует робот, а положение
захвата с деталями определяется пересчетом
координат в любой момент времени.
Погрешностью углового несовпадения
осей в этом случае является угол между
прямой, параллельной оси OjZ, проходящей
через центр 0\ торца присоединяемой роботом
детали, и ее осью. Координатными
составляющими являются углы ух и у^ ,
полученные проекций оси детали 0j0Kj на плоскости
XOjZhKOjZ.
При принудительной сборке с жестким
закреплением деталей в захвате сопряжение
возможно, если центры нижнего торца и
сечения детали отстоящего от него на длину
сопряжения (Нс), не выходят из зоны сборки,
ограниченной радиусом R = 5/2 , где 8 —
действительный диаметральный зазор в
сопряжении. Это ограничивает возможности
сборки точных соединений даже
однопозиционным захватом, хотя указанная зона может
быть расширена за счет некоторой
податливости руки робота либо введения в его захват
упругого элемента при наличии на деталях
компенсаторов в виде фасок. Для
большинства соединений в современном
машиностроении диаметральные зазоры достаточно малы:
0,05-0,15 мм.
Для точных соединений, например
осуществляемых по посадке HI/ fl, R
колеблется от 0,008 до 0,026 мм, что значительно
меньше погрешности позиционирования
современных роботов, и до момента
соприкосновения сопрягаемых деталей возможно
изменение этой погрешности. Причинами могут
служить неточность изготовления
направляющих робота, наличие вибрации захвата,
движущегося в направлении базовой детали,
возмущающее действие окружающей среды и
т.п. Поэтому окончательно с целью учета
указанных негативных явлений можно считать, что
А^ - КAs ,
где К= 1,1... 1,2 — коэффициент, найденный в
результате экспериментального исследования
точности сборки и производственных
наблюдений.

СБОРОЧНЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
405
Рис. 3.3.5. Схема образования погрешностей пространственного ориентирования соединяемых роботом деталей
при qpynnoBOM сопряжении
Исходная суммарная погрешность
линейного смещения рассчитывается как
замыкающее звено размерной цепи, звеньями
которой являются элементарные
составляющие погрешности:
= / (Апп> Дн(0)> ем.р.д> ем.р.с> еб>
■ , (3.3.1)
епр» еб> епр» ^ф» ^х, ^и)
где Дпп — погрешность повторного
позиционирования робота; ДН(0) — погрешность
настройки (либо обучения) робота; ем рд, рс-~
погрешности, обусловленные неточностями меж-
центровых расстояний между отверстиями
базовых деталей (8Д-) и захватных механизмов
(5Bj) соответственно (см. рис. 3.3.5); Eg —
погрешность базирования присоединяемых дета-

406
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
лей в захватном механизме (53) с учетом
несовпадения осей захватываемой и
сопрягаемой поверхностей ( ); s„p —
погрешность, возникающая при смене захватов (5С)
с учетом неточностей изготовления захватов;
8б и 8пр соответственно погрешности
базирования деталей в приспособлении и
погрешности самих приспособлений из-за
отклонения размеров базового элемента
сборочной позиции до сменных элементов
приспособлений (спутников), определяющих
положение базовых деталей (5П, 5/п, 5/0 ), Дф —
погрешность фиксации подвижных частей;
Дт — погрешность в результате
температурного деформирования; Ди — погрешность,
возникающая вследствие изнашивания
механизмов робота, схвата и приспособления.
При сборке без теплового воздействия и
с хорошим теплоотводом за счет обдува
деталей при движении руки, а также при сборке
ограниченных по количеству партий деталей,
характерных для гибкого производства,
можно считать Дт « 0 и Ди « 0 .
Методы расчета, суммирования и
статистического моделирования погрешностей
подробно рассмотрены в подразд. 3.1.2.
Здесь же рассматриваются только
специфические особенности определения
погрешностей, характерных для гибкой
роботизированной сборки.
Погрешность Дн(0) непостоянна, при
настройке («обучении») робота по эталонной
детали
0 	< Дн(0) < 5/2 , (3.3.2)
где 5 — диаметральный действительный зазор
в сопряжении, выбранном в качестве
эталонного.
Для ПР, работающих в цилиндрической
системе координат, таким сопряжением
следует выбирать наиболее удаленное от центра
поворота руки, так как здесь погрешность
позиционирования робота максимальна, тогда
в остальных точках захвата будет обеспечен
запас точности. Если робот работает в
прямоугольной системе координат, выбор точки
настройки произволен.
Установлено, что в балансе
составляющих погрешностей сборки доминирует
погрешность повторного позиционирования
(Апп) робота, которая может достигать 20-
40% суммарной погрешности в зависимости
от типа ПР.
Угловую составляющую суммарной
погрешности взаимного ориентирования деталей
можно рассчитать по формулам:
на всей длине детали
Ду£ =/flsmyj;. (3.3.3)
на длине сопряжения (Нс ):
Дус = Нс sin у£ = ^(Дух) +(ДУу) (3 3.4)
где: /д — длина присоединяемой детали;
Дух и Дусу — погрешности вследствие наклона
оси присоединяемой роботом детали в
проекциях на соответствующие оси координат;
Дух = Нс sin ух; Ду^ = Нс sin уу. (3.3.5)
Тогда условие безотказной сборки
жестким захватом
Д'£ = (дх + Дус) < R (3.3.6)
Практически всегда существует наклон
оси, поэтому торец присоединяемой
цилиндрической детали в проекции на плоскость
сборки (ПС) превращается в эллипс, большая
ось которого 2а = d, а малая 2b = d cosy, где
d — действительный диаметр присоединяемой
детали, мм.
Получающаяся в результате
позиционирования захвата суммарная погрешность не
вполне достоверно характеризует искомую
точность взаимного ориентирования
собираемых деталей, так как до начала сопряжения
захват с присоединяемой деталью находится
на некотором расстоянии от базовой детали.
При сборке с помощью современных
быстродействующих роботов указанная
погрешность состоит из двух частей: первой —
статической Дп стат, обусловленной
особенностями конструкции и условий работы
исполнительных механизмов ПР; второй —
динамической Дп.дИн > обусловленной
переходными процессами при торможении руки,
захвата с деталями. Вследствие достаточно
больших масс последних процесс зачастую не
заканчивается к началу осуществления
сопряжения.
Тогда Апп = /(Дп.стат + ^п.дин)- По-
этому указываемые в технических
характеристиках роботов значения погрешностей
позиционирования в отношении выполнения
точных технологических операций сборки
следует считать ориентировочными.

СБОРОЧНЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
407
Таким образом, методика расчета
суммарной погрешности сводится к решению
размерной цепи СП. Уменьшение числа
звеньев цепи, а, следовательно и повышение
точности совмещения осей собираемых
деталей достигается, например, использованием
многопозиционных поворотных групповых
захватов, фиксируемых в сборочной позиции,
имеющих упругие элементы, которые
допускают некоторые смещение захвата
относительно руки робота (рис. 3.3.6). На схеме
показан сборочных робот 1, исполнительный орган
— рука 2 с закрепленным на ней
многопозиционным захватом 3, содержащим упруго
связанный с корпусом захвата держатель 4, на
котором закреплены захватные механизмы 5.
Присоединяемые детали — валики 6 —
собираются с базовыми втулками 7,
установленными в зажимных механизмах 8 приспособления
9 при реализации многоместной
технологической наладки. Приспособление снабжено
фиксатором 10, взаимодействующим с центральной
направляющей втулкой 11 поворотного захвата
и дополнительным фиксатором 12 его углового
положения, взаимодействующим с
направляющими отверстиями 13 в держателе, число
которых равно числу позиций захвата.
Преимуществом такой системы
построения сборки является точное двустадийное
доориентирование присоединяемых деталей
относительно базовых посредством фиксатора
10 и направляющей втулки 11, а затем
фиксатора 12 и отверстия 13 в процессе сборочного
движения до соприкосновения деталей.
Погрешность фиксации захвата по
центральной втулке (рис. 3.3.7)
Дф.ц = (^о.ф ~ ^ф)/^ — ^н(О) j (3.3.7)
где d0 ф — диаметр отверстия под фиксатор;
(1ф — диаметр фиксатора.
Погрешность фиксации по углу
поворота дополнительным фиксатором
Дф.у =Кф-4)/2 (3-3-8)
Расстояние от центра захватного механизма
до центра фиксатора — С$Сф —
определяется по формуле
С0Сф = ^фДф.у j(Дф.ц "*■ Дф.у) » (3.3.9)
где — расстояние между осями
центральной втулки и фиксатора захвата (см. рис. 3.3.7)
Рис. 3.3.6. Схема для анализа погрешностей групповой роботизированной сборки:
L р — длина руки робота; At — расстояние до фиксатора; /| — перемещение; /м — расстояние от оси поворота
робота до установочной базы; /с — расстояние от оси поворотного захвата до места крепления захвата к руке
робота; Rb...,Rj — расстояния между осью центральной втулки поворотного захвата и соответственно осями
1,...,/захватного органа; 53j,...,53,- — допуск на изготовление соответственно 1,..., / захватного органа; 5П\,...,5п/- —
допуски на изготовление соответственно 1,..., / присоединяемой детали; 8^],...,6g/ — допуски на изготовление
1,..., l-й базовой детали, 5ф — допуск на изготовление фиксатора; 6П — допуск на изготовление приспособления;
Rf— расстояние между осями центральной втулки и фиксатора захвата

408
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
1 5 4 5
10^ Ч
Рис. 3.3.7. Схема (а) расчета точностных параметров процесса сборки с использованием поворотного
многопозиционного захвата робота и размерная цепь (б) сборочной роботизированной позиции:
д"п — погрешность позиционирования по оси X;
А г/, Ayj — погрешность положения /-го захватного органа в проекциях соответственно на оси Хи Y
Максимальная погрешность,
определяемая отрезком 001, характерна для наиболее
удаленной точки захвата:
Д2
.Кф
+ 1
Аф.ц + D Аф.у- (3.3.10)
Яф
Наименьшее значение этой погрешности
в левой части захвата
Ai =
' / Л
Ч~\
АФ.ц + Т"АФ.у (3-3|1>
Яф
Следовательно, для обеспечения
необходимой точности, при использовании
указанных захватных органов, настройку
(«обучение») ПР следует выполнять по
центральному фиксатору, что к тому же исключит
потребность в эталонных деталях; фиксатор
углового положения захвата необходимо
располагать ближе к руке робота на максимально
возможном удалении от центрального
фиксатора, а рабочую сборочную позицию при
последовательной сборке поворотным захватом
надо размещать в непосредственной близости
от дополнительного фиксатора.

СБОРОЧНЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
409
Максимальный угол перекоса захвата на
фиксаторе
гГ “Кф-^/'н.в, (3.3.12)
где /н.в — длина контакта фиксатора со
втулкой (см. рис. 3.3.7).
Суммарная погрешность несовпадения
осей в этом случае для любой пары
сопрягаемых поверхностей
lAzj/ ^ Дн(о) +
2+^б2+£б+епр+А2фу
(3.3.
Как показывает анализ размерных
цепей, для сборки без дополнительных
компенсирующих средств обеспечения точности
допуски на изготовление захватов и
приспособлений ужесточаются в такой степени, что
часто не представляется возможным их
изготовление уже для сборки соединений с
радиальными зазорами 5Р = 0,3 мм. К тому же
следует учесть, что часть погрешностей
непостоянна и имеет тенденцию к возрастанию,
другая же их часть, зависящая от условий
эксплуатации, трудно поддается учету и
количественной оценке.
Поэтому предлагаемый способ сборки с
фиксацией захвата относительно базового
приспособления вполне приемлем для
групповой сборки деталей с радиальными
зазорами 5Р > 0,1 ...0,2 мм, что и определяет область
его рационального использования. В
частности, этим способом можно собирать бесфа-
сочные соединения указанной точности по
последовательной, а также параллельной
схемам организации процесса.
Обеспечение безотказной сборки более
точных соединений, а также сборки деталей
некруглого профиля, требуют иного подхода к
вопросу получения точности взаимного
ориентирования. Большие перспективы
заключаются в использовании специальных
компенсирующих механизмов направленной
жесткости, встраиваемых в групповые захватные
органы ПР между корпусом захвата и
захватным механизмом по модульному принципу.
При сборке менее точных узлов они могут
исключаться из конструкции таких агрегатных
захватов.
Принцип работы упомянутых
механизмов основан на создании дополнительного
заранее запрограммированного наклоном
упругих опор движения вращения
присоединяемой детали вокруг продольной оси
захватного механизма. Это движение вызывается
сборочными силами при деформировании
указанных опор, возникающими в точках
контактирования собираемых деталей за счет
силы, развиваемой роботом. В этом отличие
от действия пассивных упругих элементов
простой податливости, при которой
присоединяемая роботом деталь прямолинейно
скользит вдоль образующей фаски, что не
исключает возможности заклинивания детали
с противоположной стороны отверстия.
Наклон оси присоединяемой детали
имеет место при первоначальном
контактировании с базовой деталью в направлении
центра отверстия и последующая сборка такими
захватами возможна, если общая погрешность
обусловленная смещением и наклоном осей
^ A L - CBtgvj; в j cosy и.
(3.3.14)
При этом исходный угол наклона оси
валика
dо / 2 - Слеш в
Уи = arctg-^—у , (3.3.15)
где dB — диаметр присоединяемой детали
(валика); Св — катет фаски на валике; ц/в —
угол образующей фаски; /д — длина детали.
Допустимое максимальное значение
линейной погрешности (рис. 3.3.8)
[д?ах]<±^ -r£, (3.3.16)
где Rq и Rb — радиусы активной части
соответственно отверстия и валика;
R0~do /2 + С0; RB=dB/2-Ce.
Возможны различные конструктивные
исполнения компенсирующих механизмов:
1) 	. механизм содержит упруго
сжимаемые наклонные элементы, закрепленные
последовательно друг за другом с наклоном под
углом к вертикали между верхним
основанием, крепящимся к корпусу захвата и нижним,
на котором размещен автономный захватный
механизм присоединяемых деталей;
2) 	. компенсирующий механизм — это
упругая плоская пружина, свернутая по
спирали Архимеда, один конец витка которой
крепится к гильзе корпуса, а второй
(внутренний) — к захватному механизму.
При анализе безотказности процесса
групповой сборки для обоих предлагаемых
исполнений необходимо учитывать сумму
полной группы несовместимых событий:
рс + рн = 1;
Pc ~ ^с(1)^с(2)^с(3)''' Рс(т) ’
Л, =1-(1-^„(1))(1-^„(2))-(1-^нн).
(3.3.17)

410
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Рис. 3.3.8. Схемы для определения координат точек контактирования:
я, б - текущих значений при роботизированной сборке; в - крайнего положения детали
при ее наклоне на угол у
где Рс и Рн — вероятности соответственно
сборки и несобираемости группы деталей с
парами сопрягаемых поверхностей 1, 2, 3...;
т — число деталей в захвате.
Тогда для параллельной сборки (см.
табл. 3.3.2, вариант №3):
РС = Р"\ Рн =1-(1"/>„Я(|))- <3318>
Вероятность выполнения процесса
определяется вероятностью попадания центра
присоединяемой роботом детали в зону Sr
100%-ной сборки, размеры которой зависят от
условий процесса при любом из повторных
позиционирований с текущими координатами
по осям Хи Y:
/>с[/(х,у) с ^я)] = \\p{x,y)dxdy.
S
(3.3.19)
Вероятность сборки зависит от угловой
погрешности у:
Рс = Р(г <, [Л])/>(у < [у]), (3.3.20)
где г - действительная суммарная
погрешность линейного положения присоединяемой
детали; R - наибольшее допустимое значение
смещения осей, определяемое параметрами
соединения и условиями сборки; у -
действительная погрешность углового положения
осей деталей в • точке позиционирования с
допустимым значением [у].
Учитывая, что погрешности
распределяются по нормальному закону с
математическим ожиданием М\х\ = 0, окончательно
получим
(3.3.21)
где аг и ау — среднеквадратические
отклонения г и у.
Размеры зоны вероятной сборки
расширяются введением фасок в отверстиях и на
валиках с катетами соответственно С0 и Св.
(см. рис. 3.3.8). Увеличение размеров зоны
сборки при этом составляет Д/? = С0 + Св.
Под действием компенсирующих механизмов
размер зоны сборки увеличивается на
величину A'R , определяемую их свойствами, и
дополнительно на величину А"Я ,
обусловленную применением поисковых устройств
различного вида.
Радиус зоны сборки, возможной с
некоторой вероятностью,
р = R + AR + A'R + A"R. (3.3.22)
При осуществлении групповой сборки
деталей проявляется влияние динамических
факторов на ход процесса из-за несовпадения
осей пар сопрягаемых поверхностей. Как
показали эксперименты, эти погрешности
практически всегда присутствуют при групповой
роботизированной сборке.

СБОРОЧНЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
411
Ряд экспериментальных проверок
показал, что для захватов роботов с упругими
компенсирующими механизмами главными
динамическими факторами являются силовые
(сборочные силы и их реакции) в зоне
контактирования собираемых деталей, их
соотношения и особенно направление действия. В
то же время влияние таких параметров, как
скорости и ускорения сборочного движения
захвата, незначительно. Это объясняется
резким уменьшением скорости сопряжения
деталей относительно скорости сборочного
движения захвата вследствие гашения ее
деформирующимися элементами последнего. Для
описания процесса сопряжения можно
использовать принципы кинетостатики и
возможных перемещений несвободных систем.
Эти методы достаточно универсальны и
эффективны с точки зрения практического
применения в расчетных схемах захватных
органов сборочных роботов при определении сил
в зоне сборки по заданному движению руки
робота с захватом.
В качестве допущения можно принять
прямолинейность осей упругих элементов
ввиду их незначительной осевой деформации
по отношению к длине в свободном
состоянии, а также пропорциональность упругих
сил и моментов величинам перемещений.
На рис. 3.3.9 показаны схема
исполнительного механизма (а) и основные этапы
процесса роботизированной сборки с
использованием захватных органов активно
компенсирующего типа (б).
В результате экспериментов,
включающих осциллографирование и скоростную
киносъемку процесса, выявлено поэтапное
соединение деталей с характерным для каждого
этапа действием сборочных сил и моментов.
Этап I (рис. 3.3.10) — движение
присоединяемой детали под действием вращающего
момента Мв с опорой на точку контактирования
и наклоняющего деталь момента Мн,
обусловленных упругой деформацией элементов
компенсирующего механизма при поступательном
движении руки робота. Первоначальное
двухточечное контактирование деталей в конце
этапа переходит в одноточечное. Этот этап
может отсутствовать в процессе сопряжения,
если суммарная погрешность, являющаяся
случайной величиной не превысит сумму
катетов фасок на деталях. Для пояснения
взаимодействия в точке контактирования
присоединяемая деталь (валик) показана с нулевым
Катетом. Учитывается сила трения Ах в зоне
контактирования.
На этапе II (см. рис. 3.3.9, б) происходит
скольжение валика по сложной траектории,
включающей поступательное движение вдоль
оси отверстия и вращательное вокруг
продольной оси движения закручивания по
поверхности фаски базовой детали. Этап
заканчивается, когда точка контакта К\ сходит с
поверхности фаски.
Этап III характеризуется движением
валика до соприкосновения собираемых деталей
в точке Аз с противоположной стороны
отверстия.
Этап IV заключается в движении
валиков при двухточечном контакте в точках К\ и
Аз, до достижения заданной длины
сопряжения Нс.
На этапе V после прекращения
движения, при разжатии захватного механизма
снимаются остаточные реакции А°с и А°с ,
существовавшие благодаря упругости
компенсирующего механизма. Сборка возможна при
условии \|/0 > \|/в, где vj/0, ув - углы фасок
соответственно в отверстии и на валике. При
использовании стандартного инструмента для
получения фасок в отверстиях yj/b = 45°. Для
валиков можно рекомендовать vpB = 15...30°,
что удовлетворяет также требованиям
минимума объема механообработки.
На основании принципа Д'Аламбера
для данной системы
П + Ft + F* = 0;
F?=-mKWK,
(3.3.23)
где и — фактически действующие в
системе соответственно внешние и
внутренние силы; Ajf — даламберова сила инерции,
обусловливающая равновесное состояние
системы, к которой применимы все уравнения
статики; тк — масса системы; WK — ее
ускорение в инерциальной системе отсчета.
Условные обозначения и единицы
величин, определяющих динамику процесса,
следующие: Апр — сила, развиваемая приводом
робота, Н; Асб — сила, приходящаяся на пару
сопрягаемых деталей, Н; Fyi — осевая упругая
сила от деформации /-Й наклонной опоры
механизма компенсации, Н; Doc — осевая
составляющая деформации, мм; Ъъ —
вертикальная составляющая деформации опор, мм;
А/ — реакции в точках контактирования
деталей, Н; Ga — вес соединяемой детали и
захватного механизма, Н; Ах/- —сила трения,
возникающая в точках контактирования, Н;
Ад — суммарная сила, действующая на деталь,
Н; Мн, Мър — моменты, действующие в
системе, Н мм; рн, р — соответственно начальное
и текущее значения угла наклона опор
механизма, °; 0 - угол между осями координат
ОрАр и QiAi,°; а — угол между линией
действия и осью координат,0; у — угол наклона
оси присоединяемой детали,0;

412
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
I
*
Рис. 3.3.9. Схема исполнительного механизма (а) и основные этапы (б) роботизированной сборки
с использованием захватных органов активно компенсирующего типа:
1 — сборочный робот; 2 — захват робота; 3 — автономный захватный механизм; 4 - компенсирующий
механизм с упругими наклонными пружинами сжатия нормированной жесткости; 5 - корпус захвата;
6 — присоединяемые детали; 7 - базовая деталь, закрепленная в приспособлении
Ф — угол поворота валика вокруг точки
контактирования,0; Si - длина перемещения руки
робота в направлении сборки, мм; Н0 —
исходная высота недеформированных опор, мм;
/0 — жесткость опор в осевом направлении,
Н/мм; п — число опор в механизме
компенсации; е - смещение точек контактирования
от центра, мм; г — расстояние от центра до
точек крепления опор, мм; Zp - вылет руки
робота, мм.
Определение координат точек
первоначального контактирования деталей возможно
совместным решением уравнений двух
окружностей с радиусами Rq и Яъ:

СБОРОЧНЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
413
(д2+е)2+(^1
Рис. 3.3.10. Схема действия сил на первом этапе процесса
2
е2+\^\ =Rl
h = 2\Rl -
(Rl- Rl~^
(3.3.24)
2X,
V
, (3.3.25)
где
Решив систему уравнений (3.3.24),
определим расстояние h между точками
контактирования сопрягаемых деталей вдоль оси 0Y:
d d*
Дэ = 2 ^оШЧ^о» Дв = ~2
^в — ^в ~~ ^р •
(3.3.26)

414
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Максимальное значение суммарной
погрешности, до которого возможно
осуществление процесса при действии указанных
моментов, определяется решением системы двух
уравнений в каноническом виде для двух
окружностей, одна из которых имеет радиус Rq и
центр в начале координат, а другая имеет
радиус RB и центр смещенный относительно центра
первой окружности на величину Д™ах ;
*i2 +У\ = Д?;
(*i - *oi)2 + (л - уы)2 = Rl
где >-о1 = 0; jq = х0| = Д™3*.
Тогда 0 < Д?ах < ±д/Ло - К ■
Углы наклона упругих элементов (опор)
механизма компенсации определяют по
формулам:
Р
= arctg
Д^ёРн
Но-Si
;а = arccos
Н О^ёРн
Но-Si
(3.3.27)
Сопряжение деталей происходит под
действием упругих сил, развиваемых
наклонными опорами с жесткостью j0:
(Fy)i — F)0Cj0 — DB cos РнУо —
v h (3.3.28)
= (S\ ± r sin у cos e)y0 cos pH.
С помощью уравнений равновесия
системы под действием совокупности
приложенных к ней сил, используя полученные ранее
выражения для углов наклона опор и
выражение для момента силы инерции при
повороте оси валика угол у, получим
где /с — момент инерции сечения детали; ei —
угловое ускорение при равноускоренном (как
показали эксперименты) движении детали.
После выполнения необходимых
преобразований получим
8 jQS\e cos Рн + 2GRe - (/с + mr2\z\
у = arcsin = . (3.3.29)
4 jQr cos рн + 4у0/дг cos pHtgp cos a - GRlR
Практический интерес может
представить полученная с учетом влияния только
упругих сил формула
2Sxe
у = arcsin - ~ -
г1 + r^tgpcosa
(3.3.30)
Величина S\ =
г2 sin у + r^tgPcosa
2е
В окончательном виде условие
осуществления процесса на этапе I сопряжения
следующее:
2 j0 cos рн
2JjA +
GRh
cos р cos у
/rcosa - 2/ sin a(S\
(3.3.31)
Выражение (3.3.31) дает возможность
оценить условия сборки и определить
конструктивные параметры механизмов захвата
роботов. Для решения уравнения (3.3.31)
целесообразно использовать ЭВМ с учетом
необходимых исходных данных по параметрам
собираемых деталей, режимам процесса
сборки и характеристикам захвата.
Очередной этап сборки (этап II)
характеризуется другой схемой действующих сил
(рис. 3.3.11). Эти силы лежат в разных
плоскостях, поэтому возникает необходимость
решить пространственную задачу. Положение
точки К\ контакта в известном смысле
произвольно. Как отмечалось ранее, погрешность
взаимного ориентирования деталей в
исходном положении перед началом
контактирования — это случайная величина, зависящая в
частности, от точности позиционирования
робота.
Поэтому на основании принципа
возможных перемещений составляют уравнение
элементарной работы сил, приложенных к
системе:
8W = Fc6SS2 - (Мн - Мин)by - FpSp - Fy8c - (FHH + FT)8a = 0. (3.3.32)
Уравнения голономных связей после варьирования и упрощений принимают вид

СБОРОЧНЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
415
Ф| = bS2 —
(цУ ” I ~2~ ~ CBtgvy
Ф2 = cos ообр +
Ф3 = sin собр +
1л + {^2 - Св*8'*,в)г
/д +[^--CBtg4/Bjy
8у - cos \|/08д = 0;
coscoSy - sin собе - cos со sin yi0§a = 0; (3.3.33)
sin co8y + coscoSc - sin со sin y0ba = 0.
Получаем систему уравнений,
содержащих голономные связи и обобщенные силы
Qsl Qb Qp, Qc\ Qa Запишем одно из них:
п п 4. П 4. П дФз ft
°*>=Л1~дъ+Л2ж;+Лзщ °*
(3.3.34)
где Л — множители Лагранжа, учитывающие
влияние связей на систему; Ф - заданная
функция обобщенных координат.
В результате подстановки выражений
обобщенных сил получаем уравнения
равновесия системы на рассматриваемом этапе. Из
нее определяем множители связей
посредством которых находим упругую силу (FP)

416
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
из условия, что движущая сила больше силы
сопротивления (силы трения FT).
Упругая сила
р < + СдХ1 ~ ~ ^ин / COS Vj)0
р~ / + tgVo
(3.3.35)
Наибольшее, возможное на данном
этапе значение компенсации АК состоит из
радиальных смещений центра верхнего
основания валика, находящегося в захватном
механизме, на величину р и нижнего его торца за
счет угла наклона оси. В общем виде для всех
этапов
AKi = р,• + /д sin у/. (3.3.36)
Исследование динамики процесса
роботизированной сборки подтвердило
правильность направления расширения технологичен
ских возможностей применением групповых
захватных органов, снабженных механизмами
компенсации погрешностей. При
осуществлении более точных соединений с радиальными
зазорами порядка 0,005-0,01 мм при исходных
отклонениях осей до 1,5-2 мм можно
применять более простые и быстродействующие
промышленные роботы с невысокой
точностью позиционирования (±0,1...±0,3 мм).
Расчет сборочных сил показал, что
наибольшие их значения приходятся на
заключительный этап - вход детали в отверстие, чем
объясняется максимальная вероятность
отказов по заклиниванию в этот момент.
У,мМ
Рис. 3.3.12. Траектория перемещения центра присоединяемой роботом детали при сборке с использованием
схвата активно компенсирующего типа при исходной линейной погрешности:
а — Аг = 1,53 мм; б — Az = 2,42 мм; в — = 2,50 мм; г — Д v = 2,56 мм
(DH = 30 мм; 8р = 0,1 мм; 1C =1,5 мм)
Экспериментальной проверке
подвергались предложенные выше схемы построения
роботизированной сборочной операции с
исследованием точности и безотказности
процесса сопряжения, учитывалось влияние
различных факторов на погрешность
позиционирования промышленных роботов с
пневмоприводом и цикловой системой управления.
Объектом служили гладкие
цилиндрические сопряжения номинальным диаметром 5-
30 мм. Радиальные зазоры варьировались в
пределах 0,005-0,1 мм, что позволило модели-

СБОРОЧНЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
417
ровать посадки Я6//6, Н1/е1, Я7//7, Я8//8,
Я9//9.
Исследования процесса группового
сопряжения велись на специально
подготовленной роботизированной сборочной позиции.
Исходные погрешности задавались в широких
пределах: Az = 0...3 мм, yz = 0... 10°.
Получены траектории перемещения
центров присоединяемых роботом деталей,
характерные для сборки компенсирующими
схватами с наклонными упругими опорами.
Точка 71 (рис. 3.3.12) является точкой
первоначального контактирования сопрягаемых
деталей. Участок между точками 71 и 72,
соответствует этапу прохождения валиком
фаски, когда центр его движется по
криволинейной траектории. После точки 5 центр
детали начинает перемещаться в
противоположном направлении. На протяжении всего
сопряжения продолжается закручивание
валика вокруг продольной оси.
Задавшись видом модели
у - а + Ьх + сх2,
где а, Ь, с — коэффициенты регрессии,
найдем уравнение траектории:
у = 11,701 - 8,777* + 1,667х2. (3.3.37)
Опустив промежуточные расчеты
коэффициентов (табл. 3.3.3), получим уравнение
параболы. Полученные траектории (см. рис. 3.3.12)
подтвердили сложный характер движения
валика, включающего вращение его вокруг
продольной оси с частотой Qmax = 0,4...0,5 рад/с. Этим
объясняется значительное уменьшение
сборочных сил в связи с тем, что движение-
скольжение заменялось движением-качением
с коэффициентом трения К, в 30-50 раз
меньшим, чем при движении-скольжении.
Если для пары "сталь по стали" /= 0,15...0,25,
то К = 0,005.
3.3.3. 	Исходные данные для определения
параметров траектории детали
Коорди-
Точки траектории
наты
1(71)
2
3
4
72
X
2,28
2,36
2,21
2,07
1,92
У
0,30
0,33
0,43
0,66
1,02
Сборка с использованием
компенсирующих захватов робота сопровождается
чрезвычайно малыми силами, действующими в
зоне контактирования собираемых деталей,
мало зависящими от силовых параметров
привода робота. Эта сила состоит из двух
составляющих: радиальной (Fr) и вертикальной
~ вдоль оси (Fz):
14 — 4204
h=H+Fi
Так при сборке с Ai < 1, 2...1,4,
Fz < 15...25 Н. При уменьшении радиального
зазора с 0,1 до 0,005 мм Fz возрастает на
55-60%. При Az < 0,5...0,6 мм (наиболее
вероятное значение погрешности) Fz < 10 Н, а
зависимость Fz = f[Az) является линейной.
Отмечено увеличение Fz с ростом DH от 5 до
30 мм в среднем на 30-40%.
Увеличение числа пар сопрягаемых
поверхностей (позиций захвата) на единицу
увеличивало Fz на 20-25%, что в целом (при
т — 6) не превысило 35 Н. Этот небольшой
прирост силы дает возможность увеличивать
деталеемкость захвата робота без ухудшения
динамических параметров процесса.
Важное значение имеет зависимость Fz
от режимов процесса сопряжения — скорости
сопряжения асоп и силы, развиваемой
роботом (Fc6).
При параллельной сборке с помощью
жестких захвататов суммарная сила достигает 80
Н и при Az - 0,1...0,2 мм происходит
заклинивание. Компенсирующие механизмы
обеспечивали сборку с погрешностями Az = 2,4 мм и в <
0,5 мм, когда силы (с доминированием осевой
составляющей Fz) не превысили 24 Н при всех
прочих одинаковых условиях.
Сборка без компенсирующих
механизмов характеризуется доминированием
радиальной составляющей Fr, являющейся
причиной заклинивания деталей. Податливость
руки робота при т > 1 не обеспечивает
улучшения собираемости.
Сборка с фиксацией поворотного схвата
отличается несколько увеличенными силами
(до 30 Н), возникающими при
взаимодействии направляющей втулки и фиксатора.
Угловая погрешность yz < 3° при сборке
без компенсирующих механизмов резко
увеличивала силу до 112 Н и приводила к отказу
вследствие заклинивания деталей. Для сборки
с компенсирующими захватами при yz < 7°
Fz < 30 Н.
Наибольшее влияние на длительность
сопряжения оказывает угловая погрешность,
при увеличении которой до 3° длительность
сопряжения (сборка без компенсирующих
устройств) возрастала в 3,5 раза, а при
увеличении до 5° (сборка с компенсирующим
захватом) — до 7,5 раз.
Линейная погрешность до 2,2 мм
увеличила время сопряжения лишь в 1,3 раза,
составив 0,28 с при ее максимальном значении.
На рис. 3.3.13 приведен график,
показывающий влияние точности взаимного
ориентирования собираемых деталей на значения

418
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
сборочных сил, определяющих условия
обеспечения собираемости деталей.
При экспериментальной проверке
погрешности позиционирования робота
установлено, что она непосредственно влияет на
безотказность сборки. В наибольшей степени
эта погрешность зависит от колебания
давления воздуха в пневмосети робота, является
двумерной случайной величиной,
подчиняющейся закону нормального распределения,
дающей эллипс рассеяния, который большой
осью ориентирован вдоль линии наименьшей
жесткости руки. Она достигает 25-40%
суммарной погрешности.
Исследование безотказности процессов
рекомендуется проводить при выполнении
1000 циклов сборки для каждого задаваемого
значения погрешности несовпадения осей с
подсчетом количества отказов N0TK.
Вероятность безотказной работы рассчитывают по
формуле Р = N0TK / 1000 .
Отказы возникают вследствие
заклинивания валика в отверстии после прохождения
фаски и на самой фаске из-за малой
податливости системы, что характерно для сборки без
компенсирующих устройств.
Факторы, определяющие безотказность:
радиальный фактический зазор в сопряжении
5р, номинальный диаметр Д,, суммарная
проекция фасок на плоскость сборки 1C, углы
наклона образующих фасок ц/0 и ц/в, линейная
Дх и угловая ух погрешности взаимного
расположения осей сопрягаемых деталей,
количество т одновременно выполняемых
сопряжений, жесткость руки робота ур и захвата у3,
сила привода сборочного движения робота
Fcб, скорость рабочего движения в
направлении базовой детали v.
В результате отсеивания экспериментов
были выявлены доминирующие факторы
8р,£С,/и.
Математической моделью первого
порядка рассматриваемого процесса служит
уравнение, связывающие параметр
оптимизации у с факторами *,-:
у = Ь0 + Ь[Х{ + biX2 + b$xз + Ь[ 2*1*2 +
+ *13*1*3 + *23*2*3 + *123*1*2*3-
Проверка полученных результатов
опытов по критерию Кохрена при 5%-ном уровне
значимости показала однородность
дисперсий. После определения коэффициентов
уравнения получим
у = 1,39 + 0,46*i - 0,2х2 + 0,17*з - ^ 3 щ
- 0,09*1*2 + 0,06*1*з.
После подстановки полученных
значений факторов получим допустимое смещение
осей:
е = -0,12 + 1,12^Г С + 0,07т - 0,138 р -
-0,18£Оя + 1,б]£С8р.
(3.3.39)
Сравнительные исследования
показывают, что сборка со 100%-ной безотказностью
для захватов компенсирующего типа может
быть осуществлена при суммарных
погрешностях до 0,6 мм. С увеличением суммарной
погрешности безотказность роботизированной
сборки плавно понижается. Отмечается
расширение зоны безотказной сборки при
увеличении номинального диаметра сопряжения.
Для всех методов сборки безотказность
процесса зависит от сборочной силы, и
отмечается ее снижение с ростом Fr и Fl.
На рис. 3.3.14 приведен график,
иллюстрирующий влияние суммарной погрешности
несовпадения осей на безотказность
роботизированной сборки.
Рис. 3.3.13. Зависимость силы на штоке силового
цилиндра привода и скорости движения руки
от силы на штоке силового цилиндра привода:
7 - Дv = 0,4 мм; 2 — Az = 0,8 мм;
3 — Дх = 1,2 мм
(DH = 15 мм; 5р = 0,05 мм; 1C = 1 мм)
Рис. 3.3.14. Зависимость безотказности
роботизированного сборочного процесса от Д£
и метода обеспечения собираемости:
1 — применение захватов активно компенсирующего
типа; 2 — использование фиксации схвата
в сборочной позиции; 3 - простая сборка
с жестким креплением деталей

СБОРОЧНЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
419
Построению операции
роботизированной сборки должно предшествовать
группирование объектов, а исходными данными для
проектирования являются чертежи сборочных
единиц и всего изделия, технические условия
приемки, данные по объему выпуска и его
периодичности, сведения о наличии
оборудования, инструментов и оснастки.
Возникающие из-за недостаточно
высокой производительности роботов трудности
обеспечения заданного темпа устраняются
применением описанных выше методов. Если
объект содержит базовую корпусную деталь,
то целесообразна параллельная схема сборки.
Создание многоместных накладок с
использованием специального сборочного
приспособления при сборке нескольких отдельных узлов
также обеспечивает использование этой
схемы. Цикловая производительность
повышается в несколько раз.
Для узлов, состоящих из 3-4 деталей
несложной конфигурации, более
предпочтительна последовательная сборка групповыми
схватами робота поворотного типа. Для
осуществления питания могут использоваться
как вибробункерные устройства, выдающие
группу деталей в позиции захвата, так и
специальные многономенклатурные устройства.
Их особенностью является чаша, разделенная
на независимые друг от друга секции, в
которые загружаются детали определенного типа.
Перспективны устройства для подачи
мелких (крепежных) деталей из
вибробункеров, размещенных непосредственно в схвате
робота, а также с подачей деталей по шлангу
с помощью сжатого воздуха.
При выборе схем базирования деталей в
сборочной позиции с целью повышения
точности необходимо придерживаться принципа
единства баз, совмещая технологические
установочные базовые поверхности со
сборочными. По возможности следует использовать
для этого базы, применяемые на
предшествующей механообработке, например,
подпружиненные цилиндрические либо конусные
ловители для втулок и два фиксатора для
базовых корпусных деталей со сквозными
посадочными отверстиями.
Для ориентировочного анализа условий
безотказности процесса роботизированной
сборки компенсирующими схватами служит
номограмма (рис. 3.3.15). Ею определяется
область сборки в зависимости от смещения
осей е при различных комбинациях
радиального зазора, суммарной фаски и числа
сопрягаемых поверхностей. В случае
необходимости производится интерполирование.
Чтобы определить, возможна ли сборка, по
смещению осей при т — 3 и радиальном зазоре
6Р = 0,1 мм, суммарной фаске IС = 1 мм в
первом секторе находим линию,
соответствующую указанному зазору и точку 3 на
горизонтальной оси. Далее, проецируя эту точку
вначале на линию, а затем на вертикальную
ось, получаем е = 0,8 мм. Возможно решение
обратной задачи: по имеющейся суммарной
погрешности найти максимально допустимое
число деталей в технологической наладке. В
результате корректируется схема сборки и
рассчитываются точностные параметры
сборочной позиции.
J I I —-3 N4 |\,.1 * \JV М \
/ 2 3 4 5 6 7 8 т 1 234 5 6 7 8 т 1 2 3 4 5 6 7 8 т
Рис. 3.3.15. Номограмма для определения допустимого смещения осей е и количества
параллельно выполняемых соединений т
14*

420
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Анализ динамики процесса сопряжения
в рассматриваемых случаях показывает
необходимость снабжения сборочных роботов
программируемым приводом главного
сборочного движения с vc6 = 50...300 мм/с, что
обеспечивает возможность активного управления
процессом сборки. Должна быть предусмотрена
резервная система для управления в
автоматическом режиме групповыми схватами.
Особую роль в расширении
технологических возможностей сборочного робота
играет его технологическое оснащение. Одним из
направлений является разработка захватов, в
том числе групповых, с элементами
очувствления, выполненными в виде тактильных
датчиков наличия детали, значения силы
захвата для легко деформируемых деталей,
сборочных сил как источников информации о
ходе протекания процесса сопряжения, а также
датчиков для контроля параметров
поступающих на сборку деталей (размеров, массы,
шероховатости).
От выбранной схемы построения
операции групповой роботизированной сборки
зависит не только ее производительность, но
также трудоемкость Т сборки изделий и
стоимость С0 оборудования и средств
технологического оснащения. Суммированием
координат кривых получаются предельные значения
затрат Стах и Cmjn по вариантам в
соответствии с выбранным числом позиций (рис.
3.3.16). Групповые захватные органы роботов
в зависимости от организации сборочной
позиции и конфигурации базовой детали
имеют различные компоновки.
Число деталей, т
Рис. 3.3.16. Пример сопоставления вариантов
построения операций по трудоемкости Т изготовления
и стоимости С0 оборудования
и средств технологического оснащения
Линейные компоновки характерны для
параллельной сборки часто встречающихся в
машиностроении деталей, а круговые
компоновки целесообразно использовать в
стационарных захватах при соответствующем
расположении отверстий базовой детали и, кроме
того, — в поворотных захватах для
однопозиционной последовательной сборки.
Наибольшей деталеемкостью обладают групповые
захваты матричной компоновки, которая
необходима не только для сборки, но и для
загрузки деталями многоместных
приспособлений, штампов и т.п.
3.3.2.2. 	СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ И КОМПОНОВКА
СБОРОЧНЫХ РОБОТИЗИРОВАННЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
В зависимости от кинематики
ориентирующего детали движения многопозиционные
захваты роботов могут быть стационарными,
поворотными и с качательным движением.
При проектировании рабочих органов ПР
указанного типа целесообразно использование
принципа модульности конструкции, когда
захват включает корпус, крепящийся к руке
робота, механизмы компенсации
погрешности, монтируемые при необходимости для
сборки наиболее точных соединений, модули
механизмов захвата деталей, а также сменные
зажимные губки, выполняемые в соответствии
с профилем базовых поверхностей
присоединяемых деталей.
Групповой захват с линейным
расположением деталей (рис. 3.3.17) включает корпус
1, жестко закрепленный на руке робота 2,
подвижную зажимную губку 4, закрепленную
на корпусе. Подвижная зажимная губка 3
связана со штоком 5 силового цилиндра руки
2 робота и установлена с возможностью
перемещения по направляющим 6 в виде паза или
цилиндрических скалок, за счет которых
губки точно взаимно ориентированы одна
относительно другой. В подвижной губке 3 в
направлении захватываемых деталей выполнены
отверстия, в которых установлены подвижные
плунжеры 7, соприкасающиеся своим торцом
с захватываемыми деталями и подвижной
губкой 3.
В неподвижной губке предусмотрены
призматические базирующие выемки Р,
которые могут быть выполнены на сменной
прижимной планке 10, имеющей Г-образный
профиль поперечного сечения, которая
крепится к губке с помощью винтов 11.
При автоматизированной замене планки
самим роботом планку устанавливают на
губку посредством пальцев 12, закрепленных
вертикально в губке захвата и свободно
входящих в отверстия в планке, а также
подпружиненного горизонтально расположенного

СБООРОЧНЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
421
Рис. 3.3.17. Групповой схват робота с линейным расположением захватываемых деталей
фиксатора 13, взаимодействующего с гнездом
14 в прижимной планке 10. Планка 10
снабжена также фиксирующими гнездами 75,
посредством которых она удерживается
фиксаторами 16 магазина 17 сменных прижимных
планок. В магазине выполнены окна 18 и 19,
обеспечивающие доступ захвата к сменной
прижимной планке, выступы 20 которой
взаимодействуют с опорными планками 21
магазина.
Для загрузки захвата деталями применяют
трубчатые лотки с отсекателями деталей,
приводимыми в действие самим захватом, или
кассету с заранее ориентированными деталями.
Сборка группы деталей 22 с ответными
деталями 23 производится в сборочном
приспособлении 24.
Многопозиционное захватное
устройство для автоматизации сборочных операций
(рис. 3.3.18) представляет собой круглую
обойму, выполненную из соединяемых между
собой колец 1 и 2, закрепленную с помощью
кронштейна 3 на руке 4 ПР.
Внутри обоймы установлен поворотный
держатель 5 деталей, поворот которого
осуществляется посредством толкателя 6, шарнирно
закрепленного одним концом на держателе 5, а
другим - на штоке 7 пневмоцилиндра. Ось
крепления толкателя на держателе смещена
относительно оси симметрии захватного устройства.
В держателе 5 установлен фиксатор
углового положения, выполненный в виде
подпружиненного шарика 8, взаимодействующего
с фиксирующими гнездами 9. Зажимные
механизмы 10 могут быть расположены как с
одной стороны держателя, так и с двух его
сторон и служат для захвата собираемых
деталей типа втулок и валов. В центре держателя
закреплена втулка 11.
Рис. 3.3.18. Многопозиционное захватное
устройство для сборочного робота
с круговым расположением деталей
Конструктивное исполнение зажимных
механизмов может быть различным и
определяется свойствами собираемых деталей.
Наиболее универсальны механизмы, работа
которых основана на механическом креплении
деталей. Механизм для захвата деталей типа
валика (рис. 3.3.19, а) включает гильзу 7,
закрепленную в держателе 2, прижимы 3,
шарнирно закрепленные в гильзе и
подпружиненные относительно поворотного копирного
кольца 4, фиксируемого гайкой 5, в пазах
которого размещены ограничители 6
перемещения прижимов.

422
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Для захвата деталей 11 (рис. 3.3.19, б)
типа втулок, колец, стаканов и т.п.
использован механизм, включающий закрепленный в
держателе стержень 7, в радиальных
отверстиях которого установлены плунжеры 8,
сопряженные с прижимными планками 9,
контактирующими с внутренней поверхностью
захватываемой детали и удерживаемые
пружинным кольцом, а также с подпружиненным
конусом 10.
Для деталей из материала, обладающего
ферромагнитными свойствами, могут
использоваться зажимные механизмы, снабженные
электромагнитами (рис. 3.3.19, в, г). Такой
механизм включает базирующий элемент 1 из
немагнитного материала в виде стержня или
втулки, закрепленной в держателе 2, на
котором установлен электромагнит 3. Механизмы,
в которых используются постоянные магниты,
также включают базирующий элемент 1, на
котором крепится магнит 3. У зажимных
механизмов для деталей типа втулок и валов
повышенной точности в качестве крепежного
элемента используются цанги, охватывающие
детали соответственно по внутренней или
наружной поверхности.
Рассмотренные механизмы могут быть
выполнены однотипными по конструкции и
различаются только размерами для
обеспечения захвата группы различных деталей.
Для деталей, выполненных из
ферромагнитных материалов, разработан захватный
механизм электромагнитного типа (рис.
3.3.19, 	д). Он представляет собой трубчатый
корпус 7, внутри которого в стакане 2
помещен электромагнит, состоящий из катушки 3
с обмоткой и сердечника 4. Стакан соединен
с корпусом посредством компенсирующего
элемента - спиральной пружины 5 с
равномерным зазором между витками, —
обладающей достаточной жесткостью для удержания в
рабочем положении электромагнита с
захватываемой деталью.
С обоих концов сердечника выполнены
центрирующие конусы 6, предназначенные
для ориентирования присоединяемых деталей
8 и 9. Подобные конусы выполнены на
сменных вкладышах 7, форма которых весьма
разнообразна и отвечает форме захватываемых
деталей. Имеется фиксирующий механизм,
состоящий из шарика и пружины для
удержания вкладышей в рабочем положении. Для
захвата деталей с опорной поверхностью и
центрированием по отверстию центрирующий
конус может выполняться на
подпружиненном стержне сердечника с плоской захватной
поверхностью.
На внешней стороне корпуса,
выполненного из диэлектрика, закреплены
токоподводящие кольца, соединенные проводами
с обмоткой электромагнита, а на губках
клещевого схвата — контактные пластины,
соприкасающиеся с кольцами после взятия
роботом модульного захвата. Собираемые детали
имеют цилиндрическую форму либо сечение,
вокруг которого можно описать окружность
(например, шлицевые), а также круглые
отверстия.

ГИБКИЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРУЕМОЙ СБОРКИ
423
Рис. 3.3.20. Общий вид сборочного роботизированного комплекса групповой сборки:
ИО ПР — исполнительный орган ПР; 317 - загрузочные позиции; БЗУ — бункерное загрузочное устройство;
СП - сборочная позиция; БП - базовое приспособление; ГЗ - групповой захват;
ТУ — технологическое устройство
На рис. 3.3.20 показаны общий вид РТК
групповой сборки, входящие в него основные
элементы и свойственные им погрешности.
З.З.З.ГИБКИЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ
СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРУЕМОЙ СБОРКИ
Эффективным направлением
автоматизации сборочного серийного производства
является применение гибких
переналаживаемых комплексов (центров) (рис. 3.3.21) на
базе использования ПР и координатных
столов с программным управлением, имеющих
возможность точно перемещаться по двум или
трем координатам.
Такой стол служит для закрепления
приспособления, в котором зажимается базовая
собираемая деталь.
Другие детали, входящие в изделие, в
процессе сборки устанавливаются на базовую
промышленными роботами, размещенными
по периферии стола либо смонтированными
на нем, что дает возможность набирать детали
из неподвижных питателей.
Кроме этого, в состав комплекса
должны входить устройства питания деталями,
накопители деталей, технологические
исполнительные устройства, служащие для
выполнения непосредственного скрепления
собираемых деталей. Промышленные роботы
Рис. 3.3.21. Принципиальная схема сборочного
роботизированного комплекса:
ЗП - загрузочные позиции; ПР — промышленные
роботы; КС — координатный стол; П —
приспособление; СГ - силовая головка; 30 —
захватный орган; Г — гидростанция; ШД — шаговые
двигатели; ГУ — гидроусилители; ТУ —
технологическое устройство для запрессовки;
С—станина; СЧПУ— система числового
программного управления координатным столом;
БЗУ — бункерные загрузочные устройства;
РЗ — рабочая зона; Рь — давление воздуха

424
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
снабжаются быстросменными либо
широкоуниверсальными захватными органами и
рабочим инструментом.
В качестве питателей для небольших,
хорошо поддающихся бункеризации деталей
простой формы целесообразно использование
бункерных загрузочных устройств (БЗУ),
например, вибробункеров со спиральными
лотками и электромагнитным приводом.
Технологические исполнительные устройства в
составе рассматриваемого сборочного комплекса
в зависимости от своего функционального
назначения могут быть различными:
силовые агрегатные головки,
производящие промежуточные операции
механообработки (сверление деталей в сборе,
развертывание, нарезание резьб и т.п.);
гайко- и винтоверты, осуществляющие
соединение собранных в сборочную единицу
деталей посредством резьбовых крепежных деталей;
силовые технологические устройства
для выполнения запрессовки, обжимки,
чеканки, развальцовки и других операций,
связанных с пластическим
деформированием материала при выполнении неразъемных
соединений;
сварочные устройства для электродуго-
вой либо точечной сварки;
механизмы для нанесения смазки или
клея на поверхность соединяемых деталей, а
также механизмы для очистки последних.
Движение подачи для выполнения
большинства из указанных операций может
выполняться посредством привода
перемещений самого стола, что упрощает конструкцию
технологических устройств. Однако для такой
операции, как запрессовка деталей с натягом,
требующей большой осевой силы, необходим
проверочный расчет развиваемой приводом
силы.
S)
Рис. 3.3.22. Схемы, расширяющие технологические возможности сборочных роботов:
а - запрессовка с использованием автоматизированного приспособления с откидной скобой;
б — позиционирование ПР по внешнему демпфирующему устройству с жестким упором;
в — предварительное ориентирование базовой втулки поворотным захватом; г — улучшение условий
сборки посредством базового приспособления на основе реакции струи воздуха и воздушной подушки

ГИБКИЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРУЕМОЙ СБОРКИ
425
Все перечисленные устройства —
элементы комплекса - должны быть объединены
общей системой управления. В этом случае
РТК вследствие значительного расширения
технологических возможностей преобразуется
в сборочную роботизированную систему,
которая легко переналаживается, обладает
большой универсальностью и автономностью
при длительном функционировании в
автоматическом режиме.
Средства технологического оснащения
сборочных роботов в составе сборочной
роботизированной системы (СРТС) играют
основную роль в расширении их функциональных
возможностей. Введение в конструкцию
базового сборочного приспособления 7 (рис.
3.3.22, а) откидной скобы 2 с приводом 3 и
снабжение захвата силовым приводом 4
позволяют осуществлять соединения деталей
(например, запрессовку), которые ввиду
малой жесткости исполнительных органов ПР
не могут выполняться непосредственно
роботом.
Учитывая, что в гибком производстве
при групповой сборке масса захвата с группой
деталей варьируется в широких пределах, для
повышения точности и стабильности
взаимного ориентирования роботом 7 (рис. 3.3.22, б)
собираемых деталей могут применяться
внешние демпфирующие устройства 2,
монтируемые на захвате (либо в рабочей сборочной
позиции 3), работающие по жесткому упору 4.
Безотказность в значительной степени
повышается использованием в одной из
позиций многопозиционного поворотного
захвата 7 (рис. 3.3.22, в), закрепленного в
захватном механизме 2 специального конусного
ориентатора 2, который расположен от оси
поворота захвата на одинаковом с
присоединяемой деталью 4 расстоянии г (см. рис.
3.3.22, в). Взаимодействуя с базовой деталью-
втулкой 5, ориентатор устанавливает ее в
строго заданное положение, что
обусловливает последующую безотказную сборку.
Компенсация угловой погрешности
несовпадения осей сопрягаемых поверхностей
возможна путем использования эффекта
реакции струи сжатого воздуха, подаваемого в
сквозное отверстие базовой детали, и
воздушной прослойки, образующейся между ее
опорной поверхностью и сферической
поверхностью введенного в приспособление 7
(рис. 3.3.22, г) вкладыша 2, имеющего
микроканалы 3 для подачи сжатого воздуха под
давлением Рв. Базовая деталь смещается
поступательно по опорной плоскости и
поворачивается за счет наклона вкладыша.
Весьма разнообразны варианты
конструктивного исполнения питателей,
являющихся обязательным элементом любой СРТС.
При групповой сборке их выбор определяется
прежде всего параметрами и свойствами
собираемых деталей: размерами, массой,
способностью к бункеризации, а также числом
рабочих позиций схвата робота.
Для обеспечения длительной работы
СРТС без дозагрузки питателей деталями типа
втулок, имеющих фасонный внутренний
профиль, может быть рекомендовано загрузочное
устройство большой деталеемкости (рис.
3.3.23).
Устройство состоит из основания 7, на
котором неподвижно закреплен механизм
поворота 2 роторного магазина 3. На
основании роторного магазина 3 неподвижно
закреплены посадочные гнезда 4, в которых
установлены подвижные стержневые фиксаторы 5
с верхним 6 и нижним 7 направляющими
наконечниками. К неподвижному стержню
8,закрепленному на основании, жестко
крепятся механизм закрепления 9 стержневых
фиксаторов 5 в верхнем рабочем положении и
шибер 10 подачи деталей на рабочую
позицию 77. Механизм возврата 72, служащий для
возврата подвижного стрежня из рабочего
положения в исходное, также неподвижно
закреплен на оси 8 и кронштейне 13, жестко
закрепленном на основании 7. На основании
7 также закреплен механизм подъема 14
стержневого фиксатора. Взаимодействие всех
механизмов происходит при наличии деталей,
что контролируется датчиком 16, который
выдает сигнал на блок управления всего
загрузочного устройства.
Работа устройства осуществляется
следующим образом. Детали типа тел вращения с
внутренним отверстием любой конфигурации
загружаются вручную на стержневые
фиксаторы 5 в ориентированном по внутреннему
контуру положении. При подходе очередного
стержня к позиции разгрузки происходит
подъем стержня при помощи механизма
подъема 14 и фиксация его механизмом
закрепления 9 в верхнем рабочем положении.
Заготовки под действием собственного веса
будут спадать со стержня, а шибер 10 с
помощью пневмоцилиндра будет выталкивать
заготовку на исходную позицию 77. Когда
кончатся все заготовки, датчик 16 передаст
сигнал через блок управления на расфикса-
цию стержня в верхнем положении, который
под действием собственного веса падает в
посадочное гнездо 4, жестко закрепленное на
подвижном основании роторного механизма,
и происходит поворот роторного магазина 3
на следующую позицию. Загрузку устройства
можно осуществить в любое время работы по
мере освобождения стержней. Устройство
может выполнять загрузку деталей различной
номенклатуры в зависимости от требуемой
программы.

426
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Рис. 3.3.23. Загрузочное устройство для деталей типа втулок с профильным отверстием,
предназначенное для сборочных комплексов повышенной автономности
Другим перспективным направлением
автоматизации сборочных процессов является
создание автоматизированных сборочных
центров. Сборочные центры оснащают
автооператорами (манипуляторами) для смены
инструмента и автооператорами для подачи
деталей. Это усложняет их конструкцию.
Сборочные центры обеспечивают
разнообразные перемещения базирующих органов
(столов) и инструментальных (рабочих)
головок, осуществляющих разнообразные
воздействия на детали, например, запрессовку,
завинчивание, развальцовку, клепку, пайку,
обжимку и т.п.

ГИБКИЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРУЕМОЙ СБОРКИ
427
Они позволяют в одном агрегате
осуществлять сборку сборочных единиц, состоящих
из большого количества деталей, причем
номенклатура и типоразмеры последних могут
меняться. Во многих случаях они могут
обеспечить комплексную сборку сборочных
единиц и изделий подобно сборочным линиям.
Основное их отличие от линий состоит в
пространственной сосредоточенности позиций и
рабочих органов, что, в свою очередь, требует
последовательного выполнения отдельных
переходов, в то время как на линиях
отдельные переходы совмещены во времени.
Типовая схема сборочного центра с круглым
поворотным столом показана на рис. 3.3.24, а.
Над столом 9 с базирующими
приспособлениями 10 на направляющей стойке 8
размещена шпиндельная инструментальная
головка 7 со сменными сборочными
инструментами. Головка осуществляет операции
сопряжения деталей, которые подаются к
месту сборки манипулятором 6. Последний
извлекает их из магазина 5 деталей, который
управляется приводом 3 с программным
управлением. Детали в гнезда магазина 5 из
загрузочных устройств 4 подаются
питателями, которые работают по программе,
определяемой циклом работы центра.
Инструментальная головка обслуживается
манипулятором 2, который забирает сменные
инструменты 72 из инструментального магазина 11. Весь
сборочный центр монтируется на станине 7.
Он оснащен общей и периферийными
системами программного управления.
Схема сборочного центра с
двухкоординатным столом показана на рис. 3.3.24, б. На
станине 7 смонтирован двухкоординатный
стол 2 с размещенной на нем базовой
деталью 10. Рабочие сборочные механизмы
находятся в укрепленном на стойке 4
инструментальном магазине 5, на котором
смонтированы манипуляторы, например 3 и 8. Они
выполняют функции не только подающих
механизмов, но и рабочих сборочных головок.
Так, манипулятор 8 оснащен головкой 9. В
ней смонтированы захваты, удерживающие
ц
деталь при переносе, и сборочные органы
(толкатели, винтоверты и т.д.) Такое
конструктивное решение несколько усложняет саму
головку, однако общая схема центра
упрощается. Манипуляторы обслуживаются
загрузочными устройствами 6, из которых собираемые
детали попадают на выходные позиции 7,
откуда их забирают манипуляторы. Последние
могут перемещаться (вверх-вниз)
относительно магазина 5. Инструментальные головки
могут быть установлены непосредственно в
магазине 5, однако и в этом случае
необходимы промежуточные перегрузочные звенья,
передающие детали на сборочные позиции.
$
Рис. 3.3.24. Схемы сборочных центров

428
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
В ряде случаев координатные столы 2
следует оснащать кантователями, с помощью
которых базовые детали поворачиваются в
разные положения. Конструкции таких
кантователей такие же, как кантователей,
используемых в автоматических линиях для
механической обработки деталей.
Таким образом, сборочный центр
включает в себя: управляемые базирующие органы,
позволяющие размещать базовые детали в
разных местах и в разных положениях в
определенной пространственной зоне; магазины с
исполнительными сборочными головками,
осуществляющие совмещение и соединение
деталей; магазины с комплектами собираемых
деталей и загрузочно-ориентирующие
устройства; манипуляторы-перегрузчики для связи
магазинов с базирующими органами и
сборочными головками, а также для проведения
непосредственно сборочных операций; общую
и периферийные системы программного
управления, осуществляющие в требуемой
последовательности работу каждого органа и
согласование их действий друг с другом.
На рис. 3.3.24, в показана схема
сборочного центра с траверсой. Базовая деталь 2
устанавливается на столе 4, который
перемещается вдоль направляющих по стрелке А. На
траверсе 8 по стрелке Б движется каретка 7, на
которой находится головка 6 манипулятора 1 с
захватом 5. Манипулятор может перемещаться
по стрелке В, головка 6 — по стрелке Г.
Захват манипулятора выбирает
поочередно детали, сопрягаемые с базовой деталью
из транспортирующих лотков-накопителей 9.
В накопитель детали устанавливают вручную
или с помощью бункерных загрузочных
устройств, и они поступают на позиции захвата
самотеком. В необходимых случаях выходные
позиции бункеров можно располагать
непосредственно на позиции захвата.
В таком сборочном центре манипулятор
является как подающим органом, так и
исполнительным рабочим механизмом,
осуществляющим сопряжение деталей. Для захвата
различных деталей из разных лотков каретка
движется вдоль траверсы и останавливается в
фиксированных положениях. После этого
каретка выводится на сборочную позицию.
Управление сборочными операциями
осуществляется по программе. Благодаря
смене программ центр производит сборку других
изделий. Вся конструкция центра
монтируется на станине 3. Такая конструкция
сборочного центра позволяет оснащать каретку
рядом головок с манипуляторами. Так,
например, манипулятор, аналогичный по
конструкции манипулятору 7, может быть размещен
по другую сторону каретки, что позволит
вести параллельную сборку двух изделий.
Возможна также установка на траверсе
нескольких кареток с манипуляторами. При этом
располагать их на траверсах можно по-
разному.
Конструкция сборочного центра с
поворотным столом и двумя манипуляторами,
выполняющими раздельные функции,
показана на рис. 3.3.24, г. На траверсе 3 центра
установлены две каретки 1 и 2, имеющие
отдельные приводы. На каретке 2 размещен
манипулятор 9, выполняющий функции
рабочей инструментальной головки. Манипулятор
работает в комплексе с магазином 4 сменных
сборочных инструментов, в гнездах которого
размещен набор необходимых для
осуществления сборки типовых исполнительных
приспособлений, например, гайковертов,
клепальных головок и т.п.
Манипулятор 10 является загрузочным и
подает из блока 12 магазинов 11 детали на
сборочную позицию. Захват манипулятора 10
подводится к повернутому в нужное
положение блоку 12, выбирает из магазина 11
требуемую деталь и переносит ее на сборочную
позицию. При этом блок 12 поворачивается и
подводит на позицию захвата необходимый
для дальнейшей сборки магазин.
После того, как очередная деталь
подведена на место сборки, опускается
манипулятор 9, который осуществляет сопряжение
деталей, подаваемых манипулятором 10. При
необходимости в процессе сопряжения
взаимодействуют оба манипулятора: загрузочный
10 поддерживает и ориентирует деталь, а
рабочий 9 — соединяет ее с другими. Базовая
деталь 8, установлена на столе 5,
перемещающемся по станине 6. В общем случае стол
может двигаться по нескольким координатам.
Все элементы центра, кроме стола,
размещены на траверсе 3, которая устанавливается на
требуемой высоте и фиксируется
относительно колонн 7.
На рис. 3.3.25, а показан общий вид
РТК для сборки узла низковольтной
аппаратуры "Колодка", состоящей из корпуса,
четырех пружинных шайб и четырех винтов. В
состав РТК входят смонтированные на общем
основании /7: ПР 1 модели РС-5 с
четырехместным струйным захватом 21;
вибробункеры 2, 3, 18 с лотками 22, 4, 19 для подачи
шайб на базирующую позицию 20;
вибробункеры 8, 12 с отсекателями 7, 13 и гибкими
трубчатыми лотками 6, 14 для подачи винтов
к винтовертам 5, установленным на выходном
валу флажкового пневмопривода 9,
закрепленного на перемещаемом с помощью
пневмоцилиндра 11 кронштейне 10; приемник
корпусов 16 с лотком для их подачи на кон-
трольно-базирующую позицию 15.

ГИБКИЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРУЕМОЙ СБОРКИ
429
Агре гатно-модульная компоновка дает
возможность применять оригинальные
функциональные устройства — струйный захват,
чаши бункеров для шайб, контрольно-
базирующую позицию, механизм подъема и
опускания винтовертов. Остальные, наиболее
сложные в конструктивном исполнении
функциональные устройства (модули и
агрегаты) — робот, виброприводы, винтоверты и
отсекатели — могут быть использованы при
переходе на другой объект сборки без каких-
либо переделок.
Характерной особенностью
технологического процесса сборки, выполняемого данным
РТК, является то, что используются две
степени подвижности робота — подъем и
выдвижение руки, — что позволяет снизить
энергозатраты и повысить производительность.
На рис. 3.3.25, б показана схема сборки
"Колодки". Захваченные тройным захватом из
потоков S2, *$з» ^4 шайбы после контроля их
комплектности переносятся в зону
расположения корпуса, доведенного до упора в
стенку контрольно-базирующей позиции подачи
потоком корпусов S\. Опусканием руки
робота штыри захвата входят в отверстия корпуса,
который после ее выдвижения перемещается
на контрольно-базирующую позицию. На

430
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
позиции корпус фиксируется четырьмя
выдвигающимйся штырями. После того,
как захват надел шайбы на штыри, он
возвращается в исходное положение для
подачи следующего комплекта шайб. Винтовер-
ты, опускаясь, собирают сначала первую
пару винтов из потоков S$ и S^, а затем,
повернувшись на 180° — вторую пару
потоков Sj и S%.
Правильность и комплектность сборки
контролируются по глубине завинчивания
винтов, резьбовые части которых утапливают штыри
контрольно-базирующей позиции, вызывая
срабатывание концевых переключателей. Из зоны
сборки собранные узлы перемещаются роботом
при подаче следующего корпуса в сортировочное
устройство, осуществляющее их разбраковку на
’’годные" и "бракованные".
На рис. 3.3.26 показан РТК для сборки
изделий, включающих до шести деталей. В
его состав входят: двухленточные
транспортные модули - нереверсивный 4 и
реверсивный 77 с адресными датчиками 7 и отсекате-
лями 6, подъемники с роликовыми
направляющими 5, устройства промежуточного
базирования кассет со спутниками 3, основание
20 с роботом 1 модели РОСА, механизм
фиксации соединения (винтоверт) 10 с
базирующим устройством 19, вибробункеры 18,
накопители для кассет 11, штабелер 13 с
вилочными захватами 12, устройство загрузки
вибробункеров 14 с приемной воронкой 15 и
гибким лотком 16 и система управления типа
ГАУС на базе микроЭВМ (на рисунке не
показана). Собираемые детали размещаются в
контейнерах-кассетах 9, установленных на
платформах-спутниках, снабженных адресова-
телями 8. Детали, загружаемые в чаши
вибробункеров 18, насыпаны навалом в
контейнерах, также установленных на спутниках. Для
некондиционных деталей и узлов
предусмотрена тара 2.
Функционирование данного РТК в
составе сборочной линии осуществляется
следующим образом. В секциях накопителей 11
предварительно размещаются спутники с
кассетами Р, содержащие упорядоченные в
пространстве детали, и спутники с контейнерами
для неупорядоченных деталей. Число секций
накопителя выбирается в зависимости от
числа деталей в узле и требуемой
продолжительности автономной работы комплекса.
Накопители имеют свободные секции, число
которых равно числу занятых секций. Число
секций, содержащих загрузочные устройства 14
выбирают из условия осуществления
своевременной загрузки вибробункеров, находящихся
на столе 20.
Рис. 3.3.26. Общий вид РТК для гибкой автоматической линии

ГИБКИЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРУЕМОЙ СБОРКИ
431
Перед началом работы робот 1 забирает
из базирующих позиций 3 опорожненные
кассеты, выталкивая их на подъемники 5,
которые затем опускаются, что дает
возможность спутникам войти в контакт с лентами
транспортного модуля 4, отводящего кассеты
на позицию загрузки. В процессе удаления
опорожненных кассет с транспортного модуля
17 захватные органы 12 штабелера 13
находятся в нижнем положении и в момент
поступления в них кассет осуществляют их
перегрузку на транспортный модуль 4.
После освобождения базирующих
позиций от кассет, удаленных модулем 4 по своим
адресам, начинается их загрузка новыми,
заполненными кассетами из секций-
накопителей 11 посредством штабелера 13.
После загрузки базирующих позиций отсека-
тель на входе транспортного модуля 4
опускается, что дает возможность пройти кассетам,
поступающим из предыдущих РТК или
циркулирующим по транспортной системе линии.
При опорожнении чаш вибробункеров 18
штабелер 13 по команде от датчиков
устанавливает кассету с соответствующими деталями
в устройство выгрузки 14, а робот 7, захватив
имеющимся на его руке пальцем конец
гибкого лотка /6, снабженного специальной
скобой, освобождает его из держателя и
размещает над опорожненной чашей. Устройство
выгрузки поворотом кассеты выгружает
находящиеся в ней детали в воронку /5, детали по
гибкому лотку поступают в чашу. Пустой
контейнер устанавливается штабеллером 13 на
транспортный модуль 4 и подается на
загрузку. Заполнение секций накопителей
кассетами с деталями осуществляется по команде от
датчиков 7, считывающих информацию,
находящуюся в адресователях 8. При
использовании РТК для сборки в автономном режиме
транспортный модуль 4 также выполняется
реверсивным, в результате чего отпадает
необходимость в отсекателях на его входе.
На рис. 3.3.27, б показан пример
компоновки из подобных РТК гибкой
автоматической линии для сборки приводного
электромагнита гидроусилителя комбайна "Дон" (рис.
3.3.27, я).
С точки зрения роботизированной
сборки этого изделия необходимо изменить
конструкцию некоторых его деталей, в частности
катушки 5, у которой гибкие выводы
заменены на жесткие, крышки 10 с
токоподводящими ламелями и прокладки 9. Винт /, запорное
кольцо 2, магнитопровод 3 с полюсной
вставкой 7, якорь 4, гильза 6 и кольцо 8 остались
без изменения.
Линия состоит из гибкой транспортной
системы 1 (см. рис. 3.3.27, б) на основе
двухленточных транспортных модулей с
приводной станцией 8, вокруг которой в
соответствии с технологическим процессом сборки
расположено восемь роботизированных
технологических комплексов РТК, выполненных
на базе роботов 5 типа "РОСА”. Круговое
движение кассет с объектами сборки
осуществляется с помощью поперечных транспортных
модулей 2 и подъем ни ков-перегружателей 10.
РТК-1 осуществляет сборку якорей
электромагнитов, находящихся в четырех кассетах
41
Рис. 3.3.27. Приводной "Электромагнит" (а) и структура гибкой автоматической линии для его сборки (б)

432
Глава 3.3. СБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
базирующих позиций конвейера 3 и
базирующей позиции 7 с винтами и запорными
кольцами, подаваемыми из вибробункеров 4. Робот
снабжен винтозавертывающим модулем с
захватными губками, который комплектует
кольцо с винтом и переносит их к
определенной ячейке кассеты, где происходит
окончательная сборка узла. Собранные узлы в тех же
кассетах перемещаются в рабочие зоны РТК-
2, осуществляющего их установку в магнито-
провод и фиксацию соединения с помощью
чеканки, производимой технологическим
устройством 9. Предварительно окунанием в
ванну 6 наносится смазочный материал. РТК-
3 собирает в кассетах магнитопроводы с
катушками; РТК-4 устанавливает на катушку
гильзу, фиксируя ее на магнитопроводе
закаткой нижнего конца посредством закаточного
устройства; РТК-5 устанавливает в гильзе
кольцо, фиксируемое также закаткой.
Собранные таким образом электромагниты
поступают в кассетах в рабочую зону РТК-6, где
они комплектуются прокладкой, крышкой и
проходят контроль правильности
расположения выводов катушки в отверстиях
токопроводящих ламелей. Затем РТК-7 фиксирует
крышку с прокладкой тремя винтами, а РТК-
8 обеспечивает пайку выводов катушки и
окончательный контроль параметров
электромагнита.
Управление работой линии
осуществляется с помощью гибкой автоматизированной
системы управления типа ГАУС на базе мик-
роЭВМ.
На рис. 3.3.28, а показан РТК для
сборки манометров типа МТП1-4. Манометр
включает в себя корпус с исполнительным
механизмом 1 (см. рис. 3.3.28, б), стекло 2,
резиновую пробку 3, демпфер 4, защитный
колпачок 5.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
433
Деталь 1
Изделие
Деталь Z
№130 11 I
\
1IIII и IIII ии
Рис. 3.3.29. Схема технологического процесса сборки манометров типа МТП1-4
Габаритные размеры собираемых деталей
мм, не более: длина - 600, ширина — 320,
высота - 840.
РТК содержит: транспортную
вертикально-замкнутую систему /, манипуляторы 2
типа ПР-АСС-500 и ПР5-2, вибробункеры 5,
кассетное устройство 4, устройство
управления 5.
РТК выполняет следующие операции
(рис. 3.3.29): перекладку резиновой пробки из
вибробункера в гнездо спутника с помощью
манипулятора ПР5 (поз. 7); загрузку корпуса
манометра в сборе с исполнительным
механизмом с конвейера в спутник
манипулятором робота ПР-АСС-500 (поз. 2); перекладку
стекла манометра из кассетного устройства в
корпус манометра, установленный на
спутнике манипулятором робота (поз. 3); установку
резиновой пробки из гнезда спутника в
корпус манометра; контроль наличия пробки и
стекла в корпусе манометра (поз. 4); подачу
демпфера из вибробункера и его сопряжение
с держателем корпуса манометра;
завинчивание демпфера в держатель корпуса манометра
(поз. 5); контроль наличия демпфера в
держателе и глубины его завинчивания (поз. 6);
подачу защитного колпачка 5 из
вибробункера и надевание его на держатель манометра
(поз. 7); контроль наличия защитного
колпачка на держателе манометра; перекладку
готового изделия на конвейер, а бракованного
в тару (поз. 8).
Характеристики РТК следующие:
производительность — 600 сборок/ч, режим работы —
полуавтоматический; напряжение питания
220/380 В; давление сжатого воздуха 0,4-0,6 МПа;
занимаемая площадь 5 м2; количество рабочих
позиций 8; масса спутника с транспортируемым
изделием не более 4 кг; продолжительность
цикла 6 с; вид привода — пневматический;
используемые манипуляторы ПР-АСС-500, ПР5-2;
грузоподъемность роботов соответственно 3,2 и
0,32 кг; число степеней подвижности -
соответственно 2-3, 2-5; погрешность
позиционирования роботов — соответственно 0,05 и 0,10
мм; устройство управления —
микроконтроллер программируемый МКП-1.
Вспомогательные устройства используются в
зависимости от собираемых изделий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гусев А.А. Адаптивные устройства
сборочных машин. М.: Машиностроение,
1979. 208 с.
2. Технологические основы
агрегатирования сборочного оборудования / А.И. Да-
щенко, Ю.М. Золотаревский, И.И. Ламин и
др. М.: Машиностроение, 1991. 272 с.
3. Технологическая подготовка гибких
автоматизированных сборочно-монтажных
производств в приборостроении / Н.П. Мет-
кин, М.С. Лапин, В.И. Гольц, П.И. Алексеев.
М.: Машиностроение. Ленингр. отделение,
1986. 192 с.

434
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
Глава 3.4
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
СБОРОЧНЫХ МАШИН
3.4.1. 	СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
АВТОМАТИЧЕСКИХ СБОРОЧНЫХ МАШИН
При автоматизации сборки необходимо
обеспечить требуемое качество собранных
соединений, а в условиях серийного
производства изделий важно также сократить
длительность переналадки технологической
оснастки с оборудованием.
Важнейшее значение при
автоматической сборке изделий приобретает
возможность соединения деталей по посадочным
поверхностям вращения с малым
гарантированным зазором ±(0,025-0,1) мм и резьбовых
деталей. Для этой цели используют
адаптивные сборочные устройства (А.с. 199637,
208424 СССР).
Различают две основные разновидности
таких адаптивных устройств: активные и
пассивные. Активные адаптивные устройства
либо обеспечивают управление
непосредственно относительным положением
сопрягаемых посадочных поверхностей соединяемых
деталей либо посредством контроля за
положением поверхностей, расположенных с
наибольшей точностью относительно посадочных
поверхностей этих деталей. Поэтому они
могут обеспечить соединение деталей с
гарантированным зазором свыше 10 мкм.
Пассивные адаптивные устройства
обеспечивают управление положением косвенным
образом по деформации (прогибу) или
перемещению соединяемых деталей под действием
реакций возникающих при контакте деталей.
Значения реакций зависят от ряда факторов
(коэффициента трения, места контакта
деталей, фактических размеров соединяемых
деталей и др.), многие из которых могут
изменяться в значительных пределах, вследствие
чего точность регулировки положением
деталей будет ниже.
Для определения параметров адаптивных
сборочных устройств при их проектировании
необходимо иметь исходные данные и
определить условия их работы, исключающие
возможность заклинивания соединяемых
деталей.
Для определения условий заклинивания
соединяемых деталей по поверхностям
вращения необходимо найти взаимосвязь между
относительным положением деталей,
значениями и направлениями действующих сил и
моментов, их скоростей и ускорений в
различные моменты времени их соединения.
Процесс соединения состоит из двух
основных этапов: скольжения устанавливаемой
детали по фаске сопряженной детали и
сопряжения соединяемых деталей по
поверхностям вращения до окончательной сборки
соединения.
Для первого этапа установки вала с
конической посадочной ступенью в отверстие
детали (рис. 3.4.1) можно написать [2]
тхс = [- ц sin(y + (рк) + cos(y + (pK)]Wi - G sin e;
mZc = [p cos(y + cpK) + sin(Y + Фк)]^1 - G cos s;
hi = {[- Й sin(y + <pK) + cos(y + Фк)]гс +
+ [ц cos(y + <pK) + sin(y + <pK)](xc +DA /2 + Ca\&a^Nu
где m, xc , zc “ соответственно масса
устанавливаемой детали и ускорение ее центра
тяжести соответственно вдоль координатных
осей х и z; ц ” коэффициент трения в месте
контакта соединяемых деталей; у —
допустимый угол относительного поворота
соединяемых деталей в момент их центрирования; фк -
угол уклона конусных посадочных
поверхностей соединяемых деталей; N\ — нормальная
реакция в месте контакта соединяемых
деталей; G — сила тяжести устанавливаемой
детали^ - угол наклона оси посадочной
поверхности отверстия базовой детали по
отношению к координатной оси z\ хс„ Zc ~
расстояния, на которые перемещается центр тяжести
С устанавливаемой детали соответственно
вдоль координатных осей х и z ; DA -
максимальный диаметр конусного отверстия
базовой детали, изготовленного по верхнему
предельному отклонению; СА, ц>А —
соответственно минимальные высота и угол заходной
фаски в отверстии базовой детали.
Решив систему уравнений (3.4.1) для
каждого текущего значения времени, можно
определять координаты хс, zc центра тяжести с
устанавливаемого вала, его скорости и
ускорения xc,Zc,У , а также угол у, значение
нормальной реакции N\, а следовательно, и
траекторию движения вала.
Зная траекторию движения вала, можно
спроектировать исполнительный механизм,

СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СБОРОЧНЫХ МАШИН 435
обеспечивающий требуемое относительное
положение соединяемых деталей в момент их
центрирования, а также определить режимы
сборочного процесса: скорость ии
поступательного движения сборочного инструмента,
осевую сборочную силу £и др.
Наибольшая опасность заклинивания
возникает в момент центрирования
соединяемых деталей, когда результирующая сила,
действующая на устанавливаемую деталь,
пересекает область равновесия, являющуюся
общей площадкой конусов трения (см. рис.
2.4.28-2.4.32) и ограниченную
многоугольником с вершинами (см. рис. 2.4.27) £^3, Е\.4,
Е2-3, £2-4- Координаты этих точек находятся
как пересечение образующих конусов трения
2фХ1 и 2срТ2- По мере соединения деталей
общая площадка конусов трения удаляется от
начала координат, что уменьшает опасность
заклинивания деталей.
Необходимым условием соединения
деталей без заклинивания является наличие в
момент их центрирования области без общей
площадки конусов трения.
При небольшом зазоре в соединении
зона без заклинивания отсутствует (см. рис.
2.4.28), т.е. независимо от места приложения
результирующей силы, ее модуля и
направления при сборке неизбежно заклинивание
деталей. Граничные значения угла у = ун
скрещивания осей посадочных поверхностей
вращения соединяемых деталей и координаты
Zb = Zbh точки контакта между
соединяемыми деталями можно определить, используя
уравнения
ZBh
(£>а + Qtg(pK)tg(y к + срк - фт|) - СА
l-tg<pKtg(yK +фк -cpTi)
(3.4.2)
%Вк ~
- Da sin(YK +Фк)5»Пк +cos<pК(РА -dB cosyK)
sin(yK +<pK)(sinyKtg<pK - cos<pTl) - sin q>K
(3.4.3)
где фт1 = arctgp.
Граничные значения угла ук и
координаты Zbk рассчитывают по формулам (3.4.2) и
(3.4.3). Сравнив zb с Zbk или У с ук можно
судить о заклинивании соединяемых деталей
(рис. 3.4.2). При установке во втулки с
отверстиями диаметром DA - 30 мм валов с
посадочными ступенями диаметром dB =
= 29,9...29.,4 мм с уклоном 0-10°, имеющими
заходные фаски СА = Св = 1,5 мм, Фл = фв~ 45°,
возможно соединение деталей без
заклинивания, если р < 0,1 или fi = 0,2 и фк = 10° для
dB = 29,8...29,4 мм. При ц = 0,2 возможно
соединение деталей с конической (фк = 5°) и
цилиндрической посадочными ступенями при
зазоре в соединении не менее 0,6 мм. В
остальных случаях неизбежно заклинивание
деталей в процессе сборки соединения.
Если условие zb ^ Zbh или Y ^ Ун
соблюдается, то заклинивание неизбежно, если не
соблюдается, - то возможно, что соединение
будет обеспечено, это зависит от того, какое
направление имеет результирующая сила (см.
рис. 2.4.28). Направление действия этой силы
зависит от конструктивных особенностей
сборочного механизма, податливости
технологической системы, погрешностей совпадения
осей посадочных поверхностей деталей и др.
Независимо от способа соединения деталей
результирующая сила не должна пересекать
общей площадки конусов трения, т.е. для
*1_з < *2_з ^ *в направление действия
результирующей силы будет справа от точки £2-3, а
для *2-з < - А4/2 ~ справа от точки £1.3.
Сборка соединения по поверхностям
вращения выполняется
жесткопрограммируемыми сборочными механизмами несколькими
способами:

436
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
2в,мм
Рис. 3.4.2. Графики зависимостей координат zB
от диаметров посадочных поверхностей
соединяемых деталей :
конических с <рк = 5° и £>А = 28 мм;
сплошными линиями — по формуле (3.4.3),
штриховыми - по формуле (3.4.2)
вал переносится захватным устройством
промышленного робота (ПР) на позицию
сборки, где под действием силы тяжести
устанавливается в отверстие базовой детали;
исполнительные механизмы сборочной
машины перемещают устанавливаемый вал на
позицию сборки, а пуансон досылает ее;
исполнительный механизм удерживает
устанавливаемый вал в процессе сопряжения.
Так как не всегда удается достичь необходимой
соосности соединяемых деталей, сборочный
механизм снабжают компенсационными
звеньями, размещенными в сборочной головке,
захватном устройстве (ЗУ), инструменте или
запястье, которое прикрепляется к руке ПР.
При соединении деталей под действием
пуансона пресса сборочной машины
необходимо, чтобы результирующая сила (см. рис.
2.4.32) проходила справа от точки £2-3 (для
*2-з < -Д4/2 справа от точки £1-2). Учитывая
это, а также то, что сборочная сила F больше
силы тяжести G устанавливаемого вала,
можно записать [6]:
*2-3 ~XS= ./>(*2-3 - Zs), (3-4.4)
где xs = хс + К sin(<pH - у) + pcos(k + у);
Zs = Zc - К cos(cp н - У) + Р sin(X + у); fF -
коэффициент трения в месте контакта детали
с пуансоном.
Уравнение (3.4.4) определяет связь
между геометрическими параметрами
соединяемых деталей, направлением и местами
приложения сборочной силы F, сил трения в
точках контакта соединяемых деталей и
между торцом устанавливаемого вала и
сборочным инструментом. Детали соединяются без
заклинивания только при таком соотношении
всех параметров процесса, когда равенство
(3.4.4) 	будет соблюдено. Например, когда
граничное значение координаты общей
площади конусов трения Е2-3 находится на
образующей отверстия базовой детали (см. рис.
2.4.38) при длине вала lF = DA( 1 + p)/(sin у +
+ tgcpx), допустимый угол скрещивания осей
соединяемых цилиндрических (<рн = 0)
поверхностей деталей будет
г доп
= 90° - (рт2 - arcsin
dB/ (daI
I И2 +1
(3.4.5)
где cpxl = фх2.
На рис. 3.4.3 даны графики зависимости
углов удоп от Da - dB при длине валов
1р = 90 мм и fp = ц.
При сборке деталей с небольшим
зазором исполнительный механизм должен
удерживать вал упругими базирующими
элементами.
Для соединения деталей без
заклинивания необходимо управление податливостью
базирующих и других устройств под
действием сил и моментов:
„ ( . , „ л
1 ZW
*2-3
■ -
М F
1Y1 w1 zw
Fl + F2wJ
Ft y/Fxw
F + F2
1 XW T 1 IW
Z2-3 - Zy,
либо
(3.4.6)
^ *U*2-3 - *w) + (*,vh - *W)(*W - Z2-3)KX
Ay ,
YH “У
(3.4.7)
где Fw, Fjw, Mw — соответственно силы и
момент, действующие на упругий элемент в
точке w; xw — координата точки w упругого
элемента в последующие моменты после
начального контакта соединяемых деталей; x)VH —
координата точки w упругого элемента в
начальный момент соединения деталей; Кх, Ку —
упругие перемещения соответственно по
направлению оси х, у, Кх — Ку\ ун - у = Ду.
В момент центрирования наибольшая
опасность заклинивания соединяемых деталей
возникает тогда, когда одна из них частично
войдет в отверстие другой. Момент,
действующий в точке w, можно определить из
схемы, показанной на рис. 3.4.4:
Mw F^,{xw - xN) - AxzwKx, (3.4.8)
где xN - координата постоянной точки
контакта в отверстии детали; Дх - упругое
смещение точки w вдоль оси х.

СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СБОРОЧНЫХ МАШИН 437
+
rtt-
т
МЯМ
m-ojs
~W 20 30 40 50 60Pa(tfi\,MKti
- Номинальный размер 12 мм

i riS'/z^z/M
Рис. 3.4.3. Схема для определения условий
соединения деталей по поверхностям вращения
с гарантированным зазором:
1, 3 - теоретические кривые;
2 — экспериментальная кривая
Решив совместно уравнения (3.4.7) и
(3.4.8), найдем
Кх =
Fzw{ 2*w XN *2-3)
(2zw-Z2-3)A*
(3.4.9)
Kv
F&v (*>v
-xn)-AxzwKx
Ay
(3.4.10)
где Ay — изменение угла поворота упругого
элемента.
Рис. 3.4.4. Устройство пассивной адаптации
для соединения деталей по поверхностям вращения
без заклинивания деталей:
kx, kz, ку — компенсаторы соответственно
смещений и поворота
Спроектировав устройства в
соответствии с рассчитанными по формулам (3.4.9) и
(3.4.10) 	значениями перемещений упругих
элементов, можно гарантировать соединение
всех поступающих на сборку деталей. Для
сохранение требуемого качества соединяемых
деталей реакции в точках их контакта не
должны вызывать напряжений, превышающих
допустимые значения пределов прочности
материалов деталей.
При использовании сборочных роботов
движения совершаются на значительные
расстояния. Плечи сборочных роботов обладают
большой массой. Все это вызывает большие
инерционные нагрузки, которые могут
превышать силы тяжести подвижных частей
сборочных роботов и устанавливаемой
присоединяемой детали. Необходимо принимать меры
к их снижению.
Пассивные адаптивные устройства
способны обеспечить соединение деталей по
посадочным поверхностям вращения с зазором,
не меньшим чем 0,020 мм, так как эти
устройства не учитывают изменения диаметров
посадочных поверхностей и заходных фасок
деталей, а также положения этих посадочных
поверхностей относительно базовых.
В процессе сборки действуют
переменные динамические нагрузки, возникающие
под действием сборочной силы, различной
для различных моментов соединения деталей
вследствие изменения относительного
положения деталей, переменной жесткости
звеньев технологической системы [4].
Сила закрепления устанавливаемой в
захвате детали центрирует и удерживает ее от
падения под действием собственной силы
тяжести, сил инерции и других сил. Для
первоначального момента соединения деталей по
поверхностям вращения соотношение между
сборочной силой F и нормальной реакцией
N\ (см. рис. 3.4.1) [2]следующее:
F = (sin|cp| + р cos ер), (3.4.11)
где р — приведенный коэффициент трения в
местах контакта соединяемых деталей (для
стальных деталей р = 0,12...0,22). Угол
Ф = arctg-—~ arcctgU + fF) = 66°15',
И + />
где ф — угол между направлением действия
силы трения и координатной осью z; /f К 0,1
- коэффициент трения в месте контакта
пуансона с деталью для стальных деталей.
Угол ф зависит от формы сопрягаемых
поверхностей соединяемых деталей. Если
устанавливаемый вал направляется заходной
фаской отверстия базовой детали, то ф = фА, а если

438
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
собственной фаской вала, то Ф = Ф# + |ун| В
первоначальный момент сборки соединения
деталей неизвестно, как будут направлены
сила трения и нормальная реакция. Поэтому
принимают тот вариант действующих сил,
при котором нормальная реакция будет
максимальной, что гарантирует качественное
соединение всех деталей.
В ряде случаев соединяемые детали
могут не иметь заходных фасок определенных
форм и размеров. Тогда силы трения будут
действовать вдоль образующих сопрягаемых
поверхностей деталей. В уравнении (3.4.11)
ф = |ун|, если детали соединяются по
цилиндрическим поверхностям, и ср = срк или
ф = фк+|ун| — если по коническим
поверхностям.
При сопряжении деталей по коническим
поверхностям и цилиндрическим
поверхностям с гарантированным зазором сборочная
сила имеет максимальное значение в момент
центрирования соединяемых деталей, так как
относительный перекос будет наибольшим. Ее
значение можно найти из уравнений
равновесия устанавливаемой детали [см. формулы
(2.4.66) и (2.4.67)]. Однако следует учесть, что
сила тяжести устанавливаемой детали
уравновешена силами трения при ее закреплении в
упругих базирующих устройствах, поэтому в
формулах (2.4.66) и (2.4.67) сумма этих сил
будет равна нулю.
Из формулы (2.4.74) следует, что
соединяемые детали не заклиниваются, если
проекции сборочной силы на ось Л" и момент,
действующий около оси Y', будут малы.
Поэтому запястье руки сборочного манипулятора
Mr
Рис. 3.4.5. Устройства пассивной адаптации
для компенсации относительного положения
соединяемых деталей
выполняют достаточно податливым (рис.
3.4.5, 	а). Вал 2 под действием момента сил
трения будет поворачиваться до тех пор, пока
не займет положение вдоль оси посадочной
поверхности отверстия втулки 7, а затем он
смещается и входит по заходной фаске в
отверстие втулки. Сила Fx только смещает вал и
не поворачивает его, а под действием момента
Му он поворачивается, чем обеспечивается
независимая компенсация относительных
смещений и поворотов соединяемых деталей.
В первоначальный момент соединения
деталей относительное смещение производится
перемещением вертикальных стержней 6,
укрепленных в корпусе 7 и пластине 4, а
после центрирования деталей устройство
компенсирует относительный поворот
наклонными стержнями 5, связывающими пластины 3
и 4, которые снабжены отверстиями под
привод захвата 8.
Требуемую податливость С запястья
руки манипулятора можно рассчитать,
используя матричный способ вычисления:
i
Qi
Fi
j
С22
0
Fj
к
С33
Fk
в/
С44
Mi
ву
0
С55
Mj
0*
0,6
Mk
где /, у, к, 0/, 0у, 0* - соответственно смещения
и повороты элементов запястья в
координатной системе /, у, к; Си,..., — постоянные
величины, значения которых зависят от
жесткости стержней и размеров запястья (см. рис.
3.4.5); Fi = -Fy, Fj = Fx, Fk = -Fz! Mi = My -
- FxHf, Mj = Mxf- Fy lf, Mk =
-Mzсоответственно проекции силы F и моменты в
координатных системах /, у, к и X\Y',-Z' .
С момента центрирования соединяемых
деталей (когда наибольшей будет сила F)
моменты Мх9 и М2* будут близки к нулю, а
относительные смещения и углы поворота
соединяемых деталей в координатной системе
/, у, к имеют следующие значения:
* Sy/tgy,- е &X/tgy/ „ Ьц
°i — — - > бу - - > Ok — ,
2 J 2 cosy i
0/ = ct/,9y = p/,e* = —т/,
где
byi ,&Xj,^6>2Xj +Ь2У1 = 6Л'1,<х,Р/,У/ =
= arctg^tg2a,- + tg2Р,- ,Tj,8Zj ~ допустимые
относительные смещения и повороты поса-

СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СБОРОЧНЫХ МАШИН 439
дочных поверхностей соединяемых деталей
(см. рис. 2.4.5).
Направления координатных осей системы
/, у, к соответствуют положению устройства при
отсутствии его деформаций D от рабочей
нагрузки F. Поэтому зависимость (3.4.11) можно
представить в виде D = CF\ что позволяет
рассчитать требуемую жесткость j ~ 1/С
устройства, поскольку известны допустимые смещения
и повороты соединяемых деталей, а также
действующие силы и моменты (см. гл. 2.4).
Проектируют устройства (см. рис. 3.4.5)
для установки присоединяемой детали так,
чтобы центр поворота устанавливаемой детали
совпал с осью заходной части ее сопрягаемой
ступени, что предотвращает заклинивание
соединяемых деталей. С помощью такого
устройства можно соединить детали с заходными
фасками по цилиндрическим поверхностям с
относительным зазором
= 0,0076,
если
бхн/
= 1
мм и угол ун не превышает
нескольких градусов.
На рис. 3.4.5, б показан четырехзвенный
шарнирный механизм, внутри которого около
точки В поворачивается захват 8, а вокруг
точки А обеспечивается поворот
присоединяемого вала 2 с центром Р при установке его
в отверстие втулки /.
В первоначальный момент соединения
деталей под действием сборочной силы в
месте контакта возникают нормальная реакция и
сила трения \xN\, действующие на вал 2 и
упругие стрежни 5 и 6 четырехзвенного
механизма.
Под действием сборочной силы
вследствие деформирования упругих звеньев в точке
В шарнира проявляются силы сопротивления
Fr и момент сопротивления Mr. Деформации
упругих звеньев должны быть достаточными
для компенсации относительных поворотов и
смещений соединяемых деталей.
Перемещение А/* и угол поворота А
упругого стержня механизма зависят от
затраченной работы WA, действующих на стержень
силы Fic и момента А/*:
Alk = (dWA / 8Fk); Azk = [pWА / дМк).
(3.4.12)
Для выполнения расчетов по формулам
(3.4.12) нужно знать изгибающие и срезающие
силы и моменты, действующие на каждый
стержень четырехзвенного механизма,
представляющего статически неопределимую
систему. Зависимость между силами, моментами
и вызываемыми ими деформациями
определяется по законам теории упругости, для чего
необходимо раскрыть статическую
неопределенность приложением сил и моментов в
соответствующих местах соединения стержней.
Статически неопределимые силы Хп
можно найти, если известны действующие
внешние силы, выбраны материалы и
размеры стержней (их длины /о, l\, /2, •• /* и
площадь поперечного сечения Ак):
+
8IVл
дХп
мКк
Ekh
*0 Ч(
"2!
*/-V
8Мпк
дХ„
Nk dNk
ЕкАк дХ„
^кр.к
GkIpk;
dx„ = 0,
где ко — число упругих звеньев; А/* -
продольно направленная сила в к-м стержне;
МКр к ~ соответственно изгибающий и
крутящий моменты в А:-м стержне; £*, G* —
соответственно модули упругости и сдвига
материала к-го стержня; /*, 1рк —
соответственно экваториальный и полярный момент
сопротивления А:-го стержня.
С учетом приведенных выше формул
спроектировано устройство (см. рис. 3.4.5, б)
для соединения деталей с заходными фасками
по посадке 60g6/H7 при допустимом их
относительном смещении 6ХН /2 = 3 мм и
допустимом угле поворота ун = ±1°30' .
Схематично запястье руки сборочного
манипулятора можно представить в виде
примыкающих друг к другу стержней, шарнирно
соединенных в точках Б, В, Д (рис. 3.4.6. а) на
руке и точках Д, Е, Ж на кисти. Для
определения жесткости запястья выбирают удобную
для выполнения расчетов систему координат.
Силы действуют на стрежни в осевом
направлении, поэтому оси координат направляют
вдоль стержней.
Под действием осевых сил каждый из
стержней /ь /2,..., /о получит приращение А/ь
А/2,..., A/q.
Рис. 3.4.6. Схемы запястья руки сборочного
манипулятора (в) и захватного устройства (6)

440
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
Между деформацией D запястья руки
сборочного манипулятора и приращением
длины всей группы стержней существует
следующая зависимость:
А/ = [a]D,
где [а] — матрица совместимости.
Рассчитать общую жесткость устройства
в зависимости от размеров Ъ и h = ^/q + b*
запястья руки сборочного манипулятора мож-
им образом
ЪЪ1 0 0 0 0 0
о зь2 о о о о
О 0 6Л2 о о о
0 0 0 b2h2 0 0 ’
0 0 0 0 b2h2 0
0 0 0 0 0 2ЬА
где К - коэффициент связи между
жесткостью запястья и его размерами.
Применение данного устройства в
сборочном манипуляторе ПР обеспечило
соединение деталей с диаметральным зазором
0,024-0,048 мм, имеющих диаметры
посадочных поверхностей 12-50 мм и длину 25-100
мм, причем их относительное смещение
дХн/2 = 1...2 мм, а угол перекоса осей
ун = 1°30'...2°30'.
Другие подобные устройства
устанавливают вал диаметром dB = 2,7 мм в отверстие
втулки диаметром DA = 2,711 мм при bXJ2 = 1
мм и ун = 1° и диаметром dB = = 60...65 мм с
длиной посадочной поверхности 30 мм в
отверстие втулки с зазором 0,02 мм.
Соединяемые детали имеют заходные фаски 1,5x45°.
Скорость установки вала 0,5 м/с.
Устройства пассивной адаптации,
показанные на рис. 3.4.5, я, б и рис. 3.4.7, д-е,
используемые для сборки, прикрепляются к
руке ПР посредством диска 8, соединенного
вертикальными стержнями 11 с кольцом 3.
Диск 8 вместе со стержнями 11 и кольцом 3
образует верхнюю структуру 12 (рис. 3.4.7, б)
адаптивного устройства. Кольцо 3 (рис. 3.4.7, а)
вместе с основанием 1 и тремя равномерно
расположенными упругими наклонными
стержнями 2 образует нижнюю структуру 13
(см. рис. 3.4.7, б, в) адаптивного устройства. К
основанию 1 (см. рис. 3.4.7, а) на диске 7
прикреплено, захватное устройство 5 с
присоединяемой деталью 4, взаимодействующей
при установке с базовой деталью 6.
В обычном состоянии структуры 12 (см.
рис. 3.4.7, б) и 13 симметрично располагаются
относительно центральной оси (рис. 3.4.7, в).
В случаях перекоса в пределах допустимых
Рис. 3.4.7. Устройство пассивной адаптации
трапецеидальной конструкции
значений угла у,- нижняя структура 13
перекашивается в одну или другую сторону без
изменения ее смещения (рис. 3.4.7, г, д). При
смещении структуры 12 относительно 13
перекоса не будет (рис. 3.4.7, е).
Такая конструкция позволяет
компенсировать независимо относительные перекосы у,
и смещения bXt соединяемых деталей. Из-за
малой жесткости упругих стержней 2
необходимо изготовлять их значительной длины,
вследствие чего устройство пассивной
адаптано следующ]
J ~ с /2
'о

СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СБОРОЧНЫХ МАШИН 441
ции получается достаточно больших
габаритных размеров, что уменьшает рабочее
пространство и допустимую массу
устанавливаемых промышленным роботом деталей.
Меньшие габаритные размеры
устройства пассивной адаптации обеспечиваются при
использовании вместо стержней упругих
резиновых элементов 4 (рис. 3.4.8, а, б).
Диаметр устройства 5 составляет 52 мм. В табл.
3.4.1 даны технические характеристики
сборочного устройства пассивной адаптации.
Выбор конфигурации и количества упругих
элементов зависит от необходимой сборочной
силы и требуемой точности.
3.4.1. 	Технические характеристики устройства пассивной адаптации
Конфигурация и схема
размещения упругих элементов
Число
упругих
элементов
3
bXj/2, мм
2
0
1
У/>
0
1
1
Ff, н
60
190
220
0
1
0
60
1
220
1
260
3 0 1 335
1 1 405
0
1
0
50
1
180
1
240
2
0
1
0
20
1
160
1
250
2
1
20
0
1
160
1
1
280
Примечание. Диаметр соединяемых деталей 62 мм; DA - ds = 0,030 мм; размеры уп-
ругих элементов 15x15x10 мм.

442
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
Рис. 3.4.8. Устройство пассивной адаптации
с резиновыми компенсирующими элементами
Сборочная сила Ff зависит не только от
конфигурации и количества упругих элементов,
но и от расположения полюса Р (рис. 3.4.8, б).
Такие устройства пассивной адаптации
служат для установки различных деталей,
сопрягаемых по поверхностям вращения, и
упругих колец. Для их базирования
используют цанговые патроны 7 (см. рис. 3.4.8, а),
разжим и зажим которых производится
посредством пневмоцилиндра 2, работающего от
пневмосети со сжатым воздухом, подаваемым
по шлангу 3 через муфту 6 от питающего
шланга 7. Такое устройство используют для
автоматической установки ряда деталей
многих изделий в машиностроении, когда
необходимо обеспечить совпадение осей
сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей по
поверхностям вращения.
Из-за колебания физико-механических
свойств упругих элементов и значительных
сборочных сил обеспечить соединение
деталей с малым зазором затруднительно.
Для обеспечения более высокой
точности совпадения осей посадочных
поверхностей соединяемых деталей необходимо
активно влиять на положение присоединяемой
детали. Для этой цели может быть
использовано устройство адаптации с регулированием
положения присоединяемой детали благодаря
деформированию упругих элементов,
происходящему при контакте деталей.
На рис. 3.4.9 показана конструкция
устройства с тактильной сенсорной системой
управления. Измерительный преобразователь
в цепи обратной связи по пути следит за
изменением углового положения захватного
устройства с устанавливаемой деталью.
Получив сигналы от преобразователя, штоки
пневмоцилиндров осуществляют воздействие
на упоры 3, а через них на корпус 2,
центральный штифт 7, диск 5 и направляющую
штангу 7 со сменной плитой 77. Диск 5
размещается на упругих элементах 6. На сменной
плите 11 посредством установочных пальцев 8
и 9 базируется и болтами 10 закрепляется
захватное устройство. Посредством корпуса 2
устройство пассивной адаптации крепится к
руке ПР.
Устройство адаптации, показанное на
рис. 3.4.10, укрепляется на руке ПР
посредством фланца 1 и снабжается упругими
элементами 3. Направляющая штанга 4 со сжатой
пружиной размещается около центральной
оси устройства. Ниже, параллельно оси,
размещается потенцометр 5 системы измерений
пути. Сменное захватное устройство ЗУ 10 с
параллельными губками 77, регулируемыми
на заданную силу, снабжено двенадцатью
электрическими контактами 72. Захватное
устройство базируется на плите 8 на два

СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СБОРОЧНЫХ МАШИН 443
Рис. 3.4.9. Устройство пассивной адаптации
со сменным захватным устройством
для присоединяемой детали
пальца 9. Движение губок 11 осуществляется
от электродвигателя постоянного тока с
импульсным датчиком. От повреждений
устройство защищено посредством сильфона 6 и
защитного кожуха 7.
Существует устройство пассивной
адаптации с шестью степенями подвижности. Для
измерения перемещений используются три
инфракрасных излучающих диода и три
фотоприемника, каждый из которых формирует
сигналы, определяющие положение светового
пятна в плоскости xOyz. Выходной сигнал —
аналоговый или цифровой. Диапазон
измеряемых величин достаточно большой при
высокой линейности.
Рис. 3.4.10. Устройство пассивной адаптации
с подвижными губками
В устройствах адаптации необходима
регулировка положения центра податливости
и жесткости упругих элементов,
воспринимающих в точках контакта соединяемых
деталей реакции сил и моментов.
Работа устройства пассивной адаптации
возможна при условии, что жесткость его
элементов в несколько раз меньше жесткости
сборочной машины. Тогда деформации
элементов устройства можно считать
пропорциональными силам взаимодействия
соединяемых деталей. Например, при радиально
действующей в направлении координатной оси
X' силе 4,45 Н перемещение в этом же
направлении составляет 0,182 мм, и изменяется
пропорционально изменению силы.
Поскольку ПР не обладает абсолютной
жесткостью, требуется введение поправочного
коэффициента jnp/(jnp - ;ад), где у'пр и jw -
соответственно жесткость ПР и устройства
адаптации в том же направлении.
Время, затрачиваемое на поиск
требуемого относительного положения для
сопряжения соединяемых деталей, не превышает
0,2 с. Продолжительность установки вала
диаметром 25,4 мм в отверстие с зазором
0,127 мм составляет около 8 с.
Для установки мелких деталей
приборостроения, а также электронных элементов на
печатные платы и контроля положения
деталей в изделиях используют устройства
адаптации (рис. 3.4.11) с контроллером и
электромагнитными приводами, обеспечивающими
перемещения в направлении осей X' и Y' в
пределах ±0,9 мм с максимальной скоростью
24,8 см/с и ускорением до 8,7g с точностью до
0,5 мкм. Габаритные размеры устройства
адаптации 76x76x76 мм, масса его подвижных
частей 0,1 кг, максимально развиваемая
приводом сила 13 Н.
В состав устройства входят
электромагнитный привод, подвеска, позиционный
датчик и система адаптивного управления.
Электромагнитный привод крепится
фланцем 3 к руке ПР и позволяет
осуществлять перемещения устанавливаемой детали
малой массы по плоскости хОу. Для якоря 1
(рис. 3.4.11, а) используется статор,
состоящий из постоянных магнитов 7, полюсных
наконечников 6 и катушек 9. Подвеска
состоит из двух пар гибких пружин 2. Одна из них
соединяет неподвижный статор с
промежуточной кареткой 8, а вторая — каретку с
подвижным якорем 7. Такая подвеска снижает
силы трения между подвижными звеньями.
Позиционный бесконтактный датчик
устанавливается в центре устройства адаптации.
Фотоприемник 5 крепится к статору, а
светоизлучающий диод 4 — к якорю. Разрешающая
способность датчика 0,5 мкм.

444
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
Ш\> ТТЛ ..
Рис. 3.4.11. Устройство с тактильной сенсорной
системой адаптивного управления
Подвеска является опорой якоря и
обеспечивает путем изгиба движение в плоскости
хОу. Жесткость подвески 2 составляет 13 Н/мкм
при повороте около оси Z- Однако этот поворот
подвески чрезвычайно мал. Так, если обе
пружины 2 длиной L прогибаются, то в месте
крепления к основанию изменение Дг высоты z
пружин при отклонении на расстояние х в
горизонтальной плоскости Az » х2 / 2L .
Максимальное отклонение А^шах =
= 11 мкм. Для двумерного движения
Z = z(x) + ziy).
Работа устройства с пружинной подвеской
описывается уравнениями второго порядка.
Для повышения продольной
устойчивости гибкой подвески пружины изготовляют из
пружинной стали. Жесткость пружины
2,8 Н/мм. Критическая нагрузка, приводящая
к потере продольной устойчивости, равна
138 Н.
Отклонение от плоскопараллельного
движения якоря и потеря продольной
устойчивости плоскими пружинами существенно
ухудшают технические характеристики
устройства адаптации.
Двигатель электромагнитного привода с
прямой передачей работает по принципу
управления постоянным магнитным потоком.
Он развивает значительные рабочие силы.
Магнитная проводимость определяется рядом
факторов: размерами воздушного зазора,
отношением толщины зубца к ширине
впадины; эффектами насыщения. Из-за
индукции и потерь мощности от вихревых токов
в якоре снижается быстродействие, а
вследствие магнитного гистерезиса усложняется
работа контроллера.
Для обеспечения симметричности
нагрузки и удвоения силы тяги устройство
адаптации снабжено двумя постоянными
магнитами с четырьмя П-образными полюсами
наконечниками с двумя обмотками и
подвижным якорем. Зазор между ними
составляет 100-150 мкм. Нагрузка приходится на
выступающую на расстояние 3 мм часть якоря.
Для увеличения силы тяги якоря на нем и
полюсных наконечниках предусматривают
термически обработанные зубцы. Ширина
каждого зубца не должна превышать 2,23 мм.
Чтобы сохранить постоянным магнитный
поток при перемещении (на ±0,9 мм) якоря,
зубья на нем изготовляют длиннее, чем зубья
на полюсных наконечниках на величину,
равную длине его перемещения.
На рис. 3.4.11, в-е показаны варианты
возможных расположений зубцов якоря и
полюсных пластин. В случае симметричного
расположения (см. рис. 3.4.11, д) постоянный
магнитный поток Ф равномерно
распределяется между правой и левой частями
полюсного наконечника: Ф = Фл + Фп, где Фл, Фп
— магнитные потоки соответственно левой и
правой частей. Для варианта, показанного на
рис. 3.4.11, г, максимального значения ток
достигает при Фл = Ф, т.е. когда Фп = 0 и
симметрично располагаются зубья левой части
полюсного наконечника. На рис. 3.4.11, е
показан подобный- вариант для правой части
полюсного наконечника, когда Фп = Ф,
поскольку Фл = 0.
Катушки устройства возбуждаются
последовательно. Сила, создаваемая половиной
полюсного наконечника, зависит от
положения зубцов. Магнитная проводимость левой и
правой частей полюсных наконечников
находятся в противофазе.
Намотка левых и правых катушек имеет
противоположное направление. Тяговая сила,
действующая на якорь в направлении оси х,
зависит от положения якоря, силы тока 1к в
к-й точке его положения и ряда других
факторов.
Постоянное подмагничивание
обеспечивает линейность изменения отношения
тяговой силы к силе тока. Насыщение силовой
характеристики наступает при силе тока,
близкой к 1 А Вследствие гистерезиса

магСИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СБОРОЧНЫХ МАШИН 445
нитной характеристики в нулевой точке сила
тяги якоря равна 1,2 Н. Смещение якоря от
этой нулевой точки приводит к
значительному изменения силы тяги от силы тока.
Нелинейность можно компенсировать, используя
контроллер, однако из-за взаимодействия
двух электромагнитных приводов
функционирование контроллера затруднено.
Датчик, установленный в устройстве
адаптации, представляет фотодиод,
обеспечивающий бесконтактное позиционирование в
двух направлениях. Структура датчика
соответствует планарной, все проводники
расположены на активной поверхности.
Светоизлучающий диод крепится к якорю и формирует
световое пятно, положение которого зависит
от силы токов в проводниках-выводах
стационарно размещенного датчика.
Мощность арсемид-галиевого эммиттера
1 кВт, что превышает уровень насыщения
датчика, равный 0,18 мВт. Расстояние между
источником излучения и датчиком 1 мм,
поэтому дополнительной фокусирующей оптики
не требуется.
При полосе пропускания до 1 кГц
предельная разрешающая способность датчика
0,17-0,5 мкм. При установке устройства
пассивной адаптации на ПР длина проводов
велика и поэтому очень вероятно появление
наведенных токов, вследствие чего
практически разрешающая способность составляет
2 мкм. Фоточувствительная ячейка датчика
реагирует на изменение частоты порядка
105 Гц, поэтому для снижения уровня шума и
наведенных токов необходимо использовать
модуляцию. Фоточувствительная ячейка
дифференциального типа имеет достаточно
низкий дрейф — около 1 мкм/°С. На рис. 3.4.12
показаны графики изменения положения
якоря в зависимости от входного воздействия
в виде колебаний прямоугольной формы
большой (рис. 3.4.12, а) и малой (рис. 3.4.12,
б) амплитуд. Большая амплитуда соответствует
отклонениям якоря 0,5 мм при частоте 0,5 Гц,
а малая — 0,8 мкм при той же частоте.
Управление устройством пассивной
адаптации возможно с использованием
цифровых и аналоговых контроллеров. В
цифровой системе напряжение пропорционально
току каждого из четырех выводов
фотоприемников и квантируется 12-разрядными
аналого-цифровыми преобразователями (АЦП),
работающими в мультиплексном режиме и
соединенным с микроЭВМ, и тем самым
обеспечивается перемещение по осям х и у с
помощью аналогового контроллера и
последующего квантования выходных напряжений.
Обычно частота квантования 1 кГц. Один бит
АЦП соответствует изменению положения
якоря на 0,5 мкм.
V V*
а)
б)
Рис. 3.4.12. Осциллограммы изменения положения
якоря устройства пассивной адаптации
в зависимости от входного воздействия
Система управления формирует
управляющие воздействия исходя из заданных
измеренных положений якоря, а также напряжения
питания привода от двух 12-разрядных АЦП.
Напряжение подается на усилитель мощности,
построенный на интегральных схемах. Токовый
источник питания позволяет снизить вредное
влияние индуктивности катушки на
динамическую характеристику привода устройства
адаптации. Устройство пассивной адаптации
подключается через плату к мини-ЭВМ,
управляющей ПР. Передача данных обеспечивается
через общие области памяти.
Имеется связь между амплитудно- и
фазочастотными характеристиками для
различных значений тока двигателя и положением
якоря, обеспечивающим перемещение
устанавливаемой детали.
График изменения положения якоря в
адаптивной системе, в которой устройство
пассивной адаптации управляется аналоговым
регулятором, во время Т переходного
процесса показан на рис. 3.4.13. Если
осуществляется перемещение якоря на 0,7 мм, то
наблюдаются незначительные колебания и
перерегулирование. Время переходного процесса
около 50 мс. При применении ПР,
работающего в прямоугольной системе координат,
управление движением устройства пассивной
адаптации осуществляется на языке AM.
Средства с использованием устройства
пассивной адаптации реагируют на изменения
сил реакций в местах контакта соединяемых
деталей, при этом не могут быть учтены
колебания сил трения и, что особенно важно,
фактических диаметров сопрягаемых
поверхностей деталей в пределах установленных
допусков. Поэтому при зазорах в соединении
0,03-0,01 мм вынуждены использовать
системы адаптивного управления (САУ) с
применением устройств активной адаптации. САУ
обеспечивает автоматическое перемещение
устанавливаемой детали относительно
соединяемой с ней деталью собираемого изделия
по результатам измерения их относительного
пространственного положения с учетом
размеров и форм их поверхностей.

446
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
Рис. 3.4.13. График изменения положения якоря
во время переходного процесса:
Т - время переходного процесса с момента
подачи сигнала; L — перемещение якоря
В МГТУ "СТАНКИН" впервые в мире
разработаны способ адаптивного управления
(А.с. 199657. СССР) и измерительное
устройство (А.с. 208424. СССР) для определения
положения соединительных деталей. На их
основе была создана универсальная
автоматическая сборочная машина, оснащенная САУ
(А.с. 217291. СССР), управляющая
положением соединяемых деталей на основе измерения
их размеров и положения в пространстве.
В машине имеется значительной длины
шпиндель с захватным устройством для
установки детали - вала, контроль положения
которого осуществляют преобразователи,
размещенные встречно в двух взаимно
перпендикулярных направлениях около посадочной
или базовой поверхности вращения детали
или вокруг шпинделя (рис. 3.4.14, а-в) [2].
Аналогично размещают преобразователи и в
отверстии базовой детали. Если использовать
показания преобразователей ДЗ в точке А ,
Д4 в точке А{ и других преобразователей в
соответствующих точках измерения Б', Б{, Г,
Г[,В\В[,А,А\,Б,Б\,В,В\,Г,Г\,
суммировать и усилить их сигналы и затем передать
исполнительным устройствам ИУ1, ИУ2 и
другим для измерения относительного
положения соединяемых деталей, то можно
осуществить ориентирование деталей в процессе
сборки.
На рисунке показаны преобразователи и
исполнительные устройства, действующие в
плоскостях Z'0'X' и zOx. Аналогичные
устройства действуют в координатных
плоскостях Z'0'Y' и zOy .
Такой САУ может быть оснащена как
отдельная позиция сборочной машины, так и
сборочный робот, точность которых (±0,5 мм)
повышается с применением САУ до ±(0,005 -
- 0,1 мм).
Дублирование преобразователей (в
точках измерения А и А{, Б' и Б{ , и т.д.)
вдоль каждого направления позволяет
непосредственно определять положения осей
посадочных поверхностей деталей независимо от
их диаметров. Например, может быть найдено
относительное смещение соединяемых
деталей вдоль осей Оу и Ох:
(уб + УБ^К 1 = Y£> + Yp\
, / (3.4.13)
ух А + XAxjKl - Х'а' + %А[ >
где YeJEi ... - сигналы соответственно
преобразователей Б, Б\, К\, К2 ~ коэффициенты,
учитывающие относительное положение
преобразователей, а также форму базовых
поверхностей соединяемых деталей.
Относительный поворот деталей около
осей 0'Т" и 0"Х" находят по формулам
{zb- zBl )к3 = (X'i, + ХЪ{) - (Х”А. + Х\);
{zr-Zrl)K,=(Y^ + Yri)-(YE.+Y^).
(3.4.14)
Уравнения (3.4.14) справедливы, если
обеспечивается измерение положения
устанавливаемой детали по двойной
направляющей базе. Для соединяемых деталей, если их
положения определяются по положению их
установочной и двойной опорной баз (рис.
3.4.14, 	в),
Ur - Zr^S = Z'r - Z’p\
; : (3.4.15)
- ZBljK6 = Z'b' - Z'b[-
Для совмещения осей посадочных
поверхностей соединяемых деталей требуется
совершить два поворота и два перемещения
устанавливаемой детали. Для этого
применяют сборочную головку, оснащенную кареткой
1 (рис. 3.4.14, а) с шарнирно-укрепленной на
ней стойкой 2, в которой размещается
качающаяся пиноль 3, вследствие чего
обеспечивается поворот в двух взаимно
перпендикулярных направлениях укрепленной в
шпинделе 4 сборочной головки устанавливаемой
детали 5.
Требуемые регулировочные движения
шпинделю 4 с деталью 5 и пиноли 3, а также
транспортному устройству 7 могут обеспечить
практически любые исполнительные
устройства, совершающие бесступенчатое изменение

СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СБОРОЧНЫХ МАШИН 447
Рис. 3.4.14. Сборочная головка (а), оснащенная САУ с размещением датчиков для достижения
точности совпадения осей посадочных поверхностей вращения соединяемых деталей по двойной
направляющей (б) и двойной опорной (в) базе
скорости их перемещения. В данном случае ных устройства 6, а транспортному устройству
регулировочные движения шпинделю 4 и 7 — серводвигатель по командам датчиков Л\,
пиноли 3 сообщают три магнитострикцион- ^ и Др

448
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
Для получения необходимых сигналов
датчики положения деталей в суммирующем
блоке должны быть включены с помощью
трансформаторов, предварительную настройку
которых согласно уравнениям (3.4.13), (3.4.14)
удобно производить соответствующими
резисторами (см. рис. 3.4.14, б, в). Суммарные
сигналы суммирующего блока, число которых
равно числу движений системы О” X"Y'Z” ,
поочередно поступают на вход усилителя
рассогласований с фазоусилительным
детектором, соединенным с исполнительным
серводвигателем или с одним из трех магнитост-
рикционных устройств, каждое из которых
осуществляет одно из движений — поворот
или смещение вдоль координатной оси.
Очередность подключения сигналов
обеспечивается последовательно посредством конечных
выключателей.
Универсальная автоматическая
сборочная машина с системой адаптивного
управления положением деталей пригодна для сборки
соединений с различными конфигурацией и
размерами посадочных поверхностей.
Сборочные устройства адаптивного
управления, разработанные в СССР,
послужили основой для создания подобных
устройств за рубежом. В Японии создан ряд
однотипных сборочных комплексов для
соединения деталей по поверхностям вращения с
зазором около 0,030 мм, в которых
применили САУ [2]. Эта система используется в
комплексе, содержащем основной сборочный 1
(рис. 3.4.15, а) и вспомогательный 11 роботы,
а также загрузочно-транспортные средства:
лотки 6 и 8 соответственно для соединяемых
вала 5 и втулки 7 и конвейер 12 для
собираемого изделия с корпусом 13.
Основной сборочный робот работает в
декартовой системе координат и имеет четыре
степени подвижности в трех взаимно
перпендикулярных направлениях, благодаря
перемещению каретки 4 по оси А" на 100 мм и
каретки 2 по оси Y на 60 мм со скоростью
0,035 м/с, а также вертикальному подъему и
снижению шпинделя 3 вдоль оси Z на 100 мм
со скоростью 0,020 м/с. Движения
обеспечиваются шаговыми электродвигателями.
Захватное устройство может совершать поворот
около оси шпинделя 3 на ±90° с угловой
скоростью 200°/с и снабжена мостовой схемой с
тензометрическими датчиками 14, входящими
в САУ и расположенными на четырех упругих
пластинах 16 в двух взаимно
перпендикулярных направлениях. При прогибе упругих
пластин 16 в процессе контакта соединяемых
деталей и при их заклинивании подается
сигнал в САУ.

ВЫБОР АДАПТИВНЫХ СРЕДСТВ
449
Комплекс предназначен для
последовательного соединения трех деталей (корпуса
13, вала 5 и втулки 7), собираемых в изделия.
Все устройства сборочного комплекса
работают по командам циклового программного
управления. Требуемые команды набирают на
штеккерной панели. Движения основного
сборочного робота 1 осуществляются по
программе с коррекцией от тензометрических
датчиков 14, встроенных в гибкое запястье 16
захватного устройства 15. Для обеспечения
посадки вала 5 в отверстие втулки 7 с зазором
0,020 мм необходима малая жесткость
захватного устройства 15.
Сборка выполняется следующим
образом. Основной сборочный робот 1 захватным
устройством 15 извлекает из лотка 6 вал 5 и
переносит его посредством кареток 2 и 4 к
месту установки. После этого
вспомогательный робот 11 захватным устройством 9,
работающим от микродвигателя и подобным
захватному устройству 75, извлекает из лотка 8
за нижнюю часть втулку 7 и поворотом
манипулятора 10 со скоростью 180°/с переносит к
месту сборки. Для обеспечения точности
положения манипулятора 10 используется
электродвигатель с электромагнитным тормозом.
При необходимости захватное
устройство может поворачиваться на угол до 90° со
скоростью 220°/с с помощью
электродвигателя с электромагнитным тормозом.
Манипулятор вспомогательного робота может
поворачиваться на угол до 180°.
Точность относительного положения
осей посадочных поверхностей соединяемых
деталей обеспечивается сборочными роботами
в пределах ±2 мм. После контакта
соединяемых деталей (рис. 3.4.15, 5, положение 7)
действует САУ с программой поиска, во время
работы которой вспомогательный робот 77
(см. рис. 3.4.15, а) удерживает втулку 7, а
сверху основной сборочный робот 7
осуществляет продвижение вала 5 в горизонтальной
плоскости в направлении оси отверстия
втулки 7 (рис. 3.4.15, б, положения 77, 777).
Смещение вала 5 производится роботом 7
вследствие изменения положения гибко
закрепленного захватного устройства 75,
измеренного четырьмя тензометрическими датчиками
14 САУ, прикрепленными к плоским упругим
пластинам (пружинам) шпинделя 3.
Результаты измерений, выполненные датчиками 14,
позволяют определять значения
относительных отклонений соединяемых деталей по
направлению координатных осей х, у, z и
корректировать положение вала 5
относительно оси отверстия втулки 7. Вал 5
постоянно поджимается пружиной захватного
устройства 75 к торцу вала 7.
Значение силы, осуществляющей поджа-
тие, зависит от жесткости пружин 16 и изме-
15 — 4204
ряется датчиками 14. Под действием этой
силы в первоначальный период происходит
соединение деталей. Вследствие отклонения
относительного положения деталей (около
2 мм) вал 5 упирается в торец втулки 7 (рис.
3.4.15, б, 7), а затем перекашивается (рис.
3.4.15, б, II, III). Эти изменения положения
соединяемых деталей фиксируются
тензометрическими датчиками САУ, которые подают
сигналы, так как мостовая схема
разбалансируется. Тогда включаются шаговые
электродвигатели, перемещающие вал 5 так, чтобы
привести схему в исходное положение.
При совпадении осей посадочных
поверхностей соединяемых деталей поступает
сигнал, дающий команду на вертикальное
перемещение вала 5, после чего захватное
устройство 75 основного сборочного робота 1
начинает двигаться вниз (рис. 3.4.15, б, IV).
Осуществляется постоянный контроль
относительного положения соединяемых
деталей — вала 5 и втулки 7 — по значению
сборочной силы. Во избежание заклинивания эта
сила, действующая в направлении оси z,
ограничена в узких пределах. По мере ввода
вала 5 в отверстие втулки 7 САУ продолжает
корректировать положение захватного
устройства 15 основного сборочного робота 1 в
направлениях осей х й у до тех пор, пока не
будет закончена установка вала 5.
Продолжительность автоматической
сборки из-за различных в первоначальный
момент положений соединяемых деталей
может изменяться от 0,9 до 1,1 с при зазоре
0,007-0,032 мм. Продолжительность поиска
при сборке около 0,2 с, достижения
соосности деталей — 0,3 с и их соединения — 0,5 с.
После окончания сборки осуществляется
контроль качества соединения по
относительному положению деталей, который
производится с помощью щупа. Если .соединение
деталей не отвечает поставленным
требованиям, оно удаляется ПР. Годные комплекты
вставляются в отверстия корпусов 13.
Собранные изделия периодически перемещаются
пластинчатым конвейером 12.
3.4.2. 	ВЫБОР АДАПТИВНЫХ СРЕДСТВ
При выборе адаптивных средств исходят
из того, что при автоматической сборке
необходимо обеспечить соединение деталей при
сохранении их качества в процессе
автоматической сборки и минимальные затраты на
выполнение сборочных работ либо
соединение деталей при сохранении их качества и
максимально возможную производительность
при выполнении работ.
В процессе сборки соединяемые детали
занимают в пространстве относительное

по450
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
ложение с линейными и угловыми
погрешностями, которые могут превышать
установленные допуски исходных звеньев (условия
автоматической сборки).
Компенсацию погрешностей
относительного положения соединяемых деталей
можно осуществлять с помощью активных
(см. рис. 3.4.14), пассивных (см. рис. 3.4.15) и
комбинированных адаптивных средств.
В состав активных адаптивных средств
входят преобразователи (датчики) для
измерения положения деталей, с помощью которых
определяются направления и значения
относительных смещений и поворотов деталей,
соединяемых с зазором свыше 10 мкм, после
чего с использованием системы управления и
приводов выполняется регулировка-
компенсация относительного положения
деталей до достижения допустимых значений
смещений и углов поворота. В начальный
период относительное положение
соединяемых деталей может быть практически любым
и сборка возможна по всем направлениям.
Однако быстродействие средств активной
адаптации низко из-за значительной
сложности конструкции, а себестоимость высока из-
за наличия нескольких двигателей и систем
управления.
В состав средств пассивной адаптации
входят преобразователи, реагирующие на
значения и направления реакций, возникающих
в точках контакта соединяемых деталей.
Результаты измерения сигналов с
преобразователей позволяют судить о положениях
соединяемых деталей. Сигналы суммируются в
сумматорах, сравниваются с заданными
программой и усиливаются в усилителях, после
чего подаются команды на перемещение
устанавливаемой детали посредством
исполнительных двигателей для обеспечения сборки.
Компенсация относительного положения
соединяемых деталей обеспечивается путем
смещений в горизонтальной плоскости
устанавливаемой сверху присоединяемой детали.
Достигаемая точность относительного
положения соединяемых деталей при
использовании пассивных адаптивных средств ниже,
чем при использовании активных адаптивных
средств, поскольку о положении деталей судят
по косвенным факторам — действующим
силам, которые зависят не только от
относительного положения деталей, но также от
переменных коэффициентов трения в местах
контакта соединяемых деталей и фактических
размеров заходных фасок и посадочных
поверхностей. САУ с использованием средств
пассивной адаптации проще, быстродействие
их выше, а себестоимость ниже.
Обычно устройство пассивной
адаптации содержит расположенные на четырех
упругих пластинах 17 (см. рис. 3.4.15)
тензометрические датчики 14, соединенные в
мостовую схему, входящую в САУ.
Устройства пассивной адаптации типа
VCW (Variable Compliance Wrist) имеют
редкоземельные кобальтовые магниты (см. рис.
3.4.11), между которыми размещена
диафрагма с кольцеобразными вулканизированными
покрытиями. Подвеска захватного устройства
(ЗУ) выполнена в виде двух пар параллельных
плоских пружин, две из которых
прикреплены к фланцу ПР, а две другие - к диафрагме
ЗУ. Изменение относительного положения ЗУ
и фланца при сборке вызывает изменение
магнитного потока и последующее
перемещение присоединяемой детали в направлении
оси посадочной поверхности сопряженной
детали. Компенсация относительного углового
положения соединяемых деталей не
производится.
При использовании сборочных роботов
можно использовать их электродвигатели для
компенсации относительного положения
соединяемых деталей по результатам данных,
полученных от устройств адаптации. Податливость по
направлению координатной оси X' составляет
150 мкм/Н, а вдоль Y' - 250 мкм/Н.
Существуют более простые и дешевые
устройства пассивной адаптации:
центрирующие патроны с упругими губками [1-5],
вакуумные средства, затягивающие потоком
воздуха мелкие детали заклепки в отверстия
базовых деталей, магниты и электромагниты для
установки деталей, вибраторы для создания
вибраций, способствующие соединению
деталей и т.п. Эти устройства обеспечивают
соединение деталей по поверхностям вращения
со значительными зазорами -0,1 мм и более.
Устройство типа RCC (Remote Center
Compliance) (см. рис. 3.4.7) имеет податливость в
радиальном направлении 93 мкм/Н, по
вертикали 1,4 мкм/Н, податливость на кручение
0,42 радДНмм) и податливость пружин 0,017
радДНмм).
Из всех имеющихся сборочных средств
следует выбрать наиболее простые по
конструкции и дешевые, обеспечивающие
соединение деталей без нарушения их качества с
требуемой производительностью. Для этого в
первую очередь нужно исходя из размеров
соединяемых деталей выбрать те средства,
которые обеспечивают их сборку (табл. 3.4.2-
3.4.4): имеют достаточную точность для
достижения необходимой точности
относительного положения соединяемых деталей. Далее
из выбранных средств следует исключить те,
которые требуют сборочной силы,
вызывающей повреждение деталей. Затем необходимо
выбрать наиболее простое, дешевое и быстро-

ВЫБОР АДАПТИВНЫХ СРЕДСТВ
451
3.4.2. Значения максимальной сборочной силы в зависимости от относительного смещения осей посадочных поверхностей
соединяемых по цилиндрическим поверхностям деталей и исполнительных устройств*
Относительное смещение осей Сборочная сила, Н
посадочных поверхностей Без использования Устройство типа Двигатель ПР
соединяемых деталей, мм средств адаптации RCC VCW
О 4/4 4/4 0/0 0/4
0,1 12,5/9 4/4 2,5/0 4/5
0,2 80/14 4/4 2,5/5 10/2
0,3 120/20 7,5/4 4/6 14/2
0,4 140/26 8,7/2,5 4/7,5 19/4
0,5 190/35 12/2,5 5/10 25/4
0,6 240/45 13,7/2,5 5/12 32/5
0,7 - 15/2,5 5/15 40/10
0,8 - 20/2,5 5/22 49/12
0,9 - 21/2,5 5/25 49/12
1,0 - 24/2,5 5/29 58/14
15*
Втулка с отверстием диаметром Da — 70 мм, вал с посадочной ступенью диаметром dg - 69,99 мм.
В числителе — при контакте деталей по фаске, в знаменателе - по цилиндрической поверхности

3.4.3. Значения сборочной силы в зависимости от параметров соединяемых
цилиндрических деталей и их относительного положения
Относительное
р . положение Скорость
азмеры деталей соединяемых Жесткость Сборочная устанав-
деталей технологической сила, ливаемой Примечание
Диаметр Da dB, СА, срА, ° <р5, ° 8Х//2, у,г оснастки* F, Н детали,
отверстия, мм мм мм мм мм/с
РА, мм . .
10 0,050 0,5 45 0,5 45 0,4 ±1° /* = 12 Н/мм 11-26 - р** = 0,2
jk = 12 (кНмм)/рад
10 0,050 0,5 45 0,5 45 0,4 ±1° jx- 12 Н/мм 10 - Детали соединяются с
jK= 12 (кНмм)/рад вращением одной из них
12.7 0,050 .... 0,6 0 - НО - р = 0,2
12.7 1,0 ±1° - 65 р = 0,2
20 0,011 0,5 0,2 0,01 ±530" jx= 0,38 Н/мм - 1,8 Детали соединяются по
jz= 1,6 кН/мм посадке 20H7/h6, р = 0,1
jк =6,25 Н/мм
20 0,011 0,5 0,2 0,03 ±530" /*=0,38 Н/мм 92 1,8 Детали соединяются по
jz= 1,6 кН/мм посадке 20H7/h6, р = 0,1
jx = 6,25 Н/мм
20 0,011 0,5 0,2 0,05 ±530" jx = 0,38 Н/мм 100 - Детали соединяются по
jz~ 1,6 кН/мм посадке 20Н6/Ь7, р = 0,1
jK =6,25 Н/мм
62 0,030 - - 0 ±1° - 160-190
62 0,030 - - 1 ±1° - 220-405
62 0,030 - - 2 0 - 20-60
62 0,030 - - 2 ±1° - 20 -
70 0,010 - - 0,2 - - 3-6 12,2
* jx, jz> Jk~ жесткость соответственно вдоль координатных осей X, Z, К; y*Kp “ жесткость на кручение около оси К
** р — коэффициент трения при соединении деталей
Примечание. Устанавливаемая деталь размещается в захватном устройстве, сборочная сила действует вдоль оси отверстия базовой
детали.
452
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА

3.4.4. Значения параметров режимов сборочного процесса при установке вала длиной 52 мм
в цилиндрическое отверстие DA = 40 мм втулки высотой 30 мм с зазором DA - dg = 0,01 мм*
ВЫБОР АДАПТИВНЫХ СРЕДСТВ
453
Устройство
Без использования .
устройств адаптации Двигатель ПР
RCC VCW
v, м/с F, Н Fx, Н Му, Н м v, м/с F, Н Fy, Н Му,, Н м v, м/с F, Н Fy, Н Му, Н м v, м/с F, Н Fy, Н Му, Н м
0,0145 20 100 6,2 0,0125 12 8 0,65 0,015 15 34 0,24 0,0189 20 13 0,4
* * Допуск на смещение соединяемых деталей ЬХИ = 0,6 мм.
Обозначения. Fx~ сила, действующая вдоль оси Х\ Му - момент, действующий около оси Y.

454
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
действующее устройство в такой
последовательности: без использования средств
компенсации, с применением средств пассивной
адаптации вначале простейших, например
типа RCC, а затем более сложных, например
типа VCW. Если для сборки применяют ПР,
целесообразно использовать его двигатели для
обеспечения компенсации относительного
положения соединяемых деталей.
3.4.3. 	ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТИВНЫХ УСТРОЙСТВ
В СБОРОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ
При сборке многих изделий в
машиностроении необходимо обеспечить соединение
деталей с малыми зазорами и резьбовых
соединений, осуществить клепку и завальцовку деталей.
Одной из машин, способной выполнить
все эти операции, является сборочная машина
’’Sigma” Италия (рис. 3.4.16, а) портального
исполнения. Она имеет от двух до пяти
независимо действующих в прямоугольной системе
координат ПР (рис. 3.4.16, б), которые устанавливают
детали массой 0,06-40 кг (обычно меньше 5 кг) в
пределах рабочего пространства площадью
1010x410x410 мм. Часто машина оснащается
горизонтальным конвейером для
транспортирования собираемых изделий.
Управление осуществляется от
миникомпьютера блочной конструкции. Это
позволяет быстро составлять требуемую схему
программного управления различной
сложности, необходимую для выполнения
шестивосьми движений манипуляторами, каждый
из которых имеет три-четыре степени
подвижности, обеспечивающих перемещение по
трем направлениям со скоростью 48 мм/с.
Возможно также качание захватного
устройства манипулятора в пределах ±90° со
скоростью 90°/с или вращение в пределах ±180° со
скоростью 60°/с.
Привод всех движений ПР
осуществляется от шаговых электродвигателей с
дискретностью 0,05 мм. Следовательно, минимально
программируемое перемещение,
обусловленное движением шагового электродвигателя,
составляет ±0,05 мм. Программирование
работы каждого сборочного робота производится
методом "самообучения" с использованием
контурного управления по трем координатам.
Точность позиционирования по каждому из
направлений, обеспечиваемая системой
управления равна ±0,1...±0,15 мм.
Для контроля сборочного процесса может
применяться до шести датчиков силы и
положений, которые необходимы для
соединения деталей, поскольку первоначальное их
отклонение от соосности может достигать 4
мм и требуется совершить до 250 шагов по
0,05 мм. Следовательно, невозможно
обеспечить точность выше ±0,15 мм без
использования САУ.
Обычно сборочная машина "Sigma"
модели MTG снабжается смонтированными
на каретках 3 (рис. 3.4.16, а, б) двумя ПР 4,
совершающими перемещения по
поперечным и продольным направляющим 2
портала сварной станины 1. Манипуляторы ПР
могут также перемещаться по вертикали.
Машина оснащается столами 7 (рис. 3.4.17)
со сборочными приспособлениями 5 и
загрузочно-транспортными устройствами 6
(вибробункерами и кассетными магазинами с
питателями 10 посредством которых детали
подаются под действием силы тяжести к
месту их выдачи из загрузочно-транспортных
устройств).
Рис. 3.4.16. Автоматическая сборочная машина, оснащенная ПР с адаптивным управлением (см. рис. 3.4.17)

ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТИВНЫХ УСТРОЙСТВ В СБОРОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ
455
Рис. 3.4.17. Схема размещения технологической оснастки на автоматической сборочной машине "Sigma"
Горизонтальные перемещения
осуществляются кареткой 25 по поперечным
направляющим 21 и 22 и продольным —
прямоугольного 35 и круглого 2 сечений, а
вертикальное перемещение штанги 39
манипулятора ПР 4 — внутри каретки 3. Загрузочное
устройство (ЗУ) 15 может вращаться, а 19
качаться в плоскости, перпендикулярной
плоскости стола 7, причем силы тяжести штанг 39
уравновешены соответствующими
пневмоцилиндрами.
Шаговый электродвигатель 29 каждого
привода имеет на валу шестерню 28,
сцепляющуюся с колесом 30 входного вала-
шестерни 33 редуктора 31. В большинстве
приводов применяют один редуктор 31, а в
приводе ЗУ 15 — два, в то время как в ЗУ 19
используется зубчатый сектор 11,
сцепляющийся с шестерней 43 вала электродвигателя.
Перемещение ПР 4 по продольным
направляющим происходит на каретке 17 по круглой
направляющей на двух опорах, каждая - в
виде трех роликов 16 (подшипников),
размещенных под углом 120° друг к другу, и на
каретке 37 с четырьмя опорными роликами 36
по плоской направляющей. Движение
осуществляется посредством привода с
электродвигателем 29 и неподвижной рейки 13,
укрепленной на портале станины 1. Движение в
поперечном направлении осуществляется с
помощью рейки 23, прикрепленной к круглой
направляющей 22, а рейка 38, используемая
для перемещения в вертикальном
направлении, закреплена на штанге 39.
Для облегчения передвижения каретки 3
по направляющей 22 используются две
группы по четыре опорных ролика 24 с каждой из
сторон, а по направляющей 21 — всего две
пары роликов 24. Штанга 39 ПР 4
перемещается вверх и вниз на опорных роликах 20,
причем часть из них катится по рейке 38,
обеспечивая фиксацию каретки 3.
Аналогичные функции выполняет и ряд роликов 24
при качении по рейке 23. На кронштейне 34
каретки 3 установлен пневмоцилиндр 32,
шток 40 которого соединен с плитой 45, чем
обеспечивается разгрузка привода подъема-
опускания под действием силы тяжести ПР 4
с ЗУ 46.
Внутри штанги 39 манипулятора ПР 4
на опорных роликах смонтирован вал 27, на
котором закреплено ЗУ 46. Перемещение вала
27 осуществляет редуктор 31 с
электродвигателем 29. При использовании ЗУ 19,
отличающегося от ЗУ 46 расположением захватов,
к валу 27 прикрепляется вилка 41, в опорах
которой ЗУ 19 может наклоняться
посредством электродвигателя 42. ЗУ 19 и 46

пред456
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
ставляют собой корпуса пневмоцилиндров
двухстороннего действия, шток 47 каждого из
которых обеспечивает захват устанавливаемой
детали за счет цангового зажима 8 при подаче
воздуха в нижнюю полость пневмоцилиндра.
Освобождение детали осуществляется при
подаче воздуха под давлением в верхнюю
полость пневмоцилиндра через штуцер 9.
Начало отсчета движения ПР в
продольном направлении производится от упоров 12
и 18,причем для каждого ПР — от своего
упора. В нулевой точке (начало отсчета при
составлении программы) расстояние от
соответствующего упора до торца 14 портала
составляет 15 мм. Исходное положение по двум
другим направлениям перемещения ПР 4
обеспечивается упорами 44. Для
предотвращения повреждений ПР при их совместной
работе предусмотрена блокировочная система
с бесконтактными датчиками.
Рассмотренные ЗУ ПР можно
использовать, если требуется невысокая точность
относительного положения соединяемых
деталей. При более высоких требованиях к
точности относительного положения деталей на
сборочной машине предусмотрено
использование подвижного, укрепленного на
шпинделе 48 (см. рис. 3.4.16, в) ЗУ 49, оснащенного
САУ (А.с. 217291, 199657, 208424 СССР).
Для соединения деталей при больших
первоначальных относительных смещениях
(до 4 мм) САУ ПР сборочной машины
оснащают преобразователями 53 для измерения (с
учетом диаметра сопрягаемой поверхности
устанавливаемой детали) относительного
смещения соединяемых деталей по
действующей реакции в месте контакта деталей. Для
этого устанавливают две пары
преобразователей 53 в двух взаимно перпендикулярных
направлениях X' и Y', а также один
преобразователь 53 вдоль оси Z' устанавливаемой
детали. Измеряемые преобразователи 53
перемещения зависят от действующих сил.
Осевая сборочная сила может достигать 68,7 Н и
измеряется с точностью 0,5 Н при массе
устанавливаемой детали до 5 кг.
Большая длина шпинделя 48 (см. рис.
3.4.16, 	в) позволяет измерять его положение с
высокой точностью.
ЗУ 49 шпинделя 48 соединяется со
штангой 39 посредством электромагнитной
муфты с дисками 51, имеющими плоские
поверхности 52. Между дисками 51 муфты
нагнетается сжатый воздух из пневмосистемы.
Благодаря этому при напряжении тока в цепи
8 В возможно относительное смещение
дисков 51 электромагнитной муфты, а,
следовательно, и смещение ЗУ 49 в процессе
соединения деталей при наличии заходных фасок в
отверстии втулки или на валу, так как при
контакте деталей возникает радиальная
составляющая реакции, осуществляющая их
относительное смещение путем отжатая са-
моцентрирующих пружин 54. Обычно (без
нагрузки) шпиндель 48 и ЗУ 49 занимают
среднее положение под действием четырех
самоцентрирующих пружин 54. При
напряжении 24 В в соленоидной катушке 50 диски
51 муфты соединяются, а рука манипулятора
ПР 4 работает как жесткая конструкция.
Коррекция положения устанавливаемой
детали для осуществления сборки и
исключения заклинивания в процессе соединения
деталей производится системой управления
ПР, содержащей блоки управления
приводами и электромагнитную муфту, блоки логики
и мини-ЭВМ.
Программирование работ выполняется с
помощью телетайпа, снабженного
клавиатурой ввода символов и пишущей машинкой, а
также устройством считывания с перфоленты.
Для программирования применяют язык
Сигла (упрощенный и специализированный
Фортран). Возможно и непосредственное
обучение (программирование по первому образцу
соединяемых деталей, обеспечивающему всю
необходимую геометрическую информацию)
или обычное обучение. Язык Сигла является
промежуточным между языками высокого
уровня для больших ЭВМ и мини-ЭВМ.
Благодаря языку Сигла обеспечиваются
одновременное управление всеми ПР по
программе (начало программы команд, исполнение и
т.п.) и обратной связью САУ по силе, полная
или частичная коррекция программы
(исправление случайных отклонений в ходе
технологического процесса путем измерения
поступающих на сборку деталей, контроля их
наличия и т.д.) и т.п. На языке Сигла
программируются все операции по коррекции
программы, поэтому ПР могут выполнять
необходимые операции, несмотря на
случайные отклонения, которые могут возникнуть в
ходе установки деталей в изделия.
ЭВМ обеспечивает функционирование
блока памяти и общего управления блоками
программ (обучения, исполнения,
редактирования и частичной коррекции уже
заложенных программ и т.д.), число которых может
достигать 64 и включать до 100
технологических переходов при сборке изделия, а
оперативная аппаратная часть блочной
конструкции выполняет функции, требующие
быстродействия (управление движениями
манипуляторов, их блокировка и включение шаговых
электродвигателей и т.п.). Каждый шаговый
двигатель имеет управляющий контур, причем
в сборочной машине "Super Sigma" структура
системы управления существенно изменена за
счет введения управления с помощью микро-

ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТИВНЫХ УСТРОЙСТВ В СБОРОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ
457
ЭВМ для пуска, регулирования ускорения,
контроля последовательности ходов и других
технологических переходов. На языке Сигла
задаются коды блокировки,
предотвращающей столкновение манипуляторов. Так,
например, рука одного ПР не вводится в зону
действия руки другого, пока последняя не
выйдет за пределы рабочей зоны (затраты
времени на ожидание минимизированы путем
математического моделирования процесса) и
рука автоматически вводится в зону по
командам управляющей мини-ЭВМ.
Система управления ПР обеспечивает
позиционную отработку задаваемых
перемещений, причем программируются также по
определенным законам разгон ПР и их
торможение в процессе установки каждой детали
в изделие. Управление осуществляется
одновременно обоими ПР.
При выполнении сборочных операций
управление с момента контакта соединяемых
деталей осуществляется по сигналам
преобразователей 53 (см. рис. 3.4.16, в). В процессе
соединения деталей могут возникнуть
отклонения от нормального хода технологического
процесса из-за попадания некондиционных
деталей (винт с поврежденной резьбой,
деформирована деталь или ее размеры не
соответствуют заданным и т.д.). Нередко это
происходит при установке шести-восьми деталей
в собираемый объект. Однако это не
приводит к тому, что собираемое изделие окажется
неукомплектованным. Система управления,
анализируя сигналы преобразователей,
выявляет причины отклонения от нормального
хода сборочного процесса и обеспечивает
восстановление и продолжение нормального
процесса сборки изделия. Некондиционные
детали выбрасываются, из
загрузочнотранспортных устройств подаются
последующие годные детали, которые и
устанавливаются в собираемое изделие.
Процесс соединения деталей на
автоматической сборочной машине поясняется на
примере установки и завинчивания винта 5
(рис. 3.4.18, а) в базовую деталь 4 изделия.
В начале выполнения операции винт 5
вместе с отверткой 6, размещенной в гайко-
вертке 7 манипулятора, входит в отверстие
пластины 3, при этом осуществляется контроль
выполнения технологического перехода. Если
переход выполнен, (рис. 3.4.18, б), то пружина
7 (см. рис.3.4.18, а) остается в свободном
состоянии и с преобразователя прибора 2 сигнал
не поступает, что свидетельствует о
выполнении первого сборочного перехода.
Если при выполнении этого перехода
пружина 7 окажется сжатой (рис. 3.4.18, в)
ввиду отсутствия отверстия в пластине 3 (см.
рис. 3.4.18, а), поступает сигнал с
преобразователя прибора 2 и выдается команда на
замену детали 5 и выполнение ранее
незавершенного перехода.
Лбрак
Рис. 3.4.18. Схемы установки и завинчивания
винтов на автоматической сборочной машине

458
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
Подается команда на выполнение
второго сборочного перехода (рис. 3.4.18, г), при
котором винт 5 (см. рис. 3.4.18, а) должен
коснуться фаски резьбового отверстия в
базовой детали 4, пружина 7 сжимается и с
преобразователя прибора 2 поступает команда на
выполнение третьего сборочного перехода.
Если диаметр отверстия в детали 4
больше требуемого (рис. 3.4.18, д) или
отсутствует винт 5 (см. рис. 3.4.18, а), то пружина 7
оказывается несжатой и подается команда на
замену деталей и повторное выполнение
переходов.
Во время третьего сборочного перехода
осуществляется завинчивание винта 5 отверткой
6 гайковерта /. Если винт 5 будет завинчен до
конца, то сигнал от преобразователя прибора 2
не поступит (рис. 3.4.18, ё). Если окажется
завал ьцованным заход резьбы (рис. 3.4.18, ж) или
резьба будет отсутствовать в детали 4 (см. рис.
3.4.18, 	а), или резьба будет меньшего диаметра,
то либо винт 5 завинтить полностью не удастся
либо крутящий момент на шпинделе будет
больше заданного и преобразователь
просигнализирует об этом. По этим командам
бракованные детали будут заменены новыми, чтобы
обеспечить изготовление только годных изделий.
■‘ЕГ
Рис. 3.4.19. Сборочная машина с САУ для
регулирования и контроля качества
велосипедного колеса
Использование САУ целесообразно не
только для сборки изделий, но и для
достижения требуемого качества изделий [2].
Например, для сборки велосипедного
колеса нужно закрепить 40 спиц в ступице и
ободе колеса и произвести натяжение их
ниппелями, завинчиваемыми на спицах со
стороны обода. Необходимо обеспечить
вращение колеса без торцового и радиального
биения. Важно также, чтобы общее натяжение
спиц было достаточным для предотвращения
деформирования колеса при эксплуатации и
не вызывало их разрушения от рабочей
нагрузки. Кроме того, натяжение всех спиц
должно быть равномерным, чтобы спицы и
ниппели не разрушались из-за
неравномерных нагрузок.
Обычный сборочный автомат не может
обеспечить сборку даже при использовании
деталей с повышенными требованиями к их
точности (допустимое отклонение диаметров
отверстий и их межосевых расстояний на
ободе не более ±0,5 мм, допустимое
отклонение положения этих отверстий относительно
плоскости симметрии обода не более ±0,5 мм).
Поэтому предварительную сборку колеса
осуществляют на полуавтомате, где затраты
времени не превышают 15 с, а окончательную
регулировку и контроль производят на
автоматической сборочной машине с САУ.
Базирование колеса в сборочной
машине для качественного его регулирования и
контроля должно быть подобным
базированию его в велосипеде, т.е. на оси-пальце 11
(рис. 3.4.19) с хвостовиком 4. Сила
закрепления колеса должна быть минимальной, и ее
необходимо приложить там, где деформации
обода 5 и ступицы 6 будут ничтожно малыми,
т.е. с торца ступицы 6.
При зажиме ступицы 6 перемещается
все колесо, при этом каждая спица (12, 13)
попадает через прорезь торцового ключа
/^соединенного зубчатой передачей с одним
из 40 серводвигателей 9. Торцовые ключи 15
и серводвигатели 9 установлены на
шарнирно-упругой опоре 14. Это дает возможность
обеспечить такое положение этих устройств в
зависимости от положения колеса, при
котором их сила воздействия на него будет
минимальной и колесо сможет легко менять свое
положение в процессе натяжения спиц.
Поскольку ободы 5 колес имеют
отклонения от круглости, для обеспечения их
заданной формы потребуются различные
значения силы натяжения спиц, которые можно
создать, используя торцовые ключи 15 с
индивидуальными серводвигателями 9 для
завинчивания ниппелей. Число серводвигателей
9 должно быть равно числу ниппелей.

ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТИВНЫХ УСТРОЙСТВ В СБОРОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ
459
Рис. 3.4.20. Структурная схема САУ сборочной машины:
У — усилитель; Л/а, Mq — серводвигатели; ФВ — фазочувствительный выпрямитель;
ЗУ— запоминающее устройство; К— диодный ключ
Для требуемого натяжения спиц нужно
знать и учитывать исходную форму, диаметр и
ширину обода 5, а также изменения
показаний торцового и радиального датчиков 8
вследствие возможного перекоса
измерительного устройства 10, служащего для контроля
формы колес в процессе его регулировки.
Поэтому необходима точная установка
начальных условий - базы отсчета.
Обеспечивается такая установка с помощью двух
серводвигателей Ма и М& (рис. 3.4.20), которые
воспроизводят до начала регулировки колеса
его средние размеры согласно данным базовой
головки с электрическими датчиками,
регистрирующими изменения в осевом и радиальном
направлениях. Благодаря этому серводвигатели
производят установку базовой головки на
истинный нуль для каждого колеса.
Во время установки нуля переключатель
Sa в канале осевого смещения замкнут и
разность между базовым и фактическим
значениями зазора поступает в виде сигнала в
серводвигатель Ма, который обеспечивает базу
отсчета осевого смещения. Фильтр Fa имеет
постоянную времени, в несколько раз
большую, чем у измерительного устройства
10, (см. рис. 3.4.19) вращающегося с частотой
около 250 мин'1 через упругие муфты 3 от
электродвигателя 2 с датчиком 1. Выходной
сигнал датчика 1 показывает усредненную
разность между положениями колеса и от-
счетной базы. Когда следящая система
сбалансирует сигналы, серводвигатель Ма
отключается, что соответствует началу отсчета для
данного колеса в осевом направлении.
Следящая система радиальной базы
отсчета также устанавливается по среднему
диаметру колеса, но предусматривает запас на
изменение диаметра колеса по натяжению
спиц. После этого во время вращения
поворотного измерительного устройства 10
расположенные примерно на расстоянии около 3
мм от обода колеса осевом и радиальном
направлениях электромагнитные датчики 8 в
виде сердечников (из V-образных .пластин с
бифиллярной обмоткой) формируют сигналы
об отклонении а радиуса обода 5 колеса от
радиуса идеальной окружности и об осевом
отклонении в обода от плоскости вращения
измерительного устройства 10. Эти сигналы
используются для регулировки формы обода,
а исходя из индуктивного напряжения во
вторичных обмотках датчика 8, которое
зависит от отклонений а или в, судят о
положении обода 5.
Питание первичной обмотки
осуществляется от генератора частотой 400 Гц.
Напряжение вторичной обмотки каждого датчика 8
сравнивается с напряжением установленным
на панели управления. Измеренные
посредством вторичных обмоток отклонения айв
регулируются серводвигателем Мл или до
нуля, чтобы исключить некачественную
сборку колеса.

460
Глава 3.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АДАПТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА
Регулировка большого количества
взаимосвязанных сложных систем представляет
большие трудности. Однако решение задачи
упрощается, если представить колесо в виде
ряда идентичных секций, форма и положение
которых могут регулироваться более или
менее независимо. Колесо условно делят на
десять секций, причем каждая из них
содержит две спицы 72, вставленные в верхний
фланец ступицы 6, и две спицы 13 в ее
нижний фланец. Для регулировки секций колеса
используется простая система адаптивного
управления по дискретным данным,
полученным от датчиков 8. Эта система осуществляет
либо включение либо выключение
серводвигателей 9. Для обеспечения требуемого
качества колеса натяжение его спиц производится
последовательно за несколько стадий, причем
для каждой из них предусматривается своя
установка параметров регулирования.
Натяжение любой спицы на каждой
стадии регулирования колеса приводит к
уменьшению его радиуса в точке закрепления
спицы и сила натяжения стремится сместить обод
в осевом направлении: спица 12 тянет обод 5
вверх, а спица 13 — вниз. Поскольку обычно
необходимо уменьшение радиуса колеса без
смещения обода в осевом направлении,
роторы серводвигателей 9 и спиц 12 и 13 должны
вращаться одновременно.
Рис. 3.4.21. Контур САУ для осевой регулировки
обода велосипедного колеса:
У — усилитель; ЗПУ— запоминающее устройство;
Mi,..., М39 — серводвигатели; Р,..., Р39 - редукторы;
"+" ~ суммирование величин;
— изменение знака;
Рс1 — редуктор первой секции
Положение обода в заданной точке
зависит в основном от натяжения нескольких
соседних спиц. В первоначальный момент
регулировки, когда натяжение спиц мало,
обод практически не подвергается
деформированию. С возрастанием натяжения спиц
обод начинает деформироваться, и необходим
постоянный контроль за его изменением.
Достигается это тем, что датчики 8
измерительного устройства 10, вращающегося вокруг
обода 5 колеса, непрерывно следят за
отклонением формы колеса от заданной чертежом.
Во время натяжения сигналы о фактических
погрешностях формы усиливаются и
подаются к соответствующей группе серводвигателей.
Включение серводвигателей производится
посредством реле, а информация о
действительной форме колеса сохраняется с
помощью конденсаторов в течение каждого
оборота вращающегося измерительного устройства
10. 	На основе полученной информации
осуществляется работа серводвигателя 9 для
каждой спицы регулируемого колеса.
На рис. 3.4.20, 3.4.21 показаны САУ для
осевой регулировки обода колеса, а также
изменение формы колеса под действием спиц
других секций. Поворот на какой-либо угол
ротора серводвигателя Ml (см. рис. 3.4.19)
или другого серводвигателя вызывает
смещение обода. Влияние вращения ротора каждого
из 39 серводвигателей зависит от его
положения вдоль обода, а направление перемещения
обода — от того, какую натягивает он спицу —
верхнюю или нижнюю.
Важно, чтобы серводвигатели,
вращающие торцовые ключи не имели значительного
перерегулирования, так как дополнительное
натяжение спиц с противоположной стороны
обода колеса может компенсировать лишь
небольшие погрешности перерегулирования.
Если серводвигатели Ml и М3 выключены, а
работают только серводвигатели М2 и М4,
натяжение спиц вызывает перемещение обода
вниз. Аналогично при выключенных
серводвигателях М2 и М4 и работающих
серводвигателях Ml и М3 спицы тянут обод вверх.
Если работают все четыре серводвигателя,
радиус данной секции колеса уменьшается.
После установки начала отсчета баз
включаются все серводвигатели торцовых
ключей. Электрический сигнал, обеспечивающий
вращение торцового ключа для регулирования
осевого положения колеса, подается через 10-
позиционные поворотные переключатели,
которые переключаются вращающимся
измерительным устройством 10 (см. рис. 3.4.19).
Сигналы об осевых отклонениях
положения обода поступают в каналы I к II (см.
рис. 3.4.20) и имеют разные знаки.
Отрицательный сигнал в канале 7, обеспечивающий

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ С ТЕРМОДЕЙСТВИЕМ
461
выключение серводвигателей Ml и М3
соответствует допустимому крайнему верхнему
положению обода колеса, а отрицательный
сигнал в канале //, служивший для выключения
серводвигателей М2 и М4 — крайнему нижнему
положению обода. Цепь радиального
регулирования обода колеса управляет обоими каналами
/ и //, причем сигналы из I и II каналов
суммируются с сигналом с выхода усилителя,
ранее прошедшим через диодные ключи.
Во время предварительной сборки
ниппели могут быть завинчены на спицы на
разное число ниток. В процессе натяжения спиц
ниппели с тугой посадкой по резьбе будут
завинчиваться медленнее, чем те, которые
соединяются с более свободной посадкой.
Чтобы предотвратить выпуск колес с
недостаточным натяжением спиц, их регулирование
производится посредством каждого
серводвигателя за несколько стадий. На первой стадии
крутящий момент работающих
серводвигателей ограничен, поскольку используется
пониженный ток в обмотке возбуждения;
роторы серводвигателей вращаются с высокой
угловой скоростью, но уже при
незначительном натяжении спиц обода она снижается,
при этом осуществляется предварительное
регулирование формы колеса. На второй
стадии САУ отключается и производится
включение тех серводвигателей, которые
натягивают не натянутые ранее спицы, пока момент
сопротивления завинчиванию каждого
ниппеля не достигнет заданного значения. На
третьей стадии вновь включается САУ и
подается ток в обмотки возбуждения
серводвигателей. Работа серводвигателей продолжается
до тех пор, пока не отключатся муфты
приводов вращения ниппелей. Торцовые ключи
соскальзывают с ниппелей вдоль спиц, и
серводвигатели начинают работать как следящие
системы.
Секторный переключатель на каждом
валу торцового ключа служит для
фиксирования положения в течение завинчивания
ниппелей. Съем колеса осуществляется
посредством кулачкового вала с приводом через
электромагнитную муфту.
Качество собранного и
отрегулированного колеса зависит от коэффициента
усиления усилителя, чувствительности датчиков,
передаточного отношения редукторов привода
и запаздывания, допускаемого при включении
или выключении каждого серводвигателя.
При использовании рассмотренной
сборочной машины достигнута точность обода
колеса ±0,1 мм до снятия его с машины и
±0,4 мм после его удаления.
На данной машине обеспечивается
стабильное высокое качество отрегулированных
велосипедных колес, причем затраты времени
на выполнение сборочной операции не
превышают 60 с и обеспечивается снижение
трудоемкости примерно в 2 раза по сравнению с
трудоемкостью при ручной сборке.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизация и механизация
сборки, регулировки и испытания
машиностроительных изделий / А.В. Балыков, В.П.
Вороненко, А.А. Гусев и др.: Под общ. ред.
А.А. Гусева. М.: Общество "Знание"
Российской Федерации, 1991. 135 с.
2. Гусев А.А. Адаптивные устройства
сборочных машин. М.: Машиностроение,
1979. 208 с.
3. Гусев А.А. Основные принципы
построения сборочных гибких
производственных систем. М.: Машиностроение, 1988. 52 с.
4. Гусев А.А. Автоматизация сборки
зубчатых передач.// Итоги науки и техники
ВИНИТИ. Сер. Технология и оборудование
механосборочного производства. М.: ВИНИТИ.
1990. С. 1-155.
5. Качество машин. В 2 т. / А.Г.
Суслов, Ю.В. Гуляев, А.М. Дальский и др. М.:
Машиностроение. 1995. Т1 — 256 с., Т2 — 430 с.
6. Проектирование технологий
автоматизированного машиностроения. / И.М. Ба-
ранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и
др.: Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. М.:
Высшая школа, 1999. 416 с.
7. Проектирование технологии / И.М. Ба-
ранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и др.
// Сер. "Технология автоматизированного
машиностроения": Под общ. ред. Ю.М.
Соломенцева. М.: Машиностроение, 1990. 416 с.
8. Средства технологического
оснащения механосборочного производства. /
А.В. Балыков, Р.М. Сечи, А.А. Гусев.: Под
ред. А.А. Гусева: М.: Общество "Знание"
Российской Федерации, 1992. 87 с.
Глава 3.5
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ
СОЕДИНЕНИЙ С ТЕРМОВОЗДЕЙСТВИЕМ
3.5.1. 	ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СБОРКИ
СОЕДИНЕНИЙ С ТЕРМОДЕЙСТВИЕМ
Конструктивные особенности
соединения с натягом и серийность выпуска
обусловливают конструкцию сборочного
оборудования и степень его автоматизации. По
назначению станки и стенды для сборки могут
быть разделены на две группы: 1) для
соединений типа валик (втулка) — корпус; 2) для
соединений вал — охватывающая деталь
(основная).

462
Глава 3.5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ С ТЕРМОВОЗДЕЙСТВИЕМ
Станки второй группы бывают
односторонней или двусторонней сборки. При
односторонней сборке используется одна
сборочная головка, с помощью которой на
неподвижный или перемещаемый вал
устанавливают охватывающие детали. У станков
двусторонней сборки вал неподвижен и с обоих его
концов расположены головки.
Сборку соединений вал — корпус
выполняют, как правило, в устройствах с вертикальным
расположением оси посадочной поверхности, а
соединений вал - охватывающая деталь - с
вертикальным, горизонтальным и наклонным
расположением оси. Станки для сборки с нагревом
могут быть снабжены нагревателями.
При массовом и крупносерийном
производстве эффективны станки двусторонней
сборки, имеющие . встроенные специальные
нагреватели. Для средне- и мелкосерийного
производства целесообразнее применять
переналаживаемые сборочные агрегаты, в
которых предусмотрены устройства,
обеспечивающие нагрев или охлаждение широкой
номенклатуры деталей. Съем детали из нагревателя
или извлечение из охлаждающего устройства,
ориентирование детали и установка ее на
базирующее устройство сборочного станка могут
осуществляться манипулятором. В единичном
производстве предпочтение следует отдавать
механизированным стендам в комплексе с
универсальными устройствами для
термовоздействия, предназначенными для сборки нескольких
типов соединений с натягом.
Ориентирующее устройство и
механизмы станков и стендов для сборки соединений
с термовоздействием должны быть просты по
исполнению и длительное тепловое
воздействие не должно отражаться на надежности их
работы. Поэтому практическое применение
находят ориентирующие устройства,
работающие по принципу центрирования (по
фаскам, на оправках, по кулачкам и другим
элементам) и на основе бесконтактного
автопоиска в магнитном поле или воздушном
потоке. Одна из соединяемых деталей в таких
устройствах может смещаться и поворачиваться в
пространстве перед сопряжением на
базирующем устройстве и в начале его в пределах
допуска на их относительное расположение.
Если центрирование выполняется
механизмом, то время контактирования его рабочего
органа с деталью, подвергнутой
термовоздействию, должно быть минимальным.
Детали без фасок и термических зазоров
менее 0,00 Id при посадочных диаметрах
d < 50 мм крайне трудно соединять с
помощью обычных механических сборочных
систем. Поэтому следует использовать
устройства, работающие по принципу поиска, когда
одна из деталей приводится в движение в
плоскости, перпендикулярной своей оси, и
поджимается к другой (базовой) с небольшой
силой. Сборочное движение осуществляется
тогда, когда контуры посадочных
поверхностей совпадают (под действием силы тяжести
или с помощью толкателя). Для
предотвращения заклинивания целесообразнее
осуществлять принудительную сборку, а для
упрощения устройства — использовать те же силы,
которые осуществляют движение поиска.
Для выбора метода термического
воздействия на сопрягаемые детали с целью
обеспечения свободной (с термическим зазором)
установки охватываемой детали в
охватывающую (или наоборот) можно воспользоваться
графиками (рис. 3.5.1). Горизонтальными
сплошными, штриховыми и
штрих-пунктирными линиями обозначены наибольшие
натяги посадок в зависимости от номинального
диаметра d соединения (от 30 до 300 мм).
Наклонными линиями показано изменение
размеров деталей в результате температурных
деформаций при разных видах
термовоздействия и необходимый для свободного
сочленения деталей зазор, определенный по посадке
H7/d6. Посадки, натяг которых ниже
наклонных прямых, могут быть собраны с нагревом,
охлаждением (или охлаждением и нагревом)
соответствующим криогенным агентом.
Например, посадка 100 Н7/р6 с натягом, не
превышающим 59 мкм, может быть осуществлена
охлаждением сухим льдом (СО2). Посадка 100
H7/t6 с натягом до 126 мкм может быть
получена охлаждением жидким азотом или
комбинированным методом (охлаждением сухим
льдом и нагревом до 100°С).
Определенная таким образом
температура может оказаться выше допустимой исходя
из условий сохранения физико-механических
свойств металла нагреваемой детали,
возникающих термонапряжений и появления ока-
тины, или ниже достижимой в условиях
данного производства. Тогда выбирают тот метод
термовоздействия, который отвечает
требованиям к конструкции детали и имеющимся
условиям производства. Комбинацию методов
термовоздействия следует применять в
исключительных случаях ввиду резкого
усложнения технологического процесса сборки.
Дальнейшая разработка
технологического процесса полностью определяется
выбранным методом термовоздействия. Тем не
менее принципы построения
технологического процесса сборки с нагревом и
охлаждением имеют много общего и отличаются от
обычной сборки с зазором без
термовоздействия. Общей особенностью процессов сборки с
использованием нагрева и охлаждения
является их неоднородная структура, поскольку
используется как механическое, так и терми-

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ С ТЕРМОДЕЙСТВИЕМ
463
Рис. 3.5.1. Графики для определения возможности сборки соединений с натягом с временным зазором
в зависимости от материала сопрягаемых деталей и вида термовоздействия
ческое воздействие на собираемые детали.
Операция сборки вала со втулкой по
посадочным поверхностям включает переходы по
соединению деталей и дальнейшему их
скреплению. Скрепление происходит без
использования механизмов в результате естественного
процесса теплообмена или с помощью
охлаждающего (подогревающего) устройства.
Операции сборки и транспортирования,
проводимые с нагретой или охлажденной
деталью, должны выполняться только с
использованием механизмов. Это позволяет
наряду с улучшением условий труда за счет
быстрых перемещений максимально
сократить потери энергии вследствие остывания
нагретой или нагрева охлажденной детали, а
также выполнить присоединение одной
детали к другой быстро и точно. Последнее
особенно важно, поскольку сборка
осуществляется с зазором, который постоянно
уменьшается, так как детали изменяют свою
температуру. При уменьшении зазора ниже
допустимого значения сборка или совсем не может
быть осуществлена, или будет происходить с
повреждением посадочных поверхностей.
Время, необходимое на изменение
температуры деталей и их скрепление, часто
больше затрат времени на выполнение всех
других операций. Его можно сократить,
выбрав рациональные конструкции
нагревательных и охлаждающих устройств, используя
одновременно несколько нагревателей, а
также принудительное охлаждение (или нагрев)
собранного соединения.
Необходимые условия принудительного
охлаждения следующие: жидкость,
используемая для охлаждения узла, не должна вызывать
коррозию посадочных и других поверхностей;
в процессе охлаждения не должны изменяться
структура и физико-механические свойства
материала; при охлаждении не должны
возникать опасные повреждения элементов
нагретой детали вследствие большого перепада
температур.
На выполнение операции технолог
должен составить соответствующие инструкции.
При необходимости следует
экспериментально проверить температуру и определить,
достаточен ли для сборки зазор /. Если после
разработки технологического процесса время,
затрачиваемое на подачу, ориентирование и
сборку, окажется таким, что будет
существенно теряться энергия и, следовательно,
температура термовоздействия Т превысит
допустимую, нужно внести изменения в
технологический процесс. Следует сократить число и
длительность операции с деталью,
подвергнутой термовоздействию, уменьшить площади
контакта рабочих органов механизмов с
нагретыми или охлажденными частями детали.
Общее время сборки
т = +Ттв + ХТ2 + Тсб + Тск + ТСМ >
где £ti — суммарное время, затрачиваемое
на подачу и ориентирование детали перед
термовоздействием; тх в — время
термовоздействия; ^Т2 — суммарное время,
затрачиваемое на подачу детали из устройства для
термовоздействия на позицию сборки, ее

ориен464
Глава 3.5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ С ТЕРМОВОЗДЕЙСТВИЕМ
тирование и базирование; тсб — время сборки;
тск “ время скрепления; тсм — время съема
объекта со сборочной позиции.
При автоматизации сборки наибольшие
затраты времени приходятся на позиции
термовоздействия либо на позиции сборки.
Для максимального сокращения
термопотерь следует соблюдать соотношение
^ т' > ^ т" , где т - время,
затрачиваемое на ориентирование, установку и
нагрев (или охлаждение) деталей, совершаемые
на позиции термовоздействия; ^т" -
суммарное время, затрачиваемое на установку,
ориентирование, сборку, скрепление деталей
и съем сборочного узла.
3.5.2. 	ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАГРЕВА
И ОХЛАЖДЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Оборудование для нагрева деталей.
Оборудование для нагрева деталей, применяемое
в механосборочном производстве, отличается
значительным разнообразием. Наиболее
эффективны индукционные и электроконтакт-
ные установки, которые, как правило,
являются нестандартными. При выборе типа
установки следует учитывать: 1)
производительность устройства для нагрева не может быть
ниже производительности обслуживаемого
сборочного стенда или станка; 2) положение
детали в нагревателе должно быть обусловле-
/ <? з
Рис. 3.5.2. Индукционные нагреватели
с полюсными наконечниками:
1 — деталь; 2 — индуктор; 3 - основной
магнитопривод; 4 — полюсный магнитопривод
но предшествующей и последующей
операциями сборки; 3) нагреватель нужно выбирать
(или разрабатывать) с учетом возможностей
энергетической сети цеха, участка (вода,
сжатый воздух, допустимый потребляемый ток из
сети); 4) устройство должно быть таким,
чтобы были возможны его модернизация,
механизация и автоматизация; 5) нагреватель
должен соответствовать ’’Правилам устройства и
эксплуатации электрических промышленных
установок”.
Часто для нагрева деталей перед
сборкой применяют нагреватели с
индукторами и магнитопроводами, имеющими
раздвижные полюсные наконечники (рис.
3.5.2). В таких устройствах можно
нагревать разнотипные детали определенного
диапазона размеров без переналадки, а
используя съемный конический магнито-
провод, ~ также и подшипники качения
(А.с. 200045, 311426, 382246 СССР). Эти
нагреватели предназначены для мелких и
средних деталей массой до 30 кг (рис.
3.5.2, 	а, б, г) или для местного нагрева
деталей массой до 200 кг (рис. 3.5.2, в)
при cos ср< 0,45.
ю
Рис. 3.5.3. Полуавтоматическое устройство для
нагрева, подачи и выдачи деталей

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
465
На рис. 3.5.3 показано
полуавтоматическое устройство с индуктором (см. рис. 3.5.2,
а) для мелко- и среднегабаритных деталей.
Управление осуществляется от программного
устройства 7. Деталь, подлежащую нагреву, на
позиции загрузки устанавливают в
раздвижные призмы 2 поворотного стола 3. При
включении устройства стол перемещает деталь
в зону нагрева между неподвижным верхним
4 и подвижным нижним 5 магнитопроводами.
Нижний магнитопровод, двигаясь вверх,
входит в отверстие стола и через рычажную
систему раскрывает призму. Продолжая
движение, он касается нижнего торца детали и
выдвигает ее из призмы вверх до
соприкосновения с торцом верхнего магнитопровода. При
замыкании магнитопроводов на деталь
включаются индукционные катушки и
производится нагрев. По достижении необходимой
температуры индуктор выключается и
гидроцилиндр 6 опускает нижний магнитопровод.
Нагретая деталь вновь попадает в призму, и
стол электроприводом 7 поворачивается в
положение разгрузки. Гидроцилиндр 8
движением штока раскрывает призму и
выталкивает из нее деталь, удерживая ее на
коническом стержне 9. Далее деталь снимается со
стержня и подается на сборку, а очередная
деталь, подлежащая нагреву, устанавливается
на призмы.
Цикл работы определяется
длительностью нагрева детали, которая может быть от
30 с до 2 мин в зависимости от массы.
Рабочий осуществляет загрузку и выгрузку деталей
во время нагрева. На полуавтоматическом
устройстве нагревают несколько типоразмеров
деталей с посадочными диаметрами 60-100 мм
до температуры 250...300°С. Раздвижные
призмы и конус выталкивающего цилиндра
обеспечивают установку деталей по наружной
поверхности. Регулировка расположения
верхнего магнитопровода с помощью
винтовой передачи от маховика 10 расширяет
диапазон высот нагреваемых деталей в 1,5 раза.
Оборудование для охлаждения деталей.
Наиболее простыми по устройству являются
установки, работающие на готовых хладоно-
сителях, в качестве которых применяют
твердую углекислоту и жидкий азот.
Для достижения умеренных
отрицательных температур {до -70°С) может быть
использовано также обычное холодильное
оборудование, например простые и каскадные
паровые компрессорные машины.
Для получения глубокого холода
применяют воздушные холодильные машины
высокого и среднего давления.
При комплексной автоматизации сборки
соединений применяют специальное
оборудование для охлаждения.
Рис. 3.5.4. Стенд для сборки
зубчатых колес с валом
Стенд для сборки зубчатых колес с
диаметром отверстия 122 мм по посадке H7/t6 со
ступенчатым валом (рис. 3.5.4). Нагретое в
индукционном устройстве зубчатое колесо
массой 32 кг посредством грузоподъемного
механизма устанавливается в призмы каретки
7, которые могут смещаться на 6 мм в
горизонтальной плоскости. Рабочий насаживает
зубчатое колесо на вал, установленный в
призмах 2 и закрепленный хомутом 3. В
продольном направлении каретка 7 перемещается
по направляющим 4. Сила, прикладываемая
при сборке, составляет 100... 160 Н. При этом
ориентирование колеса происходит по фаскам
предпосадочной поверхности б вала. Вначале
зубчатое колесо движется в каретке
прямолинейно и благодаря фаскам смещается в
горизонтальной плоскости вместе с призмами, а в
вертикальной плоскости, отрываясь от них,
устанавливается посадочной поверхностью на
предпосадочную поверхность вала. Затем
колесо, скользя по фаске вала, отрывается от
своей промежуточной базы (предпосадочной
поверхности) и переходит на посадочную
поверхность в.
В мелкосерийном производстве стенд
может быть без силового привода и, конечно,
без встроенного нагревателя. Данное
соединение на этом стенде можно собирать с
использованием холода, поскольку сборка
может осуществляться с /с = 0,1 мм, что
соответствует термовоздействию при Т- 160°С.
Зубчатое колесо меньшего диаметра
собирается с валом аналогично установленному
ранее. Предпосадочной поверхностью является
в этом случае поверхность а, а посадочной — б.

466
Глава 3.5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ С ТЕРМОВОЗДЕЙСТВИЕМ
Рис. 3.5.6. Установка для монтажа валов
с роторами электродвигателей
Полуавтоматический станок (рис. 3.5.5)
для односторонней сборки колес с осью колесной
пары узкоколейных тепловозов (А.с. 225006
СССР). С помощью этого станка поочередно
насаживают колеса на поворачиваемую в
горизонтальной плоскости ось. Колесо
ориентируется с помощью центрирующей втулки.
Предусмотрено промежуточное базирование оси на
призмах. Привод станка — гидравлический.
Грузоподъемным механизмом ось
колесной пары устанавливают на призмы стенда 1,
а нагретое в индукционном нагревателе
колесо - на центрирующей втулке 2 поворотной
стойки 3, которая расположена относительно
оси под углом 90°. Синхронное встречное
перемещение стоек по направляющим
станины 4 к оси осуществляется механизмом
перемещения. Базирующие центры,
расположенные на стойке 5 и в центрирующей втулке
поворотной стойки, входят в центровые
гнезда оси, приподнимают ее над призмами
стенда и закрепляют. Затем механизм посадки
колеса толкателем 6 переводит колесо на
посадочную поверхность оси до упоров 7. Опора
Рис. 3.5.7. Сборочная установка с камерой
предварительного охлаждения деталей
в холодных парах
толкателя 6 имеет сферическую форму, что
позволяет равномерно распределить
сборочную силу по площади торца ступицы колеса.
После выдержки в течение 3 мин, что
необходимо для скрепления деталей при
минимальном натяге, толкатель и стойка
возвращаются в исходное положение, ось
поворачивается траверсой стенда на 180° и цикл
повторяется.
Базирование колеса выполнено на
втулке, поскольку все другие поверхности колеса
имеют большие допуски и не концентричны
относительно посадочной поверхности.
Центрирующая втулка для удобства установки
колеса и снижения потерь теплоты имеет
диаметр 110 мм, на 5 мм меньший диаметра
отверстия ступицы. Для обеспечения
соединения колеса с осью при увеличении
диаметра втулки при нагреве колесо располагают на
поворотной стойке таким образом, чтобы
верхний уровень колеса был на 0,4 мм ниже
верхнего уровня посадочной поверхности оси
при закреплении в центрах.
Установка (рис. 3.5.6) для монтажа валов
с роторами электродвигателей позволяет
производить посадку вала, охлажденного в
жидком азоте (А.с. 912474 СССР). Охлаждение
выполняется сначала в парах азота, а потом
окунанием в него. Сборка вертикальная с
ориентированием вала в два этапа:
предварительно в кантователе и окончательно по
направляющему конусу и фаскам. Сборочный
зазор составляет 123-182 мкм,
продолжительность охлаждения 13 мин 20 с; расход
хладагента на один вал 25-30 л, длительность
скрепления до 25 с.
Предназначенные для сборки валы 1
загружаются в накопитель 2, расположенный
в холодильной камере 3. Камера заполняется
жидким азотом до определенной высоты,
которая измеряется и регулируется
поплавковым указателем уровня. После охлаждения с
помощью каретки 4 устройство 5 перемещает
вал в обойму 6 ориентирующего устройства 7.
Торцовой частью вал нажимает на кулачок
фиксатора и освобождает обойму. Обойма,
имеющая смещенную относительно центра
тяжести ось вращения, сойдя с фиксатора,
поворачивается под действием массы вала в
вертикальной плоскости на 90°. Заняв
вертикальное положение, вал через направляющий
конус 8 попадает в отверстие барабана 9
поворотного стола 10. Стол фиксируется элек-
трогидравлическим тормозом 11. Для
снижения скорости перемещения и фиксации вала
электродвигателя в нижней точке
предусмотрен гидроамортизатор 12. Установка работает
в полуавтоматическом режиме.
Производительность 90-100 роторов/ч.
Автоматическая установка для сборки

сеОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
467
дел клапанов двигателей внутреннего сгорания
(рис. 3.5.7). Термовоздействие осуществляется
в парах жидкого азота. Вкладыши седел
устанавливают в блок V-образного двигателя на
сборочном конвейере. Охлаждение, подача и
установка вкладышей седел в отверстия блока
8 полностью автоматизированы. Вкладыши
седел из бункера поступают в трубу 2, где
охлаждаются до заданной температуры (труба
проходит через резервуар 3, заполненный
жидким азотом). При подаче конвейером 10
блока 8 с фиксирующим приспособлением 9
автоматически срабатывает электропнев-
мораспределительный кран, под действием
которого сжатый воздух попадает в полость
цилиндра 4. На штоке поршня этого
цилиндра закреплен толкатель 6, доставляющий по
направляющему лотку охлажденные седла по
одному к распределительному лотку 5. Отсюда
седла по очереди попадают в левое и правое
фиксирующие приспособления и с помощью
штока 7 поршня пневмоцилиндра, в который
в это время подается сжатый воздух,
устанавливаются в отверстия блока. Левый и правый
пневмоцилиндры срабатывают поочередно в
соответствии с установленной программой.
Конструктивная особенность установки - то,
что седла охлаждаются в холодильной трубе 2
без непосредственного соприкосновения с
жидким азотом. Пары отработанного азота
отводятся (показано стрелками) из резервуара
3 в атмосферу через патрубок 1.
Устройство для электромагнитной сборки
предназначено для сборки соединений
после нагрева или охлаждения деталей и
может быть горизонтального или
вертикального исполнения (А.с. 405691. СССР).
Недостаток - большая металлоемкость.
В устройстве (рис. 3.5.8) для сборки со-
единений типа "вагонная колесная парам (А.с.
573314. СССР) для охлаждения используют
жидкий азот. Предназначенные для
охлаждения оси 1 загружаются в накопитель 2,
размещенный в холодильной камере 3.
Одновременно в накопителе в среде жидкого азота
охлаждаются 20 осей до температуры -195,8°С.
Время охлаждения осей 7 мин.
При включении подъемника 4 одна ось
захватывается, извлекается из холодильной
камеры и подается на направляющие 5, по
которым ось выкатывается на ловитель 6. Ловитель
опускается и благодаря гидроамортизаторам 7
плавно ложится на упоры 8, обеспечивая
фиксированное положение оси на сборочной позиции.
С двух сторон подъемника по
наклонным накопителям 9 перемещаются колеса 10,
поступая на сборочную позицию.
Рис. 3.5.8. Устройство для сборки соединений
типа "вагонная колесная пара"
Ориентирование и сборка деталей
обеспечиваются двумя центрирующими втулками
11 и 12 с механизмами типа винт-гайка и
индивидуальными приводами 13. Втулки
совершают возвратно-поступательное движение
и при включении устройства начинают
сходиться и останавливаются, войдя
направляющими конусами в отверстие колес.
Включается привод 14, и подъемник 4 подает
охлажденную ось на направляющие 5. Привод
подъемника выключается, и включаются
приводы. втулок. Эти втулки с надетыми на них
колесами, перемещаясь навстречу друг другу,
внутренними конусами центрируют ось и,
упираясь направляющими конусами в
буртики оси, утапливаются, сдвигая колеса на
подступичные части оси. В этот момент приводы
центровиков начинают движение в обратном
направлении, освобождая уже собранную
колесную пару, которая под действием
гравитационных сил опускает ловитель и
выкатывается за пределы позиции сборки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Научные основы сборки машин: Под
ред. М.П. Новикова. М.: Машиностроение,
1976.
2. Новиков М.П. Основы технологии
сборки машин и механизмов. М.:
Машиностроение, 1985.

468 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Глава 3.6
СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ
ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО
И МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
3.6.1. 	ОПТИМИЗАЦИЯ ТИПАЖА
УНИФИЦИРОВАННЫХ УЗЛОВ ДЛЯ
КОМПОНОВКИ СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Наиболее ответственным этапом
проектирования сборочного оборудования является
разработка задания и технического
предложения, когда должен быть выбран
структурнокомпоновочный вариант линии и участка как
основа дальнейшего процесса проектирования
(разработки конструкций специального
оборудования и приспособлений,
конструирования механизмов и устройств, систем
управления и т.д.).
Именно на этой стадии дополнительные
затраты времени и средств на обоснование
принимаемых технологических,
структурнокомпоновочных и конструкторских решений
позволяют существенно снизить затраты на
автоматизацию.
В табл. 3.6.1 приведены результаты
сравнения трех вариантов технологических
процессов сборки свечей зажигания и сборки
магнитопроводов якорей стартеров с
обмоткой из одновитковых секций. Варианты
различаются степенью концентрации операций.
При варианте сборки свечей с высокой
концентрацией операций трудоемкость
уменьшается в 12,5 раза, число единиц
оборудования в 7 раз, площадь под оборудованием
- в 4,5 раза, выработка на одного рабочего
увеличивается в 6 раз.
3.6.1. 	Результаты сравнения трех вариантов технологического
процесса сборки изделий массового производства
Элемент
Концентрация операций*
сравнения
малая
средняя
высокая
Число сборочных операций
8/5
3/4
1/1
Трудоемкость сборки 1000 изделий, ч
(хронометраж)
7,25/38,16
2,1/10,8
0,58/10,8
Число единиц оборудования при загрузке на
80%*
7/(4+7
рабочих мест)
3/6
1/2
Площадь для расстановки оборудования, м2
54/45
30/63
12/30
Выработка на одного рабочего-сборщика, шт.
2000/200
6000/500
12000/1000
* В числителе — для свечей зажигания, в знаменателе — для якорей стартеров.
В сборочном производстве все шире
начинают применять оборудование,
построенное по методу концентрации операций,
основные направления реализации которого в
массовом и крупносерийном производстве
следующие:
совмещение на отдельных позициях
автоматов и линий параллельного или
параллельно-последовательного выполнения
нескольких однотипных соединений, например,
параллельная установка двух шатунных болтов
или комплекта секций обмотки в пазы якорей
стартеров;
применение многошпиндельных
устройств для одновременной затяжки
нескольких резьбовых соединений;
совмещение на отдельных
роботизированных позициях сборочных машин
последовательного или параллельно-последовательного
выполнения нескольких разнотипных
операций, например, операций сборки и сварки,
сборки и стопорения крепежных деталей,
индукционного нагрева и запрессовки
деталей;
совмещение в многопозиционных
сборочных машинах операций общей и узловой
сборки изделий, где кроме операций сборки и
контроля могут выполняться операции
изготовления отдельных деталей или
механическая доработка узла, например, навивка и
постановка пружин, вырубка и постановка
прокладок, изготовление секций обмоток,
ламелей коллекторов электромашин и т.д.;
организация параллельной сборки
нескольких однотипных узлов на сборочных
машинах с многоместными
приспособлениями-спутниками или кассетами;
применение спутниковых сборочных
линий синхронного и несинхронного типа, на
которых могут выполняться операции сборки,
регулировки, настройки, окраски и упаковки
изделий.
В зависимости от
конструктивнотехнологических особенностей собираемых

ОПТИМИЗАЦИЯ ТИПАЖА УНИФИЦИРОВАННЫХ УЗЛОВ
469
изделий могут быть использованы и другие
варианты концентрации операций их сборки.
Проектирование технологических
процессов и автоматизированного оборудования
по методу концентрации операций позволяет
значительно снизить трудоемкость
изготовления и сборки изделий, повысить
производительность труда, уменьшить количество
оборудования и занимаемые производственные
площади, снизить себестоимость выпускаемой
продукции. Кроме того, создаются
благоприятные условия для комплексной
автоматизации технологических процессов сборки за
счет применения высокопроизводительных
автоматов и линий.
Сборочное производство является
финишным этапом производственного процесса.
Поэтому малейшие отклонения от
ритмичности поставок на сборку деталей из
механообрабатывающих цехов, материалов и
комплектующих изделий от заводов-смежников,
которые не удается компенсировать имеющимися
заделами, требует форсированной работы
сборочного оборудования для компенсации
вынужденных простоев. Это возможно только
при наличии резерва производительности
сборочного оборудования.
Достичь высокой производительности
обычно удается за счет применения
специальных высокопроизводительных машин и
линий для сборки одного или нескольких
родственных типов изделий. Однако в связи с
необходимостью постоянного
совершенствования, модернизации и все более частого
обновления объектов производства требуется
создание гибкого и в определенной степени
универсального оборудования, что
препятствует концентрации сборочных переходов и
достижению высокой производительности.
Для выполнения таких противоречивых
требований необходимо, чтобы
автоматизированное оборудование с оптимальной
концентрацией обеспечивало возможность
переналадки, в том числе автоматической, при
достаточно высокой производительности,
небольшие сроки изготовления, невысокую
стоимость и приемлемые сроки окупаемости.
В наибольшей степени этим
требованиям удовлетворяет принцип агрегатирования
оборудования, т.е. создание сборочных машин
и линий из стандартных (унифицированных)
узлов.
Агрегатное оборудование, как
специальное, обеспечивает высокую
производительность, отличается простой конструкцией,
позволяет легко автоматизировать
вспомогательные операции. Вместе с тем требуются
относительно небольшие затраты на
переналадку агрегатного оборудования при
необходимости перехода на сборку нового объекта
производства.
Агрегатирование сборочного
оборудования имеет ряд преимуществ.
1. Агрегатирование в значительной
степени обеспечивает возможность создания
оборудования, которое соответствует
оптимальному технологическому процессу,
поскольку в этом случае сначала
разрабатывается оптимальный технологический процесс
сборки, а в соответствии с ним компонуют
оборудование из готовых узлов. При
использовании же специального или универсального
оборудования необходимо приспосабливать
технологический процесс под возможности
этого оборудования.
2. Сроки проектирования и сроки
изготовления оборудования из унифицированных
узлов ниже в 6-10 раз чем специального
сборочного оборудования.
3. Обеспечивается многократная
обратимость большинства узлов агрегатного
сборочного оборудования, что способствует
быстрой перестройке производства и
совершенствованию конструкций собираемых изделий.
4. Агрегатный принцип
проектирования оборудования допускает возможность
постоянно совершенствовать конструкцию
узлов оборудования, вести поэтапную
автоматизацию процесса, постепенно встраивая
новые, более совершенные исполнительные
механизмы и средства автоматизации.
5. Принцип агрегатирования
обеспечивает более благоприятные условия для
ремонта узлов сборочного оборудования.
Вышедший из строя узел можно заменить
резервным, а после пуска сборочной машины
отремонтировать неисправный узел.
6. Агрегатирование позволяет
выполнять различные операции сборки, сварки,
доработки, контроля, настройки и другие в
одной сборочной машине, создавая тем
самым предпосылки для применения метода
концентрации (совмещения) операций, что
повышает эффективность использования
агрегатного оборудования.
7. Надежность агрегатного
оборудования выше, чем специального или
универсального, так как сборочные машины и линии
создаются из проверенных в
производственных условиях узлов.
8. Создание различных компоновок
сборочных машин и линий из одинаковых узлов и
деталей дает возможность повысить серийность
изготовления этих узлов, что позволяет
применять высокопроизводительное оборудование
при их изготовлении и существенно снижает
стоимость сборочного оборудования.
Благодаря указанным преимуществам
агрегатирование сборочного оборудования с
высокой концентрацией технологических
операций становится в настоящее время

од470 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
ним из основных направлений автоматизации
сборочного производства.
Однако сборочное производство по
уровню проектирования и применения
агрегатного оборудования, в том числе
оборудования, основанного на методе концентрации
операций, еще значительно отстает от
металлообработки, поскольку централизованное
производство узлов агрегатного сборочного
оборудования в практике отечественного
машиностроения применяется пока
недостаточно широко. В отдельных отраслях
машиностроения вынуждены самостоятельно вести
разработку собственных типажей агрегатного
сборочного оборудования и средств
автоматизации сборки.
В настоящее время предприятиями
приборостроительной промышленности
разработаны и внедрены в производство гамма
сборочных конвейеров, в том числе с
автоматическим адресованием, типаж сборочных
головок, выполняющих операции автоматической
запрессовки, завальцовки, установки и
завинчивания крепежных винтов, сборочных
манипуляторов малой грузоподъемности,
вибробункеров и т.д.
В автомобильной промышленности
организовано серийное производство
механизированного сборочного инструмента по
лицензиям ведущих зарубежных фирм. Разработаны
типовые узлы несинхронных линий для
сборки изделий массой до 30 кг, типаж
поворотных индексирующих столов, вибробункеров,
стационарных многошпиндельных устройств
для затяжки шпилек, сборочных прессов с
поворотными столами и т.д. Это позволило
существенно повысить уровень механизации
и автоматизации сборочных процессов.
Агрегатирование сборочного
оборудования дает возможность из ограниченного числа
унифицированных узлов скомпоновать
большое число вариантов сборочных машин и
линий для одного и того же изделия. Поиск
оптимального решения существенно
затрудняется не только большим количеством
вариантов, но и большим числом параметров,
которые необходимо рассчитать для оценки
каждого варианта. Это делает задачу
оптимального проектирования одной из наиболее
сложных проблем автоматизации
машиностроения.
Крайне важны использование метода
расчета оптимальной по концентрации
операций структуры технологического процесса и
выбор соответствующих этому процессу схем
построения сборочного оборудования. Однако
установлено, что возможность разработки
оптимальной технологической схемы
агрегатной сборочной машины в значительной
степени зависит от параметров тех
унифицированных узлов, из которых она компонуется.
Поэтому для проектирования оптимальных
технологических схем и компоновок сборочного
оборудования необходимо располагать набором
агрегатных узлов и исполнительных механизмов с
оптимальными контруктивно-технологическими
па-раметрами, которые должны полностью
определяться соответствующими
параметрическими рядами.
Таким образом можно сделать вывод,
что одной из важных задач проектирования
технологических процессов с оптимальной
концентрацией операций является разработка
методик расчета оптимальных
технологических характеристик и параметрических рядов
узлов агрегатного оборудования и, в первую
очередь, - исполнительных сборочных
механизмов, от технологических возможностей
которых в наибольшей степени зависит
достижение оптимального уровня концентрации
операций. Вместе с тем практика показывает,
что в ряде случаев достаточно эффективные
на стадии проектирования
высококонцентрированные технологические процессы
оказываются малоэффективными в действующем
производстве. Это объясняется не только
погрешностью инженерных расчетов, но и
несоблюдением требований к эксплуатации
сборочного оборудования, что вызывает
дополнительные простои из-за низкого качества
или несвоевременной подачи на сборку
комплектующих деталей и полуфабрикатов,
ожидания наладчиков, занятых обслуживанием
соседнего оборудования.
При проектировании технологических
процессов по методу концентрации операций
предъявляются повышенные требования к
обслуживанию автоматизированного оборудования.
Агрегатно-модульный метод создания
сборочного оборудования предусматривает
проектирование и компоновку его из
унифицированных (или стандартных) элементов,
предварительно изготовленных и прошедших
испытания. Это не только ускоряет процесс
внедрения такого оборудования, но повышает
его надежность и снижает стоимость.
Типичный пример агрегатного
сборочного полуавтомата для завертывания
резьбовых шпилек, спроектированного из
унифицированных узлов и устройств, показан на рис.
3.6.1. 	Полуавтомат предназначен для сборки
крышки распределительных шестерен со
шпильками.
Технические характеристики
сборочного полуавтомата
Время цикла, с 14
Крутящий момент, Н м 20-60

ОПТИМИЗАЦИЯ ТИПАЖА УНИФИЦИРОВАННЫХ УЗЛОВ
471
Число одновременно
завертываемых шпилек .... 8
Размеры шпилек, мм . . . М8х18
М8х22
М8х40
Габаритные размеры, мм 2000x1390x1600
Масса, кг 2900
Крышка устанавливается и снимается
вручную, шпильки подаются из
вибробункеров, ориентируются по длине и шагу резьбы и
с помощью пневмошпильковертов
заворачиваются в крышку. Полуавтомат может быть
перекомпонован для сборки другого изделия.
Применение такого оборудования
позволяет в 1,5-3,0 раза повысить
производительность труда, обеспечить высокие качество
сборки, надежность работы сборочных
машин, улучшить условия труда рабочих-
сборщиков.
Сборочные агрегатные машины
проектируют как однопозиционные, так и
поворотными столами. Они предназначены для
сборки сравнительно несложных по конструкции
изделий и выполнения всего лишь
нескольких сборочных переходов. Для сборки
изделий более сложных, состоящих из нескольких
десятков деталей, проектируют сборочные
линии с синхронным и несинхронным
конвейером. Первоначально получили
распространение синхронные жесткосблокирован -
ные линии, выполненные на базе шаговых
конвейеров. В последние годы большое
применение нашли несинхронные сборочные линии
(НСЛ) с гибкими связями между рабочими
позициями. Как правило, такие линии состоят из
отдельных (модульных) рабочих позиций,
соединенных между собой цепным или ленточным
транспортным устройством с "плавающими''
приспособлениями-спутниками, на которых
размещаются собираемые детали. Гибкая
связь между приспособлением-спутником
Рис. 3.6.1. Компоновка агрегатного полуавтомата для завертывания резьбовых шпилек:
1 — силовой стол; 2 — пневмогайковерт; 3 — механизм выключения вращения шпинделя; 4 — вибробункер;
5 — шпиндель; 6 — патрон; 7— механизм ориентации шпилек по шагу резьбы;
8 ~ механизм ориентации шпилек по длине и шагу резьбы; 9 — кулачковый захват; 10 — механизм подачи
захватов; 11 — поворотный стол; 12 - клещевой захват; 13 — механизм поворота захватов

472 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
и тяговым органом, а также наличие
свободного пространства между рабочими
позициями позволяют создавать небольшие
межоперационные заделы, обеспечивающие
независимую (несинхронную) работу позиций
линии.
Для межоперационных накопителей
задела используются участки конвейера,
расположенные в свободном пространстве между
рабочими позициями. Поскольку такие зоны
имеются в любых линиях и предназначены
для ремонта и обслуживания оборудования,
несинхронные сборочные линии (НСЛ) по
габаритам практически не отличаются от
аналогичных жесткосблокированных линий, хотя
производительность их выше.
Применяют НСЛ с горизонтально- и
вертикально-замкнутыми конвейерами. Во
втором случае возврат приспособлений-
спутников на первую позицию
осуществляется конвейером возврата, расположенным под
основным. В качестве движущего элемента
используют цепи или ленты, иногда
приводные конвейеры и гравитационные лотки.
На НСЛ можно собирать изделия
нескольких модификаций в произвольном
порядке, организовать участки из дублирующих
позиций без введения специальных
"ветвящихся" транспортных систем, встроить
дополнительные позиции, что позволит
осуществить постепенный переход от ручной
сборки к автоматической или увеличить
производительность линии вследствие
дублирования лимитирующих позиций. НСЛ
недороги в изготовлении и просты в монтаже, так
как при этом не требуется высокая точность
размеров, определяющих расположение
отдельных позиций, а также исключается
необходимость применения традиционных схем
блокировок. Применение НСЛ улучшает
условия труда, так как исключает
непосредственную синхронизацию действий рабочего с
тактом работы механизмов, снижая
утомляемость и нервное напряжение операторов,
вызванное опасением не выполнить комплекс
операций за отведенное время.
Однако основным преимуществом НСЛ
является высокая производительность (на 15-
30% выше, чем жесткосблокированных
линий). На сборочных линиях с шаговым
конвейером перемещение собираемого изделия с
позиции на позицию осуществляется только
после окончания всех операций на каждой
позиции и задержка во времени выполнения
операции на одной позиции ведет к задержке
работы на всей линии. Это связано с
отказами механизмов на позициях автоматической
сборки и с рассеянием времени выполнения
операций ручной сборки.
Перемещение собираемого изделия
между позициями на НСЛ осуществляется сразу
после выполнения определенной операции,
независимо от степени готовности операций
на других позициях, а ритм работы
достигается с помощью межоперационных заделов.
При остановке или задержке работы на
какой-либо позиции на остальных работа
продолжается еще некоторое время (до истечения
запасов в предыдущем накопителе или до
заполнения последующего).
Такое оборудование предназначено для
сборки одного или нескольких однотипных
изделий, но компоновка его позиций из
унифицированных элементов позволяет быстро
перестраивать линии на сборку изделий
другой номенклатуры.
Область применения такого
оборудования - массовое и крупносерийное
производство.
В серийном производстве получают
распространение автоматические
переналаживаемые линии, а также отдельные сборочные
модули, где в качестве основных
технологических агрегатов используют сборочные роботы.
Варианты компоновок сборочных центров,
встраиваемых в линии (могут работать и
автономно), показаны на рис. 3.6.2. Они
предназначены для сборки изделий массой до 1 кг и
габаритными размерами не более 120x100x100 мм с
общим количеством деталей до 10 шт.
Сборочные центры выполняют
следующие функции: прием, распознавание и
фиксацию спутников, перемещаемых по
конвейеру; установку в спутники предварительно
ориентированных базовых деталей и изделия,
установку и закрепление собираемых деталей,
нанесение смазочных материалов,
склеивание, контроль действующих сил и моментов
при закреплении деталей, запоминание
результатов, расфиксацию и съем спутников с
контролем качества сборки и сортировкой
изделий.
Робот имеет напольное и подвесное
исполнение, шесть степеней подвижности,
сервопривод постоянного тока.
Точность его позиционирования ±0,1 мм,
грузоподъемность 2,5 кг, масса 54 кг.
Сборочные головки с
электромеханическим приводом имеют шесть гнезд для
инструментов, осевую силу до 1000 Н, крутящий
момент до 7 Н м, продолжительность смены
инструмента 2,5 с.
Головки могут перемещаться
вертикально на 140 мм для выполнения сборочного
перехода со скоростью 10-60 мм/с, частота
вращения инструментов 0-850 мин'1,
погрешность позиционирования ±0,5 мм.
Систематизировать сборочное
оборудование по ряду общих признаков можно на

ОПТИМИЗАЦИЯ ТИПАЖА УНИФИЦИРОВАННЫХ УЗЛОВ
473
Рис. 3.6.2. Варианты компоновок сборочных центров
основе классификации, представленной на
рис. 3.6.3. Главные из них — уровень
автоматизации сборочных процессов (растет по
вертикали) и количество объединяемых рабочих
постов, позиций (растет по горизонтали).
Пользуясь классификацией, можно
проанализировать качественные изменения таких
параметров сборочного процесса, как
затраты на оборудование (капитальные и
связанные с обслуживанием), серийность выпуска и

474 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Рис. 3.6.3. Классификация сборочного оборудования в зависимости
от числа позиций и уровня автоматизации сборки
степень сложности изделия, гибкость
производства, удельные расходы на зарплату и др.
Такой подход в первом приближении
позволяет технологу осуществить укрупненный
выбор при решении конкретных задач
автоматизации сборки.
Область рационального использования
некоторых видов сборочного оборудования
может быть уточнена с учетом требуемой
степени гибкости производства и программы
выпуска.
Однако эти данные не позволяют
выбрать оптимальное решение по структуре и
компоновке оборудования, так как они не
связаны с конкретными технологическими
процессами сборки изделий и не
используют необходимые критерии оценки качества
сборки, производительности и
экономической эффективности сборочного
оборудования.
3.6.2. 	МЕТОДИКИ ВЫБОРА, РАСЧЕТА
И ПРОЕКТИРОВАНИЯ УНИФИЦИРОВАННЫХ
АГРЕГАТНЫХ УЗЛОВ СБОРОЧНЫХ ЛИНИЙ
Для комплексного совершенствования
процессов сборки необходимо создать
материально-техническую базу для проектирования
и изготовления сборочных
машин-полуавтоматов, автоматов и автоматизированных
линий на основе использования принципа
агрегатирования их из унифицированных узлов
и модулей, что позволит в 5—8 раз сократить
сроки проектирования и изготовления
сборочного оборудования, повысить его
надежность, снизить стоимость. С этой целью
необходимо разработать отраслевые типажи и на
их основе — общий типаж унифицированных
узлов: рабочих головок, манипуляторов,
поворотных столов, ориентирующих и подающих

МЕТОДИКИ ВЫБОРА, РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ УНИФИЦИРОВАННЫХ УЗЛОВ 475
устройств, базовых элементов, транспортных
средств (в том числе гибких и с
автоматическим адресованием), устройств контроля
качества процессов сборки, систем управления,
сборочных роботов и организовать их
производство.
Одной из главных задач, решаемых при
подготовке производства сборочного
агрегатного оборудования, является выбор
рациональных параметрических рядов узлов и
базовых деталей. Каждый узел или устройство
сборочного агрегатного оборудования
характеризуется несколькими параметрами,
которые могут иметь множество значений,
например, пневмоприводы резьбозавертываюших
узлов — крутящими моментами, частотой
вращения шпинделя, давлением воздуха,
габаритными размерами, массой, точностью
срабатывания; узлы для запрессовки —
осевыми силами, длиной хода штока, давлением
жидкости или газа в цилиндре и т.д.
Учитывая, что большинство параметров
взаимосвязаны (например, в пневмоприводах
крутящий момент — с давлением воздуха,
размерами и массой узлов), а часть их не
оказывает существенного влияния на
экономические критерии оптимизации, при разработке
типажа узлов сборочного оборудования
можно ограничиться однопараметрическими
задачами. В этом случае главным становится один
выбранный параметр. Он, очевидно, должен
отвечать следующим требованиям:
рассчитываться при проектировании процесса сборки;
наиболее полно характеризовать технические,
эксплуатационные и технологические
возможности узлов; обладать большей
стабильностью, чем вспомогательные параметры;
должен быть независимым от таких часто
изменяемых факторов, как технология
изготовления, применяемые материалы и др.; не
должен ограничивать возможности
совершенствования конструкций.
Главным параметром оптимизации
резьбозавертывающих узлов является крутящий
момент, узлов запрессовки — осевая сила,
вибробункеров — диаметр чаши, поворотных
делительных столов — диаметр планшайбы, и
т. д. Смысл оптимизации рядов узлов и
базовых деталей сборочного агрегатного
оборудования заключается в том, что вместо
неограниченного множества значений главного
параметра, нужного потребителям, предлагается
ограниченное число типоразмеров этих узлов
и базовых деталей. При таком решении
вопроса интересы изготовителей и
потребителей, очевидно, в какой-то мере расходятся.
Из-за несоответствия предложений
требованиям изготовитель сокращает свои затраты, а
потребитель их увеличивает, так как при
отсутствии в предлагаемом ряде требуемого
значения параметра потребитель вынужден
выбирать ближайший больший типоразмер
сборочного узла, конвейера, стола,
загрузочного устройства, станины и т. д. При этом
увеличивается стоимость оборудования, растут
затраты на производственную площадь,
электроэнергию, амортизационные отчисления, и
т. д. Чем меньшим числом типоразмеров
удовлетворяется потребность, тем большие
потери несет потребитель. В то же время это
соотношение дает возможность увеличения
серийности изготовления каждого
типоразмера узла или базовой детали, а следовательно,
и уменьшения затрат на их производство.
Улучшению экономических показателей
деятельности предприятий-изготовителей
способствуют также более высокие цены на узлы
больших типоразмеров.
Таким образом, осуществлять разработку
типажа с позиций интересов только
потребителей или только изготовителей сборочного
оборудования нельзя. Оптимизация в данном
случае — это выбор такого числа
типоразмеров с такими значениями параметров,
которые обеспечивают наибольший
экономический эффект в масштабе отрасли или всего
машиностроения.
Для решения задачи определения
оптимального параметрического ряда агрегатных
узлов необходимо: выбрать характеризующие
их параметры; найти область их изменения и
потребность в этих узлах в указанной области
изменения их параметров (определить
функцию спроса); выбрать критерий
оптимальности, зависящий от числа типоразмеров,
требуемых программ выпуска и значений
параметров агрегатных узлов; разработать метод
решения задачи оптимизации.
Рассмотрим формальную постановку
задачи оптимизации. Пусть агрегатный узел,
который для краткости будем называть
изделием, характеризуется т параметрами Xj ,
х2 ’ — > хт > образующими вектор
параметров х (точку в m-мерном декартовом
пространстве координат). Изделие, которому
соответствует вектор параметров х, будем
называть "изделием типоразмера х". Область
применения изделия обозначим Хт и будем
считать ее m-мерным прямоугольным
параллелепипедом, определяемым неравенствами
xfm <xg <х^, / = 1,2,...,аи,...
или в матричном виде
xmin <Ех<х?ах, ... ,

476 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
где Е — единичная матрица размерности
т х т; хтш и хтах — векторы,
соответствующие изделиям наименьшего и
наибольшего типоразмеров.
Применяемость изделия будем
характеризовать функцией распределения /"(х) =
= F{xx, %2,..., хт), позволяющей определить
количество изделий N, соответствующее
подмножеству
VeJm; N = N0j...jdF(x)
V
где Nq — общая потребность в изделии всех
типоразмеров.
Пусть j х1, х2, ... , х^ J —
параметрический ряд изделия, состоящий из к
типоразмеров, относящихся к области Хт . Будем
считать, что члены параметрического ряда
расположены в порядке возрастания типоразмеров
так, что изделие типоразмера х1 может
обеспечить выполнение большего объема работ и
является более дорогостоящим по сравнению
с изделием типоразмера х/_1 . Таким
образом, если обозначить 3(х, N) - приведенные
затраты на производство и эксплуатацию N
изделий типоразмера х, то выполняются
неравенства
з(х/_1, jVj <3|x/,7vj, / = 2,3,...,к
для любого N при условии
£хм <Ех/ = 2, 3, ... , к, ...
Неравенства являются следствием
предположения, что с возрастанием типоразмера
изделия возрастают все или часть параметров,
его характеризующих. На практике
неравенства можно обеспечить соответствующим
набором параметров или их преобразованием.
Так, например, с возрастанием типоразмера
резьборазвертывающего узла увеличивается
крутящий момент (первый параметр) и
уменьшается частота вращения шпинделя
(второй параметр). Если заменить второй
параметр на эквивалентный ему — период
вращения шпинделя, - то и второй параметр
станет возрастающим.
В соответствии с параметрическим
рядом область применяемости изделия
разбивается на подмножества , X1, ... , Хк,
содержащие такие типоразмеры х,
потребность в которых должна удовлетворяться
изделиями соответственно типоразмеров х1,
х2 , ... , хк , причем
Xj = |х, Ех < х7, х е!/;
/ = 1,2,...; / =
Таким образом, в Xj включаются все
изделия типоразмера, не включенные в
Х*,Х2, ...,Х1~1 и имеющие значения
параметров, не превосходящие соответствующих
значений параметров типоразмеров х1 . При
этом выполняются следующие соотношения:
к
А"-1 Г) А" = 0, [J А" = Хт, х*=хтах.
/=1
Потребности Nj в изделиях
типоразмеров х* можно определить по формуле
N,- = N0 Jx,... Jrf/t*) = N0\F(x') - ^(x'-1)],
i = l,2,...,k.
Затраты на производство и эксплуатацию
изделий параметрического ряда можно
определить как сумму затрат по каждому
типоразмеру:
З(х\х2,...,х*) = ^3(x',./V,).
/ = 1
Задача оптимизации параметрических
рядов состоит в отыскании такого к и таких
х1, х2,..., х* е Хт , при которых затраты 3
будут минимальны.
Учитывая, что большинство параметров
узлов сборочного оборудования
взаимосвязаны, а часть из них не оказывает
существенного влияния на экономические критерии
оптимизации, при разработке
параметрических рядов часто можно ограничиться
однопараметрическими задачами, когда т = 1. В
этом случае один выбранный параметр
становится основным.
Основной параметр для расчета
размерного ряда должен отвечать следующим
требованиям:

МЕТОДИКИ ВЫБОРА, РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ УНИФИЦИРОВАННЫХ УЗЛОВ 477
наиболее полно характеризовать
технические, эксплуатационные и технологические
возможности изделия;
обладать большей степенью
стабильности, чем вспомогательные параметры;
быть независимым от таких часто
меняющихся факторов, как технология
изготовления, применяемые материалы и др.;
не должен ограничивать возможности
совершенствования конструкций.
Исходными данными для определения
оптимальных рядов служат функции опроса,
полученные на основе анализа
технологических процессов сборки. Следовательно,
главный параметр оптимизации должен быть
рассчитан при проектировании технологического
процесса.
Так как различны функциональное
назначение и требования, предъявляемые к
узлам, устройствам и базовым деталям
сборочного оборудования, главные параметры их
также различны.
Для резьборазвертывающих узлов
главным параметром оптимизации является
крутящий момент Мкр, для узлов запрессовки —
осевая сила Рос, для вибробункеров -
диаметр чаши D, для поворотных делительных
столов — диаметр планшайбы, и т.д.
Методы определения экономической
эффективности новой техники позволяют
установить структуру стоимостной функции:
к к
31Л=^С<К1+ЕН^Ц^, ,
/ = 1
где • 3j k - годовые приведенные затраты,
связанные с производством и эксплуатацией
/-го варианта ряда определенных узлов,
состоящего из к типоразмеров, уел. ед./год;
Cj - стоимость эксплуатации /-го
типоразмера узла в год, уел.ед./год; Nj — программа
выпуска узлов /-го типоразмера шт./год; Ен —
нормативный коэффициент эффективности
капиталовложений; Ц\ — стоимость
производства /-го типоразмера узла усл.ед./шт.
Для расчета оптимальных рядов
типоразмеров оборудования целесообразно
пользоваться зависимостями, в которых
определяются только затраты, меняющиеся с
изменением параметров ряда. Применительно к
пневмоприводам резьборазвертывающих узлов
к таким затратам при эксплуатации относятся
расходы на сжатый воздух, ремонт и
амортизационные отчисления, а расходы в
производстве изменяются в зависимости от размеров
пневмоприводов и программ выпуска.
Затраты для резьборазвертывающих узлов можно
записать в виде
к
3j,k ~ 7[Срем: + Q, + СВ/ + ВД]*/ +
/=1
/=1
где СреМ/ , Са., Св. и Сп. - годовые
затраты соответственно на текущий ремонт и
содержание, на амортизацию, сжатый воздух
и на проектирование и подготовку
производства /-го типоразмера узла.
Процесс оптимизации параметрического
ряда заключается в перераспределении
главного параметра и объема выпуска каждого
типоразмера в соответствии с функцией
спроса с целью отыскания минимума приведенных
затрат. Поэтому последнее выражение должно
иметь в своем составе только указанные
переменные, т.е. применительно к
пневмоприводам
3J,k ='Z3(MKpi,Ni).
/ = 1
Для получения зависимости подобного
вида применительно к различным узлам
агрегатного сборочного оборудования
использовались существующие способы определения
эксплуатационных расходов на энергию,
ремонт и амортизационные отчисления, а
расходы в производстве агрегатных узлов
определяли в зависимости от габаритных размеров,
главного параметра и программ выпуска узлов
с учетом опытно-статистических данных.
Затраты на проектирование и подготовку
производства Спр определяли на основе анализа
калькуляций опытных образцов агрегатных
узлов. В результате математической обработки
зависимостей и формул для расчета
изменяемых статей затрат с регрессионным анализом
технических характеристик рассматриваемых
типов узлов агрегатного сборочного
оборудования получены выражения для расчета
годовых приведенных затрат. В табл. 3.6.2 в
качестве примера приведены формулы для расчета
приведенных затрат применительно к
отдельным типам узлов и базовых деталей
сборочного агрегатного оборудования.
Полученные зависимости позволяют
рассчитать затраты на сборку узлов и базовых
деталей агрегатного оборудования при разных
количествах типоразмеров и значениях
главных параметров и, таким образом, найти
оптимальные ряды, удовлетворяющие функции
спроса с наименьшими экономическими
потерями.

478 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
3.6.2. 	Приведенные затраты (функции цели)
для расчета параметрических рядов агрегатных узлов
Узел
Функции цели

Пневмоприводы
к к
3]Л = [l 06,05 + 46,368MKp + (77,05 + 2,128MKp)(l/yV,)0’27 N, + 0,15^СП.
/=Г J /=1
Прессы
к к
3j,k = Z °’304(0>8/> + 300Xl/W,-)0,27 Ni + 0,15Сп.
/---1 L J / = 1

Вибробункеры
к к
3J>k = Z[°’304(10L + 800XV)°’25 Ni + 0,15]Г Сп.

Поворотные
столы
к
3]к = 52^(0,0024 + 0,00437), - 9 • 10“7 />(“2 jjV, +
/ = 1
к г к
+ 0,354£ (-918,6 + 4,66Z), -6 10-4Z>?)(1///,)0’2 N, +0,15^СП(
/-lL' J /-1
Станины
к Г / , \ 0,22"
3j к = 0,354^ (100 + 0,692С0,6()^0,7 + 0,3 J х
к к
X N04i + 13,5^S0i8i N0ri + 0,15^Сп.
/=1 /=1
Обозначения: Р — осевая сила, Н; L — длина изделия, мм; D — диаметр планшайбы,
мм; О - масса, кг; So — площадь, м2; Сп. - затраты на конструирование и подготовку
производства /-го типоразмера соответствующего типа изделия, уел. ед.
Учитывая многовариантность
параметрических рядов при фиксированных
значениях переменных, задача оптимизации может
быть успешно решена только с применением
ЭВМ. Для этой цели разработаны алгоритмы
оптимизации, основанные на полном
переборе всех вариантов, методе динамического
программирования и адаптивном методе.
При одних и тех же исходных данных
(сведениях о потребности в виде функции
спроса или таблицы, целевой функции в виде
приведенных затрат, зависящих от количества
и значений параметров типоразмеров, годовой
программы выпуска изделий данного типа),
при разработке алгоритмов использованы
принципиально разные способы решения
поставленной задачи.
Алгоритм, основанный на переборе всех
вариантов параметрических рядов, формирует
варианты, различающиеся числом
типоразмеров и значениями их главного параметра при
условии, что каждый вариант обязательно
включает наибольший типоразмер, расчет
приведенных затрат для каждого варианта и
выбор варианта с минимальными
приведенными затратами. При формировании
вариантов рядов осуществляется перераспределение
объема выпуска узлов или базовых деталей
агрегатного оборудования в соответствии с
функциями спроса, представленными для
данного метода расчета в виде
функциональной зависимости или в табличной форме.
Будучи простым в реализации на ЭВМ, этот
алгоритм, однако, имеет ограниченное
применение, так как число просматриваемых
непосредственно вариантов резко возрастает с
ростом к (число вариантов равно 2кл).
Преимуществом алгоритма, основанного
на методе динамического программирования,
является уменьшение объема вычислений за

МЕТОДИКИ ВЫБОРА, РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ УНИФИЦИРОВАННЫХ УЗЛОВ 479
счет значительного сокращения количества
исследуемых вариантов. Однако алгоритм
решения задачи оптимизации на основе
динамического программирования более сложен
при реализации на ЭВМ.
Преимуществами адаптивного алгоритма
оптимизации являются возможность
использования меньшего объема исходной
информации и относительно небольшое число
рассматриваемых вариантов. К недостаткам
относятся приблизительность результатов
решения, сложность для программирования,
необходимость предварительной подготовки
исходных данных.
Анализируя возможность использования
перечисленных методов оптимизации
применительно к задаче расчета параметрических
рядов типажа узлов и базовых деталей
сборочного агрегатного оборудования, можно
сделать вывод, что алгоритм, основанный на
полном переборе вариантов, целесообразно
применять для узлов, где главный параметр
стандартизирован и имеет небольшое число
возможных значений (например, при
решении однопараметрической задачи для
поворотных делительных столов или
вибробункеров). В остальных случаях удобнее
пользоваться алгоритмами, основанными на
динамическом программировании или адаптивном
методе.
Для получения функции спроса, с
достаточной точностью характеризующей
действительные потребности отрасли в
унифицированных элементах сборочного оборудования и
его параметрах, необходимо:
определить номенклатуру исходных
данных, подлежащих сбору на предприятиях;
определить общий объем информации,
обеспечивающий необходимую достоверность
результатов решения;
определить предприятия, на которых
будет собираться информация;
рассчитать количество информации,
получаемой от каждого предприятия.
Номенклатура исходных данных,
подлежащих сбору на предприятиях, прежде всего
определяется параметрами, по которым
рассчитываются ряды.
Учитывая большую трудоемкость работ,
связанную со сбором информации,
целесообразно одновременно получить параметры, по
которым будут в последующем рассчитываться
параметры узлов, не оптимизируемые в
расчетах параметрических рядов. К таким
параметрам относятся частота вращения, длины
ходов, скорости и точности перемещения,
грузоподъемность и т.д. — в зависимости от
назначения изделия.
Наиболее сложная задача, связанная с
расчетами функций спроса, заключается в
правильном определении объема исходной
информации.
Недостаточная информация искажает
реальную картину спроса, что приводит к
ошибкам в результатах оптимизации типажа.
Больший, чем требуется, объем усложняет
работу. Определение объема информации
непосредственно связано с его
распределением по предприятиям, так как параметры
агрегатного оборудования зависят от характера
и размеров собираемых изделий, и,
следовательно, большой объем информации
полученной, например, на предприятии
изготовляющем крупные изделия, не компенсирует
недостаточность информации или ее полное
отсутствие на заводе с мелкоразмерной
продукцией.
Общий объем информации следует
считать достаточным, если его дальнейшее
увеличение не приводит к изменению
параметров функции спроса.
На заводах автомобильной
промышленности собрана необходимая информация,
обработка которой позволила получить
табличные значения функций спроса (табл.
3.6.3).
Оптимальным для автомобильной
промышленности является ряд пневмоприводов,
состоящий из 21 типоразмера с крутящими
моментами 5 - 405 Нм, причем на крутящие
моменты затяжки до 20 Н м приходится до
60% потребности в пневмоприводах. Значения
других параметров пневмопривода определяли
из конструктивных соображений, а также
посредством статистической информации.
На основе технико-экономической
оптимизации получены следующие основные
параметры типажа узлов:
Столы поворотные индексируемые
Диаметр план-
шайбы, мм
Число позиций
400
630
800
1200
деления
Точность деления
4; 6; 8
; 12
по шагу, мин ....
±1
Нагрузка на
планшайбу, кН . .
1,50
2,50
3,50
3,50
Мощность
привода, кВт
1,5
1,5
2,2
2,7
Доля выпуска, % .
40
35
15
10
Столы непрерывного вращения
Диаметр план-
шайбы, мм ....
Число рабочих
1250
1600
2500
постов .
Скорость
транспортирования,
3; 4
4; 5; 6
6; 7; 8
м/мин
1,5-15,7
1,1-15,3
1,6-10,3

480 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Наибольшая
масса
поворотного стола с
изделиями, кг . .
600
800
1000
Доля выпуска, %
62
23
15
Вибробункеры
Диаметр чаши,
мм
Наибольшая
длина
загружае320
630
800
мой детали, мм .
Скорость

вибротранспортирования,
30
60
80
м/мин
6,6
8,4
10
Наибольшая
масса загрузки,
кг 8 40 60
Доля выпуска, % 70 25 5
Головки запрессовочные
Сила на пиноли,
кН
5
10
30
Ширина
плоскости
прилегания, мм
250
250
320
Ход пиноли, мм
60
120
200
Доля выпуска, %
50
30
20
3.6.3. Типаж пневмоприводов
Момент затяжки,
Частота
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
Доля выпуска, %
Нм
вращения, мин1
Длина
Диаметр
5
875
330
1,5
30
10
435
400
2,5
12
15
300
330
1,5
10
20
280
330
8
25
420
40
4
30
300
400
2,2
4
35
290
4
40
225
3,1
4
50
420
5,3
4
60
430
4Д
4
65
430
4,1
2
75
315
5,3
2
85
210
460
70
4Д
2
105
200
5,3
2
125
355
2
145
240
6,5
1
195
175
1
235
125
1
285
135
520
80
15,1
1
335
90
1
405
85
1
Примечание. Давление воздуха в пневмосети 0,5 МПа.

АГРЕГАТНОЕ СБОРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
481
3.6.3. 	АГРЕГАТНОЕ СБОРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
З.6.З.1. 	АГРЕГАТИРОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ ТРАДИЦИОННЫХ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Эффективность агрегатирования
оборудования в значительной степени зависит от
конструктивных особенностей собираемых
изделий, а также от технических
характеристик и степени универсальности агрегатных
узлов. В настоящее время разработаны
универсальные агрегатные узлы сборочного
оборудования для сборки изделий широкого
применения. Универсальные агрегатные узлы
находят широкое применение при групповой
сборке в условиях крупносерийного
производства. Примером могут служить поточные
линии, в которых сборочные позиции
оснащены роботами.
Специализированные агрегатные узлы
предпочтительнее использовать в условиях
массового производства, где сменяемость
изделий происходит редко (например, в
производстве автомобильных свечей зажигания). Их
невыгодно собирать на роботизированной
поточной линии, так как число типов и
модификаций свечей достаточно велико, но и
программа выпуска по каждому типу
исчисляется несколькими миллионами штук в год.
Создание сборочных машин с высокой
концентрацией операций, в том числе роторного
типа, для сборки таких изделий, —
эффективное направление резкого повышения
производительности.
Такие изделия, как автомобильные
генераторы, целесообразно собирать на
роботизированных линиях. Примером может служить
действующая линия сборки трех типов
автомобильных генераторов на базе
унифицированных узлов. Линия скомпонована из
унифицированных элементов — опор, стоек,
вибробункеров, переталкивателей,
пневматических прессов, манипуляторов и т.д.
Сборочная автоматизированная линия
(рис. 3.6.4) представляет собой горизонтально
замкнутый двухленточный конвейер для
узловой и общей сборки генераторов Г-221, Г-222
и 37.3701, состоящий из трех участков
(изделия собираются в спутниках). На участке
А осуществляется сборка крышки со стороны
привода 1 (рис. 3.6.5) с подшипником 2 и
крышкой 3. На участке В ведется узловая
сборка крышки со стороны контактных колец
4 с выпрямительным блоком 5 и статором 6.
Процесс начинается с ручной выгрузки на
унифицированные ленточные конвейеры
питания выпрямительных блоков, статоров и
ручной установки крышки в спутник.
Конвейер размещен на стойках, длина
которых зависит от количества отдельных
сопрягаемых секций. Приводная станция
состоит из электродвигателя и редуктора.
Электродвигатели и редукторы могут быть
различных мощности и размеров в зависимости от
длины конвейера и массы транспортируемых
деталей. Отсекатель связан с реле включения
электродвигателя и манипулятором таким
образом, что конвейер начинает работать
Рис. 3.6.4. Планировка линии для узловой и общей сборки автомобильных генераторов
16 — 4204

482 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Рис. 3.6.5. Схема сборки генераторов
только после того, как манипулятор
установил очередную деталь на спутник. На
следующей позиции осуществляется сборка
крышки с выпрямительным блоком.
Затем статор 6 устанавливают вручную
на крышку и наживляют три винта для
крепления его выводов. Автоматически опрессо-
вывают статор на прессе и трехшпиндельным
гайковертом затягивают три болта крепления
выводов статора. Собранный узел крышки со
стороны контактных колец со статором
автоматически снимается роботом со спутника и
укладывается в тару для транспортирования
на линию общей сборки.
На участке С линии общей сборки
генераторов выполняются операции загрузки
крышки со стороны контактных колец со
статором и установки ее в спутник при
помощи манипулятора. На позиции ручной
сборки устанавливается в спутник с участка А
крышка со стороны привода. На следующей
позиции при помощи пресса на ротор
напрессовывается подшипник 2 и так же
устанавливается в спутник. Таким образом
спутник несет комплект сборочных единиц, из
которых последовательно собирается
генератор. Манипулятор захватывает ротор с
подшипником и подает их на пресс, который
запрессовывает его в крышку со статором.
Другой манипулятор поднимает вверх крышку
со стороны привода, переворачивает ее на
180° и устанавливает на ротор. Здесь же
производится подпрессовка собранного изделия
для устранения зазоров. Наживляются четыре
стяжные винта и затягиваются
четырехшпиндельным гайковертом. Вручную ставится
шпонка, вентилятор, шкив и навинчивается
гайка шкива. Гайковерт на следующей
позиции автоматически затягивает гайку.
Собранный генератор транспортируется на стенд
проверки электрических параметров.
Все три участка линии имеют
унифицированные приводные станции и натяжные
станции, переталкиватели. Опорная рама
конвейера набрана из отдельных секций длиной
1,5 	м, соединенных между собой в единое
целое. Манипуляторы, роботы, прессы,
гайковерты имеют различные размеры,
характеристики и диапазон регулировки крутящих
моментов в соответствии с выполняемыми
функциями.
Производительность линии при
коэффициенте использования 0,8 составляет 200
генераторов/ч. Из 33 позиций линии 16
являются автоматическими и 17 — ручными,
которые по мере совершенствования
технологичности конструкции генераторов могут
быть заменены автоматическими позициями
благодаря блочно-модульному принципу
построения линии.
Внедрение этой линии позволило
улучшить условия труда на линии, повысить
качество собираемых генераторов, сократить
численность рабочих сборщиков, повысить
производительность труда.
Технические характеристики линии
Производительность линии при
коэффициенте использования 0,8 . . 200 шт./ч
Общее количество позиций 33
в том числе автоматических ... 16
Габариты спутников В х L, мм .... 250 х 320
Потребляемая мощность, кВт ..... 9
Система управления .... Микропроцессорная
Габаритные размеры
В х L х Я, мм, участка:
первого 20000x5000x1800
второго 10000x1800
третьего 22000x6000x1800

АГРЕГАТНОЕ СБОРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
483
На примере описанной сборочной
линии видно, что основной принцип
агрегатирования на базе гибкой сквозной унификации
распространяется не только на отдельные
узлы (прессы, манипуляторы), но и на
базовые элементы (стойки, кодосчитыватели и
т.д.).
Использование такого принципа
позволяет собирать из этих элементов широкую
гамму сборочных линий различных
пространственной конфигурации, длины и
насыщенности автоматическими позициями в
зависимости от особенностей конструкции изделий,
наличия площадей в цехе, организации
грузопотоков и т.д.
Область применения этого метода
агрегатирования - сборка узлов средних и малых
размеров - генераторов и стартеров для
автомобилей и тракторов в условиях массового и
крупносерийного производства.
Этот метод может быть широко
использован для групповой сборки нескольких
модификаций однотипных изделий.
3.6.3.2. 	АГРЕГАТИРОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ
В ряде отраслей промышленности
технологический процесс сборки изделий
включает специфические операции. В этом случае
выгоднее сборку осуществлять на отдельных
сборочных модулях с высокой концентрацией
операций как полуавтоматических, так и
автоматических. Однако встречаются процессы,
включающие всего одну-две специфические
операции, для которых необходимо
специально изготовлять узлы или оборудование.
Примером может служить сборка свечей
зажигания автомобильного двигателя. Процесс их
сборки включает операцию термоосадки, при
которой сопрягаемые детали должны быть
разогреты до температуры 380-400 °С.
Свеча состоит из корпуса 1 (рис. 3.6.6),
сердечника 2, теплоотводящей шайбы J,
уплотнительного кольца 4. Внутри сердечника
расположен центральный электрод. Сборка
свечи осуществляется на сборочной линии,
состоящей из двух роторов: большого и
малого (рис. 3.6.7). Керамические сердечники
подаются на сборку в специализированной
таре (ручная позиция К\) с надетой
теплоотводящей шайбой и вручную подаются в
гнездо малого ротора 1. Пневматический
двуплечий манипулятор 2 своими губками
захватывает сердечник и вставляет его в гнездо (поз.
А\) большого ротора. Одновременно второе
плечо поворотного стола 7 с
приспособлениями манипулятора с противоположной
стороны снимает готовое изделие и опускает
его на лоток. После этого осуществляется
взаимное шаговое перемещение двух роторов.
Загруженный в большой ротор сердечник
последовательно движется от одной
установки, осуществляющей сборочные операции, к
другой. Все они расположены вокруг
большого ротора. Таким образом, проходя полный
круг, сердечник с комплектом деталей
собирается в готовую свечу.
Первой сборочной операцией после
проверки наличия теплоотводящей шайбы и
высоты выступающего центрального
электрода является надевание корпуса. Корпуса
загружаются навалом в бункер и элеваторным
конвейером 3 поднимаются в вибробункер 4.
Из него ориентированные корпуса по лотку 5
подаются на сборочную позицию. В начале
лотка установлен пневмоотсекатель,
ограничивающий поступление корпусов на сборку.
Операция надевания корпуса осуществляется
пневмоустройством 6 (поз. Ai). Датчик 8
производит на позиции Аз проверку
правильности выполнения операции. В случае
обнаружения брака он автоматически
останавливает линию, а на табло системы управления
загорается лампа с номером этой операции.
Специфической операцией в процессе
сборки свечей является низкотемпературная
термоосадка, которой предшествует разогрев
корпуса, осуществляемый в индукторе 9 (поз.
А4). Разогрев осуществляется током высокой
частоты, вырабатываемым генератором. В
индукторе одновременно находится восемь
свечей, что обеспечивает разогрев свечи до

484 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Рис. 3.6.7. Схема линии сборки свечей зажигания:
/ — транспортный ротор; 2 — манипулятор; 3 — элеваторный конвейер; 4 — вибробункер; 5 — лоток;
6— пневматическое устройство для установки корпусов; 7— поворотный стол с приспособлениями;
8 — датчик контроля положения корпуса; 9— индуктор; 10 — установка для опрессовки корпусов;
11 — устройство для подачи, установки и опрессовки уплотнительного кольца
необходимой температуры за время
прохождения ее в индукторе.
От температуры разогрева в
значительной степени зависит качество выполнения
всей операции, поэтому в начале работы
линии первые семь свечей автоматически идут
на повторную осадку, как недогретые.
Сразу после прохождения индуктора 9
свечи в горячем состоянии поступают на
операцию опрессовки корпуса на сердечнике
(поз. As). В этой позиции на сборочной
установке 10 происходит завальцовка буртика
корпуса и образование герметичного
соединения корпуса с сердечником. Качество
выполнения этой операции является определяющим
для всего изделия.
Далее из бункера 11 (поз. А$) подаются
уплотнительные кольца, которые
устанавливаются и осаживаются на резьбовой части
корпуса свечи.
На следующей позиции Aj
осуществляются угловое ориентирование свечи по
положению бокового электрода, затем загибка его
с автоматическим контролем получаемого
зазора между боковым и центральным
электродами. На следующей позиции А%
происходит съем готовой свечи. У системы
управления есть ряд особенностей. Помимо того, что
практически после каждой операции
установлен датчик для контроля выполнения этой
операции, связанный с сигнальной
лампочкой на табло, имеется запоминающее
устройство. Оно может запомнить гнездо со свечой,
не прошедшей контроль, и подать команду на
все последующие позиции, которые не будут
срабатывать, а в конце цикла автоматически
подает команду на открытие лотка для сброса
некондиционных изделий.
Внедрение этой автоматической линии
значительно улучшило качество и товарный
вид свечи, повысило ее надежность и ресурс
работы. При этом снижена на 25%
трудоемкость сборки свечи, улучшены условия труда
сборщиков.

АГРЕГАТНОЕ СБОРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
485
Технические характеристики линии
Производительность с учетом
коэффициента использования 0,8 2250 шт./ч
Число позиций:
автоматических 6
ручных 1
Установленная мощность, кВт ... 14
Габаритные размеры, мм 3000х2000х
х1200
3.6.3.3. 	КОМПЛЕКСНОЕ АГРЕГАТИРОВАНИЕ
СБОРОЧНЫХ МОДУЛЕЙ И ЛИНИЙ
В настоящее время применяют
агрегатное оборудование, предназначенное для
сочетания механообработки и сборки,
намоточноизолировочных работ и др.
Автоматизировать эти операции
экономически целесообразно. Но если
осуществлять автоматизацию на базе
унифицированных агрегатных узлов, как это реализовано в
оборудовании для сборки автомобильных
генераторов и стартеров, то понадобится
слишком много таких унифицированных
узлов и сборочное оборудование окажется
громоздким и сложным. В таких случаях
целесообразно разрабатывать специализированные
сборочные автоматы или полуавтоматы,
выполняющие определенную группу
специфических операций с требуемой
производительностью, а весь технологический процесс
реализовать за счет сочетания отдельных сборочных
модулей, образующих единую систему.
Примером может служить
технологический процесс изготовления полюсной
катушки стартера. Особенностью конструкции
катушки является то, что она изготовляется из
медного провода прямоугольного сечения,
причем между двумя соседними витками
провода при намотке прокладывается
изоляционная лента из электротехнического картона.
Таким образом, наматывать приходится
одновременно прямоугольный медный провод и
картонную ленту.
Для реализации этого технологического
процесса служит автомат 1 АП206, который из
бухты через оправку и прижимной ролик
подает медный провод в узел намотки. Туда же
из кассеты поступает картонная изоляционная
лента. Узел намотки осуществляет
одновременно намотку провода и ленты, в результате
чего получается полюсная катушка с
изолированными друг от друга витками. В узле
обрубаются и загибаются концы катушки.
Весь диапазон конструктивных размеров
полюсных катушек охватывается двумя
типоразмерами сборочно-намоточных автоматов
(1 АП 160, 1АП206), каждый из которых может
иметь два исполнения для намотки
соответственно левых и правых катушек. Переналадка
на изготовление катушки другого типа
осуществляется путем замены шпиндельной
оправки, регулировки механизмов подачи провода
и ленты, механизмов для обрубания и
загибания концов катушек.
Широкое внедрение таких автоматов
позволило полностью ликвидировать ручной
труд на этих операциях, повысить
производительность труда в 4,5 раза, высвободить
свыше 80 человек работающих.
Другим примером может служить
процесс изготовления якоря стартера.
Трудоемкость его изготовления составляет 49 - 63,50%
общей трудоемкости сборочных работ по
изделию. В то же время общий объем их
выпуска может достигать 4 млн. шт./год, поэтому
автоматизация сборки такого изделия
экономически целесообразна и способствует
устранению монотонного ручного труда.
Существуют две принципиально разные
конструкции якорей: с намоткой из шинного
провода и с намоткой из круглого провода.
Технологические процессы их сборки
различаются и требуют принципиально различных
конструктивных схем сборочного
оборудования.
6 — пластины изоляции; 7 - вал якоря; 8 — место установки привода; 9 - пакет магнитопровода;
10 — пластины изоляции; 11 — секции обмотки (27 шт.); 12, 13 — бандажи; 14 - шайба

486 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
устройство; 21 — барабан разводки

АГРЕГАТНОЕ СБОРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
487
На рис. 3.6.8 показан якорь с обмоткой
из шинного провода, содержащий сердечник
9, набранный из пластин листовой стали
толщиной 0,5-1,3 мм, коллектор 2, обмотку 11 из
медного неизолированного провода
прямоугольного сечения, состоящую из отдельных
секций, уложенных в пазах сердечника якоря.
Пазы предварительно изолированы
электротехническим картоном, имеющим S-образную
форму в поперечном сечении.
Наибольшую трудоемкость с точки
зрения автоматизации при данной конструкции
якоря представляет запрессовка секций
обмотки, имеющих форму петли, в пазы
сердечника. В каждом пазу расположены два
различных конца двух различных секций.
Для автоматизации сборки якорей
используется комплект оборудования,
состоящий из трех полуавтоматов. На
полуавтоматическом станочном модуле 1АП115
электротехнический изолировочный картон,
поступающий из рулона, режется на заготовки
специальным устройством, из них сгибаются
S-образные гильзы и последовательно
заталкиваются в пазы сердечника якоря. При
смятии изоляции, обрыве ленты и полном
израсходовании ее происходит остановка станка.
Продолжительность цикла составляет 34 с
(один паз за 1 с).
Полуавтомат 1 АП453, называемый
иногда ’’комбайном” осуществляет сборку
концентрированным методом. Все операции,
связанные с изготовлением секций и их сборкой с
сердечником якоря, осуществляются
автоматически в одном станке-агрегате с жесткой
цикловой связью.
Из бухты 1 (рис. 3.6.9) неизолированный
медный провод через набор калибрующих 2 и
правильных роликов 4 поступает в отрезное
устройство 5 роторного типа. Отрезание
заготовок осуществляется с образованием на
концах заходных фасок. Конечный выключатель
3 управляет шаговой подачей провода. Затем в
узле гибки 6 гибочная планка 9
поворачивается вокруг неподвижной оправки 7 и
формирует петлю. Толкатель 8 заталкивает петлю в
приемный паз одного из барабанов ротора 10.
После того, как барабан заполняется
комплектом петель 11, ротор поворачивается на
180° и переносит комплект петель на другую
позицию, а второй свободный барабан ротора
поступает на позицию загрузки вновь
изготовляемого комплекта петель. Петли 11
переталкиваются в барабан 12 каретки, после чего
каретка перемещается на другую позицию.
При движении каретки осуществляется
поворот пазового барабана, в результате чего
комплект петель 11 растягивается в комплект
секций 14.
После того, как закончилось
перемещение каретки, к ее барабану 12 подается узел
15 переноса и закладывания обмотки.
Исполнительный механизм выполнения этой
операции имеет подвижное ориентирующее
устройство и подвижный ловитель.
Ориентирующее устройство 1 ^ ловитель (рис. 3.6.10)
- выполнено в виде комплекта сходящихся к
центру кулачков, посредством которых концы
секции 2 ориентируются относительно пазов
сердечника 3 якоря перед началом
сопряжения. Сердечник якоря устанавливают в
приспособление 4, а вторые концы секций
закрепляют в толкатели 5.
Таким образом узел переноса и
закладывания обмотки 15 (см. рис. 3.6.9) своей
цангой захватывает комплект петель из барабана
каретки, ориентируя при этом концы секций
посредством сведения кулачков 17. Далее
каретка возвращается в исходное положение
вместе с установленным в ее приспособление
сердечником якоря 18. После этого сводятся
кулачки ловителя 19 и предохранительного
устройства 20 и к торцу якоря перемещается
барабан 21 разводки. В определенный момент
времени при заталкивании секций кулачки 17
разводятся. Барабан 21 отходит от якоря на
некоторое расстояние и поворачивается,
осуществляя разводку секций обмотки со
стороны коллектора. Запрессовка коллектора
выполняется на полуавтомате 1АП612. Он
выполнен на базе гидропресса усилием 250 кН с
применением специального патрона,
позволяющего ориентировать концы обмотки и
надежно заводить их в пазы коллектора.

488 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Специфической особенностью
автоматизированного оборудования для сборки якорей
является недостаточная гибкость при
переналадке на сборку изделий нового типоразмера.
Так, на полуавтомате 1АП453 при изменении
числа пазов заменять приходится практически
все рабочие органы и приспособления, что
экономически невыгодно.
Но некоторые переналадки могут
осуществляться достаточно легко при сохранении
числа пазов, размеров поперечного сечения
обмоточного провода и диаметра пакета.
Внедрение такого комплекта
оборудования взамен ручной сборки якорей позволяет в
4-5 раз повысить производительность труда,
значительно улучшить качество сборки.
Благодаря высокой эффективности это
оборудование нашло широкое
распространение в промышленном производстве стартеров
как в России, так и за рубежом.
В производстве стартеров малой
мощности для легковых автомобилей малого класса
и пусковых двигателей тракторов широко
применяют другой тип якорей с обмоткой из
круглого провода. Двухвитковые секции
обмотки изготовляются из провода с эмалевой
изоляцией. Для автоматизации трудоемкого
процесса сборки якорей такого типа
предназначен комплект оборудования, включающий
в себя четыре полуавтоматических станочных
модуля — 1АП227, 1АП541, 1 АП 1000, 1АП365
конструкции П.И. Бухтеева.
На полуавтомате 1 АП227 осуществляется
операция непрерывного кругового
изолирования пазов магнитОпровода якоря путем
последовательного заталкивания бумажной
изоляции в пазы якоря с последующей
формовкой по профилю полузакрытого паза, что
достигается за счет использования
двухпозиционной компоновки. Производительность
изолирования пазов на каждой головке 1 паз/с.
На станочном модуле 1АП541
производятся изготовление заготовок секций и
забивка их в пазы коллектора на якоре. Станок
также имеет двухпозиционную компоновку,
причем обе идентичные позиции станка могут
работать независимо благодаря автономной
системе управления.
На каждой из двух позиций
производятся подача из бухты эмалированного провода,
зачистка изоляции в местах отрезания, рубка
провода на заготовки заданной длины с
зачищенными от изоляции концами, установка
и зачеканка заготовок секций на заданный
угол и закладка их в пазы магнитопровода
якоря. Все операции выполняются
автоматически за исключением установки и снятия
якоря с рабочей позиции.
Производительность работы двухголовочного станка 4 яко-
ря/мин.
Уникальным по степени концентрации
операций является полуавтомат 1 АП 1000, где
осуществляются укладка и разводка всех
секций обмотки якоря, что существенно
повышает производительность процессов. Две
подвижные головки - левая и правая -
последовательно осуществляют намотку якоря
одновременно всеми проводами, предварительно
заложенными в пазы коллектора и
протянутыми по пазам изолированного
магнитопровода якоря. Цикл работы станка составляет
12-15 с.
На полуавтомате 1 АП365
осуществляются разводка и зачеканка концов секции
обмотки в пазах коллектора. Станок
представляет собой пневмопресс, на столе которого
смонтирован специальный патрон для
разводки и зачеканки концов секций в пазах
коллектора. Цикл работы в среднем составляет
12 с.
Описанный выше комплект
специализированных станочных модулей показал
высокую эффективность работы в условиях
промышленной эксплуатации. Экономический
эффект достигается за счет повышения
производительности труда в 2-3 раза по
сравнению с ручной сборкой, повышения качества
сборки якорей.
Это оборудование внедрено на
отечественных предприятиях и экспортировано в
Югославию и Германию.
Некоторые переналадки описанных
специализированных станочных модулей могут
осуществляться достаточно легко. Так, на том
же комплекте оборудования при неизменных
количестве пазов, размерах поперечного
сечения провода и диаметре магнитопровода
возможна автоматизированная сборка якорей
стартеров с длиной пакета железа,
различающейся на 10-20 мм, что часто осуществляется
при производстве стартеров
унифицированных по конструкции, но различных по
мощности.
Таким образом, областью рационального
применения специализированных станочных
модулей, предназначенных для выполнения
специфичных технологических процессов,
является автоматизированная сборка
унифицированных изделий в условиях
крупносерийного и массового производства, где
требуется высокая производительность при
относительно редкой сменяемости типов собираемых
изделий. При меньших объемах выпуска и
низкой конструктивно-технологической
унификации собираемых изделий затраты на
переналадку оборудования существенно
возрастают, что делает экономически
нецелесообразным использование метода
агрегатирования на базе станочных модулей. В этом
случае более предпочтительным является
агрегатирование сборочного оборудования из
унифицированных узлов и деталей.

СТРУКТУРА И КОМПОНОВКИ ПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ ГРУППОВОЙ СБОРКИ 489
3.6.4. 	СТРУКТУРА И КОМПОНОВКИ
ПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫХ ЛИНИЙ
ДЛЯ ГРУППОВОЙ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
Переналаживаемые линии обеспечивают
комплексную сборку сложных сборочных
единиц и изделий.
Участки комплектуются сборочными
машинами и центрами с ЧПУ, а также
централизованным управлением от ЭВМ. Они
предназначены для сборки изделий широкой
номенклатуры. Основные особенности этих
автоматизированных линий — законченный
цикл сборки, групповое управление
рабочими циклами сборочных машин, высокая
степень автоматизации вспомогательных
операций, включая поиск и доставку к сборочным
машинам деталей и рабочих сборочных
инструментов.
Основу участков составляют автоматы
типа сборочного центра с программным
управлением и обычные автоматы. На
участках предусматривается подготовка сборочных
инструментов, базирующих и захватных
приспособлений, оснащение сборочных позиций
контрольными приборами, стендами для
настройки, комплектация и транспортирование
сменных комплектов к сборочным машинам.
Компоновка сборочных линий с
транспортными органами может быть различной.
Чаще всего используются компоновочные
схемы трех типов: 1) с круговым конвейером;
2) с конвейером прямолинейного типа; 3) с
конвейером с замкнутым контуром.
На рис. 3.6.11 показана схема линии
замкнутого типа. Вдоль рабочей ветви 3
конвейера располагаются рабочие головки 2 и
автооператоры 7. Холостая ветвь 4 конвейера
предназначена для возврата приспособлений-
спутников, осуществляющих функции
базирующих приспособлений. В зоне холостой
ветви устанавливается разгрузочное
устройство, которое снимает собранное изделие. В
ряде случаев съем изделий осуществляется
оператором вручную.
Такие линии позволяют собирать
изделия, состоящие из большого количества
деталей, они компактны, обеспечивают доступ к
рабочим сборочным головкам и другим
механизмам при обслуживании и ремонте. Число
рабочих сборочных позиций может достигать
пяти-десяти, такт работы может меняться от
25 до 1,5 с.
На рис. 3.6.12 показана схема
автоматической линии, на которой производится
сборка сборочной единицы 72, состоящей из
деталей 7-77. Линия построена на базе
линейного шагового конвейера б, рабочие
позиции которого фиксируются на время
остановок с помощью специальных стопоров.
Детали 7, 9-77 подаются на рабочие позиции
Рис. 3.6.11. Схема линии замкнутого типа
сборки из загрузочных устройств 7
манипуляторами 2, которые управляются от
электронной или струйной систем программного
управления. Деталь 8 подается с помощью
выталкивателя 3.
После того, как все детали поступили на
одну из рабочих позиций, происходит их
запрессовка на прессе 4. Собранная сборочная
единица 72 снимается с конвейера съемником
5.
На рис. 3.6.13 приведены варианты
компоновок линий с манипуляторами 7 с
конвейером 2. На рис. 3.6.13, а, б изображена
последовательная установка манипуляторов с обеих
сторон конвейера, на рис. 3.6.13, в
представлена односторонняя компоновка
манипуляторов. Манипулятор может сопровождать
движущийся конвейер (рис. 3.6.13, г). Каждый
манипулятор выполняет определенную
операцию, а системы управления манипуляторов и
конвейера представляют единую систему.
Сборочные линии оборудуются
сборочными головками, загрузочными устройствами,
манипуляторами и автооператорами,
конвейерами и приспособлениями-спутниками. Часто
на линиях предусматривается возможность
выполнения не только сборочных, но и
других операций, включение резервных позиций
или установка дополнительного
оборудования, а также выполнение сложных ручных
операций.
Автоматизированные сборочные линии
подразделяют на два основных вида:
синхронные с жестким расположением спутников
(позиций) и несинхронные с гибким
(плавающим) расположением спутников.

490 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Рис. 3.6.12. Схема линии незамкнутого типа
В настоящее время наблюдается
тенденция перехода к использованию сборочных
линий с несинхронной компоновкой, к
преимуществам которых относится возможность
более рационального сочетания
автоматических и ручных операций и выполнения их в
относительно свободном темпе на отдельных
позициях линий, создания межоперационных
заделов, обеспечения универсальности и
меньшей зависимости от неполадок в работе
оборудования и несвоевременной подачи
деталей на сборку.
Современные автоматизированные
линии обеспечивают производительность 500-
1800 изделий/ч и успешно используются в
автомобильной и других отраслях
промышленности.
Переналаживаемые линии
изготовляются методом агрегатирования из
унифицированных блоков, базовых деталей и
нормализованных устройств их стыковки, что
способствует более широкому их использованию для
сборки изделий нескольких модификаций.
Агрегатные сборочные линии в ряде случаев
можно повторно использовать на 50-70%
вместо 10-20% в отличие от специальных
сборочных линий.
На рис. 3.6.14 показана
автоматизированная линия сборки двигателя легкового
автомобиля. Производительность линии 105
двигателей/ч. Линия имеет
горизонтальнозамкнутый конвейер с ’’плавающими"
спутниками. Спутники приводятся в движение
фрикционными роликами с цепным
приводом. Движение спутников несинхронное.
На автоматических позициях
предусмотрены специальные устройства для
приподнятая спутника и его центрирования, что
исключает дополнительные нагрузки на
приводные ролики.
На ручных позициях установлены
упоры, которые останавливают спутник на время
выполнения операции. Ремонтные кольца
позволяют производить ремонт дефектных
узлов в линии, выполнять сборку. Имеется
общий пульт управления 3.
Перед сборкой блок цилиндров
промывается в специальной моечной машине про-

СТРУКТУРА И КОМПОНОВКИ ПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ ГРУППОВОЙ СБОРКИ 491
4
Рис. 3.6.13.Компоновки линий с манипуляторами:
а, б — двустороннее расположение манипулятора;
в — одностороннее; г — манипулятор,
сопровождающий конвейер
ходного типа (поз. 7). Промытые блоки
цилиндров на поз. 2 перегружаются
манипулятором на спутник линии с одновременной
кантовкой на 180° (крышками коренных
подшипников коленчатого вала вверх). На поз. 4
автоматически осуществляются отвинчивание
десяти болтов крепления крышек
подшипников коленчатого вала блочным
десятишпиндельным гайковертом и страгивание крышек с
посадочных мест в блоке цилиндров.
На позиции 5 автоматически
производятся поворот блока цилиндров на 90°,
клеймение на переднем торце технологического
номера для подбора шатунно-поршневой
группы и возврат в первоначальное
положение, ощупывание блока цилиндров и
кодирование блока цилиндров на кодификаторе
спутника. Предусмотрено кодирование 63
комплектаций двигателей путем набора
номера комплектации вручную на поз. 6 с
автоматическим кодированием номера на спутнике.
Это позволяет на рабочих позициях
автоматически считывать номер комплектации и тип
двигателя и высвечивать его на световом
табло, для облегчения работы оператора по
установке на двигатель соответствующих деталей
и узлов.
На поз. 7-9 вручную снимаются крышки
коренных подшипников коленчатого вала и
устанавливаются в гнезда на спутнике, а
также устанавливаются десять вкладышей
коренных подшипников в блок, крышки и
коленчатый вал. На поз. 10 автоматически
производится смазывание коренных и шатунных шеек
коленчатого вала. На поз. 11 устанавливаются
крышки коренных подшипников коленчатого
вала на блок цилиндров и наживляются
десять болтов их крепления, которые на поз. 12
завинчиваются многошпиндельным
гайковертом.
На поз. 12 для затяжки десяти болтов
крепления используется блочный десяти-
шпиндельный гайковерт, который состоит из
двух пневмодвигателей: один - для
предварительного завинчивания с большими
оборотами и второй — для окончательного
завинчивания с точным крутящим моментом при
малых оборотах.
На поз. 13 выполняется автоматический
поворот двигателя на 90° вместе со
спутником. На поз. 14 автоматически наносится
герметик в гнезда маслоканала с
противоположных сторон блока, а на поз. 15 в гнезда с
нанесенным герметиком автоматически
запрессовываются две заглушки масляного
канала. На поз. 16, 17 вручную устанавливаются
прокладка, держатель заднего сальника
коленчатого вала в сборе и наживляются шесть
болтов крепления с шайбами. На поз. 18
автоматически производится поворот двигателя
на 180° вместе со спутником, на поз. 19 —
подача двух центрирующих втулок из
вибробункера и запрессовка их в блок цилиндров.
На поз. 20 и 21 вручную
устанавливаются прокладка, масляный насос и наживляются
шесть болтов крепления, подсобранные с
шайбами. На поз. 22 одновременно с двух
сторон автоматически производится
завинчивание шести болтов крепления маслонасоса и
шести болтов крепления держателя заднего
сальника коленчатого вала
шестишпиндельными гайковертами с горизонтальной
подачей.
На поз. 23 вручную проверяются
легкость вращения коленчатого вала и осевой
зазор, производится его ориентирование; на
поз. 24 автоматически выполняется поворот
на 90°. На поз. 25 автоматически
осуществляется подача штуцера крепления масляного

492 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
фильтра и его завинчивание в блок
цилиндров с требуемым моментом затяжки.
На поз. 26-28 вручную производится
монтаж масляного фильтра, датчиков
указателя давления масла и контрольной лампы
давления масла, корпуса маслоотделителя, на
поз. 29 выполняется автоматическая кантовка
на 180° (плоскостью крепления головки
цилиндров вверх). На поз. 30 автоматически
выполняются продувка и смазывание
моторным маслом цилиндров блока. На поз. 31 и 32
вручную подбирают и монтируют в блок
цилиндров комплект изделий
шатунно-поршневой группы в соответствии с классами
цилиндров вместе с вкладышами подшипников.
На поз. 33 автоматически осуществляется
кантование на 180°. На поз. 34 и 35 вручную
монтируют крышки шатунов с вкладышами
подшипников и наживляют гайки их
крепления.
На поз. 36 производится автоматическое
завинчивание восьми гаек крепления крышек
шатунов с точным моментом затяжки
блочным восьмишпиндельным гайковертом.
На поз. 37-39 вручную монтируют
маслозаборник, затем его закрепляют и
устанавливают прокладки масляного картера. На поз.
41 вручную производят подсборку масляного
картера с 16 болтами и шайбами, после чего
устанавливают в разгрузочное автоматическое
приспособление (поз. 40).
Масляный картер с болтами в сборе
подается автоматически в рабочую зону головки
с пневмогайковертами, которая перемещается
в зону над двигателем и опускается с
вращающимися гайковертами. Затем происходит
автоматическая установка масляного картера
на двигатель и завинчивание 16 болтов. Все
автоматические позиции оснащены датчиками
контроля качества выполнения операций и
при выявлении дефектов выполняемых
операций на спутнике автоматически
регистрируется наличие дефекта с помощью выдвижного
штифта.
Все спутники с дефектами передаются с
линии на транспорт ремонтного кольца (поз.
42). После устранения дефектов спутники с
двигателями возвращаются на линию для
дальнейшей сборки. На поз. 43 производится
автоматическое кантование на 180°, на поз. 44
— автоматическая подача из вибробункера и
запрессовка в блок цилиндров двух
центрирующих втулок головки цилиндров.
На поз. 45 и 46 вручную устанавливается
прокладка головки цилиндров и крепятся
верхний и нижний кронштейны генератора с
наживлением болтов с шайбами.
На поз. 47 происходит автоматическое
завинчивание двух болтов крепления нижнего
кронштейна генератора.
На поз. 48 и 50 производится
автоматический поворот блока цилиндров на 90°. На
поз. 49 осуществляется установка головки
цилиндров в сборе на двигатель
манипулятором. Головки цилиндров подаются в позицию
загрузки автоматически из склада накопителя
линии сборки головок цилиндров. В
зависимости от типа двигателя из накопителя
автоматически запрашивается нужная головка
цилиндров.
На поз. 51 вручную выполняют
подсборку болтов крепления головки цилиндров
с шайбами и наживление в блок цилиндров.
На поз. 52 осуществляется автоматическое
завинчивание десяти болтов крепления
головки цилиндров блочным гайковертом. Для
достижения более точного момента затяжки,
обеспечивающего затяжку до тех пор, пока
напряжение в материале болта не достигнет
предела текучести, применяют затяжку с до-
воротом. Производятся затяжка болта с
предварительным моментом и последующий дово-
рот его на заданный угол (120°).
На поз. 53 и 54 вручную монтируют и
крепят крышки головки цилиндров и
указателя уровня масла, наживляют свечи зажигания;
на поз. 55 выполняется автоматическое
завинчивание четырех свечей зажигания с
требуемым крутящим моментом; на поз. 56 — их
до ворот на 90°.
На поз. 57 производят ручную установку
маховика, шайбы и наживление шести
болтов, на поз. 58 осуществляется автоматическое
завинчивание шести болтов блочным
гайковертом с горизонтальным перемещением
головки.
На поз. 59 вручную выполняются
установка сцепления и наживление шести болтов
крепления, на поз. 60 — автоматическое
завинчивание шести болтов блочным
гайковертом с горизонтальным перемещением
головки. На поз. 61 вручную производится монтаж
распределителя зажигания и крепления
затяжкой трех гаек, на поз. 62 —
автоматический поворот на 90°. На поз. 63 и 64 вручную
осуществляется монтаж пучка проводов и
центрального провода катушки зажигания на
распределитель зажигания и свечи, на поз. 65
— автоматический поворот блока на 90°.
На поз. 66 и 67 вручную выполняются
монтаж задней защитной крышки ремня,
водяного насоса и наживление трех болтов и
гайки крепления, установка в коленчатый вал
шпонки и монтаж шкива. На поз. 68
осуществляется автоматическое завинчивание трех
болтов и гайки, установленных на
предыдущей операции.
На поз. 69, 70, 77, 72 вручную
производят соответственно монтаж на
распределительный вал шпонки и шкива, установку фаз

СТРУКТУРА И КОМПОНОВКИ ПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ ГРУППОВОЙ СБОРКИ 493
Рис. 3.6.14. Автоматизированная линия сборки двигателя легкового автомобиля
Рис. 3.6.15. Автоматизированная линия сборки головки блока цилиндра легкового автомобиля

494 Глава 3.6. СБОРОЧНЫЕ ЛИНИИ И УЧАСТКИ ДЛЯ КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
газораспределения и надевание на шкивы
зубчатого ремня, регулирование и контроль
натяжения ремня, установку на коленчатый
вал шкива генератора и наживление болта
крепления; на поз. 73 производится
автоматическая затяжка болтов крепления шкивов
коленчатого и распределительного валов с
требуемым моментом затяжки.
На поз. 74 вручную осуществляются
монтаж и крепление защитной крышки
ремня, на поз. 75 - автоматический поворот на
90°. На поз. 76 вручную производят монтаж и
крепление трубы подводящей водяного
насоса, на поз. 77 и 78 — установку прокладок,
впускного и выпускного коллекторов, шайб и
наживление девяти гаек крепления. На поз.
79 выполняется автоматическая затяжка гаек
крепления коллекторов. На поз. 80-83
вручную производятся монтаж и крепление
теплоизоляционного экрана, проставки и
карбюратора.
Двигатели, на которые необходимо
устанавливать дополнительные детали и узлы,
автоматически выталкиваются со спутником с
линии на конвейер для сборки поз. 84 и
возвращаются на линию после выполнения
дополнительных операций. На поз. 85-88
вручную производится монтаж трубопроводов и
шлангов с креплением их хомутами, на поз.
89 — автоматический поворот двигателя со
спутником на 90°, клеймение на заднем торце
двигателя, типа и порядкового номера
двигателя и повторный поворот на 90°. На поз. 90
вручную выполняются сверка типа и номера
двигателя с перфокартой, контроль
комплектности, наклеивание ярлыка с типом
двигателя.
Все двигатели с дефектами,
появляющимися в процессе сборки, выталкиваются на
ремонтное кольцо (поз. 91) и после
устранения дефекта возвращаются на поз. 90 линии.
На поз. 93 вручную производятся перегрузка
и крепление к подвеске подвесного
толкающего конвейера для отправки на горячее
обкатывание и окончательное комплектование
двигателей с коробкой передач,
электрооборудованием и т.д.
С торца линии моечная машина (поз.
94) выполняет промывку загрязненных
спутников.
На рис. 3.6.15 показана
автоматизированная линия сборки головки блока
цилиндров легкового автомобиля. Линяя имеет
горизонтально-замкнутый роликовый конвейер,
состоящий из отдельных секций и
соединенных между собой. Секции имеют стандартную
длину (1 или 2 м) в зависимости от участков
линии. Ролики установлены в два фасонных
алюминиевых профиля. Каждый ролик
приводится в действие от пары
металлокерамических шестерен с коническим зацеплением.
Приводной вал располагается внутри одного
из двух алюминиевых профилей. Для
перемещения спутников в поперечном
направлении применяется стандартный узел,
встраиваемый в конвейер. Подъем и перемещение
спутника происходят посредством привода
этого узла. Данная система транспорта
предусматривает различные приспособления для
останова, упора и блокировки, поворота
спутников. Головка цилиндров перемещается
от позиции к позиции на спутнике,
изготовленном из алюминиевого сплава.
Поверхности, соприкасающиеся с конвейером,
приспособлениями, защищены стальными
закаленными элементами. Базы детали имеют
стальные вставки, предохраняющие спутник от
изнашивания и позволяющие производить их
замену. На спутнике установлены
кодирующие устройства, позволяющие в
автоматическом режиме определять тип собираемой
головки цилиндров и передавать необходимую
информацию на те позиции, где
устанавливаются соответствующие детали для каждого
типа. Кодирующее устройство допускает
выпуск до девяти различных типов головок
цилиндров.
Головка цилиндров после механической
обработки поступает по конвейеру на линию
сборки. Загрузка производится вручную на
накопитель, вмещающий 10-15 головок
цилиндров (поз. /). Передача головки
цилиндров из накопителя на спутник линии
производится автоматически (поз. 2). На поз. 3
автоматически осуществляется кодирование
головки в зависимости от ее типа. Для
удобства различия и кодирования в головке
цилиндров предусмотрены площадки, при
ощупывании которых контрольным устройством
определяется тип. На поз. 4 автоматически
выполняются развинчивание десяти гаек
крепления крышек подшипников
распределительного вала и автоматическая разгрузка гаек
в тару-накопитель. Так как две крышки
подшипников распределительного вала
установлены на две центрирующие втулки и в
соединении возможен натяг, на поз. 4
предусмотрен подъем крышек с центрирующих втулок.
На поз. 5 вручную снимают десять
шайб, две крышки и устанавливают крышки
на приспособление спутника. На поз. 6
автоматически осуществляется промывка спутника
вместе с головкой цилиндров. Промывка
ведется через направленные сопла для удаления
из маслоканалов остатков стружки, попадание
которой возможно при механической

обраСТРУКТУРА И КОМПОНОВКИ ПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ ГРУППОВОЙ СБОРКИ 495
ботке, а также для удаления пыли и грязи,
попадающей на детали во время
транспортирования, при длительном хранении на
складах и т.п.
На. поз. 7 производится автоматическая
установка восьми нижних тарелок пружин с
подачей их из вибробункера, на поз. 8 ~
автоматическая запрессовка восьми
маслоотражательных колпачков. Предусмотрена
автоматическая подача маслоотражательных
колпачков из вибробункера. На поз. 10 вручную
выполняется установка восьми клапанов в
зависимости от типа головки цилиндров.
Направляющие втулки клапанов предварительно
автоматически смазываются маслом на поз. 9
после кантования головки на 180° (какой тип
клапана нужно установить, оператор видит на
световом табло, которое загорается, как
только головка цилиндров поступает на поз. 12, 13
и происходит считывание ее типа).
После автоматического поворота
головки на 180° (поз. 11) устанавливают вручную 16
пружин и восемь верхних тарелок пружин
клапанов.
На поз. 14 производится автоматическая
установка одновременно 16 сухариков.
Устройство установки сухариков снабжено 16
вертикальными каналами, объединенными
попарно и расположенными в соответствии с
восемью клапанами головки цилиндров.
Каналы питаются подающей головкой,
соединенной с вибробункерами, из которых
автоматически подаются сухарики. Подающая
головка движется последовательно от одной
пары каналов к другой, последовательно
заполняя клапаны сухариками. Большое
значение для надежной работы позиции в
автоматическом режиме имеет качество
изготовления самих сухариков.
На линии предусмотрены две
дополнительные позиции: 15, на которой
осуществляется контроль наличия и правильной
установки сухариков, и 16, где в случае неправильной
установки или отсутствия сухариков вручную
исправляют дефект.
Ударное воздействие на клапаны для
лучшей приработки клапанной группы
автоматически производится на поз. 17, а
обеспечение точности измерения толщины
регулировочных шайб — на поз. 24. Перед
автоматическим измерением толщины регулировочных
шайб (поз. 24) выполняется автоматическое
смазывание посадочных мест под толкатели
(поз. 18), вручную устанавливается толкатель
(поз. 19, 20) и автоматически устанавливаются
эталонные шайбы (поз. 21), которые по
толщине немного больше регулировочных шайб.
Это предусмотрено для устранения всех
зазоров между распределительным валом и
корпусом подшипников распределительного вала во
время измерения.
На поз. 22, 23 вручную устанавливаются
распределительный вал и крышки
подшипников распределительного вала, которые до
этого находились на спутнике. Сортируют
распределительные валы по типам головки
цилиндров на поз. 10 вручную.
Измерение размеров головки цилиндров
для определения толщины регулировочных
шайб (поз. 24) производится в следующем
порядке: подвод измерительных
наконечников к клапану; прижим корпусов
подшипников распределительного вала; поворот
распределительного вала; измерение отклонений
размеров на восьми клапанах; вычисление
зазоров клапанов; определение размеров
регулировочных пластин; передача информации в
склад-накопитель регулировочных пластин
(поз. 27)\ подъем корпусов
распределительного вала с центрирующих втулок.
При получении информации
автоматическим складом-накопителем из него
последовательно автоматически выдаются
требуемые регулировочные шайбы и осуществляется
дополнительный контроль их толщины. Если
какая-либо шайба по результатам измерения
бракуется, запрашивается другая шайба из
склада-накопителя и производится контроль
ее толщины. При выявлении брака более
3 раз позиция останавливается и подается
сигнал о том, что в склад-накопитель
загружены шайбы другой толщины. Номенклатура
шайб на складе-накопителе — 46 типов
различающихся по толщине шайб.
Установку регулировочных шайб на
головку цилиндров выполняют вручную после
снятия крышек подшипников
распределительного вала и эталонных шайб на поз. 25,
26. Контроль и установку регулировочных
шайб вручную производят на поз. 28-31.
На поз. 32 автоматически
осуществляется завинчивание десяти гаек крепления
крышек подшипников распределительного вала с
тарированным моментом. Для этого
предусмотрены высокоточные гайковерты с
электронной системой управления. Значения
момента завинчивания выводятся на световое
табло. В случае брака спутник автоматически
кодируется и отправляется на специальное
ответвление конвейера (поз. 36), где
устраняются все дефекты, выявленные при сборке на
линии. Такое кодирование брака
предусмотрено на всех автоматических позициях.
На поз. 33 производится автоматическое
нанесение герметика в сквозные резьбовые
отверстия головки цилиндров для

обеспече496 Глава 3.7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ния герметичности, на поз. 34, 35 —
автоматическое завинчивание 15 шпилек и загрузка
вручную шпилек в специальные кондукторы.
Предусмотрена также возможность ручного
наживления шпилек непосредственно на
головку цилиндров (поз. 37). На поз. 38
автоматически запрессовывается поступающий из
вибробункера сальник распределительного
вала.
Поз. 39-42 предназначены для сборки
вручную патрубка водяного насоса,
термостата, корпуса вспомогательных агрегатов, а
окончательное завинчивание гаек крепления
водяного патрубка и термостата происходит
автоматически на поз. 49.
Автоматический поворот головки
цилиндров производится на поз. 43. Поз. 44-48
предназначены для установки вручную
бензонасоса, контроля положения толкателя
бензонасоса и подбора регулировочных прокладок,
а также для установки механизма натяжения
ремня. На поз. 50, 51 вручную выполняют
завинчивание двух болтов крепления крышки
головки цилиндров и установку защитных
заглушек, крышек и т.д.
После автоматического поворота
головки цилиндров на поз. 52 предусмотрено
замкнутое ответвление конвейера (ремонтное
кольцо) для исправления дефектов и
контроля (поз. 53). Затем после автоматического
поворота на 90° (поз. 54) спутники с деталями
попадают в автоматический склад-накопитель
(поз. 55) вместимостью 160 головок
цилиндров с разделением по типам, для чего в
складе-накопителе предусмотрены четыре ручья —
каждый для определенного типа. Разделение
по типам происходит автоматически от
считывающего устройства. Выход головок
цилиндров со склада-накопителя происходит по
запросу с линии сборки двигателя. В
зависимости от типа двигателя передача головки
цилиндров на линию сборки двигателей
осуществляется специальным устройством на
линии сборки двигателей. В случае отказов в
работе линии сборки головок цилиндров
предусмотрен накопитель для пустых спутников
(поз. 56) после передачи головок цилиндров
на линию сборки двигателей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дащенко А.И., Белоусов А.П.
Проектирование автоматических линий. М.: Высшая
школа, 1983. 328 с.
2. Дащенко А.И., Золотаревский Ю.М.,
Ламин И.И., Апатов Ю.Л. Технологические
основы агрегатирования сборочного
оборудования . М.: Машиностроение, 1991. 264 с.
Глава 3.7
РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И
НАДЕЖНОСТИ СБОРОЧНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
3.7.1. 	ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ
СБОРОЧНЫХ АВТОМАТОВ
И СБЛОКИРОВАННЫХ ЛИНИЙ
Производительность сборочных машин
и линий, как и любого другого
автоматизированного оборудования, определяется
количеством изделий, собранных в единицу
времени. Однако в связи с тем, что оборудование
не может работать непрерывно и после
определенного периода работы наступает период
простоя по тем или иным причинам,
необходимо дифференцированно подходить к
понятию производительности.
Производительность сблокированных
(синхронных) линий при отсутствии простоев,
когда работа их заключается в периодическом
повторении всех рабочих и вспомогательных
движений механизмов в заданной
последовательности, т.е. в периодическом повторении
рабочего цикла, называют цикловой
производительностью. Она может быть реализована
только при 100%-ной отдаче линии и
определяется (шт./ч) по формуле
бц = 60/Гц = 60j(t0 + /в).
Здесь Тц = tQ + tB - длительность цикла
работы линии, где tQ — основное время, /в —
вспомогательное время.
Основное время tQ , определяемое по
лимитирующей позиции, расходуется
непосредственно на сборку (сопряжение), а
вспомогательное время tB — на подвод и отвод
инструментов, транспортирование изделий от
позиции к позиции, включая фиксацию и
закрепление спутников перед сборкой, рас-
фиксацию и открепление, подачу деталей на
сборку.
Затраты вспомогательного времени
относят к цикловым потерям. Для повышения
производительности необходимо максимально
сокращать вспомогательное время.
В связи с тем, что сборочная линия
после определенного периода безотказной
работы останавливается для выполнения
ремонтных или профилактических работ по
обслуживанию инструментов или механизмов,
производительность ее, подсчитанная за
длительный промежуток времени, будет отличаться от
цикловой за счет этих внецикловых потерь
(простоев). При анализе производительности

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ
497
линий необходимо в первую очередь
учитывать простои по техническим причинам, т.е.
потери на ремонт, регулировку и отладку
различных механизмов ^ Т0 , а также из-за
несобираемости некоторых деталей ^ ТА .
Отказы по первой причине называют
функциональными, по второй — параметрическими.
Эти отказы существенно зависят от степени
концентрации сборочных переходов на линии
и влияют на эффективность работы
оборудования. Если обоснованные нормативами
потери времени на устранение отказов,
определенные за достаточно длительный период
Т эксплуатации линии, отнести к одному
изделию, то можно подсчитать техническую
производительность (шт./ч):
Q = 60
T’u+Z'o+Z'a
характеризует долю времени, в течение
которого линия простаивает из-за плановых и
внеплановых ремонтов механизмов,
параметрических отказов. Коэффициент дт и зависит
от продолжительности внецикловых потерь
времени по техническим причинам:
Тп 1
7ц + X *0 + X *д ■ 1 + 7?о + ВА
(3.7.1)
где В0 = ^t0/Tn - удельная длительность
устранения отказов механизмов линии;
— удельная, т.е. отнесенная к
1 мин работы линии, длительность
устранения параметрических отказов.
Зная г|т и и Qn, можно определить
От:
Здесь То /б i ^ 7д /Q ,
где Q —количество изделий, собранных за
период (например, за месяц). Потери
Z7’ = 7’uG + Zt’o + Z7’a-
При минимальных цикловых и
внецикловых потерях времени техническая
производительность — это максимальная
производительность линии, которая может быть
достигнута в реальных условиях.
Вместе с тем при эксплуатации
оборудования помимо внецикловых простоев по
техническим причинам могут быть внецикловые
потери времени ^ 7"орг по
организационным причинам: из-за отсутствия деталей,
электроэнергии, рабочего и т.д.
В ряде случаев линии простаивают часть
рабочего времени вследствие недогрузки. Зная
потери по организационным причинам,
можно подсчитать фактическую
производительность (шт./ч):
О = 60
Ф Тц +Z'o +Z'a +Z'opr
Очевидно, что
(?Ф < <2т < Qn
Qt =
Qn
1 + + Bq
— СцЛт.И •
Кроме rjT и для характеристики
надежности линии часто используют коэффициент
готовности г|г. Его рассчитывают по формуле
(3.7.1), но при этом В0 и учитывают
только простои, связанные с устранением
случайных отказов. Таким образом Г|г
характеризует вероятность того, что в любой
заданный момент времени линия находится в
работоспособном состоянии.
Коэффициент общего использования
линии Ш = Сф/Сц учитывает, какую часть
действительного фонда времени линия
работает. Величина 1 - характеризует долю
времени, соответствующую простоям по
техническим и организационным причинам, т.е.
1
1 + ВА + В0 + Ворг
где В0рг — удельные, т.е. отнесенные к 1 мин
работы линии потери времени по
организационным причинам.
Фактическая производительность
Эффективность автоматической линии,
а также эффективность ее использования
характеризуют коэффициентами.
Коэффициент технического
использования линии г|т>и = С?т/(?ц • Величина 1 - г|т и
(?ф =
Qn
1 + вА + В0 + В0 рг
= 0цП1 •
При отсутствии потерь времени по организа
ционным причинам

498 Глава 3.7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
П£ = Пт.и и (?ф=бт
Коэффициент цт и , существенно влияя
на ее производительность, зависит от числа и
типов механизмов, сложности компоновки,
надежности каждого узла и механизма,
надежности линии в целом. При расчете rjT и
на стадии проектирования для раздельно
работающих сборочных машин и
автоматических линий сблокированного типа, с жесткой
связью рабочих позиций необходимо знать
параметры надежности всех составляющих
элементов (узлов) проектируемых линий,
которые обычно определяются на основе
статистических исследований этих элементов в
лабораторно-производственных условиях и
оформляются в виде табличного материала.
3.7.2. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ
НЕСИНХРОННЫХ СБОРОЧНЫХ ЛИНИЙ
Несинхронные сборочные линии (НСЛ)
получили широкое распространение
благодаря следующим преимуществам:
на одной линии можно производить
сборку нескольких модификаций в
произвольном порядке;
т П2
Пк
а)
ПЗ
при большой разнице в длительности
отдельных операций можно построить
участки из дублирующих позиций без введения
специальных "ветвящихся” транспортных
систем;
можно встраивать дополнительные
позиции в уже действующие линии, что
позволяет осуществлять переход от ручной сборки
к автоматической или увеличивать
производительность линии за счет дублирования
лимитирующих позиций;
стоимость их невелика и монтаж проще,
чем монтаж синхронных линий (СЛ), так как
не требуется высокая точность взаимного
расположения позиций, а также исключается
необходимость применения традиционных
схем блокировок;
применение НСЛ улучшает условия
труда, так как исключается непосредственная
синхронизация действий рабочего с темпом
работы механизмов, что снижает
утомляемость и нервное напряжение оператора,
вызванное опасением не выполнить
определенный комплекс работ за отведенное время.
Основным преимуществом НСЛ является
более высокая производительность (на 10-30%
выше), чем у СЛ, вследствие того, что пе-
Ш.Ш
ш.шш
шт
, г=, =:■
Ш
■- ■ —
- г" •,
ш
=========
шт$ш
ш
с Г/г >
шшш
ш
шш
ш
3
Е
«■»
»
И
Е
Ja\
Т9
6)
Рис. 3.7.1. Схема синхронной сборочной линии (а) и циклограмма ее работы (б):
/71-/74 - рабочие позиции; - длительность /-го цикла сборки изделий; тп, т'п — длительность
соответственного собственного простоя и дополнительного (наложенного) простоя

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ НЕСИНХРОННЫХ СБОРОЧНЫХ ЛИНИЙ
499
ремещение собираемого изделия с позиции на
позицию осуществляется только после
окончания операций на всех позициях и задержка
выполнения операции на одной позиции
ведет к задержке работы всей линии. Как
правило, возникновение таких задержек связано
с рассеянием времени выполнения ручных
операций, а также с отказами механизмов на
автоматических позициях. Это объясняется
тем, что производительность сборщиков
зависит от многих факторов, часть из которых
постоянно изменяется: степени усталости,
настроения, квалификации, условии труда,
качества собираемых деталей и т.д.
На НСЛ перемещение собираемых
изделий между позициями осуществляется сразу
же после окончания выполнения операции,
П1 П2
независимо от степени готовности операций
на двух позициях, а ритмичность работы
достигается за счет использования
межоперационных заделов (небольшого числа спутников с
собираемыми изделиями, которые находятся
между позициями): при остановке или
задержке в работе какой-либо позиции
остальные продолжают работать еще некоторое
время (до истечения запасов в предыдущем
накопителе или до заполнения последующего).
Возможность получения большей
производительности при использовании НСЛ, чем
при использовании СЛ при одной и той же
длительности выполнения элементарных
сборочных операций иллюстрируется
циклограммами работы линий двух типов (рис. 3.7.1
и 3.7.2).
Б1
П1
шш
ш.шш
Б2
П2
53
ПЗ
?ЖЩ
тштшшш
JLJLJL
пдАм..
АЛЛА Л А ЛИМ ЛИ
jsd
тштшштшшшт
БЧ
ПЧ
S)
Рис. 3.7.2. Схема несинхронной сборочной линии (а) и циклограмма ее работы (б):
Б{—М - межоперационные запасы собираемых изделий

500 Глава 3.7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Очевидно, что за один и тот же фонд
времени Т0 при одном и том же количестве и
длительности тп простоев позиций НСЛ
выполнила 12 рабочих циклов, т.е. на 4 цикла
больше, чем СЛ за счет сокращения
дополнительных простоев in.
Рассмотренные циклограммы относятся
к линиям с автоматическим выполнением
операций сборки на всех рабочих позициях
#г#4. В случае применения на отдельных
позициях операций, выполняемых вручную,
из-за рассеяния времени на ручных
операциях циклограммы более сложные.
На рис. 3.7.3 показана типичная кривая
распределения времени /р выполнения
операции ручной сборки на одной из позиций
линии. Как показывают результаты
обследования ряда сборочных линий,
экспериментальные данные хорошо аппроксимируются
теоретическим распределением Гаусса. Во всех
случаях, когда tpi > /р , СЛ будут
простаивать, а на НСЛ большая часть этих простоев
будет скомпенсирована за счет
межоперационных запасов.
Практика эксплуатации НСЛ у нас в
стране и за рубежом показала, что
фактическая производительность линии может
изменяться в довольно широких пределах и
зависит от значений и соотношения параметров,
определяющих ее компоновочные
характеристики: количества рабочих позиций, их
надежности, рассеяния времени выполнения
отдельных ручных операций, емкости
межоперационных накопителей и т.п.
Разработан универсальный
графоаналитический метод расчета надежности НСЛ, как
наиболее сложных АЛ, который позволяет
Рис. 3.7.3. Пример распределения времени гр:
1 и 2 — соответственно теоретическая и
экспериментальная кривые;
/р — среднее значение случайной величины tp
уже на самой ранней стадии проектирования
с минимальными затратами времени и
средств, но с достаточной точностью,
проводить оценку производительности и
надежности НСЛ.
Метод основан на допущении, что
удельные наложенные простои ВН1,
передаваемые с рассматриваемой позиции на
лимитирующую, - величина постоянная,
зависящая только от технических характеристик
рассматриваемых позиций и суммарной
вместимости накопителей, расположенных между
ними, и не зависит от количества,
расположения и технических характеристик других
рабочих позиций, входящих в состав линии.
Величина Ян/= ^ А/, где ^Гд
- суммарное время простоев лимитирующий
позиции из-за отказов /-й позиции; —
общее время работы.
Результаты исследований подтвердили
правильность выдвинутой гипотезы. Разность
значений ВН1 при самых разнообразных
вариантах построения НСЛ не превышала 0,01.
Коэффициент готовности НСЛ по
графоаналитическому методу рассчитывают по
формуле
Пг= Г ’ (3-72)
1 + 5/ + ±(BHi + 2?н/)
/=1
где В{ — удельная длительность
восстановления лимитирующей позиции линии; п —
количество рабочих позиций в линии;
Я',; В и; — удельные коэффициенты
наложения потерь 7-й позиции на
лимитирующую.
Расчет надежности и
производительности проектируемой НСЛ состоит из
нескольких этапов.
Вначале определяют лимитирующую
позицию линии. Лимитирующей будет позиция,
имеющая наибольшую удельную длительность
восстановления В. Если таких позиций
несколько, то за лимитирующую принимают
позицию, около которой располагаются
накопители с меньшей вместимостью.
Поскольку НСЛ имеет замкнутую
структуру, отказ рассматриваемой позиции может
накладываться на лимитирующую l-ю
позицию, вызывая отказы как в прямом (по ходу
сборки), так и в обратном направлении.
Поэтому для каждой позиции по приведенным
ниже формулам подсчитывают значения £,• и

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ НЕСИНХРОННЫХ СБОРОЧНЫХ ЛИНИЙ
501
£•' , равные суммарной вместимости
накопителей, отделяющих позицию от
лимитирующей позиции:
Г /
I*
при / < /
к=1+\
п 1
при / > /
k=i+\ Ы\
1°
при / = /
п i
+izk
при / < /
к=/+\ к=1
Ег*
при / > /
к=1+1
0
при / = /
Далее для автоматических позиций
подсчитывают значения обобщенного
коэффициента запаса изделий а\ и а" по формуле
cij = kj\XjTnZi >
где kj — коэффициент заполнения
накопителя; р/ — параметр потока восстановлений
/-Й позиции; Тц — цикл работы линии, мин.
По подсчитанным д,- и BHi на
основании графиков (рис. 3.7.4) определяют
значения ВН1 для всех автоматических позиций.
При этом величина 2?н/- [см. рис. 3.7.2] — это
сумма В'н{ и , определяемых для а] и
а\'.
Для ручных позиций Bni также сумма
B'Hi и B'ui. Она определяется по графикам
(рис. 3.7.4, 3.7.5), исходя из подсчитанных £}
и £}' , а также Rj — коэффициента
рассеяния времени выполнения операции на
позиции. Коэффициент Rj определяется
экспериментально, Rj = сг//тр/ .
Графики, в качестве примера
показанные на рис. 3.7.4, 3.7.5, получены в результате
обработки результатов статистического
моделирования работы более 1500 вариантов
сборочных линий, различающихся как
структурно-компоновочными схемами, так и
значениями основных параметров. Для
проектируемой линии подсчитывают Ти , Bj , Rj ,
Zj , CLj, по соответствующим графикам
определяют г|г Для расчета производительности
линии. Метод обеспечивает высокую точность
на стадии проектирования, зависящую только
от точности данных.
Рис. 3.7.4. Зависимость наложенных простоев Вн. автоматических позиций от запаса изделий а-
(для лимитирующей позиции с Bj = 0,25)

502 Глава 3.7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Рис. 3.7.5. Зависимость наложенных простоев Вн позиций ручной сборки от штучного запаса изделий z-{.
R, — коэффициент рассеяния времени выполнения операций на /'-й позиции ручной сборки
Сравнение результатов расчета
моделирования и хронометража работы линии на
заводе после ее внедрения показало, что
погрешность определения г|г не превышает
1-1,5% (табл. 3.7.1).
3.7.1. 	Расчетные и экспериментальные данные для несинхронной линии,
предназначенной для сборки топливного насоса
Стадия проектирования
Стадия внедрения
**
№


позиВид
по-
зи-
Технические
характеристики рабочих
позиций
Расчетные
значения
Технические
характеристики рабочих
позиций
Расчетные
значения
Фактические
значения
ции
ЦИИ*  **Zi
7}
В,
Р/
Ri
Пг
Or.
шт./ч
Zi
Т,
В,
Р/
Ri
Пг
ег.
шт./ч
Пг
0г.
шт./ч
1
р
36
0,60
-
-
0,30
36
0,60
-
-
0,18
2
А
1
0,50
0,06
0,46
-
1
0,50
0,075
0,317
-
3
А
4
0,23
0,04
0,06
-
4
0,23
0,093
0,209
-
4
А
9
0,27
0,09
0,22
-
0,805
74,32
9
0,27
0,111
0,248
-
0,826
76,2
0,818
75,52
5
А
5
0,65
0,17
0,42
-
5
0,65
0,106
0,270
-
6
А
5
0,65
0,17
0,42
-
5
0,65
0,111
0,303
-
7
Р
5
0,60
-
-
0,30
5
0,43
-
-
0,23
* Р, А — соответственно позиции ручной и автоматической сборки
** Технические характеристики получены в результате наблюдения за линией после ее
внедрения

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ НЕСИНХРОННЫХ СБОРОЧНЫХ ЛИНИЙ
503
Разработанная методика расчета была
апробирована при проектировании
автоматизированной несинхронной линии для сборки
топливного насоса высокого давления
двигателя КАМАЗ.
На линии выполняются следующие
операции:
ручная загрузка корпуса в
приспособление-спутник, установка таблички и жиклера,
укладка деталей в перегружатели к пуансонам
пресса (поз. №1);
автоматическая запрессовка трех
штифтов и трех осей (поз. №2);
автоматическое клеймение порядкового
номера в двух плоскостях (поз. № 3);
автоматическое завертывание четырех
резьбовых пробок (поз. №4);
автоматическое завертывание 16 шпилек
(поз. № 5 и 6);
ручной съем подсобранного корпуса и
загрузка шпилек в кассеты (поз. №7).
Исходные технические характеристики
автоматических позиций, используемые при
расчете, вначале были назначены по аналогии
с характеристиками используемого в
производстве оборудования, а затем — на
основании лабораторных испытаний механизмов
линии.
Параметры, характеризующие работу
ручных позиций (среднее время выполнения
операций и коэффициент рассеяния) были
получены на основании хронометража
отдельных переходов, проведенного как в
лабораторных, так и в производственных условиях
на постах действующего конвейера.
После внедрения линии на заводе
дизельной аппаратуры было проведено ее
обследование, которое позволило выявить
фактические показатели производительности и
надежности как отдельных позиций, так и
линии в целом. После этого на основании
полученных технических характеристик отдельных
позиций по разработанной методике был
выполнен повторный расчет характеристик
линии (см. табл. 3.7.1).
Разработанная методика расчета была
также использована при проектировании
комплекса линий для общей сборки двигателя
модели автомобиля "Таврия".
Полученные результаты позволяют не
только выполнить расчет параметров
конкретной линии, но и провести сравнение ряда
конкурирующих решений, в том числе
выбрать оптимальные
структурно-компоновочные схемы сборочных линий.
На рис. 3.7.6 показаны сравнительные
данные, характеризующие изменение
коэффициента готовности г|г сборочных линий с
различными параметрами. Графики на рис.
0 3 5 7 9 11 13 П
а)
Рис. 3.7.6. Зависимость коэффициента т|г
сборочной линии от числа п автоматических и лр
ручных сборочных позиций:
а - тц/ = 1 мин; В = 0,1; ц, = 0,2;
1 - СЛ; 2 - НСЛ при 4; 3 - НСЛ при ц = 16;
б — tpj =1 мин; Rj = 0,25;
1 - СЛ; 2 - НСЛ при Zj - 2; 3 - НСЛ при ц = 4;
4 	- НСЛ при Zj = 16
3.7.6, а построены для линий с
автоматическими сборочными позициями, на рис. 3.7.6,
б — для позиций ручной сборки. Как видно из
графиков, синхронные линии (кривые 7) во
всех случаях обеспечивают наименьший
уровень надежности, а, следовательно, и
наименьшую производительность.
Так как при ручной оборке позиции
линии практически не подвержены длительным
отказам, снижение г|г с ростом числа
позиций пр значительно меньше (см. рис. 3.7.6, б),
чем для автоматических позиций (см. рис.
3.7.6, а).
Особенность функционирования НСЛ
определяется тем, что они являются
замкнутыми системами, т.е. поток деталей,
выходящих с последней позиции линии,
одновременно является входящим потоком для
первой позиции. Таким образом, возможны
ситуации, когда отказ на первой позиции сразу
же приводит к остановке последней позиции,
при этом другие позиции линии в этот

мо504 Глава 3.7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
мент могут продолжать работу. Или наоборот:
отказ последней позиции приводит к
остановке первой.
Эта особенность НСЛ также оказывает
влияние на выбор ее структуры. Например,
включение в состав прямоточной синхронной
линии накопителя достаточно большой
вместимости позволяет практически устранить
влияние друг на друга отказов позиций,
расположенных по обеим сторонам от данного
накопителя. Однако включение такого же
накопителя в состав НСЛ значительно
меньше сказывается на г|г • Объясняется это тем,
что отказ в работе любой позиции вызывает
отказы как в прямом (по ходу сборки), так и
в обратном направлении, а данный
накопитель может перекрыть только одно из
возможных направлений распространения отказа
и не снижает влияние отказа в другом
направлении.
На коэффициент готовности НСЛ также
оказывает влияние число Nc
приспособлений-спутников, используемых в линии (рис.
3.7.7).
На рис. 3.7.7 коэффициент
где Nc — общее число спутников на линии;
п
У* Zj — общее число мест на конвейере ли-
/=1
нии.
Изменение г\т в зависимости NOT
можно разделить на три фазы:
1) при увеличении NOT от 1 до Л^т
величина г|г также увеличивается, затем х\г
достигает максимально возможного значения
и в интервале [Л^т, Л^] практически не
изменяется;
2) начиная с 7V"T г|г уменьшается
вследствие того, что в первой фазе для
заполнения всех межоперационных накопителей
приспособлений-спутников не хватает и на
линии преобладают дополнительные простои
из-за отсутствия деталей на позициях;
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 N0T
Рис. 3.7.7. Зависимость коэффициента Tjr сборочной линии
от коэффициента заполнения линии приспособлениями-спутниками 7V0T

ВИДЫ И МЕТОДЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ
505
3) 	приспособления-спутники
переполняют межоперационные накопители, снижая
их эффективность.
Таким образом, чтобы достичь
максимально возможной производительности НСЛ
необходимо, чтобы число используемых на
линии приспособлений-спутников находилось
в пределах [N'OT - Л^т] ■ Координаты N'OT и
NqT в значительной степени зависят от Z[ ,
В,, в, и других параметров.
Выбор числа приспособлений-спутников
оказывает значительное влияние на стоимость
линии.
Проведенные исследования позволили
сделать следующие выводы:
в состав HCJI целесообразно включать
не более 8-10 автоматических позиций, при
большем числе необходимо предусматривать
накопитель для компенсации простоев;
удельная длительность настройки £;
большинства автоматических позиций,
входящих в состав лилии, должна быть не более
0,10-0,15. При этом конструкция сборочных
машин должна быть такой, чтобы
обеспечивать минимальное время на устранение
отказов;
межоперационные накопители
необходимо равномерно размещать вдоль линии, а
их вместимость должна быть рассчитана на
три-пять изделий. Такая вместимость
позволяет почти полностью исключить взаимное
влияние позиций ручной сборки и
значительно снизить дополнительные простои
автоматических позиций практически без
увеличения габаритных размеров линии. В случае
наличия в линии автоматических позиций с
низким коэффициентом технического
использования целесообразно вместимость
накопителей, расположенных по обе стороны от этих
позиций, увеличить до семи-десяти изделий;
число приспособлений-спутников,
используемых на линии ориентировочно
должно составлять 35-55% суммарной вместимости
всех накопителей, входящих в состав линии.
Меньшие значения берутся для НСЛ с
вертикально-замкнутым конвейером;
производительность НСЛ с
вертикальнозамкнутым конвейером на 3-5% выше, чем
производительность аналогичной
горизонтально-замкнутой НСЛ за счет наличия в ее
составе конвейера для возврата
приспособлений-спутников, одновременно служащего для
накопления межоперационных заделов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматические линии в
машиностроении: Справочник. В 3-х т. / Под ред.
А.И. Дащенко. М.: Машиностроение. Т.1
1983; Т.2.1984; Т.З. 1985.
2. Волчкевич Л.И., Кузнецов М.М.,
Ковалев М.П. Комплексная автоматизация
производства. М.: Машиностроение, 1983. 169 с.
3. Дащенко А.И., Золотаревский Ю.М.,
Ламин И.И., Апатов ЮЛ. Технологические
основы агрегатирования сборочного
оборудования. М.: Машиностроение, 1991. 264 с.
Глава 3.8
МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ
И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
3.8.1. 	ВИДЫ И МЕТОДЫ ВЫПОЛНЕНИЯ МОНТАЖНЫХ
И КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
3.8.1.1. 	ОСНОВНЫЕ ВИДЫ МОНТАЖНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Монтажные работы и испытания
являются завершающими этапами изготовления
сложных изделий машиностроения. Большая
часть современных машин включает в себя,
помимо основных элементов конструкции,
системы различного назначения: силовые
установки, системы управления,
энергосистемы и др. Элементы этих систем поступают на
сборку машины как готовые узлы, блоки и
агрегаты, соединяемые между собой
электропроводными, трубопроводными,
кинематическими или смешанными коммуникациями.
Операции сборки таких систем обычно
называют монтажными.
После завершения сборочных и
монтажных работ осуществляются
контрольноиспытательные операции, содержание
которых определяется функциональным
назначением элементов конструкции и систем
изделия.
К таким элементам монтируемых систем
относятся монтажные узлы, электрожгуты,
пакеты трубопроводов и некоторые другие
компоненты систем.
Стендовые монтажные работы
выполняются на самой собираемой машине или на
технологически самостоятельных сборочных
единицах (секциях, агрегатах и т.п.). В
соответствии с этим различают стендовый
агрегатный монтаж зон и участков систем в
технологически самостоятельных секциях и
агрегатах и окончательный монтаж комплекса
систем в собранном изделии.
Окончательный монтаж включает
обычно стыковку коммуникаций, проложенных в
закрепленных в отдельных секциях и

агрега506
Глава 3.8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
тах, установку наиболее дорогостоящих
элементов систем, не охваченных панелировани-
ем (например, радиостанций).
Соотношение между объемом внестен-
довых работ и общей трудоемкостью монтажа
систем характеризуется коэффициентом
К = Т’в.р/Гоб » гДе ТВ р — трудоемкость вне
стендовых работ, человеко-ч; Гоб — общая
трудоемкость монтажных работ, человеко-ч;
Гоб = Татр + Ток, где Гагр - трудоемкость
агрегатных монтажных работ, человеко-ч;
Ток — трудоемкость окончательных
монтажных работ, человеко-ч.
Относительное увеличение объема вне-
стендовых работ способствует
рассредоточению и наиболее правильному распределению
монтажных работ по цехам завода,
сокращению цикла монтажных работ и повышению
качества монтажа систем. Относительного
увеличения объема внестендовых работ
добиваются путем широкого внедрения методов
панелирования систем, которые заключаются
в объединении функциональных элементов
оборудования и межблочных коммуникаций и
закреплении их на плоских поверхностях
специальных плат, а также крышек и других
съемных плоских деталей планера.
По составу операций монтажные
работы можно разделить на четыре группы:
подготовка к монтажу, установка и крепление
блоков, прокладка и крепление коммуникаций,
соединение блоков и коммуникаций.
Подготовка к монтажу включает
расконсервацию покупных элементов систем,
комплектование элементов оборудования с
арматурой (например, штуцерами), зачистку
элементов систем и деталей под металлизацию.
Каждая из перечисленных монтажных
операций сопровождается
контрольноиспытательными работами.
3.8.1.2. 	ОСНОВНЫЕ ВИДЫ
КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ РАБОТ
Для определения фактического уровня
качества работоспособности, надежности и
ресурса изделий машиностроения, степени
соответствия смонтированных систем и
элементов техническим требованиям их
подвергают испытанию и контролю на различных
этапах проектирования и производства.
Испытаниям подвергают элементы
систем, коммуникации и блоки, монтажные
узлы, панели, агрегаты, системы, отсеки,
ступени, комплексы систем и изделие в целом.
Объектом испытаний могут также быть
модели изделия, например, масштабные модели
машин, системы работающие на модельных
рабочих телах, и т.д.
Испытания проводятся с помощью
контрольно-испытательных стендов,
представляющих собой совокупность технических
устройств, обеспечивающих: закрепление
объекта испытания; подачу на него воздействий
(главным образом имитирующих различные
эксплуатационные факторы); контроль
характеристик и признаков свойств объекта
испытаний и уровня воздействий; управление всем
процессом испытаний, включая управление
объектом испытаний, в процессе
функционирования.
Контрольно-испытательные работы
весьма разнообразны как по целям, так и по
способам их проведения (табл. 3.8.1).
3.8.1. Классификация контрольно-испытательных работ
Классификационный признак
Вид испытаний и контроля
1
2
Показатели безотказности и
долговечности
На работоспособность (функционирование), на надежность и
ресурс
Вид воздействующих
факторов
Тепловые при воздействии высоких температур, механические (на
воздействие постоянной силы, вибрацию, удар, тряску, линейные
ускорения), гидрогазовые (на воздействие постоянного давления,
пульсирующего давления, гидравлические удары), акустические,
электрические, магнитные, коррозионные, химические,
климатические и биологические, комплексные или комбинированные
(одновременное воздействие нескольких факторов)
Испытания на воздействие основных факторов, которые вызывают
или стимулируют работу объекта испытаний; испытания на
воздействие дестабилизирующих факторов

ВИДЫ И МЕТОДУ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ
507
Продолжение табл. 3.8.1
1
2
Вид испытаний
Неразрушающие, разрушающие, восстанавливаемые, невосстанав-
ливаемые
Контролируемые параметры
Контроль монтажных параметров (характеризующих качество
монтажных работ); контроль качества функциональных
параметров, характеризующих работу объекта испытания в целом, в том
числе качество регулировочных и наладочных работ
Объекты испытаний
Входные (при испытании функциональных и технологических
элементов систем), автономные (при испытании отдельных
систем), комплексные (при испытании комплекса совместно
действующих систем)
Этапы проведения
Конструкторские (исследовательские) и отработочные,
производственные (исследовательские технологические)
Темп испытаний
Нормальные, ускоренные
Место испытаний
Заводские и проводимые в реальных условиях эксплуатации
изделия (аэродромные и летные)
3.8.1.3. МЕТОДЫ ВЫПОЛНЕНИЯ И АВТОМАТИЗАЦИИ
МОНТАЖНЫХ И КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ
РАБОТ
Для уменьшения габаритных размеров и
удовлетворения требованиям дизайна изделий
машиностроения стремятся к уменьшению
объемов, предназначенных для размещения
оборудования, и высокой плотности
размещения соответствующих функциональных
элементов систем. Следствием этого является
затрудненный доступ к монтируемым
элементам, что препятствует широкому
использованию автоматизации монтажных работ.
Поэтому ряд монтажных работ выполняется
вручную с использованием средств малой
механизации. В настоящее время разрабатываются
роботизированные технологические системы
для автоматизации монтажных работ при
изготовлении таких технологически
самостоятельных элементов, как электрожгуты,
электрораспределительные коробки и другие
элементы.
Высокая степень автоматизации
достигнута при выполнении
контрольноиспытательных работ за счет широкого
использования вычислительной техники в
контрольно-испытательных стендах и
измерительно-вычислительных комплексах (И В К)
[1].
Важнейшим направлением повышения
качества и снижения стоимости изделий
машиностроения являются разработка и
освоение промышленностью интегрированных
систем автоматизации (ИСА)
проектноконструкторских работ по созданию новых
изделий машиностроения, выполнению и
управлению технологической подготовкой
производства, управлению технологическими
процессами и управлению различными
аспектами производственной деятельности
машиностроительного предприятия [2].
На рис. 3.8.1 приведена структурная
схема ИСА проектирования сложных систем,
монтажных и контрольно-испытательных
работ.
Информационный фонд
материализуется в ИСА в виде автоматизированного банка
данных (АБД), который, являясь
информационной моделью объекта реализуется в
конкретной операционной среде в виде
соответствующих баз данных. Это позволяет
разрабатывать программные средства в новом типе
баз данных, позволяющих объединить
разнородную по физической природе и
качественным параметрам информацию как
структурированную, так и неструктурированную.
Применение в процессе создания системы нового
типа многомерных таблиц хранения данных -
пример корректного использования и
эффективного для данной отрасли промышленности
направления создания реляционных баз
данных — технологии хранилищ данных, которые
обеспечивают возможность динамического
добавления новых атрибутов классификации
данных.
Характерная особенность ИСА
заключается в наличии обратной связи (идущей к
АБД от всех функциональных подсистем
ИСА), которая обеспечивает пополнение и
модернизацию АБД и всех входящих в его
состав баз данных по результатам уже
реализованных процессов, например, пополнение

508
Глава 3.8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
Рис. 3.8.1. Структурная схема ИСА проектирования сложных систем, монтажных и контрольно-испытательных работ:
БСЛА — бортовые системы летательных аппаратов; АСУ ТПП, АСУ ТП, АСУП — автоматизированные системы управления соответственно
технологической подготовкой производства, технологическим процессом и производством.

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОТРАБОТКИ И КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИЙ 509
баз данных по признакам свойств тех или
иных элементов систем в соответствии с
результатами проведенных испытаний (данные
о фактических признаках свойств испытуемых
объектов в этом случае поступают в АБД от
функциональных систем допускового
контроля) и технического диагностирования
объектов.
Рассматриваемая интегрированная
система автоматизации (ИСА), представленная
на рис. 3.8.1, включает
проблемно-ориентированный методический комплекс (ПМК),
который содержит:
• теоретические основы метода
структурирования и формализации ключевых
понятий, данных и значений,
обеспечивающих интегрируемость форм
представления информации в основных
иерархических системах;
• типовые классификаторы компонентов
предметной области;
• методы структурного и функционального
анализа и практические рекомендации,
позволяющие сформировать
информационный фонд, включающий данные,
отражающие: объекты проектирования и
производства [в рассматриваемом случае
бортовые системы летательных аппаратов
(БСЛА)], технологическую информацию,
нормативно-техническую документацию,
а также производственную деятельность
предприятия и другие данные.
Основой реализации рассматриваемой
ИСА является новая объектная модель
данных ОМД (и ее программная оболочка
(СУБД) — «Информ X), которая обеспечивает
интегрируемость (целостность, единство,
совместимость, непротиворечивость) форм
представления информации, а также обладает
целым рядом других преимуществ.
По желанию заказчика возможности
СУБД могут быть расширены в любом
направлении. В частности, данная СУБД может
являться составной частью экспертных систем
различного назначения.
Функциональные подсистемы ИСА,
получающие исходную информацию от АБД,
представлены на рис. 3.8.1.
ОМД и СУБД «Информ X», являющаяся
комплексом языковых и программных
средств, использованная в данном случае для
определенной предметной области
(монтажные работы и испытания), может быть
наполнена и другим содержанием и построена для
других этапов изготовления
машиностроительных объектов — для изготовления деталей
и сборки изделий.
Изложенные подходы позволяют
сформировать другие проблемно-ориентированные
ИСА и соответствующие
программнометодические комплексы практически для
любого объекта машиностроения, что
является важным шагом на пути создания и
совершенствования гибких автоматизированных
производств.
3.8.2. 	ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ОТРАБОТКИ И КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИЙ
ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ
Типизация технологических процессов
изготовления и сборки изделий, а также
монтажа, испытаний, контроля и отработки
оборудования и систем изделий машиностроения
является одним из наиболее эффективных
методов снижения сроков и стоимости
технологической подготовки производства.
Для определения качества и надежности
изделий, степени соответствия систем и
элементов техническим требованиям они
подвергаются испытанию и контролю на
различных этапах производства.
3.8.2.1. 	МЕТОДОЛОГИЯ ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ
В современном производстве
практически все виды продукции подвергаются
испытаниям. Под испытаниями понимают
экспериментальное определение количественных и
(или) качественных характеристик свойств
объекта: в результате воздействий на него;
при его функционировании; при
моделировании объекта и (или) воздействий.
К объектам испытаний относятся
изделия (отдельные соединения, агрегаты, их
модели), а также материалы и процессы.
Моделью испытаний (моделью)
называется объект, представляющий
воспроизведение объекта испытаний или его части в
масштабе и предназначенный для испытаний.
Испытания включают два основных элемента:
воздействие на объект и определение
характеристик.
Воздействие на объект осуществляют на
испытательном стенде. Испытательным
стендом называется техническое устройство для
установки объекта испытаний в заданных
положениях для воздействия на объект,
получения информации и управления процессом и
(или) объектом испытаний. Следовательно,
испытательный стенд позволяет не только
воздействовать на объект, но и
контролировать характеристики объекта и его свойства,
определять их качественно (или)
количественно.

510
Глава 3.8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
Для контроля характеристик необходимо
знать их требуемые значения. Значения
характеристик указывает разработчик объекта в
документации (чертежах, технологии,
технических требованиях и т.п.). Поэтому под
техническим контролем (контролем) понимается
проверка соответствия объекта (продукции
или процесса) установленным техническим
требованиям.
Сходство испытаний и контроля в том,
что они позволяют определять характеристики
объекта и его свойств. Это объясняется тем,
что процесс испытания, состоящий из ряда
операций, включает контроль, который, как
правило, является заключительной операцией
испытаний. Контроль является частью
испытаний. Контроль может быть упрощенным,
например визуальным. Различие испытаний и
контроля состоит в том, что в процессе
испытаний всегда осуществляется воздействие на
объект. Контроль же может производиться без
этапа воздействия, например автономный
контроль, при котором выполняется только
качественная оценка или измерение.
Метод представляет собой совокупность
правил применения определенных принципов
и действий.
Совокупность правил задается планом
испытаний, т.е. правилами,
устанавливающими объем выборки или пробы, порядок
испытаний и критерии их прекращения.
3.8.2.2. 	ИСПЫТАНИЯ
Изделие является сложным объектом
производства. Прежде чем новый объект
доводится до готовности для эксплуатации, он
проходит три основных этапа: разработку,
производство и специальные исследования,
сопровождающие и разработку и
производство. Объектом может быть не только
устройство, но также технология и материал. Таким
образом, под разработкой понимают создание
не только конструкции изделия, но и метода,
на котором основывается технология и состав
материала. Испытания можно разделить на
несколько видов: конструкторские,
производственные и специальные.
Конструкторские испытания объектов
выполняют на этапе разработки и отработки
устройства, способа, состава.
Производственные испытания объектов
осуществляют на этапе производства
продукции.
Кроме того, специальные испытания
разделяют на приемочные (испытания
опытных образцов объектов комиссий),
имитирующие (испытания, методы и условия
которых имитируют заданные условия),
периодические (испытания объектов для оценки их
качества).
Каждый вид испытаний проводят
различными методами. В соответствии с
техническими требованиями объект, как правило,
проходит различные испытания. При этом
испытания могут проводиться несколькими
методами одновременно или последовательно.
В этом случае испытания называются
комплексными.
Исследовательские испытания в
основном характерны для этапа разработки
объектов. Испытания осуществляются
разработчиками объектов. С развитием техники объекты
усложняются так, что часть исследований
проводится на этапе подготовки производства
и во все возрастающем объеме на
предприятиях. Эти испытания выделены как в
конструкторских, так и в производственных
испытаниях отдельным классом.
Исследовательские испытания можно
разделить на два класса: воздействующие и
граничные. Воздействующие испытания — это
те, при которых осуществляется какой-либо
основной вид воздействия на объект.
Граничные испытания выполняются для
определения зависимостей между предельно
допустимыми значениями параметров объектов и
значениями параметров режимов
эксплуатации.
Воздействующие испытания
классифицируют по виду воздействия на И классов:
гидравлические; механические;
электрические; акустические; тепловые; радиационные;
электромагнитные; магнитные;
биологические; климатические; химические.
Каждый класс воздействующих
испытаний по влиянию на возможность
последующего использования объектов может быть
разделен на разрушающие и неразрушающие
испытания.
Классы воздействующих испытаний
определяются по основному виду воздействия:
гидравлические - по давлению жидкости или
газа; механические — по механической
нагрузке; электрические - по электрической
нагрузке; акустические - по акустическим
колебаниям; тепловые — по тепловым
нагрузкам; радиационные — по ионизирующему
излучению; электромагнитные — по
электромагнитному полю; магнитные - по
магнитному полю; биологические — по
жизнедеятельности организмов; климатические — по
климатическим факторам; химические — по
химической реакции.
Одновременно на объект может
осуществляться комплексное воздействие не одного,
а нескольких факторов. Такое условие может
быть указано в документации на объект
разработчиком.

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОТРАБОТКИ И КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИЙ 5Ц
Отработочные испытания по месту
проведения можно разделить на стендовые и
эксплуатационные.
Стендовые испытания классифицируют
по трем признакам (оцениваемое свойство,
этап разработки продукции, пробная среда).
Далее выделяют классы в зависимости от
признака: испытания на функционирование;
испытания ресурсные и на надежность;
доводочные, завершающие испытания; модельные
и натурные испытания.
Испытания на функционирование
проводятся на стенде для определения
работоспособности объекта.
Ресурсные испытания проводятся на
стенде для определения ресурса объекта.
Конструкторские и производственные
испытания сопровождаются
исследовательскими работами.
Специальные испытания — это
испытания объектов в процессе проектирования и
производства. К ним относятся приемочные,
имитирующие и периодические.
Каждый вид испытаний
классифицируют по назначению.
Создание объекта характеризуется двумя
стадиями: исследованием явлений, влияющих
на характеристики, свойства, параметры
объекта, и отработкой объекта. В соответствии с
этим конструкторские испытания делятся на
два класса: 1) исследовательские (испытания
для исследования явлений, определяющих
параметры, характеристики, свойства
объекта); 2) отработочные (для отработки объекта и
(или) его элементов).
Современное производство
характеризуется несколькими стадиями изготовления
объектов, в число которых входят
исследования влияния на объект принятых в процессе
производства и его подготовки технических
(конструкторских и технологических)
решений и сам процесс производства —
тиражирование. Поэтому производственные испытания
можно классифицировать на
исследовательские и технологические. Исследовательские
испытания осуществляются для исследования
влияния на объект принятых в процессе
производства конструкторских и технологических
решений. Технологические испытания
выполняются в процессе производства для
проверки соответствия характеристик
техническим требованиям.
Испытания на надежность проводятся
на стенде для определения или оценки
показателей надежности объекта в заданных
условиях.
Доводочные испытания проводятся на
стенде для отработки конструкции и
доведения характеристик объекта до значений,
соответствующих техническим требованиям.
Завершающие испытания — это
доводочные испытания окончательного
конструктивного варианта (с возможной
незначительной корректировкой конструкции) объекта.
Модельные испытания проводятся на
стенде с использованием модельной рабочей
среды.
Натурные испытания проводятся на
стенде с использованием рабочего тела
(например, топлива).
Эксплуатационные испытания —
испытания объекта в процессе его работы (в
составе изделия или автономно).
Технологические испытания. После
исследовательских испытаний на производстве
выполняют технологические испытания
продукции (объектов), характерные для этапа
товарного производства. Эти испытания
проводят на стендах для контроля качества
выпускаемой продукций.
Технологические испытания в
зависимости от назначения разделяют на семь классов:
установочные, предварительные,
контрольнотехнологические (КТИ) агрегата,
контрольнотехнологические изделия,
контрольно-выборочные (КВИ) агрегата,
контрольно-выборочные, проверочные изделия.
Установочные испытания (модельные,
натурные) осуществляются перед началом или
возобновлением товарного производства
продукции (агрегата, изделия) для проверки
технологии.
Предварительными называют испытания
опытных образцов (партии) продукции для
определения возможности их предъявления
на приемочные комиссии.
Контрольно-технологические испытания
агрегата - это испытания каждого агрегата в
ходе его производства для проверки
соответствия характеристик техническим условиям.
Контрольно-технологическими
испытаниями изделия называют испытания
(модельные, натурные) каждого изделия в ходе
производства для проверки соответствия
характеристик техническим требованиям.
Контрольно-выборочные испытания
агрегата (выбранного из партии) осуществляют
для определения годности партии.
Контрольно-выборочные испытания
изделия — это испытания (модельные,
натурные) отдельного, выбранного из партии
изделия для определения годности партии.
Проверочными называют испытания
(модульные, натуральные) продукции, при
которых определяют параметры в
расширенном по сравнению с рабочим диапазоном.
Наибольшее применение находят
контрольно-технологические испытания агрегатов
и изделий в целом.

512
Глава 3 8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
Приемочные испытания характеризуются
тем, что решение по их результатам
принимается комиссией.
Приемочные испытания по назначению
разделяются на пять классов:
приемосдаточные, постановочные, ведомственные,
межведомственные и государственные.
Приемосдаточными называют
испытания готовой продукции при приемочном
контроле.
Постановочные испытания - это
испытания опытных образцов (партий) продукции,
а также объектов единичного производства
для решения целесообразности производства
этой продукции (объекта) или передачи ее в
эксплуатацию.
Ведомственные испытания продукции
осуществляются комиссией из представителей
заинтересованного министерства или
ведомства.
Межведомственные испытания
продукции проводятся комиссией из представителей
нескольких заинтересованных министерств и
(или) ведомств.
Государственные испытания продукции
осуществляются государственной комиссией.
Имитирующие испытания можно
проводить в различных условиях. В зависимости от
того, что они имитируют, их разделяют на
пять классов: нормальные, ускоренные,
форсированные, сокращенные и
эксплуатационные.
Нормальными называют испытания
продукции, методы и условия которых
обеспечивают получение необходимого объема
информации в такие же сроки, как и в
предусмотренных условиях и режимах
эксплуатации.
Ускоренные испытания — это
испытания, методы и условия которых обеспечивают
получение необходимого объема информации
в более короткие сроки, чем в
предусмотренных условиях и режимах эксплуатации.
Форсированными называют ускоренные
испытания продукции, основанные на
интенсификации процессов, вызывающих отказы
или повреждения.
Эксплуатационные испытания
продукции проводят в условиях эксплуатации.
Периодические испытания. Их
характерный признак - периодичность. Выделяют три
класса таких испытаний: типовые, собственно
периодические и аттестационные.
Типовые испытания — это испытания
продукции после внесения изменений в
конструкцию, рецептуру или технологию
изготовления для оценки эффективности и
целесообразности внесенных изменений.
Периодическими называют испытания
продукции в объемах и в сроки, которые
установлены соответствующей документацией.
Аттестационные испытания продукции
проводят для оценки уровня качества
продукции.
Контрольно-технологические испытания
наиболее трудоемки, так как им подвергается
каждый объект производства. Основу
контрольно-технологических испытаний
составляют испытания на прочность, герметичность,
проверку кинематики подвижных элементов
конструкции и др.
Под испытаниями на прочность
подразумеваются испытания для определения
прочностных свойств объекта. О прочности
объекта судят по деформациям и несквозным
дефектам, которые или не допускаются, или
указываются их допустимые параметры.
Испытания на герметичность — это
испытания по определению наличия и объема
утечек жидкостей и газов через сквозные
дефекты в соединениях объекта.
Из перечисленных классов наибольший
объем (до 80%) занимают испытания на
герметичность и гидрогазодинамические
испытания гидрогазовых систем сборных изделий.
Содержание
контрольно-технологических испытаний может меняться в зависимости
от вида продукции.
3.8.2.3. КОНТРОЛЬ
Для любого контроля характерны два
основных этапа: получение информации о
фактическом состоянии объекта, признаках и
показателях его свойств; сопоставление этой
информации с заданными требованиями и
установление соответствия фактических
данных требуемым.
На стадии разработки продукции
контроль заключается в проверке соответствия
опытного образца и (или) разработанной
технической документации техническому
заданию и правилам оформления.
На стадии изготовления контролируются
качество, комплектность, упаковка,
маркировка и количество предъявляемой
продукции, ход (состояние) производственных
процессов.
На стадии эксплуатации продукции
контроль заключается, например, в проверке
соблюдения требований эксплуатационной и
ремонтной документации.
Объектами контроля являются предметы
труда (изделия, техническая документация и
т.п.), средства труда (например, оборудование
предприятий) и производственные процессы.
Контроль осуществляется различными
методами, которые основаны на физических,

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОТРАБОТКИ И КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИЙ 513
химических, биологических и других
явлениях и зависимостях (законах, принципах),
применяемых при получении первичной
информации об объекте контроля. Методы
контроля при необходимости предусматривают
определенную последовательность
применения этих принципов во время контроля.
Как правило, кроме объекта контроля и
исполнителя (контролера) для первого этапа
контроля, т.е. для получения первичной
информации об объекте контроля, необходимо
использовать дополнительные изделия и (или)
материалы главным образом для
преобразования информации, поступающей от объекта
контроля. Эти дополнительные изделия и
материалы называются средствами контроля.
К средствам контроля относятся, например,
оборудование, измерительные приборы,
приспособления, инструмент, реактивы и т.д.
Для контроля должна быть определена
контрольная точка, которая может быть
частью (элементом) контролируемого предмета
или находиться на некотором удалении от
него (например, при контроле суммарной
герметичности). В контрольной точке обычно
размещают датчик, начало вывода от
электрической схемы к измерительному прибору и
т.п. Контрольной точкой является
установленное место отбора пробы вещества, а также
установленное место по ходу
технологического процесса.
При классификации технического
контроля выделяются девять классов на
основании девяти признаков.
Первый класс. При контроле качества
продукции определяют ее количественные и
(или) качественные характеристики.
Объектом является перерабатываемая,
изготовляемая, выпускаемая и
эксплуатируемая продукция. Для определения ее качества
проверяют соответствующие признаки
продукции.
При контроле технологического
процесса проверяют режим, характеристики и
параметры технологического процесса.
Второй класс. Контроль процесса
проектирования предусматривает проверку
конструкторской и (или) технологической
документации на стадии разработки продукции.
Производственным называют контроль
производственного процесса и его результатов
на стадии изготовления продукции. Он, как
правило, включает вспомогательные,
подготовительные и технологические операции.
Эксплуатационный контроль
осуществляется на стадии эксплуатации продукции.
Объектами эксплуатационного контроля
могут быть эксплуатируемые изделия и процесс
эксплуатации.
Третий класс. При входном контроле
проверяют продукцию поставщика,
поступившую к потребителю (заказчику).
Операционным называют контроль
продукции или технологического процесса при
выполнении или после завершения
определенной операции.
При приемочном контроле проверяют
готовую продукцию, по его результатам
принимается решение о ее пригодности к
поставке и (или) использованию.
Четвертый класс. При сплошном
контроле проверяют каждую единицу продукции
в полном объеме.
Выборочным называют контроль
выборок или проб из партии или потока
продукции.
Пятый класс. Летучий контроль
осуществляется в случайные моменты, выбираемые
в установленном порядке Его эффективность
обусловливается его внезапностью, правила
обеспечения которой должны быть
специально разработаны. Летучий контроль, как
правило, проводится непосредственно на месте
изготовления, ремонта, хранения и. т.п.
Непрерывным называют контроль при
непрерывном поступлении информации о
контролируемых признаках.
Периодический контроль
осуществляется при поступлении информации о
контролируемых признаках через установленные
интервалы времени.
Шестой класс. Разрушающим называют
контроль качества продукции с нарушением
ее пригодности к использованию по
назначению. В результате его проверенная продукция
может остаться пригодной к использованию
по назначению, однако метод контроля не
гарантирует это для каждой проверенной
единицы.
Неразрушающий контроль качества
продукции осуществляется без нарушения ее
пригодности к использованию по
назначению. В результате его любая из проверенных
единиц должна остаться пригодной к
использованию.
Седьмой класс. Измерительный контроль
выполняется с обязательным применением
средств измерения.
Регистрационный контроль проводится
на основании результатов подсчета и (или)
регистрации определенных изделий, событий
или качественных признаков продукции.
Контроль по контрольному образцу
заключается в проверке качества продукции
методом сравнения ее признаков с
признаками контрольного образца.
Органолептическим называют контроль
с помощью только органов чувств без учета
17 — 4204

514
Глава 3.8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
численных значений контролируемых
признаков.
Он основан на восприятии органами
зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания
такой информации, которая не представлена
в численном выражении. Решение
относительно качества объекта контроля
принимается в таком случае только по результатам
анализа чувственных восприятий (например,
оценка шума, запаха и т.д.). При
органолептическом контроле можно применять
технические средства, увеличивающие
разрешающего способность или восприимчивость
органов чувств.
При это отсутствует выдача информации
об объекте контроля в численном выражении.
Визуальный контроль осуществляется
только органами зрения.
Технический осмотр - это контроль в
основном с помощью органов чувств и, в
случае необходимости, — средств контроля,
номенклатура которых установлена
соответствующей документацией.
Восьмой класс. Инспекционный
контроль выполняется специально
уполномоченными исполнителями с целью проверки
эффективности ранее выполнявшегося
контроля. Инспекционный контроль не всегда
сводится к повторению ранее выполненного
контроля, а охватывает и организационные
мероприятия. Эффективность выполнявшегося
контроля проверяется, например, еще и
оценкой правил выполнения контроля.
Девятый класс. Ведомственный контроль
заключается в проверке продукции органами
министерства или ведомства.
Государственный надзор за качеством
продукции — это контроль специальными
государственными органами.
3.8.3. 	МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
ГИДРОГАЗОВЫХ СИСТЕМ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ,
ПРОЧНОСТЬ И ГИДРОСОПРОТИВЛЕНИЕ
3.8.3.1. 	ИСПЫТАНИЯ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ
К одной из важнейших выходных
технических характеристик изделия, имеющего
гидрогазовые системы, относится
герметичность этих систем.
Под герметичностью понимают свойство
деталей, сборочных единиц и изделий не
пропускать рабочее вещество и вещества
окружающей среды через соединения или
материал конструкции в количествах,
нарушающих работоспособность изделия или
оказывающих недопустимо вредное воздействие на
обслуживающий персонал.
Отсутствие герметичности
характеризуется объемным или массовым расходом
рабочих или контрольных сред через
микронеплотности в течение заданного времени при
определенных условиях.
Конечная цель испытаний на
герметичность — это оценка степени соответствия
фактической герметичности требуемой. Для
подобной оценки введем безразмерный
критерий герметичности Г как отношение
суммарного фактического расхода Q контрольной
или рабочей сред через сквозные дефекты
объекта в рабочих условиях к допустимому
расходу (2Д сред из объекта в тех же услови-
ях: Г = Q/Qa
Объект считается герметичным, если
Г < 1 и негерметичным, если Г> 1.
Допустимый расход £)д задается в
документации на изделие разработчиком и
определяется им исходя из условий допустимой
потери рабочей среды, пожаро-
взрывобезопасности, исключения
коррозионного влияния рабочей среды на объект и т.п.
0Д (м3 Па/с) может быть рассчитан по
формуле Од - V А/>/т, где V— объем объекта, м3;
Ар - максимально допустимое падение
давления в объекте за время испытания, Па; т —
время испытаний, с.
Основным требованием при выборе
метода испытаний является его достаточно
высокая чувствительность (расход контрольного
газа при нарушении герметичности,
достоверно обнаруживаемый данным методом при
данных условиях). Она позволяет с
достаточной точностью определить расход, меньший
&•
О герметичности или негерметичности
объекта судят, рассчитав величину Г по
результатам испытаний.
Расход среды через дефект
функционально связан с условным радиусом
сквозного дефекта.
Это позволяет формулировать
требования к герметичности объекта исходя из
значения радиуса допустимого сквозного дефекта.
Возросшие за последнее время
требования к герметичности привели к разработке
целого ряда методов испытаний на
герметичность с применением различных контрольных
сред. Все современные методы испытаний на
герметичность можно разделить в
зависимости от природы контрольной среды на два
вида: газовые и гидравлические. Эти виды в
зависимости от назначения подразделяются
на два класса: 1) методы испытаний для
выявления локальной негерметичности, 2)
методы для определения суммарной
негерметичности.
В зависимости от свойств применяемых
контрольных сред эти классы, в свою очередь,
разделяются на методы испытания без приме-

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ГИДРОГАЗОВЫХ СИСТЕМ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ
515
Рис. 3.8.2. Классификация методов испытаний на герметичность
нения специальных газов и жидкостей и
методы испытания с их применением.
Классификация методов испытаний на
герметичность приведена на рис. 3.8.2, где
систематизированы применяемые при таких
испытаниях методы контроля герметичности.
Гидродинамические методы контроля
локальной герметичности. К методам контроля
локальной герметичности (методам
локализации утечек) предъявляются следующие
основные требования:
широкий диапазон чувствительности;
универсальность (возможность контроля
различных конструкций по сплошному
материалу, разъемным и неразъемным
соединениям);
простота и доступность использования в
условиях серийного производства;
низкая трудоемкость операций процесса
испытаний;
возможность применения различных
контрольных сред.
Существующие методы контроля
локальной герметичности основаны на
использовании анализирующей аппаратуры, цветной
химической реакции и изменении структуры
индикатора. Индикаторными средствами
(средствами контроля) являются щупы,
ленты, жидкости.
Методы, основанные на определении
утечек по изменению структуры индикатора —
жидкости, называются гидродинамическими.
Контрольной средой являются газы.
К этим методам относятся в первую
очередь методы с использованием
индикаторов, представляющих собой
деформирующиеся массы.
Сущность их состоит в следующем. На
сплошной металл и контролируемый стык
изделия наносится тонкий слой специальной
деформирующейся массы. При наличии
избыточного давления в изделии контрольный
газ, проникая через микродефекты, оказывает
механическое воздействие на слой массы, т.е.
накапливается под тонким слоем массы в
месте дефекта, вызывая ее деформирование. В
результате механического воздействия на слой
массы в месте локальной течи возникают
пузыри или пенные вздутия серии мелких
пузырьков, которые легко фиксируются
визуальным способом.
В большинстве случаев в состав
деформирующихся масс, используемых для
контроля локальной герметичности, входят растворы
поверхностно-активных веществ, способные
образовывать на контролируемых
поверхностях прочные слои массы.
17*

516
Глава 3.8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
В зависимости от состава
деформирующейся массы различают два основных метода
контроля с помощью пенного индикатора или
дисперсной массы.
Метод пенного индикатора широко
применяется на производстве для испытаний
изделий с низкой чувствительностью или для
предварительного отыскания очень грубых
течей.
Широкое распространение пенного
метода на производстве обусловлено
следующим: простотой технологии испытания;
дешевизной и недефицитностью используемых
материалов и технологической оснастки;
доступностью для испытателей низкой
квалификации; широкой областью применения (для
целого металла, сварных швов и разъемных
соединений).
Специфической особенностью метода
является наличие массы с низким удельным
весом (0,5 - 0,8 г/см3) и высокой структурной
вязкостью, что позволяют избежать стекания
массы с контролируемых поверхностей,
включая и фланцевые соединения.
Однако метод имеет и ряд недостатков:
низкую чувствительность [(1-5) 10’5 м3 Па/с];
отсутствие возможности контроля больших
площадей сплошного материала.
Особенности метода обусловлены
пеноячеистой структурой деформирующейся
массы. Чувствительность метода
характеризуется диаметром элементарной ячейки,
толщиной слоя пенной массы и ее живучестью. Так
как толщина слоя пенной массы зависит от
размеров элементарной ячейки, то чем
больше ячеек, тем прочнее пенная масса и,
следовательно, при испытаниях потребуется
меньшая толщина слоя.
Для повышения чувствительности
метода необходимо вспенивать массы различными
смесителями для получения мелкодисперсной
пены. В этом случае пена принимает вид
однородной массы с элементарной ячейкой
максимальным размером до 0,01 мм.
Для увеличения живучести пенной
массы следует применять более совершенные
пенообразователи (чаще всего синтетические)
и вводить в* состав массы влагоудерживающие
и повышающие вязкость компоненты
(например, глицерин).
Качество пенной массы проверяют
нанесением сплошного слоя массы толщиной
1—1,5 мм на вертикальную пластину — масса
не должна сползать в течение 10 мин.
После окончания испытаний массу
удаляют сжатым воздухом, а контролируемую
поверхность протирают чистой салфеткой,
смоченной теплой водой. В отдельных
случаях контролируемые участки можно протирать
спиртом.
Метод дисперсной массы широко
применяется в условиях производства для
испытания изделий на герметичность с высокой
чувствительностью. Сущность его аналогична
сущности метода пенного индикатора.
Основное отличие метода заключается в других
составе и структуре массы, а также
технологических свойствах.
При разработке состава массы основное
внимание уделяют повышению ее живучести
путем применения высококачественного
пенообразователя, введения повышенного
количества влагоудерживающих и увеличивающих
вязкость компонентов, создания пенной
массы новой структуры.
Для повышения вязкости массы в состав
вводят порошкообразный наполнитель,
образующий в жидкой фазе устойчивую
суспензию. Наличие наполнителя в массе позволяет
также получить контрастное изображение
пузыря (в случае утечки) на общем фоне
цветного (голубого цвета) слоя массы на
контролируемой поверхности.
Для исключения коррозионного
воздействия массы на материал контролируемого
изделия в ее состав вводят в качестве
ингибитора хромпик.
В состав дисперсной массы, имеющей
чувствительность 10-7 м3*Па/с входят
следующие компоненты: водный раствор
пенообразователя; влагоудерживающий компонент;
наполнитель; краситель; ингибитор.
При контроле этим методом выполняют
ряд операций. Контролируемые поверхности
обезжиривают и сушат. Затем в объект
испытания нагнетают воздух под давлением
р — (0,1 ... 0,5)/?и, где /?„ — испытательное
давление. При избыточном рИ = (3 ... 20)103 Па
р > 105 Па, и при избыточном рн> 2 • 106 Па
р>5105 Па. Создание предварительного
давления в изделии необходимо для
предотвращения закупорки микродефектов в
процессе нанесения массы на контролируемые
поверхности.
После нанесения массы на изделие
давление воздуха в изделии повышают до
испытательного.
Испытательное давление воздуха в
изделии можно создать в ряде случаев через
несколько часов после нанесения массы, что
очень важно, так как масса сохраняет свою
эластичность достаточно длительное время.
Выдержка изделия под испытательным
давлением регламентирует чувствительность
испытаний.
После выдержки изделия под
испытательным давлением давление сбрасывается до
р = (0,1 ... 0,5)/>и и изделие тщательно
осматривают. Изделие считается герметичным, если
на контролируемой поверхности не будет

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ГИДРОГАЗОВЫХ СИСТЕМ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ
517
изменений и нарушений слоя нанесенной
массы.
После наружного осмотра изделия (не
позднее чем через 24 ч) массу удаляют водой
или спиртом с контролируемой поверхности.
Гидродинамические методы контроля
суммарной герметичности основаны на
индикации утечек с помощью жидкостей в объеме
и предназначены для испытаний на
герметичность соединений и основного материала
изделий.
Испытуемый объект полностью
погружают в камеру с жидкостью, называемую
технологической, на глубину 50-100 мм,
заполняют контрольным газом (обычно воздухом)
до тех пор, пока не будет создано
испытательное давление, и выдерживают в жидкости
не менее 3 мин. Появление газовых
пузырьков свидетельствует о наличии течи.
Чувствительность этого метода в
производственных условиях невысока: 10-5 м3-Па/с.
Герметичность при испытании
гидродинамическими методами контролируют не
только визуально, но и с помощью
акустических датчиков.
Химические методы предназначены для
локализации утечек в различных соединениях
и в материале изделий, которые
нецелесообразно или нельзя погружать в жидкость.
Сущность их заключается в том, что на
наружную поверхность испытуемого изделия
наносят индикаторные массы или
накладывают индикаторные ленты, а в изделие
подают под давлением контрольный газ. В местах
утечки газа через микронеплотности цвет
индикатора изменяется.
Для выявления утечек применяется
контрольных газ — в данном случае химически
активный газ, например воздушно-аммиачная
смесь. Допускается применять смесь аммиака
с гелием или другими газами, не
вступающими во взаимодействие с аммиаком.
Испытания изделий на герметичность
проводят для определения локальной негер-
метичности сварных швов, разъемных и
неразъемных соединений и отдельных участков
сплошного материала. Их выполняют на
специально оборудованном испытательном
участке.
Чувствительность химических методов
зависит от времени выдержки изделия под
испытательным давлением.
Газоанализирующие методы. К ним
относятся метод "щупа" и метод локализации
утечек. Сущность метода "щупа" заключается
в определении локальных утечек с помощью
щупа течеискателя, который перемещается по
контролируемым соединениям и поверхности
испытуемого изделия, находящегося под
давлением контрольного газа. Этот газ,
выходящий в атмосферу при отсутствии
герметичности, засасывается щупом в течеискатель,
выносной прибор которого отклонением стрелки
и изменением тональности звукового сигнала
фиксирует утечку контрольного газа.
В качестве контрольных газов
применяют гелий, фреон, аргон и др., а также тече-
искатели типов ПТИ, ГТИ и др.
Сущность метода локализации утечек
заключается в следующем. В испытуемом
объекте создается разрежение, а его наружная
поверхность обдувается тонкой струей
контрольного газа, при наличии течи газ
проникает в полость объекта, соединенную с тече-
искателем, который фиксирует отсутствие
герметичности.
Для испытаний изделия на отсутствие
герметичности необходимо:
замерить фон контрольного газа в ва-
куумируемом объеме над поверхностью
объекта;
обдуть контрольную течь, перемещая
пистолет-обдуватель вблизи течи со
скоростью 3-5 мм/с;
зафиксировать реакцию течеискателя;
зафиксировать остаточный фон
контрольного газа в объекте;
обдуть испытуемый объект;
произвести подсчет расхода 12-
Методы, регистрирующие изменение
давления относятся к методам испытания на
суммарную герметичность без использования
специальных контрольных газов.
Их сущность состоит в измерении
падения давления контрольного газа в изделии за
счет утечек со всей его поверхности и всех
соединений. Изменение давления определяют
манометрами.
Для определения суммарного расхода
контрольного газа необходимо знать
продолжительность испытания и объем изделия.
Метод применяется для испытания изделий,
нарушение герметичности которых
характеризуется высоким расходом контрольного газа
или для испытания которых невозможно
применение других методов.
Методы накопления контрольных газов.
Сущность контроля герметичности этими
методами заключается в следующем. Вокруг
проверяемого объекта создается замкнутый
объем накопления. Проверяемый объект
заполняется контрольным газом до тех пор,
пока не будет достигнуто испытательное
давление. При наличии сквозных микродефектов
в проверяемом объекте контрольный газ
попадает в замкнутый объем накопления,
повышая в нем концентрацию газа. При вводе в
объем накопления иглы со щупом,
соединенным с течеискателем, определяется

концен518
Глава 3.8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
трация контрольного газа по показанию те-
чеискателя, которое сравнивают с показанием
течеискателя при испытании контрольной
среды с известной концентрацией.
Контрольными могут быть различные среды: гелий,
фреон, аргон, кислород и др.
Методы накопления позволяют
определять не только суммарный расход, но и
приблизительно обнаруживать зону течи, если
существует возможность отбора проб в любом
месте объема накопления, т.е. обнаружения в
объеме накопления зоны с максимальной
концентрацией контрольного газа.
При проектировании оснастки,
создающей объем накопления, необходимо
стремиться к тому, чтобы объем накопления был
минимальным. При конструировании
оснастки следует предусмотреть возможность замера
концентрации контрольного газа в
нескольких точках объема накопления.
В производственных условиях все
создаваемые объемы накопления могут быть
разделены на три категории:
1 замкнутые герметичные объемы
накопления, т.е. объемы накопления, отсутствие
герметичности в которых практически не
влияет на чувствительность испытаний и
расход контрольных газов из которых в конце
накопления не превышает 10% расчетного
суммарного расхода;
2 замкнутые объемы накопления,
отсутствие герметичности в которых в
значительной степени влияет на чувствительность
испытаний, а расход контрольных газов в
конце накопления не превышает 50%
расчетного суммарного расхода;
3 замкнутые объемы накопления,
расход контрольного газа из которых в конце
накопления не превышает 90% от расчетного
суммарного расхода.
Методы вакуумирования. При
испытаниях на герметичность этими методами изделие
помещают в герметичную вакуумную камеру,
соединенную с течеискателем. При отсутствии
герметичности в объекте контрольный газ
проникает в полость вакуумной камеры, в
которой создано разрежение, а затем в тече-
искатель. В результате регистрируется сигнал
о поступлении в анализатор газа и уровне его
концентрации.
' В качестве контрольных газов
используют гелий, фреон, аргон и др.
Чувствительность испытаний
определяется чувствительностью течеискателя,
распределением потока контрольного газа между
течеискателем и вспомогательными
средствами откачки, временем контрольных
измерений в процессе испытаний и другими
факторами.
Наибольшая чувствительность
испытаний достигается в том случае, когда весь
газовый поток проходит через течеискатель.
Однако в этом режиме работоспособность
течеискателя регламентируется предельно
допустимым газовым потоком течеискателя.
Дальнейшее увеличение газового потока ведет к
повышению давления в течеискателе и
снижению чувствительности.
Оценка степени нарушения
герметичности изделия производится сравнением с
контрольным расходом или с эталонной
концентрацией контрольного газа.
Испытания на герметичность
сравнением с расходом контрольного газа через
контрольную течь основаны на определении по
известной чувствительности при одинаковых
условиях замеров контрольного расхода через
контрольную течь и из изделия.
Испытания на герметичность в
вакуумной камере основаны на сравнении
эталонной концентрации контрольного газа в
эталонной емкости, создаваемой эталонной
течью, с концентрацией контрольного газа в
вакуумной камере, поступающего в него из
испытуемого изделия, если в нем нарушена
герметичность.
Испытания методом вакуумирования с
применением вакуумных камер
предназначены для определения суммарных расходов
контрольного газа из изделия.
Испытания на герметичность в
вакуумной камере сравнением с эталонной
концентрацией контрольного газа в эталонной
емкости рекомендуется применять при
испытаниях объектов с большими балластными
потоками (натекание, газовыделение) в диапазоне
(0,5-150)10"7 м3 Па/с.
В вакуумную камеру может заключаться
не только весь объект, но и часть его. В этом
случае применяются местные вакуумные
камеры, которые могут быть выполнены в виде
присосок.
Радиоактивные методы отличаются от
других методов определения суммарных
утечек высокой чувствительностью. Сущность
этих методов состоит в том, что объект
испытания заключается в камеру, в него подается
под давлением воздух или азот с
радиоактивным газом, который является контрольным, и
по появлению радиоактивного газа в камере
судят о наличии утечек и значениях
суммарных расходов контрольного газа из объекта.
Чаще используют 85 Кг. Метод целесообразно
применять для испытаний изделий в целом.
Чувствительность методов может достигать
10"10 м3Па/с.
Повышение эффективности испытаний
на герметичность достигается в основном
реализацией принципа совмещения операций.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ГИДРОГАЗОВЫХ СИСТЕМ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ
519
Он заключается не только в совмещении
операций в пространстве и времени, но и в
совмещении их функциональных назначений,
что приводит к сокращению времени и числа
операций.
Наиболее эффективно совмещение
испытаний на прочность и герметичность с
исключением всех промежуточных операций.
При реализации принципа совмещения в ряде
случаев бывает необходимо использовать
жидкости в качестве контрольных сред и
совмещать течеискание с испытаниями на
прочность.
Гидравлические методы течеискания.
Особенностью высокочувствительных
гидравлических методов испытаний на
герметичность является применение в качестве
контрольных сред жидкостей и возможность
течеискания с требуемой чувствительностью
одновременно с гидравлическими
испытаниями на прочность.
Метод хромэффекта основан на
использовании в качестве контрольной среды
индикаторного средства в виде водного раствора
ингибитора коррозии, ПАВ и индикаторной
массы на основе дифенилкарбазида. Метод
может быть применен для контроля
герметичности крупногабаритных емкостей при их
испытаниях на прочность. При испытании
изделий малой жесткости на прочность
необходимо осуществлять гидравлические
испытания при компенсации гидростатического
давления контрольной жидкости.
При испытании ряда объектов, когда
они заполнены рабочими средами, возникает
необходимость контролировать их на
герметичность. В этом случае целесообразно
использовать колористические индикаторные
покрытия, в частности на основе
лакокрасочных покрытий. Такой метод называют
колористическим. Если действие рабочей среды не
вызывает визуально заметного изменения
покрытия, т.е. не оставляет на нем "следа"
течи, то в покрытие вводится индикатор,
реагирующий на какой-либо компонент
рабочей среды.
На основе указанных принципов
разработан метод, использующий в качестве
контрольной рабочую среду - водный
аммиачноводородный раствор, а в качестве
индикаторного средства — лакокрасочное покрытие —
нитроглифталевую краску.
Чувствительность метода составляет
(1-5)10-9 м3Па/с. Применяемое
индикаторное средство выявляет утечки всех тех
жидкостей, которые изменяют pH краски.
В тех случаях, когда жидкость на
контролируемую поверхность не вытекает, в
качестве контрольной среды используются
жидкости с легколетучими добавками. При
истечении контрольной среды, представляющей
собой жидкость, насыщенную газом, по мере
перемещения в капилляре вследствие падения
давления выделяется растворенный газ. На
этом явлении основаны методы полифазной
среды и фракционный. Их сущность
заключается в том, что объект испытания, в котором
находится смесь жидкости и газа (газов),
помещают в технологическую жидкость. При
этом на выходе из дефектов из контрольной
среды выделяется газ, образующий пузыри в
технологической жидкости или изменяющий
концентрацию водородных ионов
технологической жидкости. Разработаны методы
определения утечек органических растворителей.
Для испытания на герметичность емкостей и
других изделий, заполненных растворителями,
применяют сольватный метод с
использованием индикаторных суспензий,
чувствительность которого зависит от свойств
контрольной среды, толщины массы, условий и
продолжительности испытаний и достигает
Ю"8 м3Па/с.
Дисперсный метод основан на
индикации капли жидкости под массой и пузыря,
образованного паром контрольной среды. Он
обладает высокой чувствительностью
(КП м3Па/с).
Диффузионный метод определения
утечек органических жидкостей заключается в
индикации с помощью щупа течеискателя
диффундирующих в окружающую среду из
микронеплотностей паров контрольной
среды. Чувствительность 10'9 м3 Па/с, т.е.
диффузионный способ не уступает по
чувствительности газоанализирующим методам.
Метод определения суммарной утечки.
Эбилиоскопический метод позволяет
одновременно без дополнительных операций
контролировать локальную и суммарную
герметичность. Метод основан на использовании
эффекта перегрева контрольной. и
Технологической жидкостей. Утечки локализуются
визуально, а суммарную утечку определяют с
помощью течеискателя, присоединенного к
камере. Чувствительность метода очень высока
(< 10'9 м3 Па/с).
Бародиффузионный метод испытаний на
герметичность основан на том, что систему,
состоящую из трех элементов (течь -
окружающая среда - индикатор), для исключения
потерь вытекающей среды следует
изолировать. При необходимости течеискания с
высокой чувствительностью камера вакуумиру-
ется.
Чтобы использовать всю контрольную
среду, попадающую в камеру, разработан
вытеснительный метод контроля герметичности.
Сущность его состоит в следующем. Объект,
находящийся в камере, заключают в
эластичный чехол. В камере и чехле создают

одина520
Глава 3.8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
ковое давление и накапливают вытекающий
контрольный газ. Затем в камере повышают
давление так, что чехол обжимает объект
испытания, вытесняя накопившуюся
контрольную среду в индикаторное средство. Смесь,
которую можно дополнительно вытеснить в
индикаторное средство, повышает
чувствительность испытаний в 5 раз.
Для испытаний объектов, заполненных
химически активными средами, применяют
хемосорбционный метод. Метод основан на
сорбции паров контрольной среды
индикаторным средством, их химическом
взаимодействии и изменении цвета индикатора,
свидетельствующем о наличии утечки.
Гидродинамические испытания проводят
для контроля качества продукции прокачкой
рабочей средой (жидкостью или газом)
проточных частей деталей и сборочных единиц и
сопоставлением величин увеличения или
уменьшения энергии в испытуемых объектах
с величинами, заданными в технических
условиях.
Этим испытаниям подвергают основные
детали и агрегаты двигателей, которые по
состоянию проточной части можно разделить
на три класса: 1) с неизменной проточной
частью (например, трубопроводы, форсунки);
2) с подвижными деталями (например,
клапаны, золотники); 3) с вращающимися деталями
(например, насосы, турбины).
Модельные испытания позволяют
определять гидродинамические характеристики
объектов — совокупность параметров,
определяющих приращение энергии в агрегатах.
Гидродинамические характеристики
представляют собой зависимости: от расхода и
перепада давления для агрегатов первого и второго
классов; от КПД, расхода при
фиксированных оборотах вала для агрегатов третьего
класса.
Гидродинамические характеристики
нормируются ТУ.
Стенды для прокачки рабочей среды по
проточных частям объектов имеют, как и
сами двигатели, вытеснительную и насосную
системы подачи рабочего тела.
3.8.3.2. 	КОНТРОЛЬ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ
Контроль гидравлического
сопротивления — один из самых распространенных
видов модельных испытаний. Этому виду
испытаний подвергают дроссельные пакеты,
жиклеры, трубопроводы, топливные форсунки,
фильтры и другие объекты. В результате
испытаний определяют фактическую
пропускную способность каждого объекта.
Контроль гидравлического
сопротивления способствует улучшению качества
изделия. Например, по результату контроля
пропускной способности форсунки производится
доводка ее каналов, позволяющая исключить
выпуск форсунок с недопустимым разбросом
значений гидравлического сопротивления и
исключить неравномерность подачи топлива в
камеры сгорания.
В ТУ на испытания принято задавать
гидравлическое сопротивление каналов
изделия двумя способами:
1) при заданном массовом или
объемном расходе жидкости устанавливается
значение или отклонение перепада давления;
2) при заданном перепаде давления
устанавливаются значение и допустимое отклонение
массового или объемного расхода.
При втором способе расход принято
называть пропускной способностью
(производительностью).
Операцию контроля гидравлического
сопротивления применительно к узлам и
деталям двигательных установок называют про-
ливкой, а соответствующие установки
(стенды) - проливочными или проливными.
Для оценки качества испытаний должны
быть достигнуты стабильные результаты
многократных испытаний изделия на одной и
той же установке или на различных
установках. С этой целью должны быть стабильными
(в определенных пределах) физические
свойства рабочего тела. На результат испытания
также могут влиять условия на входе и выходе
из изделия, параметры пульсации потока и
другие факторы, оказывающие влияние на
режим испытания.
Регламентация режима испытания
представляет собой гидравлическую задачу,
решаемую с применением теории подобия.
Методы контроля гидравлических
сопротивлений аналогичны методам контроля
электрического сопротивления и методам
пневматического контроля размеров, формы и
шероховатости поверхности деталей в
машиностроении.
Как правило, условия испытания не
полностью воспроизводят рабочие условия. В
рабочих условиях могут иметь место
кавитация, теплообмен со стенками каналов,
пульсация потока жидкости и другие процессы.
При испытаниях допускаются
отклонения от рабочих условий, например:
замена рабочей жидкости другой,
имеющей эксплуатационные преимущества
(неагрессивность, стабильность физических
свойств и т.п.);
уменьшение расхода жидкости через
изделие (в целях снижения мощности насосной
станции);

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МОНТАЖА И КОНТРОЛЯ
521
замена неизотермического
пульсирующего потока изотермическим стационарным и
т.п.
Приведенные отступления вносят
соответствующие погрешности в получаемые
результаты. Для их уменьшения необходимо
обеспечить подобие процессов, имеющих
место при испытании и в рабочих условиях.
Для этого целесообразно результаты
эксперимента представлять в виде соответствующих
критериев подобия.
Для контроля гидравлических
сопротивлений используются методы
непосредственной оценки и методы сравнения. Первые
отличаются тем, что значение измеряемой
величины определяется по показаниям одного
прибора, проградуированного в единицах
измерений величины, или по показаниям
нескольких приборов, проградуированных в
единицах измерения величин, от которых
известным образом зависит измеряемая
величина. Методы сравнения характеризуются
использованием в процессе измерения меры,
с которой сравнивается измеряемая величина.
3.8.4. 	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ
И МОНТАЖА ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Объектами электротехнического
оборудования (ЭТО) называют элементы ЭТО —
жгуты, пульты, коробки, приборные доски и
т.д.
Технологический процесс производства
объектов ЭТО включает:
операции по установке готовых изделий
(базирование, установка кронштейнов,
крепление на них готовых изделий);
формирование структуры жгута
(раскладка, вязка, защита и т.д.);
формирование электрокоммуникаций в
процессе прокладки линий связи;
операции по сборке
электрокоммуникаций (заделка, подсоединение, крепление).
Технологический процесс изготовления
электрожгута включает:
операции по формированию схемы
(раскладку, выравнивание, технологическую
вязку, закрепление);
операции по сборке (вязку, защиту,
герметизацию, контроль).
В зависимости от конструкции
электрожгута каждый из технологических процессов
выполняется различными методами.
Рассмотрим схемы построения
маршрутного технологического процесса
изготовления объектов электротехнического
оборудования на примере типовых технологических
операций (ТТО) электросборки.
ТТО — операция, характеризующаяся
единством содержания и последовательностью
технологических процессов для группы
изделий с общими конструктивными признаками.
Классификатор ТТО строится по
принципу единого технологического маршрута
сборки электрожгутов, пультов, щитков,
коробок и конкретизирует операции данного
вида производства, исходя из специфики
монтажно-сборочных работ объектов ЭТО.
Типовой технологический маршрут
(ТТМ) - это типовые технологические
операции и переходы, сформированные и
скорректированные в последовательности
выполнения технологического процесса сборки
объектов ЭТО.
Типовой технологический маршрут
состоит из двух технологических маршрутов:
ТТМ-1 — типового технологического
маршрута, включающего в себя все ТТО и
переходы, необходимые для проектирования
техпроцесса сборки объекта;
ТТМ-2 — типового технологического
маршрута, включающего в себя все ТТО и
переходы, необходимые для контроля сборки
объекта ЭТО.
Нормативы времени на монтаж с учетом
изготовления электрожгута, электросборки
разрабатываются на основании:
хронометражных наблюдений,
проведенных на предприятии и заводах отрасли;
фотографии рабочего времени;
конструктивно-технологической
документации, действующей в отрасли на монтаж
электросборок и изготовление внутриблочных
жгутов сборок.
Нормативы времени подразделяются на
следующие составные части:
на монтаж готовых изделий
(электросоединений, переключателей, приборов, реле
и т.д.);
на изготовление внутри блочного
электрожгута.
Норматив времени выполнения монтажа
определяется по формуле
Т — т К
1 шт “ 1 оп 74 »
где Топ — время выполнения операции; К —
коэффициент, определяющий влияние
подготовительно-заключительных,
организационно-технических работ.
Время выполнения операций
рассчитывают по следующим формулам:
при установке готовых изделий на
приборной доске винтами
Г0п = 0,46 л°>63,
где п — число винтов;
при установке готовых изделий на
приборной доске болтами
Гоп = 0,56 л0’75,

522
Глава 3.8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
где п — число болтов.
Если норматив времени невозможно
рассчитать по формуле, его определяют
эмпирически.
3.8.5. 	ДИАГНОСТИРОВАНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ
ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ И
СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Техническим диагностированием
называют процесс определения технического
состояния сложных технических систем (СТС).
Его сущность - теория, методы и
средства обнаружения и поиска дефектов
элементов СТС.
Под техническим состоянием СТС
понимают совокупность подверженных
изменению в процессе производства или
эксплуатации свойств объекта, характеризуемую в
определенный момент времени признаками,
установленными технической документацией
на этот объект.
Существуют несколько видов
технического состояния.
Исправное состояние — состояние СТС,
соответствующее всем требованиям,
установленным нормативно-технической
документацией.
Неисправное состояние — состояние
СТС, не соответствующее хотя бы одному из
требований, установленных
нормативнотехнической документацией.
Работоспособное состояние
(работоспособность) — состояние СТС, при котором она
способна выполнять заданные функции,
сохраняя значения заданных параметров в
пределах, установленных
нормативно-технической документацией.
Неработоспособное состояние — это
состояние СТС, при котором она не способна
выполнять заданные функции (при этом
значения заданных параметров не находятся в
пределах, установленных нормативной
технической документацией).
Отказ - событие, заключающееся в
нарушении работоспособности объекта.
Повреждение — событие,
заключающееся в нарушении исправности объекта (СТС)
или его составных частей вследствие влияния
воздействий, превышающих уровни,
установленные в нормативно-технической
документации.
Дефект — несоответствие свойств
объекта заданным.
Нештатная ситуация — временная
характеристика технического состояния, которая
приводит к переходу СТС в работоспособное
и неисправное, либо неработоспособное
техническое состояние.
Тестовое диагностирование — это
диагностирование, при котором на СТС с целью
определения ее технического состояния
подается тестовое воздействие.
Функциональное диагностирование —
это диагностирование, при котором
техническое состояние СТС определяется во время ее
функционирования, т.е. при рабочих
воздействиях.
Физическое диагностирование - это
диагностирование, при котором используются
методы и средства неразрушающего контроля.
Система технического диагностирования
(СТД) — совокупность средств и объекта
диагностирования (ОД) - СТС, а также при
необходимости исполнителей, -
подготовленная к диагностированию или осуществляющая
его по правилах, установленным
соответствующей документацией.
Алгоритм технического
диагностирования — совокупность предписаний о
проведении диагностирования.
На этапе, предшествующем
технологическим процессам испытаний, проводят
контрольные операции с целью получения
достоверной информации о техническом состоянии
стенда с информационно-измерительными и
управляющими системами и объекта
диагностирования перед технологическими
операциями собственно испытаний. На этом этапе
используются методы тестового
диагностирования. На этапе испытаний используются
методы функционального диагностирования.
В этих методах используются модели,
имеющие табличный вид, их строят на основе
исходных данных, которые изложены в
документах — техническом описании ОД,
принципиальной схеме ОД, схеме комплектации
ОД, циклограмме работы ОД, программе
испытаний ОД, техническом задании на
испытания ОД, программе измерений при
испытаниях ОД, отчетах по результатам автономных
испытаний ОД, результатах расчетов
параметров ОД, техническом описании стенда,
принципиальной схеме стенда, технических
условиях на ОД.
Для этапа подготовки испытаний строят
причинно-следственную модель ОД и
таблицы функций возможных дефектов, а также
дерево-функцию, определяющую
проверяющий поисковый тест.
Алгоритмы и программы тестового
диагностирования строятся до следующему
решающему правилу:
/(тгу) = log2 п -
log2 lj -
-log2(«-

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ 523
где «/(лу) “ информация, полученная
проверкой яj; п — число столбцов таблицы
функции возможных дефектов; /у - число
единиц в строке j таблицы функций дефектов.
Для этого этапа собственно испытаний
применяются модели, использующие
метрические методы распознавания. Их можно
представить в виде
к
L={J[CUD,Ta\
У=1
при условии Хд « ТйВ < Т ,
где L — модуль СТС; у - [1,&] - количество
проверяемых режимов работы ОД; С —
табличная модель выделения классов
работоспособного и исправного состояния ОД; D —
табличная модель идентификации дефектов и
выделения классов работоспособного и
неисправного состояния и неработоспособного
состояния; TR — время диагностирования; Т —
время эксперимента; Тав — время развития
аварийной ситуации.
Приведенная модель описывается
алгоритмом диагностирования:
если Zja е(э^т,Э^шх),то
= Щ(zf - эу)х/кJ,
(3.8.1)
если Zg (ч9-^д • ,Э1д ) то V/, 1 < / < v
г у y/k
p4Zmax^max) = №Zj' ~ 3ff J
при соблюдении условия (3.8.1).
В формулах Z)R — значение /-й
координаты (/-го динамического параметра)
динамического вектора текущего состояния,
принятого к обработке системой технического
диагностирования (СТД); -
интервал значений /-й координаты (/-го
динамического параметра эталонного
динамического вектора текущего состояния на
конкретном режиме работы СТС), приведенный
«-2/
к данному временному сечению; Zmm и
7 2/
Zmax - значения вектора текущего
состояния, координатами которого являются
медленно меняющиеся параметры соответственно
минимальной и максимальной
равномерности; и - значения эталонного
вектора текущего состояния, координатами
которого являются медленно сменяющиеся
параметры соответственно минимальной и
максимальной разномерности.
Прикладное
программно-математическое обеспечение двухуровневой СТД,
работающее в составе
информационно-измерительной системы (ИИС), служит для решения
задач обеспечения: взаимодействия между
верхним и нижним уровнями СТД; сбора и
предварительной обработки измерительной
информации об ОД; архивизации всего
потока измерительной и сигнальной информации
стенда;
подготовки исходных данных для
конкретного режима функционирования ОД на
стенде по заданной циклограмме.
Прикладное
программно-математическое обеспечение СТД строится по модульному
принципу. Программные модули состоят из
программных блоков сложной структуры,
позволяющих решать задачи
диагностирования сложных технических систем в реальном
масштабе времени технологической операции
"испытание". Так, для качественного решения
задачи сбора и предварительной обработки
измерительной информации об объекте
испытаний в программном блоке, обеспечивающем
работу нижнего уровня СТД в реальном
масштабе времени, необходимо сформировать
управляющий массив (например, трехмерный)
сбора и обработки информации. Одна из
координат массива определяет
последовательность вызова групп подпрограмм по
временному циклу, т.е. перечень подпрограмм,
вызываемых в одном временном сечении, вторая
— место массива в блоке, а третья служит для
занесения служебной информации,
необходимой для вызова соответствующих
подпрограмм.
При этом необходимо создавать буфер
для содержания текущих измеренных
значений в машинных кодах с привязкой к
значениям текущего времени, например в виде
одномерного целого массива, а также
сопоставлять текущее машинное время СТД и
системы единого времени технологического
процесса испытаний.
В этом программном блоке, кроме того,
решается задача опроса аналоговых и
дискретных источников информации различной
физической природы в рамках программного
модуля. Необходимо также проводить

предва524
Глава 3.8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
рительную обработку всего
зарегистрированного информационного потока, а также иметь
возможность передавать обработанный массив
на верхний уровень либо на внешний
магнитный носитель с обеспечением контроля
сигнала от ЭВМ верхнего уровня, например
на завершение режима передачи - приема
информации.
Программный блок, обеспечивающий
работу верхнего уровня СТД в реальном
масштабе времени, должен иметь управляющую
программу, позволяющую управлять
процессом диагностирования при работе верхнего
уровня СТД, включая прием кадра
измерительной информации, обработку прерывания
от ЭВМ нижнего уровня, загрузку
программного обеспечения в ЭВМ, отображение
данных и в ЭВМ нижнего уровня, загрузку
информационного массива эталонных векторов,
а также запуск программного обеспечения
всех ЭВМ системы.
Модуль подготовки и отображения
визуальной информации может быть реализован
при помощи управляющей программы,
загружаемой в консольную ЭВМ отображения
информации.
Работу программы можно организовать
по прерываниям от ЭВМ верхнего уровня.
Она должна обеспечивать прием кадра
информации, подготовленной к отображению и
вызывать программы реализующие
отображение.
Программный блок, обеспечивающий
функционирование СТД в послесеансном
режиме, решает задачу послесеансной
обработки эксперимента. Для этого его снабжают
программой управления процессом обработки
информации, включая обеспечение
диалогового режима работы с оператором,
организацию вывода справочной информации из
служебных зон файлов архива СТД, организацию
открытия файла с записью эксперимента для
обработки и закрытие его после завершения
обработки, организацию ввода исходных
данных, необходимых для обработки
информации, инициирование работы подпрограмм
обработки информации и вывод экспресс-
протокола, завершение работы с оператором.
Программа предварительной обработки
информации должна осуществлять выбор
обрабатываемого параметра из буфера,
определение типа этого параметра и его обработку
в соответствии с заданными решающими
правилами. Так, при обработке аналогового
параметра необходимо провести анализ на
существенность и определить его значение при
существенном изменении. А при обработке
дискретного параметра необходимо также
осуществить анализ на существенность
изменения, после чего для существенно
изменившегося параметра выбирается суждение,
описывающее его состояние. Если параметр
существенно изменится, необходимо произвести
запись отсчета параметра в буфер печати и
отображения. Для этого в комплекс программ
предварительной обработки вводят
программы, обеспечивающие тарирование аналоговых
параметров различной физической природы.
Под тарированием понимают определение
значения параметра по заданному значению
кода устройства сопряжения с ОД.
Программный блок подготовки и
управления исходными данными обычно
организуется в виде таблиц. В таблицы заносят такую
информацию: телеметрическое обозначение
параметров и их единиц измерения;
интервалы существенности при отображении на
экране и в протоколе; тексты суждений о
состоянии сигнальных параметров.
В исходных данных необходимо иметь
служебную информацию, например, номер
типа параметра, номер устройства ввода,
номер входного разъема, номер контакта в
разъеме, тарировочные данные, номер (код)
вычисляемой функции, число операндов,
диапазон изменения расчетного параметра,
наименование устройства ввода, диагностические
сообщения, уровень приоритета конкретного
технического состояния, время начала и
окончании контроля состояния, адреса
перехода к рассматриваемым состояниям, перечни
признаков состояния ОД, требования к
размещению контролируемых параметров на
экране терминала при отображении, а также к
содержанию и структуре таблиц экспресс-
протокола эксперимента.
В результате функционирования
программного блока подготовки и управления
исходными данными должен сформироваться
рабочий массив, обеспечивающий работу
программ реального времени и послесеансной
обработки.
Программный блок поддержки архива
сортирует и хранит результаты испытаний, и в
нем должно предусматриваться наличие
необработанных массивов источников
информации о результатах контроля и испытаний.
Данную задачу можно решить программными
методами, широко применяемыми в
современных информационно-измерительных
системах.
Технологические процессы сборки и
монтажа СТС заканчиваются комплексными
испытаниями, предназначенными
подтвердить соответствие собранного и
смонтированного объекта нормативно-технической
документации. Как правило, технологический
процесс испытаний состоит из трех этапов:
1) подготовки испытаний; 2) собственно
испытаний; 3) обработки результатов
испытаний.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
525
Обработка результатов испытаний СТС
включает оперативный и полный анализ
результатов.
Оперативный анализ результатов
испытаний, проводящийся с помощью технических
средств в процессе испытаний (в реальном
масштабе времени), позволяет существенно
(до 30%) сократить общий технологический
цикл испытаний. Такого рода задачи
решаются, как правило, двухуровневой СТД.
В зависимости от целей, поставленных
перед СТД, в реальном масштабе времени она
может функционировать либо в режиме
контроля (нижний уровень СТД), когда
определяется, работоспособен или неработоспособен
объект, либо в режиме диагностирования (два
уровня СТД), когда определяется, объект
работоспособен и исправен, работоспособен и
неисправен или неработоспособен с
указанием дефекта с заданной глубиной.
уровень СТД
Нижний
уровень СТД
Сигнальные параметры
Аналоговые параметры
Рис. 3.8.3. Типовая двухуровневая структура СТД:
1 - мини-ЭВМ; 2 — интерфейс "Общая шина";
3 — устройство внешней памяти магнитных дисков;
4 — устройство внешней памяти на гибких магнитных
дисках; 5 — алфавитно-цифровое печатающее
устройство; 6— дисплей; 7— устройства сопряжения
мини-ЭВМ; 8— мини-ЭВМ; 9— запоминающее
внешнее полупроводниковое устройство;
10— контроллер крейта VME (PCI, VXI);
77 — устройство ввода-вывода;
12 - модуль ввода инициативных сигналов;
13 - мультиплексор входных сигналов;
14 — аналого-цифровой преобразователь;
15 — термостанция
Рис. 3.8.4. Типовая структура задействования ЛВС:
7, 5- мини-ЭВМ; 2— интерфейс "Общая шина";
3 — станция поддержки ЛВС; 4 - персональная ЭВМ
Задачи диагностирования СТС в
реальном масштабе времени решаются
информационно-измерительными системами,
имеющими структуру, показанную на рис. 3.8.3.
Для связи верхнего и нижнего уровней
используют также локальные вычислительные
сети (ЛВС), вместо блоков сопряжения ЭВМ
используются станции поддержки (рис. 3.8.4),
что позволяет задействовать дополнительные
вычислительные мощности.
Представленная типовая архитектура
ИИС может быть выполнена из набора
серийно выпускаемых электронных устройств.
Ядром ИИС являются персональные ЭВМ,
совместимые между собой. В качестве
устройства связи с объектом используется
магистрально-модульная система VME (PCI, VXI) с
набором стандартных модулей, состав
которые и их конфигурация могут меняться в
зависимости от ОД.
Набор регистрируемых СТД параметров
является неоднородным и неизотропным.
Для представленной архитектуры СТД в
качестве базовой операционной системы для
вычислительных средств может быть принята
операционная система реального времени
(ОС РВ).
Прикладные программы
разрабатываются на языках СИ, ФОРТРАН, либо
АССЕМБЛЕР в зависимости от возлагаемых
на конкретный программный модуль задач.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белянин П.Н., Данилов В.М.
Промышленная чистота машин. М.:
Машиностроение, 1982. 224 с.

526 Глава 3.9. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ МОНТАЖНЫХ РАБОТ И ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ
2. Знаменский А.М., Лимар П.С.,
Шведов В. Л. Информационно-измерительные
системы для летных испытаний самолетов и
вертолетов. М.: Машиностроение, 1984. 240 с.
3. Калявин В.II., Мозгалевский А.В.
Технические средства диагностирования. Л.:
Судостроение, 1984. 182 с.
4. Козлов Ю.С., Кузнецов О.К., Тельцов
А.Ф. Очистка изделий в машиностроении. М.:
Машиностроение, 1982. 264 с.
5. Носов Д.Н., Пайков М.Г., Чернышов
А.Л., Янкин Д.В.
Объективно-ориентированная модель данных и ее реализация // Мир
персональных компьютеров, № 9, 1994.
6. Осин М.И. Методы
автоматизированного проектирования летательных
аппаратов. М.: Машиностроение, 1984. 168 с.
7. Стоян Ю.Г., Кулиш Е.Н.
Автоматизация проектирования компоновки
оборудования летательных аппаратов. М.:
Машиностроение. 1984. 192 с.
8. Страхов А.Ф. Автоматизированные
измерительные комплексы. М.: Энергия, 1982.
9. Тимиркеев Р.Г., Сапожников В.М.
Промышленная чистота и тонкая фильтрация
рабочих жидкостей летательных аппаратов.
М.: Машиностроение, 1986. 152 с.
10. Чернышев А.В. Проектирование
стендов для испытаний и контроля бортовых
систем летательных аппаратов. М.:
Машиностроение, 1983. 384 с.
Глава 3.9
СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ МОНТАЖНЫХ
РАБОТ И ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ
3.9.1. 	СРЕДСТВА УВЯЗКИ ЭЛЕМЕНТОВ
ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ ИЗДЕЛИЙ ПО
ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ И ФИЗИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ
Современные сложные изделия
машиностроения обладают целым рядом
особенностей, к которым относятся следующие: мно-
годеятельность и большая насыщенность
элементами оборудования и системами
различного назначения; большое число связей
между элементами оборудования и систем;
значительные плотность и стесненность
размещения элементов оборудования и систем; очень
большое число параметров, которые
необходимо проверять в процессе изготовления,
сборки, монтажа и испытаний машин.
Многие детали оборудования и
элементы систем обладают большими габаритными
размерами, малой жесткостью и сложностью
геометрических форм, а многочисленные
датчики контролируют процессы различной
физической природы в широком диапазоне
номинальных значений регламентируемых
полей допусков на всех этапах проектирования
и изготовления [2, 3].
В связи с перечисленными
особенностями сложных изделий машиностроения
необходимо согласовать геометрические
формы и размеры сопрягаемых поверхностей
деталей и узлов (геометрическая увязка), а
также номинальные значения и поля
допусков физических параметров (увязка по
физическим параметрам) функциональных
элементов оборудования и систем.
Увязка оборудования и систем по
геометрическим и физическим параметрам
предназначена для обеспечения
взаимозаменяемости элементов систем по этим видам
параметров. Оборудование, системы и их элементы
обладают свойством взаимозаменяемости
только в том случае, если их геометрические
и физические параметры находятся в пределах
допусков, согласованных с допусками
параметров других элементов оборудования и
систем, а также с допусками параметров на
элементы крепления оборудования и систем.
Взаимозаменяемость оборудования и систем
может быть достигнута двумя способами
изготовления и монтажа оборудования и систем:
независимым (параллельным) и зависимым
(связным).
При независимом способе изготовления
взаимозаменяемость по геометрическим
параметрам достигается путем изготовления
всей продукции по единому универсальному
исходному эталону — международному метру.
Доли размера эталон-метра переносятся на
детали с помощью универсального
оборудования и различных универсальных средств
измерения мер. Поэтому различные детали,
изготовленные таким образом, являются
независимыми друг от друга. При независимом
способе изготовления конструктор,
проектирующий узел, внешним формам каждой
детали придает, как правило, очертания,
образованные участками правильных поверхностей
(плоскость, круговой цилиндр, конус, сфера,
поверхность вращения и т.д.). Определение
размеров деталей, их согласование и
определение размеров, определяющих их взаимное
расположение, в этом случае для
конструктора не представляет особого труда. Однако
имеется целый ряд трудностей использования
независимого способа изготовления для
сложных изделий машиностроения
(например, самолетов). Точность согласования
(точность посадки) двух сопрягаемых при сборке
или монтаже деталей в общем случае ниже
точности каждой детали, так как она
определяется суммой погрешностей, возникающих
на каждом этапе процесса производства. При
этом погрешность замыкающего звена должна
быть в заданных пределах. Поэтому при

СРЕДСТВА УВЯЗКИ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ ИЗДЕЛИЙ
527
многодетальных сборках для того, чтобы
обеспечить высокую точность замыкающего
звена, необходимо обеспечить очень высокую
точность (в ряде случаев невыполнимую)
изготовления отдельных деталей и элементов
бортовых систем. Достижению высокой
точности изготовления препятствуют большие
габариты, сложность формы и малая
жесткость таких элементов, как электрожгуты,
длинномерные трубопроводы, имеющие в
ряде случаев изгиб в одной или двух
плоскостях. Поэтому при изготовлении и монтаже
оборудования и систем независимый способ
имеет ограниченное применение.
Применение независимого способа изготовления
сложных изделий машиностроения осложнено
также наличием сложных многомерных
размерных цепей, расчет которых обычными
способами затруднен.
Обеспечить взаимозаменяемость и
увязку элементов оборудования и систем по
геометрическим параметрам можно с помощью
зависимого (связного) способа изготовления и
монтажа. Сущность его заключается в том,
что форма, размеры и расположение деталей
и элементов обеспечиваются с помощью
специальных эталонов, шаблонов, калибров и
другой контрольно-эталонной оснастки и
последовательного перенесения их размеров
непосредственно или через технологическую
оснастку на соответствующие детали и
элементы оборудования и систем.
Одной из форм зависимого
изготовления является плазово-эталонный метод
(ПЭМ), который обеспечивает увязку и
взаимозаменяемость элементов оборудования и
систем по геометрическим параметрам. Он
реализуется в такой последовательности (рис.
3.9.1) [5]:
предварительная отработка,
согласование и увязка элементов оборудования и
систем на плоских плазах;
окончательная отработка и согласование
расположения элементов оборудования и
систем с помощью технологических машин,
объемных плазов и специальных макетов;
создание эталонов (оборудования и
систем) и другой контрольно-эталонной
оснастки;
перенесение геометрической
информации с эталонов и контрольно-эталонной
оснастки на технологическую оснастку;
перенесение геометрической
информации с технологической оснастки на элементы
оборудования и систем.
Плоские плазы, технологическая
машина, объемный плаз, специальные макеты,
эталоны и контрольно-эталонная оснастка, а
также технологическая оснастка являются
средствами увязки оборудования и систем по
геометрическим параметрам.
и обработки по физическим параметрам
Рис. 3.9.1. Этапы увязки, отработки и контроля
систем изделий по геометрическим
и физическим параметрам
Плазово-эталонный метод позволяет
решать на этапе
конструктивно-технологической отработки основные задачи
повышения технологичности оборудования и систем,
включая агрегатирование и панелирование,
рациональное размещение систем,
реализацию требований, связанных с монтажом, а
также контролем и испытаниями
оборудования и систем.
Однако зависимый метод изготовления
также имеет ряд недостатков. Увеличивается
цикл подготовки производства, так как увязка
элементов конструкции производится
последовательно, например, технологическая
оснастка может быть изготовлена только после
создания эталонов элементов оборудования и
систем. Эталоны могут быть изготовлены
только после создания средств объемной
увязки — объемных плазов или
технологических машин. Требуются значительные затраты
на изготовление и хранение эталонов, в том
числе средств объемной увязки. Затрудняется
кооперирование производства сложных
машин, так как на предприятия-смежники
необходимо транспортировать эталоны,

являю528
Глава 3.9. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ МОНТАЖНЫХ РАБОТ И ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ
щиеся физическими носителями формы и
геометрических размеров элементов
конструкций, а также взаимного расположения
элементов оборудования и систем в объемах,
определяемых габаритами изделия или его
частей.
Поэтому в настоящее время большее
внимание уделяется разработке независимого
метода с элементами связного изготовления и
монтажа элементов оборудования и систем
применительно к сложным изделиям
машиностроения. В этих целях используют
достижения информатики и вычислительной
техники. В этом случае задачу применения
эталонов и плазов решают математические
модели разного класса. Сущность метода,
обеспечивающего увязку элементов оборудования и
систем, заключается в следующем:
математическом моделировании форм и
размеров элементов конструкции (в том числе
сложных форм, например, трубопроводов
имеющих изгибы в одной или двух
плоскостях, пространственного расположения
элементов в заданных объемах), а также
математическом моделировании процессов
функционирования оборудования и систем;
разработке систем автоматизированного
проектирования структурных,
функциональных, трассировочных, компоновочных и
монтажных систем оборудования и расчете
сложных размерных цепей и размеров элементов с
автоматизированным согласованием
геометрических и физических параметров
оборудования и систем;
автоматической разработке
программного обеспечения, необходимого для
автоматизированного изготовления (в том числе
наиболее сложных элементов оборудования и
систем — сложных трубопроводов,
изготовляемых на трубогибочных станках с ЧПУ,
электрожгутов, собираемых на специальных
сборочных роботах, управляемых ЭВМ и
системами ЧПУ и т.д.), испытания и контроля
оборудования и систем с помощью
автоматизированных контрольно-испытательных
стендов и комплексов.
Основным средством увязки
оборудования и систем по физическим параметрам
являются комплексы
контрольно-испытательных стендов, позволяющие определить на
различных этапах отработки, контроля и
испытания фактические значения параметров,
характеризующих качество испытуемых
объектов, как результат воздействий,
имитирующих эксплуатационные нагрузки.
Вследствие сложности и многоэлемент-
ности систем, наличия большого числа связей
между элементами и большого числа
параметров, характеризующих функционирование и
качество монтируемого оборудования и
систем, необходимо применять рациональную
схему проведения контрольно-испытательных
работ, учитывающую постепенное увеличение
(наращивание) числа элементов в процессе
образования узлов, подсистем и т.д., а также
постепенное увеличение числа связей между
элементами на различных этапах
проектирования и производства оборудования и систем.
Такая схема позволяет, с одной стороны,
вскрыть основные факторы, влияющие на
качество оборудования и систем на каждом
этапе ее создания и определить достаточно
полный объем контрольно-испытательных
работ, а с другой, - избежать излишних
повторений и дублирования контроля
параметров, а также обеспечить единство и
воспроизводимость результатов испытаний на
различных этапах отработки и эксплуатации. В
связи с этим можно выделить три этапа
отработки и испытаний оборудования и систем [1, 4].
I этап — до сопряжения (монтажа)
элементов оборудования и систем с деталями
машины или транспортного средства. Задолго
до изготовления первого образца машины
могут проводиться проектирование и
конструктивно-технологическая отработка систем.
II этап - после монтажа оборудования и
систем на отдельные технологически
самостоятельные, но не состыкованные между
собой агрегаты и секции машины или
транспортные средства.
Испытания и отработка монтажных
узлов, участков систем производятся в цехах
агрегатной сборки.
III этап — после стыковки агрегатов
машины и систем между собой. Отработка
систем, подкомплексов и комплексов систем
выполняется в цехах окончательной сборки,
на контрольно-испытательной станции.
I этап обработки включает:
отработку элементов систем,
поставляемых поставщиками, с помощью стендов
входного контроля с целью выявления дефектов,
которые могут возникнуть в результате
транспортирования и хранения;
отработку отдельных наиболее
ответственных систем (главным образом систем с
обратной связью) с применением
математических и физических моделей.
Это дает значительный экономический
эффект и позволяет сократить время
проектирования и технологической подготовки
производства. На данном этапе с помощью
специальных устройств моделируются элементы
и места закрепления объектов испытаний,
отсутствующие в момент испытания и
сопряженные с объектом испытаний части других
систем, а также факторы окружающей среды:
естественные - давление, температура и

СРЕДСТВА УВЯЗКИ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ ИЗДЕЛИЙ
529
влажность атмосферного воздуха,
интенсивность солнечного излучения и т.д.;
искусственные, порождаемые функционированием
самого объекта испытания — вибрации,
удары, линейные ускорения, акустические
воздействия и т.д.
Физическое моделирование и испытание
систем в большинстве случаев
осуществляются с помощью управляемых от ЭВМ
динамических стендов, которые позволяют
исследовать качество функционирования системы в
целом и согласовать связи между
функциональными элементами системы,
определяемые их назначением (связи первого рода);
отработку скомплексированных групп
систем с помощью действующих натурных
плазов-стендов. Эти стенды позволяют не
только исследовать и согласовать связи
первого рода (определяемые назначением,
последовательностью и логикой функционирования
элементов), но выявить и устранить
дополнительные связи между элементами систем,
которые появляются вследствие наличия общих
источников питания, преобразователей,
систем защиты и т.д., а также в результате
взаимных влияний одних элементов на другие
благодаря тесному размещению элементов
оборудования и систем (например,
нежелательный нагрев или электромагнитные
наводки). Такие связи называются связями второго
рода. По результатам испытаний на
действующих натурных плазах-стендах проводятся:
конструктивно-технологическая отработка
сгруппированных на натурном стенде
элементов систем, связанная с устранением
нежелательных связей (увеличение мощности
источников питания; устранение
дестабилизирующих факторов там, где это возможно; защита
систем и их элементов от воздействия
дестабилизирующих факторов; изменение
конструкции и технологии изготовления элементов
систем, позволяющих повысить их стойкость
к воздействию дестабилизирующих факторов).
В действующих натурных плазах-стендах
элементы испытуемого оборудования и
систем устанавливаются в большинстве случаев
на специальные горизонтально или
вертикально расположенные плоскости, которые
являются, по существу, макетами элементов
машины или транспортного средства, на
которые крепятся соответствующие элементы в
дальнейшем.
В ряде случаев испытуемое
оборудование располагают на специальных несущих
конструкциях (каркасах), являющихся
пространственными макетами элементов
конструкции каркаса или станины машины.
Например, электроплаз представляет собой
плоскость с установленным на ней
оборудованием электросистем, соединенным с
помощью коммуникаций. Отрабатываемые
системы располагаются по районам и зонам
(электроприборного оборудования,
энергоузлов, радиооборудования и т.д.). Соединяют
элементы и блоки оборудования на
действующем плазе не жгутами, а отдельными
проводами, чтобы можно было быстро
осуществлять необходимые изменения. На
действующем плазе электрооборудование
отрабатывается под током при рабочих напряжениях.
Выявленные дефекты устраняются и вносятся
в техническую документацию. Наиболее
совершенные образцы действующих натурных
плазов-стендов снабжают имитаторами
различных нагрузок, а также
автоматизированной системой управления, обеспечивающей, в
частности, выполнение всех операций по
управлению отрабатываемых систем в
процессе испытаний в реальном масштабе времени
по специальным программам.
II 	этап отработки наступает после того,
как изготовлены отдельные элементы машин,
на которые смонтированы элементы
оборудования и систем (с увязанными и
отработанными геометрическими параметрами) и
образованы монтажные узлы, монтажные зоны и
участки систем, т.е. получены технологически
самостоятельные монтажные единицы. На
этом этапе происходит перекрещивание путей
отработки по геометрическим и физическим
параметрам.
Контроль работоспособности на данном
этапе можно разделить на две части: 1)
контроль качества сборки и монтажа элементов
бортовых систем по геометрическим
параметрам; 2) контроль качества функционирования
смонтированных элементов бортовых систем
по физическим параметрам. Контроль
качества монтажа включает: контроль качества
установки и закрепления агрегатов пневмо-, гид-
ро- и электрооборудования, блоков и
монтажных узлов, прокладки и крепления
коммуникаций, а также качества соединения этих
элементов между собой и с элементами
машины. Контроль качества функционирования
предназначен для проверки качества главным
образом регулировочных и наладочных работ.
В соответствии с этим стенды, применяемые
на втором этапе разделяют на стенды для
контроля качества монтажа элементов
бортовых систем и стенды для контроля качества
их функционирования. Поскольку для
контроля качества функционирования отдельных
элементов бортовых систем необходимо
имитировать отсутствующие в момент испытания
части бортовых систем, а также условия
эксплуатации систем, эти стенды часто называют
стендами -имитаторами.
Используются также комбинированные
стенды, которые обеспечивают контроль как

530
Глава 3.9. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ МОНТАЖНЫХ РАБОТ И ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ
качества монтажа, так и качества
функционирования.
III 	этап отработки наступает после того,
как отдельные доминантные системы и
соответственно смонтированные в них части
подсистем состыкованы и таким образом
образована машина или транспортное средство с
соответствующим ему комплексом
оборудования.
На этом этапе выполняется
комплексный контроль систем и выявляются дефекты
монтажа (главным образом качество стыковки
оборудования и систем по коммуникациям), а
также качество функционирования
доминантных систем с учетом взаимных влияний.
Различают автономный и комплексный контроль
доминантных систем (комплекса систем).
Автономный контроль комплекса систем
предназначен для проверки качества
отдельных систем. С его помощью можно
обнаружить нежелательные влияния друг на друга
смежных систем лишь частично. Этот
контроль осуществляется посредством
специальных стендов автономного контроля. После
автономного контроля всех основных
электрических, гидрогазовых и механических
систем их контролируют в комплексе, чтобы
выявить влияние систем друг на друга при
совместной работе.
Комплексный контроль систем
производится, когда большинство систем
функционируют, что дает возможность обнаружить
нежелательные влияния систем друг на друга и
связанные с этим конструктивные и
технологические дефекты. Комплексный контроль,
как правило, производится за два этапа: 1) без
работы двигателя с питанием системы от
стендовых или аэродромных источников
питания; 2) с работой двигателя, когда внешние
источники питания отключены. При проверке
с работающим двигателем наряду с другими
системами проверяется работа силовой
установки.
Завершающим является этап летных
испытаний и опытной эксплуатации, после
которого составляют дефектные ведомости.
После проведения мероприятий по устранению
выявленных дефектов корректируют
конструкторско-технологическую и
эксплуатационную документацию.
3.9.2. 	СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ
3.9.2.1. 	ОБЪЕКТЫ И ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ
Большое разнообразие
контрольно-испытательного оборудования (КИО)
определяется многообразием объектов испытаний
(ОИ) и контроля (ОК), видов испытаний,
задач и функций, которые должно выполнять
КИО.
Объектом испытаний может быть
реальная техническая система (изделие, его часть,
элемент) или ее модель — полная или
частичная (при полунатурном моделировании).
Целью испытаний может быть
исследование, технический контроль или
эксплуатационное диагностирование системы. При
исследовательских испытаниях определяются
и (или) оцениваются показатели качества
функционирования создаваемого объекта,
выбираются наилучшие режимы его
применения, сравниваются варианты его
конструктивной реализации, определяются данные для
построения математической модели
функционирования объекта. При контрольных
испытаниях определяется соответствие объекта
заданным требованиям и техническим
условиям. Цель диагностических испытаний —
установление технического состояния
объекта, степени его работоспособности и
пригодности к эксплуатации по назначению.
Техническая система представляет собой
совокупность связанных коммуникациями
(каналами передают энергии и информации)
агрегатов, блоков и устройств, совместно
выполняющих определенные функции,
заданные назначением системы. Эти функции
выражаются во взаимодействии технической
системы (объекта) с другими системами и
внешней средой (см. рис. 3.9.1).
Показатели надежности технической
системы определяют при ее функциональных
испытаниях и испытаниях на надежность.
Функциональные испытания
технических систем проводятся при исследовании,
производственном техническом контроле и
эксплуатационном диагностировании.
Оборудование для этих испытаний наиболее
разнообразно и меньше, чем КИО для других видов
испытаний поддается унификации и
стандартизации.
Испытания на надежность проводятся,
как правило по стандартизованным (типовым)
программам на серийно выпускаемом
оборудовании (вибростенды, термобарокамеры,
камеры холода, влаги и других воздействий,
разрывные машины и др.) Испытаниям на
надежность и ресурс (нормальным,
сокращенным, ускоренным) подвергаются, как
правило, не изделия и технические системы в
целом, а их отдельные блоки, агрегаты и
элементы.
Независимо от целей испытаний в
состав контрольно-испытательных работ (КИР)
в общем случае входят поиск неисправностей,
регулировка и настройка, определение и
прогнозирование состояний ОИ.

СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ
531
3.9.2.2. 	СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СРЕДСТВ
ИСПЫТАНИЙ (АСИ) И КОНТРОЛЯ (АСК)
Общую структуру АСИ и АСК
определяют цели и содержание
контрольно-испытательных работ (КИР), а также
необходимость многоступенчатого преобразования
информации и воздействий, поступающих
при испытаниях на ОИ и снимаемых в виде
контролируемых сигналов с ОИ. Различные
физические величины - контролируемые
параметры ОИ — трансформируются в
сигналы определенных видов и диапазонов, а
окончательная обработка и анализ
информации производятся после их преобразования в
один вид, например цифровой код. При
формировании стимулирующих, управляющих и
регулировочных воздействий и сигналов
преобразования выполняются в обратной
последовательности.
На рис. 3.9.2 приведена типовая схема
функциональных испытаний. В зависимости
от вида измеряемых при испытаниях величин
и условий производства выбирают способы и
средства измерения. После преобразования на
выходе подсистемы анализа получают оценки
контролируемых параметров и характеристик
и заключение о состоянии ОИ. Если
показатели функционирования ОИ или значения его
параметров не соответствуют заданным и не
удовлетворяют установленным требованиям,
производится поиск места неисправностей,
регулировка или замена агрегатов ОИ.
Испытания представляют собой замкнутый
процесс, а система испытаний (ОИ -
операторы - АСК) образует замкнутый контур, в
котором человек-оператор выполняет часть
функций управления, оценки и т.д., которые
невозможно или нерационально
автоматизировать.
Схема функциональных испытаний
разделена по принципу общности функций на
ряд подсистем. В наиболее общем виде АСК
состоит из трех частей: технологической
(воздействие на ОИ), метрологической
(измерения), информационно-логической (анализ,
вычисления, оценка, представление,
регистрация данных).
На рис 3.9.3 показан пример общей
структуры АСК и ее подсистем. В состав
специальной подсистемы, отражающей
специфику ОИ, входят генераторы нетиповых
стимулирующих сигналов и воздействий (ГСС), а
также преобразователи нестандартизирован-
ных выходных сигналов ОИ в типовые
величины (напряжения, частоты, временные
интервалы и т.д.). В подсистему универсальных
преобразователей входят генераторы и
преобразователи типовых сигналов. Она может
быть связана непосредственно с ОИ, если на
него подаются и с него снимаются типовые
сигналы, или с выходами специальной
подсистемы. Подсистема обработки и управления
по выполняемым функциям и внутренней
Рис. 3.9.2. Схема функциональных испытаний

532 Глава 3.9. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ МОНТАЖНЫХ РАБОТ И ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ
структуре является специализированной
вычислительной машиной, в большинстве
случаев цифровой. Она выполняет программную
организацию автоматизированных испытаний
и включает в себя процессор, запоминающее
устройство, элементы внутрисистемной связи
и синхронизирующие устройства.
Подсистема связи с оператором состоит
из двух частей: 1) устройств, обеспечивающих
участие человека в процессе испытаний и
запоминающие информацию о ходе и
результатах контроля для последующей обработки и
использования (пульт индикации и
управления, печатающее устройство, устройства
регистрации на магнитных носителях); 2)
устройств, позволяющих человеку участвовать в
процессах подготовки испытаний и ввода
программ.
Связь с оператором О И осуществляется
с помощью выносного пульта оператора, на
дисплей которого подаются команды на
выполнение неавтоматизированных операций и
другая информация, предусмотренная
программой испытаний.
В сборочных цехах, на
контрольно-испытательных станциях и испытательных
базах, в подразделениях входного контроля
могут создаваться многоуровневые
испытательные комплексы, в состав которых входит
разнообразное контрольно-испытательное
оборудование. На рис. 3.9.4 приведена схема
многоуровневой автоматизированной системы
испытаний.
В зависимости от объема и сложности
задач на нижнем уровне могут использоваться
микроЭВМ, микропроцессорные
унифицированные управляющие комплекты,
программируемые контроллеры. ЭВМ] первого уровня
управляют работой стендов, решают
уравнения моделирования, формируют входные
воздействия на ОИ, ЭВМц осуществляют
обработку результатов, документирование,
вычисление общих и частных оценок качества,
оперативное управление процессором испытаний
(выбор и задание режимов испытаний). В
задачи ЭВМ]ц входит диагностирование и
установление места неисправностей в ОИ,
перераспределение допусков на отклонение
параметров ОИ и оценка качества,
прогнозирование показателей надежности, подготовка
исходных данных для принятия решений по
результатам испытаний. На верхнем уровне
хранится и выдается по запросу информация
о прошлых испытаниях данного и других ОИ.
3.9.2.3. 	КЛАССИФИКАЦИЯ
КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Система испытаний — это совокупность
АСК, исполнителей и ОИ (ОК),
взаимодействующих по правилам, установленным
соответствующей нормативной документацией. В
более узком понимании система испытаний —
это совокупность взаимосвязанных
технических средств для решения определенных
контрольно-испытательных задач.
Информационно-измерительная система
(ИИС) — это совокупность функционально
объединенных измерительных,
вычислительных и вспомогательных технических средств
для получения измерительной информации,
ее преобразования и обработки с целью
представления потребителю (в том числе ввода в
АСУ) в требуемом виде, и (или)
автоматического осуществления логических функций
контроля, диагностирования,
идентификации.
Измерительная система (ИС) является
совокупностью средств измерения (мер,
измерительных приборов и преобразователей) и
вспомогательных устройств, соединенных
между собой каналами связи, предназначен-

СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ
533
Рис. 3.9.4. Схема многоуровневой системы испытаний
ной для выработки сигналов измерительной
информации в форме, удобной для
автоматической обработки, передачи и (или)
использования в АСУ. В зависимости от выполняемых
функций ИИС реализуется в виде системы
автоматизированного контроля (САК),
системы технического диагностирования (СТД),
системы распознавания отказов (СРО). Во все
эти испытательные средства измерительная
система входит как подсистема.
Технические средства функциональных
испытаний в зависимости от вида, количества
и сложности выполняемых задач и
конструктивного выполнения можно разделить на
приборы, пульты, стенды, системы. Наиболее
распространенным видом
контрольно-испытательного оборудования являются стенды.
Испытательный стенд — это техническое
устройство для установки ОИ в заданное
положение, создания воздействий на него,
получения информации о его состоянии,
управления процессом и (или) объектом
испытаний. Технология функциональных испытаний
систем не всегда предусматривает установку
ОИ в определенное положение.
Разновидностью испытательных стендов
являются моделирующие стенды, т. е. стенды,
имеющие устройства для математического и
(или) физического моделирования процессов
взаимодействия ОИ с внешней средой и
объектами, с которыми ОИ функционально
связан. К ним относятся исследовательские по-
лунатурные моделирующие стенды, в состав
которых входят реальная исследуемая система
(или комплекс систем), моделирующий
комплекс, решающий системы уравнений
взаимодействия ОИ с внешней для него средой,
подсистема сбора и обработки информации,
подсистема управления процессами и другие
устройства.
Имитационные стенды создают
воздействия на ОИ без учета реакции ОИ на эти
воздействия.
По виду ОИ и месту испытаний КИО
разделяется на средства испытаний и
контроля: 1) изделия в целом; 2) входящих в него
системных комплексов, подсистем, отдельных
агрегатов, блоков и устройств в
испытательных центрах, лабораториях, цехах и на
контрольно-испытательных станциях.
Конструкция стендов и систем испытаний
определяется физическими принципами действия ОИ
(КИО для испытаний электрических,
электронных, гидравлических, механических и
других систем).
По степени автоматизации различают
следующие группы КИО:
с ручным управлением и визуальным
контролем, ручной обработкой информации и
регулировкой;

534 Глава 3.9. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ МОНТАЖНЫХ РАБОТ И ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ
с применением отдельных специализи-
рованных аналоговых устройств
автоматизированного управления, измерения, сравнения,
коммутации и т.д.;
с применением универсальных
цифровых устройств автоматизации измерений,
обработки и регистрации результатов;
с автоматизацией на базе ЭВМ и средств
вычислительной техники (ВТ) всех основных
процессов испытания и контроля, в том числе
регулировки и поиска неисправностей.
По степени универсальности и
серийности производства различают три группы КИО:
универсальное оборудование, серийно
выпускаемое специализированными
предприятиями;
специализированное и специальное
оборудование и аппаратура для сервисного
обслуживания, предназначенные для
применения в организациях, эксплуатирующих
изделия, но используемые также в серийном и
опытном производстве;
нестандартное оборудование,
предназначенное для использования при испытаниях
конкретных изделий и изготовляемое в
количестве нескольких единиц; это оборудование
может комплектоваться из универсальных и
специализированных блоков и устройств по
типовым схемам.
По характеру оценки состояния ОН или
его параметров различают КИО допускового,
параметрического, тестового контроля, а по
числу различимых состояний ОИ —
двухальтернативное (годен — не годен) и
многоальтернативное. В последнем случае поле
допуска или состояние ОИ разделяют на несколько
зон или классов, а КИО позволяет
определить, в какой зоне находится значение
параметра или в каком классе состояний
находится ОИ.
По форме и видам сигналов и способу
обработки информации различают
аналоговые, цифровые, импульсные,
комбинированные АСК.
АСК могут быть с последовательным,
параллельным (одновременно по нескольким
каналам) и параллельно-последовательным
вводом, измерением и контролем
информации.
АСК, как правило, является
многомерной системой, в которой количество
контролируемых сигналов (входов) и формируемых
воздействий (выходов) достигает десятков и
сотен. Входные величины АСК разнородны
по физической природе, диапазонам,
спектрам. Они могут быть независимы друг от
друга или иметь функциональные или
корреляционные связи.
По характеру индикаторных и
регистрирующих устройств различают следующие
АСК: с выходом на визуальные и звуковые
индикаторы АСК и ОИ; с записью на
алфавитно-цифровом печатающем устройстве; с
регистрацией на магнитную ленту или ленту
самописца, с представлением результатов на
экран дисплея и др.
3.9.2.4. 	ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ
В КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНОМ ОБОРУДОВАНИИ
Материальной базой для создания
различных видов АСК являются микроЭВМ,
микропроцессорные комплексы (МПК),
управляющие вычислительные комплексы
(УВК), периферийные устройства и другие
серийно выпускаемые микроэлектронные
средства.
Средства ВТ позволяют реализовать
различные методы повышения точности
измерений и достоверности получаемой при
испытаниях информации. Систематические
(методические и инструментальные) погрешности
снижаются путем введения поправок при
изменении внешних и внутренних условий
измерения. Поправки могут вводиться
непрерывно и при каждом измерении по тариро-
вочному графику, статической характеристике
(нелинейной функции преобразования), по
таблице зависимости выходного сигнала
датчика от изменения внешних условий
(например, по таблице влияния температуры
на выходной сигнал). Может выполняться
автоматическая непрерывная калибровка
прибора (датчика) или градуировка
измерительного канала по образцовой мере.
Влияние случайных погрешностей
существенно снижается при статистической
обработке результатов многих измерений. В
отличие от инструментального визуального
контроля при автоматизации измерений за
небольшой интервал времени можно провести
большое число измерений (сотни и тысячи за
1с).
Благодаря управляющей вычислительной
технике (УВТ) возможна замена
специализированных аппаратных средств контроля и
управления программно-аппаратными и
программными средствами. Программная
реализация задач и локальных математических
моделей процессов и объектов испытаний по
сравнению с аппаратной реализацией
обладает гораздо большей гибкостью и
универсальностью. АСК на базе ЭВМ легко
перестраивается на новый вид работ, на испытания
другого ОИ путем смены, модификации или
изменения программ. В ряде случаев могут быть
использованы методы программирования на
простейшем алгоритмическом языке по
принципиальной схеме ОИ или исходя из
логических (булевых) выражений (простейших

СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ
535
моделей ОИ). Эти методы не требуют
специальной подготовки персонала.
Функциональное разнообразие АСК*
компонуемых из ограниченного набора
унифицированных модулей различного
назначения, обеспечивается отсутствием жестких
неизменяемых конструктивно-программных
связей, легкостью сопряжения цифровой
вычислительной техники (микропроцессоров,
программируемых контроллеров,
микропроцессорных комплектов) с периферийными и
вспомогательными устройствами широкой
номенклатуры (таймеры, счетчики импульсов,
измерительная и регистрирующая аппаратура,
дисплеи, выносные пульты управления и
контроля, терминалы и т.д.). Наличие единой
внутренней магистрали связи, к которой
подключаются блоки различного
функционального назначения (процессоры, устройства
памяти, ввода—вывода и др.), позволяет
наращивать и расширять объемы и разнообразие
функций. Блочная структура У ВТ упрощает
создание иерархических многоуровневых АСК
с децентрализацией функций по уровням и
каналам связи, введение в каналы связи АСК
с ОИ "интеллектуальных” устройств для
уплотнения (концентрации) и предварительной
обработки информации.
Благодаря автоматизации испытаний на
основе микропроцессорных средств
расширяются возможности технологии
контрольноиспытательных работ, в частности возможны
практически одновременный ввод всех
стимулирующих сигналов и одновременный
контроль всех параметров. Ограничения по
количеству одновременно действующих каналов
определяются только конструктивными
особенностями ОИ и целями испытаний.
Быстродействие микроэлектронной части АСК
намного выше быстродействия большинства
ОИ. Формирование и ввод электрических
стимулирующих воздействий, измерение и
оценка значений параметров ОИ происходят
практически мгновенно, поэтому время
испытаний определяется временем процессов,
происходящих в ОИ (в частности машинным
временем работы механизмов) и временем
операций ручного управления на изделии
(нажатие кнопок, переключение тумблеров,
рычагов и т.д.).
Микропроцессор, встроенный в
измерительный прибор или сопряженный с ним,
придает ему новые качества (автоматическая
настройка, самоконтроль, исключение многих
видов ошибок при измерениях, возможность
обработки сигналов с большим уровнем шума
без использования сложных фильтров,
возможность сопряжения с ЭВМ и др.).
Программируемое оперативное запоминающее
устройство, встроенное в прибор
микропроцессора позволяет программировать работу
входных устройств в различных сочетаниях,
изменять установку порога срабатывания
аварийной сигнализации, вводить отметки
времени и задавать режим измерения в
определенных временных интервалах, проводить
различные преобразования сигналов и т.д.
3.9.2.5. 	ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОЗДАНИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СРЕДСТВ И СИСТЕМ
ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ
ОИ и АСК образуют большую систему,
которая характеризуется следующими
взаимосвязанными свойствами:
многофункциональностью применения;
иерархичностью структуры;
построением и функционированием
подсистем на разных физических принципах;
преобладанием функционального
резервирования над конструктивным;
наличием прямых и обратных
функциональных связей между подсистемами
(каналами, блоками).
Проектирование больших систем
базируется на принципах системного анализа и
системотехники. Системный анализ — это
представление и рассмотрение АСК во
взаимосвязи с ОИ, внешней средой,
организационно-техническими условиями эксплуатации.
Должны быть рассмотрены все факторы,
влияющие на эффективность создаваемого
технологического оборудования на всех
этапах его жизненного цикла (создание,
эксплуатация, модернизация, обслуживание, ремонт).
При параллельном проектировании
изделия и комплекса средств его
технологических и эксплуатационных испытаний и
контроля руководство созданием АСК
осуществляет головной разработчик изделия.
Совместно с заказчиком и изготовителем
формируются требования к его эксплуатационной и
производственной контролепригодности.
Перед тем, как сформировать
требования к АСК, необходимо определить
требования к изделию, его системам и их блокам, а
также объемы производства и годовую
программу выпуска изделия.
Процесс создания АСК разбивается на
ряд этапов [2]. Собственно проектированию
предшествует разработка технологического
обеспечения создания АСК, т.е. разработка
совокупности документов и материалов,
содержащих сведения об объекте и
технологических процессах его функциональных
испытаний, необходимых для проектирования,
изготовления и эксплуатации АСК.
В объем работ по технологическому
обеспечению контрольно-испытательных работ
(КИР) и проектирования АСК для опытного и
серийного производства изделия входят:

536 Глава 3.9. СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ МОНТАЖНЫХ РАБОТ И ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ
обеспечение производственной
контролепригодности ОИ к автоматизированным
испытаниям и контролю;
постановка задачи и выработка
концепции автоматизированных испытаний;
конструктивно-технологическая проработка и
анализ ОИ в процессе его проектирования и
составления нормативно-технической
документации (НТД) на его испытания;
определение автоматизируемых процессов КИР,
оценка возможности и необходимости
автоматизации; анализ потоков информации,
поступающей от ОИ на АСК и характеризующей
состояние ОИ;
составление и формализация
технологического процесса испытаний, разработка
технологических алгоритмов, определение форм
представления информации о результатах
испытаний;
формулировка требований к
метрологическому, программному и другим видам
обеспечения испытаний;
разработка технического задания на
проектирование АСК.
Предполагается, что АСК проектируется
для конкретного объекта, требования к
которому определяют ТУ. При проектировании
унифицированных АСК, предназначенных
для испытаний различных объектов
определенного типа (например, группы систем
автоматического управления), а также при
разработке комплекта АСК для оснащения
производства нового изделия нужно в первую
очередь определить:
оптимальный состав испытательного
оборудования, в том числе АСК, для данного
изделия или типа изделий и данного завода;
объем, содержание, необходимую
степень достоверности, форму получаемой при
испытаниях информации;
содержание и формулировку заключения
о техническом состоянии ОИ на ее основе;
возможности изготовления и
приобретения испытательных средств и комплектующих
изделий для них;
степень воспроизведения
(имитирования, моделирования) на каждом стенде
реальных условий и режимов эксплуатации ОИ.
В результате технологического анализа
может быть составлена общая схема
испытаний и схема подключения (сопряжения) АСК
и ОИ. В пояснениях к схеме должны быть
определены точки ввода и вывода сигналов,
их количество, расположение на изделии, вид
соединения и т.п. Должны быть определены
длина коммуникаций,' связывающих АСК с
ОИ (жгуты, шланги) и требования к ним. На
схеме должны быть указаны отключаемые при
испытаниях агрегаты системы, а также
размещение блоков АСК на изделии. Схема
сопряжения АСК с ОИ должна соответствовать
структурной схеме ОИ, входящей в его
технологическое описание.
При анализе ОИ нужно составлять
схемы каналов прохождения сигналов,
содержащие информацию о всех составляющих канал
элементах и уровнях входных и выходных
сигналов этих элементов. Схемы являются
исходной базой для формирования программ
поиска неисправностей.
Вся информация по ОИ, технологии
испытаний может быть введена в базе данных
системы испытаний.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александровская Л.Н., Бизяев Р.В.
Автоматизированная система контроля и
диагностики пневмогидросистем двигательных
установок. М.: Труды Международного
аэрокосмического конгресса, 1994. 634 с.
2. Норенков И.П. Введение в
автоматизированное проектирование технических
устройств и систем. М.: Высшая школа, 1986.
157 с.
3. Стоян Ю.Г., Кулиш Е.Н.
Автоматизация проектирования компоновки
оборудования летательных аппаратов. М.:
Машиностроение, 1984. 192 с.
4. Чернышев А.В. Проектирование
стендов для испытания и контроля бортовых
систем летательных аппаратов. М.:
Машиностроение, 1983. 384 с.
5. Чернышев А.В. Технология монтажа
и испытаний бортовых систем летательных
аппаратов. М.: Машиностроение, 1977. 333 с.

РАЗДЕЛ 4
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА
ПРОИЗВОДСТВА СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Глава 4.1
СБОРОЧНЫЕ РАБОТЫ
В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ
МАШИНОСТРОЕНИЯ
4.1.1. 	ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА
МАШИНОСТРОЕНИЯ
Вследствие конкуренции на мировом
рынке промышленных товаров необходимы
непрерывное совершенствование
производимых и создание новых изделий
машиностроения. Принятию решения о запуске в
производство нового изделия должны
предшествовать анализ состояния и прогнозирование
изменения потребительских и
технологических свойств нового и конкурирующих
изделий, прогнозирование спроса, анализ
производственных возможностей предприятия и
эффективности применения новых
технологий. При этом должны быть выявлены и
оценены ресурсные затраты с учетом всех этапов
жизненного цикла изделия. Решение каждой
из этих задач влияет на состав и содержание
сборочных работ, так как изделие приобретает
заданные потребительские свойства только
после завершения процесса сборки. Поэтому
технологическая подготовка производства
сборочных работ должна опираться на
системный подход к проектированию,
производству и применению изделия.
Наиболее важным аспектом системного
подхода является анализ полной структуры
сферы производства и потребления
продукции машиностроения [6]. Формализованное
представление такой структуры позволяет
использовать современные информационные
технологии для комплексного решения
проблем машиностроительного производства в
условиях рынка.
Исходным побудительным мотивом
любого производства является удовлетворение
потребностей человека. Эти потребности
многообразны и практически безграничны,
однако ресурсы для их удовлетворения
ограничены. Поэтому важным свойством товара
является объем ресурсов, используемых в
производстве и непосредственно влияющих
на цену этого товара. Между потребностью и
товаром нет взаимно однозначного
соответствия: одна и та же потребность может быть
удовлетворена различными товарами. В
условиях рынка человек выбирает товары в рамках
своих финансовых возможностей, т. е.
потребность-должна быть подкреплена
покупательной способностью, что и определяет
спрос на конкретный товар. Спрос не
является стабильной величиной: он может
существенно изменяться при насыщении рынка, при
появлении новых технологий производства
или новых, альтернативных товаров и т.п.
Принятие решения и о вступлении в
конкурентную борьбу на рынке существующих
товаров, и о предложении на рынке нового
товара требует тщательного предварительного
обоснования и прогнозирования последствий
планируемого решения. Для этого
необходимо проанализировать содержание и ресурсное
обеспечение всех стадий и этапов жизненного
цикла планируемого к производству товара во
взаимосвязи с другими аспектами
удовлетворения потребностей человека или общества в
целом.
Удовлетворение потребности в условиях
рынка осуществляется в следующем цикле:
удовлетворяемая потребность -> выбор
(проектирование) товара -> выбор
(проектирование) технологии производства товара -*
выбор (проектирование) орудий производства
товара -» выбор (проектирование)
производственной системы -> формирование

дейст538 Глава 4.1. СБОРОЧНЫЕ РАБОТЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ МАШИНОСТРОЕНИЯ
вующей производственной системы ->
производство товара -» удовлетворение
потребности. В действительности схема удовлетворения
потребности намного сложнее и может
включать в себя, кроме производственного цикла,
циклы распределения, потребления и
утилизации отходов. Совокупность всех этих
циклов образует производительную сеть для
удовлетворения рассматриваемой потребности
рынка (рис. 4.1.1). Очевидно, такая схема
производительной сети в общем случае
применима для удовлетворения любых
потребностей. Построение реальной производительной
сети для удовлетворения конкретной
потребности заключается в декомпозиции схемы
путем детализации элементов и связей этой
схемы.
Рис. 4.1.1. Укрупненная схема производительной сети

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА МАШИНОСТРОЕНИЯ
539
Структура производительной сети может
быть весьма сложной. Цикл производства
некоторого товара В — блоки 1.0- 1.6
включает шесть этапов:
1. Исходя из заданной потребности
устанавливается необходимо ли производство
товара В, определяется его требуемое
количество и качество.
2. Проектируется технология Т(В)
производства товара; если возможны различные
технологии, то выбирается оптимальная
технология производства.
3. Проектируется набор П(В) орудий
производства товара при выбранной
технологии Т(В).
4. Проектируется производственная
система Р(В) для производства товара по
выбранной технологии.
5. Создается действующая система Р(В)
производства товара по выбранной
технологии.
6. В результате функционирования
производственной системы Р(В) выпускается
готовый товар В для удовлетворения заданной
потребности.
Однако в этот перечень не входят
работы, связанные с созданием орудий
производства П(В). Их содержание и очередность
выполнения однозначно не определены, а
зависят от многих факторов: технологии
производства товара, возможности использования
уже имеющихся орудий производства,
научно-технического уровня машиностроения и
т. д. Поэтому развернутая схема производства
товара может иметь весьма сложную
структуру-
Орудия производства любого товара
включают в себя совокупность машин
различного назначения - технологических,
транспортных, энергетических и т.п., а также
разнообразные средства технологического
оснащения производства — станочное
оборудование, инструменты и приспособления. В
. *
общем случае множество Д машин,
необходимых для реализации выбранной технологии
производства, содержит уже известные
машины А® и новые машины А,- , которые еще
должны быть спроектированы и изготовлены:
А* = А?иА;.
Если для реализации выбранной
технологии производства товара применяются уже
известные машины, то А* = Д° и схема
производства соответствует блокам 1.1 - 1.6 (см.
рис. 4.1.1). Если в состав А* будут входить и
новые машины Ах , то они должны быть
спроектированы и изготовлены. При
имеющихся в наличии средствах производства
IIj , необходимых для изготовления новых
машин Ах , этапы создания действующей
системы Р(В) производства товара и само
производство сдвигается на более позднее
время - после изготовления и включения в
производственную систему новых машин Д .
Возможен случай, когда существующие
методы и средства производства не позволяют
изготовить новые машины требуемого
качества; тогда необходимо создание новых средств
производства /Ту в дополнение уже
имеющимся средствам 77у :
я; = 77,°иЯу.
Для получение новых средств
производства IJj необходима производственная система
с составом средств производства П\ ; для
случая, когда эти средства уже существуют,
схема производственной системы приведена
на рис. 4.1.2. Сдвиг по времени начала
производства товара В здесь будет еще больше, чем
Af, JJj , — существующие машины и средства

540 Глава 4.1. СБОРОЧНЫЕ РАБОТЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ МАШИНОСТРОЕНИЯ
в случае, когда производственный потенциал
достаточен для изготовления новых машин
Aj . Если же Пк , в свою очередь, должны
включать в себя вновь создаваемые средства
производства Пк , то производительная сеть
еще больше удлиняется, включая новые
компоненты.
Появление новых машин А/ , новых
средств производства Пj , Пк и других
может быть обусловлено двумя принципиально
различными причинами:
1) существующие машины (средства
производства) в принципе не могут
обеспечить получение требуемого товара;
2) существующие машины (средства
производства) позволяют получить требуемый
товар, но требуют неприемлемых затрат на
реализацию производства.
В первом случае потребность известна, а
способ ее удовлетворения неизвестен и
вопрос о создании средств, обеспечивающих
удовлетворение данной потребности,
решается не столько с учетом имеющихся ресурсов,
сколько исходя из высших государственных
интересов.
Во втором случае требуемый товар не
является жизненно необходимым настолько,
что для его получения могут быть
использованы все имеющиеся ресурсы. Поэтому могут
выполняться только
научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы с
целью создания методов и средств получения
товара с приемлемыми затратами ресурсов, а
пока эта проблема не будет решена, общество
не получит данный товар.
Поиск методов и средств сокращения
затрат ресурсов осуществляется всегда, так
как сокращение затрат на производство
любого товара всегда желательно — это является
постоянным фактором, требующим
совершенствования методов и средств
производства. Однако переход к новым машинам,
методам и средствам производства осуществляется
только при увеличении экономического
эффекта.
Формально схемы на рис. 4.1.1, 4.1.2
представляют собой графы, вершины которых
соответствуют определенным объектам —
проектам, этапам работ, машинам,
производственным системам и потребному товару, — а
дуги соответствуют причинно-следственным
отношениям между этими объектами. На этих
схемах объекты выступают в некотором
стационарном, конечном состоянии, однако в
действительности каждому из этих объектов
соответствует несколько этапов их состояния,
характеризующих жизненный цикл (ЖЦ)
объекта. Жизненный цикл машины может
быть разделен на следующие этапы:
научно-исследовательские работы
(НИР), связанные с разработкой принципов
действия машины;
опытно-конструкторские работы (ОКР),
связанные с экспериментальной проверкой
возможности реализации данной машины;
конструкторская подготовка
производства (КПП), связанная с конструированием
машины и разработкой технической
документации на ее изготовление и эксплуатацию;
технологическая подготовка
производства (ТПП), связанная с проектированием
методов и средств производства и созданием
производственной системы для изготовления
машины;
изготовление машины (И) в процессе
производства;
эксплуатация машины (Э);
утилизация машины (У) в результате ее
морального и физического износа.
Таким образом, возможные состояния
машины образуют множество
^ЖЦ = ^НИР ^ОКР лкпп
Л™,Л»,Л?,Л*).
Из перечисленных состояний только
эксплуатация машины является
продуктивным этапом, когда машина используется для
получения потребного товара, все остальные
этапы - непродуктивные, и затраты на их
реализацию объективно относятся к
нежелательным потерям.
В связи с требованиями рынка одним из
важнейших факторов является время
получения потребного товара и, следовательно,
время поступления в эксплуатацию машины,
реализующей технологию получения товара.
Для учета фактора времени сеть (см. рис.
4.1.2) 	должна быть дополнена вершинами,
соответствующими этапам жизненного цикла
каждого объекта. Принцип дополнения этой
сети для случая, когда производство продукта
В осуществляется с помощью вновь
создаваемой машины Af при существующих средст-
вах производства 11 j этой машины, пояснен
на рис. 4.1.3. Этапы жизненного цикла
машины Aj показаны штриховой линией и
некоей
торые из возможных связей этапов At м с
другими объектами показаны штриховой
линией. Аналогичное расширение и связи могут
быть сделаны и для других объектов сети (см.
рис. 4.1.2).
Введение этапов жизненного цикла
объектов в сеть позволяет установить на этих

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА МАШИНОСТРОЕНИЯ
541
этапах затраты ресурсов и времени на их
реализацию. Эта сеть может быть использована и
для выбора стратегии создания новой
техники, определения "глубины" обновления не
только самих машин для производства товара,
но и средств производства этих машин. Чем
более глубокими будут изменения в составе
средств производства, тем позже начнется
производство товара и его появление на
рынке, однако это может обеспечить более
высокое качество и более низкие издержки
производства.
Совокупность всех средств
технологического оснащения производства и других
средств, обеспечивающих создание
разнообразных товаров и орудий их производства,
образует технологическую среду
машиностроения. Именно свойства технологической среды
определяют уровень развития
машиностроения.
В формировании технологической среды
первостепенная роль принадлежит процессам
проектирования машин, технологий и средств
оснащения производства. Потребности
создания и развития высокоэффективных
производств в современных условиях привели к
возникновению ряда противоречивых
тенденций. С одной стороны, очевидна
необходимость применения компьютеров на всех
стадиях производства, а с другой, —
существующая методология создания машин
малоприемлема в условиях производства с высокой
степенью автоматизации. Возникает проблема
общего системного представления процесса
создания машины на основе применения
конструкторско-технологической информати -
ки как области науки, занимающейся
получением, обработкой, хранением и передачей
информации в производственном процессе.
Конструкторско-технологическая информати -
ка — это база для интеграции процессов
конструирования машины, проектирования
технологических процессов, орудий производства
и самого процесса изготовления машин в
рамках единой информационной модели,
соответствующей схеме производительной
системы (см. рис. 4.1.1).
Первоисточником информации,
определяющим создание любой машины или
комплекса машин, является определенная
потребность человека или общества. Состав
решаемых задач и эффективность
функционирования любой производительной системы
определяются, главным образом, принятой
технологией производства товара,
удовлетворяющего заданную потребность. Технология,
определяя метод получения товара,
непосредственно, но не однозначно связана со
средствами, применяемыми для реализации этого
метода. Однако именно в технологии

концен542 Глава 4.1. СБОРОЧНЫЕ РАБОТЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ МАШИНОСТРОЕНИЯ
трируются все существенные особенности
функционирования машины, связанные с ее
целевым назначением.
Как проектно-конструкторская задача,
выбор технологии относится к числу плохо
формализуемых задач, поскольку влияющие
на принятие решения факторы и связи между
ними чрезвычайно многообразны, физически
разнородны и чаще всего не имеют явно
выраженных количественных зависимостей.
Поэтому на концептуальном уровне разработка
технологии получения товара представляет
собой скорее творческий процесс, трудно
поддающийся автоматизации. На этом уровне
разработки технологии конкретизируются
цели ее создания, определяются физические
эффекты и принципы, закладываемые в
основу ее функционирования. После решения
концептуальных проблем дальнейшие этапы
разработки технологии становятся все более
определенными и ясными по составу
решаемых задач и по методам их решения.
Для технико-экономической оценки
вариантов технологий используются различные
укрупненные зависимости, характеризующие
как технико-экономические параметры
процессов производства, так и параметры
качества товара.
Определив потребное количество и
качество товара, удовлетворяющего заданную
потребность, укрупненную технологию и
основные технико-экономические показатели
производства товара, приступают к разработке
технического задания (ТЗ) на создание
машины. Техническое задание содержит описание
цели создания машины и граничных условий,
связанных с достижением этой цели. При
этом указываются все функции и действия,
необходимые для получения требуемых
результатов, описываются требуемое качество
получаемых результатов и критерии поиска
оптимального варианта конструкции машины.
Содержание ТЗ должно также отражать
взаимосвязь проектируемой машины с внешней
средой на всех этапах ее жизненного цикла
при проектировании и подготовке
производства, в процессе изготовления, эксплуатации,
ремонта и утилизации.
Следующим этапом является разработка
принципиальной функциональной схемы
машины, обеспечивающей выполнение
требуемого служебного назначения. При
реализации сложных технологий все функции, как
правило, не могут быть эффективно
выполнены одной машиной и поэтому создается
комплекс машин, реализующих всю
технологию производства. Поэтому фактически
существуют два типа функциональных схем:
функциональная схема комплекса машин,
реализующих технологию производства товара
в целом, и функциональные схемы отдельных
машин, входящих в этот, комплекс. Весьма
важной задачей является выбор оптимальных
функциональных схем комплекса в целом и
отдельных машин; основными критериями
оптимизации здесь будут показатели
производительности и экономической эффективности
всего комплекса.
Принципиальная функциональная схема
отражает состав и взаимосвязь
функциональных элементов машины, а также характер их
поведения при выполнении служебного
назначения.
Для механических устройств машины
важным этапом проектирования является
разработка кинематической схемы. Главная
цель разработки кинематической схемы
заключается в том, чтобы оптимальным образом
реализовать требуемые законы движения
исполнительных звеньев и поверхностей,
соответствующие служебному назначению
машины. Эти законы должны обеспечиваться
наиболее простыми средствами, надежно и
экономично. Решение может быть
многовариантным. В каждом случае исходя из
требуемого закона движения исполнительных
поверхностей рассчитывают параметры
составляющих звеньев кинематических цепей как
по номинальным значениям, так и по
допустимым отклонениям.
Основным результатом разработки
кинематической схемы является синтез средств
реализации требуемых законов движения
исполнительных механизмов и динамических
характеристик движения звеньев
кинематических цепей машины.
Следующий этап связан с разработкой
конструктивной схемы, реализующей
выбранную на предыдущем этапе кинематическую
схему машины. Главное при этом —
рациональная конструктивная реализация
требуемых законов движения исполнительных
поверхностей машины. По трудоемкости
выполнения это наиболее сложный этап, где, с
одной стороны, наиболее проявляются
творческие способности конструктора, а с другой, —
его умение эффективно использовать уже
имеющиеся в данной предметной области
оптимальные решения. При этом
накладываются дополнительные условия и ограничения
(весовые, прочностные, эргономические и
др.), которые должны быть учтены в каждом
конкретном случае. Это достигается путем
расчетов элементов конструкции на
прочность, жесткость и др. Как правило, методы
расчета достаточно формализованы, и расчеты
выполняются с применением ЭВМ.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА МАШИНОСТРОЕНИЯ
543
Завершающим этапом конструкторской
подготовки производства является разработка
компоновочных, сборочных и деталировочных
чертежей машины и другой
проектно-конструкторской документации, необходимой для
технической подготовки, производства и
эксплуатации изделия.
Уже при решении
проектно-конструкторских задач создания машины начинается
технологическая подготовка производства:
отработка конструкции сборочных единиц и
деталей на технологичность, проектирование
технологических процессов сборки машины,
ее агрегатов, узлов и подузлов,
технологических процессов изготовления деталей
машины, проектирование средств технологического
оснащения производства.
Обеспечение технологичности
конструкции машины — одна из важнейших функций
технологической подготовки производства [7].
Эта задача решается на основе
математического моделирования производства, т.е. на
основе проектирования технологических
процессов изготовления элементов конструкции
машины. Проектирование технологических
процессов начинают с процессов сборки.
Сборка — завершающий этап изготовления
машины и требования к элементам
конструкции, поступающим на сборку, отражаются на
содержании предшествующих сборке
технологических процессов изготовления деталей
машин.
Разработка технологического процесса
изготовления детали начинается с анализа
требований к изготовлению и эксплуатации
деталей и выбора метода получения заготовки.
Затем проектируются маршрутный и
операционный технологические процессы
изготовления детали, включая выбор способов
обработки, их режимов, выбор оборудования,
инструмента и оснастки, нормирование работ и
т.д.
Для реализации технологических
процессов изготовления деталей и сборки
машины необходимы средства технологического
оснащения — оборудование, инструменты,
оснастка. Может оказаться, что
существующие средства технологического оснащения
либо недостаточно эффективны, либо вообще
не могут обеспечить изготовление деталей и
сборочных единиц требуемого качества. В
этом случае приступают к проектированию
самих средств оснащения производства.
Этапы их проектирования те же, что
проектирования самой машины: разработка
технического задания, разработка принципиальной,
функциональной схем и т.д. После
проектирования и изготовления средств оснащения
начинается собственно процесс изготовления
машины, а готовая машина включается в
процесс получения товара, удовлетворяющего
потребность - и цепь замыкается (см. рис.
4.1.1) 	.
Для принятия решения о запуске в
производство нового товара необходима
информация о потребных ресурсах и возможных
затратах во всех звеньях производительной
системы с учетом прогнозируемой глубины
обновления методов и средств производства
по схеме (см. рис. 4.1.2). Для этих целей
используется комплекс взаимосвязанных
моделей проектирования объектов (см. рис. 4.1.1,
4.1.2) 	, создаваемый средствами системы
проектирования ИСТРА.
Комплекс таких моделей на
концептуальном уровне проектирования объектов
схемы (см. рис. 4.1.2) показан на рис. 4.1.4, где
обозначено: В1^ - технические требования к
то
товару В, А — техническое задание на
проектирование изделия Aj , ЯТЗ —
техническое задание на проектирование средств
производства Пj . Структурные модели
проектирования представляют собой
полихроматические множества и графы: модель S(B) служит
для выбора (проектирования) товара В\
модель s{TB) - для выбора (проектирования)
технологии производства товара В, модель
.У(лв) - для выбора (проектирования)
орудий производства товара, модель £(/#) -
для выбора (проектирования)
производственной системы, и т.д. Для определения
потребных ресурсов и возможных затрат
структурные модели дополняются количественными
моделями расчета технико-экономических
показателей. Как видно из правой части
рисунка, информационные связи между
моделями и объектами проектирования позволяют
моделировать создание и функционирование
всей производительной системы до
формирования и функционирования реально
действующей системы, что обеспечивает
возможность получения информации, необходимой
для принятия решения о запуске в
производство нового товара.
Следует иметь в виду, что на схемах,
приведенных на рис. 4.1.1-4.1.4 показаны
только прямые потоки информации; процесс
же проектирования идет в итерационном
режиме с возможностью возвращения на
предыдущие этапы для корректировки исходных
данных и результатов проектирования с
целью выбора оптимального решения.

544 Глава 4.1. СБОРОЧНЫЕ РАБОТЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ МАШИНОСТРОЕНИЯ
4.1.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
ПРОИЗВОДСТВА СЛОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ
В современном машиностроении
широко развита кооперация производства сложных
изделий. Состав компонентов, изготовляемых
на разных предприятиях, определяется на
основании схемы конструктивного,
технологического и эксплуатационного членения
изделия. Результатом такого членения
является резкое возрастание значимости сборочных
работ в технико-экономических показателях
производства сложного изделия.
При использовании кооперации
эффективность производства изделия зависит от
рациональной схемы организации
кооперационных поставок и эффективности
производства сборочных единиц на каждом отдельном
предприятии. Основной целью каждого
предприятия является удовлетворение потребителя
продукцией предприятия с помощью
способов, более эффективных, чем у конкурентов.
Базисом для достижения целей предприятия
является состояние его технологической
среды по отношению к производимому изделию.
Основными задачами технологического
мониторинга являются анализ существующих и
прогнозирование новых изделий, определение
производственных возможностей предприятия
и требуемых изменений методов и средств
производства с учетом конъюнктуры рынка.
Решение основных задач технологического
мониторинга основано на структурном
моделировании технологической среды.
Продукция машиностроения создается
для получения определенного полезного эф-

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПРОИЗВОДСТВА СЛОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ
545
фекта. И на создание продукции, и на
получение полезного эффекта затрачиваются
определенные ресурсы. Поэтому
технико-экономическая эффективность продукции
машиностроения определяется на основе сравнения
полезного эффекта и необходимых затрат
ресурсов. Основными ресурсами являются
материалы (вещества), энергия, информация,
время и пространство, необходимые для
создания, применения и утилизации продукции
машиностроения после завершения ее
использования, а также людские ресурсы на
всех этапах жизненного цикла продукции
машиностроения.
При создании новой машины
необходимо добиваться повышения экономического
эффекта за весь период использования
машин. Экономический эффект зависит от
множества технологических,
организационнопроизводственных и эксплуатационных
факторов. Значимость каждого из этих факторов
зависит от функционального назначения
машины.
Экономический эффект определяется
соотношением полезной отдачи машины, ее
стоимости и суммой эксплуатационных
расходов за весь период работы. Поэтому
стоимость машины иногда оказывается лишь
незначительной составляющей общих затрат.
Применительно к конкретной машине
полезная отдача может быть охарактеризована
различными показателями, например, для
тракторов и комбайнов это может быть годовая
(сезонная) наработка в гектарах, для грузового
автотранспорта — наработка
тонно-километров при перевозке грузов, и т.п. Эти
показатели не являются неизменными, так как в
результате старения и износа машины ее
производительность снижается. Однако
конструктивное совершенство отдельной машины не
всегда является показателем высокой
экономической эффективности комплекса машин,
что требует системного подхода к созданию
комплексов машин.
Методы и средства удовлетворения
жизненных потребностей постоянно развиваются,
что является причиной постоянного
совершенствования и развития всех видов
продукции машиностроения. Для успешного
прогнозирования технического уровня и
эффективности продукции машиностроения
необходимо знать процессы развития жизненных
потребностей и связанных с обеспечением этих
потребностей технических систем.
Практическое решение задач прогнозирования новых
товаров на уровне комплексов машин,
отдельных машин и приборов требует
тщательного анализа области применения, особенно
если это новая область.
Прогнозирование появления
конкретных новых изделий машиностроения и
укрупненный анализ их свойств осуществляются
путем реализации начальных этапов
проектирования этих изделий, включающих
разработку технических требований к изделию.
Эффективное удовлетворение изделием
потребности, ради которой оно создается, является
основным показателем качества этого
изделия. Поэтому наличие достаточно полного и
точного описания потребности в данном
изделии — обязательное условие, на основании
которого определяют исходные данные —
технические требования к изделию. Состав
технических требований должен обеспечивать
достижение заданного качества
проектируемого изделия с учетом его взаимосвязи с
внешней средой на всех этапах жизненного
цикла — от прикладных исследований и
опытно-конструкторских работ до
технологической подготовки производства,
изготовления, эксплуатации и утилизации.
Производственные возможности
предприятия характеризуют два качественно
различных показателя:
физическая возможность реализации
изделия в данной технологической среде без
учета ресурсных ограничений;
достаточность материальных,
энергетических, информационных, трудовых и
финансовых ресурсов при физической возможности
реализации изделия в данной
технологической среде.
Решение задач ресурсного обеспечения
относится к проблематике экономики и
организации производства; определение
физической возможности реализации изделия в
данной технологической среде является одной из
основных проблем технологического
мониторинга.
Основным методом решения задач
технологического мониторинга является
математическое моделирование производства, в
результате которого должна быть получена
физически возможная технология производства
изделия с приемлемыми
технико-экономическими показателями.
Технологическое проектирование
осуществляется на различных уровнях обобщения
решаемых задач. Вначале решается задача
определения минимального количества этапов
производства и оптимального состава
способов обработки элементов изделия; затем
разрабатываются оптимальные технологические
процессы для различных способов обработки
и сборки. Если математическое
моделирование из-за трудности формализации каких-
либо процессов производства оказывается
нецелесообразным, используются экспертные
18 — 4204

546 Глава 4.1. СБОРОЧНЫЕ РАБОТЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ МАШИНОСТРОЕНИЯ
системы, действующие в соответствии с
правилами искусственного интеллекта.
Технологическая среда для производства
сложного изделия имеет четко выраженную
иерархическую систруктуру: подсистемами
низшего уровня, входящими в
производственную систему, являются подсистемы
заготовительно-штамповочных работ,
механообработки, сборки и т. п. Каждая из этих
подсистем, рассматриваемая как отдельная
система низшего уровня, также является
иерархической. Элементом самого низкого уровня
в иерархии технологической среды является
технологический модуль, включающий в себя
конкретное оборудование, оснастку,
инструмент и исполнителей. Функциональными
элементами технологической среды являются
элементы иерархии системы, средства
производства и исполнители. В соответствии с этим
на каждом иерархическом уровне должны
учитываться:
структурные свойства системы данного
уровня (состав и взаимосвязь элементов
системы, связи с другими системами
одинакового и высших уровней);
функциональные свойства системы
(функциональные связи между входными и
выходными параметрами системы;
функциональные свойства элементов системы;
физические, информационные и другие процессы
в данной системе).
Знание указанных свойств и отношений
между ними позволяет решить каждую задачу
технической подготовки производства с
учетом любых свойств технологической среды,
т.е. решить комплексно все задачи
конструкторского и технологического проектирования.
Математическое моделирование
технологической среды предприятия осуществляется на
различных уровнях функциональной и
организационной иерархии — от предприятия в
целом до технологических модулей.
Основная проблема разработки
технологии производства изделия — выбор и
проектирование оптимальных технологических
процессов изготовления изделия и всех его
элементов до деталей и нормалей
включительно. Автоматизированное проектирование
технологических процессов всех видов при
технологическом мониторинге осуществляется
по типовым математическим моделям
системы ИСТРА [1, 2, 6, 7].
Создание новых изделий часто является
результатом разработки
проектно-конструкторских решений, для реализации которых
существующие методы и средства
производства оказываются недостаточными. В этих
случаях уже на этапе проектирования изделия
необходимо проверить, возможно ли
производство данного изделия существующими
методами и средствами, а если нет, — то
возможно ли создание новых методов и средств
производства, обеспечивающих изготовление
изделия с требуемыми
технико-экономическими показателями производства. Таким
образом, технологический мониторинг связан с
решением и прямой, и обратной задачи
технологического проектирования (см. рис.
1.3.15). При решении прямой задачи на
основании данных о
конструктивно-технологических свойствах изделия разрабатывается
технологический процесс изготовления изделия, а
если изготовление изделия невозможно, то
устанавливается состав недостающих
элементов производственной системы. При решении
обратной задачи технологического
проектирования выявляются изделия, которые могут
быть изготовлены в данной производственной
системе, а для изделий, которые не могут
быть изготовлены, определяются
необходимые изменения их конструкции, после
которых эти изделия также могут быть
изготовлены в“ данной производственной системе.
Аналогично решаются прямая и обратная задачи
технологического проектирования с целью
повышения эффективности производства
изделия. Чтобы рекомендации по изменению
конструкции изделия, состава и свойств
элементов производственной системы для
улучшения показателей технологичности изделия
носили конкретный характер, задачи
технологического мониторинга необходимо решать
на основе математического моделирования
производства, отражающего реальное
содержание технологических процессов, методов и
средств производства.
Состав F^A-^fp контуров изделия,
вычисляемый по формуле (1.3.42), определяет
два способа обеспечения возможности
производства изделия: 1) в состав производственной
системы должно быть включено новое
оборудование, инструмент, оснастка, реализующие
контуры 2) контуры изделия
следует изменить так, чтобы их можно было
реализовать в системе Р, а это потребует
изменения конструкции изделия. Выявление
преимуществ способа осуществляется
моделированием процесса производства в обоих
случаях. Для оценки первого способа в состав
элементов Р следует включить как
имеющиеся в наличии средства оснащения
производства, так и намечаемые к приобретению,
известные по каталогам и другим источникам
информации, свойства которых обеспечивают
реализацию контуров /*(>4/)^. Включение в
модель производственной системы средств

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И ЗАДАЧИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
547
технологического оснащения, которыми
предприятие не располагает, позволяет
выявить технологические функции и
эффективность этих средств до того, как они будут
приобретены. Для оценки второго способа
необходимо определить ущерб от изменения
конструкции изделия с целью обеспечения
возможности его изготовления в
существующей производственной системе и сравнить
затраты на возмещение этого ущерба с
затратами на модернизацию производственной
системы, определяемые при реализации
первого способа.
Если изменение конструкции изделия
Aj невозможно или нецелесообразно, а
недостающие элементы производственной
системы не могут быть приобретены, то они
должны быть заново спроектированы и
изготовлены; при этом состав контуров Р{А)\
является основой для разработки
технического задания на создание новых средств
оснащения производства.
Обратная задача технологического
проектирования решается по тем же моделям
производственной системы. Отличие от
прямой задачи заключается лишь в том, что
входом является набор Р элементов
производственной системы, характеризующих у-й
технологический процесс, а выходом — состав
контуров F(Pj} = , характеризующих
изделие Aj , которое может быть изготовлено
при выполнении данного технологического
процесса.
Разработку рекомендаций по изменению
производственной системы и конструкции
изделия с целью улучшения
технико-экономических показателей производства
целесообразно начинать на самых ранних этапах
технической подготовки производства изделия.
Уже на этапе выбора функциональной схемы
изделия могут быть сделаны некоторые
выводы об эффективности производства изделия в
целом. Однако более содержательные выводы
и рекомендации получаются при анализе
конкретных особенностей конструкции
изделия, т. е. начиная с этапа выбора
конструктивной схемы. Здесь определяются
конструктивный облик основных агрегатов, узлов и
наиболее ответственных деталей, а также
компоновочные решения. Полученные при
этом данные, как правило, достаточны для
определения и укрупненной оценки
возможных видов обработки элементов конструкции
в процессе их изготовления.
Хотя процессы производства и ремонта
относятся к принципиально различным
этапам жизненного цикла изделия, физическое
содержание технологических процессов
изготовления и ремонта изделия имеет много
общего, поэтому при моделировании
производственной системы и системы ремонта изделия
используются сходные математические
модели и методы решения соответствующих задач;
математические модели и методы
моделирования эксплуатации изделий машиностроения
также сходны с моделированием
производства. Утилизация также может трактоваться как
технологический процесс изменения
конструкции изделия до заданного состояния. Это
и позволяет включать в технологический
мониторинг все основные этапы жизненного
цикла изделия.
Глава 4.2
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СБОРОЧНЫХ РАБОТ
4.2.1. 	ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И ЗАДАЧИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Техническая подготовка производства
сложных изделий машиностроения
разделяется на конструкторскую и технологическую.
Конструкторская подготовка включает в себя
разработку технического задания на
проектирование изделия, соответствующего
современному уровню развития науки и техники и
разработку технического предложения,
эскизного, технического и рабочего проекта,
изготовление и испытание опытных образцов.
Запуск в серийное производство
осуществляется поэтапно: освоение выпуска головной
серии, освоение ритмичного мелкосерийного
производства и переход к крупносерийному
производству. В задачи технологической
подготовки производства входят обеспечение
технологичности конструкции
проектируемого изделия и высококачественного
серийного изготовления при наименьших трудовых
и материальных затратах в заданные сроки и в
требуемых количествах. Эти задачи решают
при технологическом проектировании,
включающем в себя отработку конструкции
изделия на технологичность, проектирование
технологических процессов и средств оснащения
производства.
Вследствие необходимости сокращения
сроков подготовки производства и ускорения
выпуска новых изделий на разных этапах
освоения выпуска изделий используют
технологические процессы сборки, различающиеся
организацией сборочных работ, применяемой
сборочной оснасткой, оборудованием,
инструментом и т.д. Технологические процессы
18*

548
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
сборки разделяются на временные и рабочие.
Временные технологические процессы
характерны в основном для первого этапа освоения в
производстве нового изделия, при
изготовлении деталей и сборке изделий головной
серии. Временная технология описывается в
документации в укрупненном виде, содержит
общий план и маршрутную технологию
обработки деталей, узлов и агрегатов в различных
цехах и технологические условия на
межцеховую поставку деталей. При изготовлении
изделия по временной технологии пользуются в
основном универсальным оборудованием и
инструментом, применяют небольшое число
специальных приспособлений, работы
нормируются по опытно-статистическим нормам.
На основе опыта, полученного при
изготовлении изделия по временной технологии,
разрабатывают и внедряют рабочие
технологические процессы серийного производства,
оснащают цехи высокопроизводительным
оборудованием для того, чтобы обеспечить
заданную программу выпуска изделий
требуемого качества при высоких
технико-экономических показателях. К моменту освоения
производством рабочих технологических
процессов, оснастки и оборудования переходят к
ритмичному серийному выпуску изделий.
При описании структуры
технологического процесса изготовления изделий
элементы (составные части) процесса
представляют как технологические операторы (см.
подразд. 1.1.2). В зависимости от уровня
унификации структуры технологические
процессы сборки подразделяют на типовые,
унифицированные и единичные.
Типовым является технологический
процесс сборки с заранее установленными
составом и последовательностью выполнения
технологических операторов (операций,
переходов и т.д.) и составом оборудования,
инструмента и оснастки.
Унифицированным по
последовательности технологических операторов считается
технологический процесс сборки с заранее
установленной последовательностью
получения требуемых свойств сборочной единицы;
возможны варианты технологического
процесса, различающиеся составом операторов
или средств оснащения — оборудования,
инструмента, оснастки. К унифицированным по
составу операторов относится
технологический процесс сборки, все варианты которого
имеют неизменный состав операторов;
возможные варианты технологического процесса
различаются последовательностью
выполнения операторов. Унифицированным по
составу оснащения является технологический
процесс сборки, все варианты которого имеют
неизменный состав оборудования,
инструмента и оснастки; при этом возможные варианты
технологического процесса могут различаться
и составом, и последовательностью
технологических операторов.
Единичным считается технологический
процесс сборки, возможные варианты
которого могут различаться и составом всех
элементов (технологических операторов, средств
оснащения) и последовательностью
технологических операторов.
Технологические процессы сборки могут
включать в себя стандартные, типовые и
единичные технологические операции.
Содержание стандартных технологических операций
(СТО) регламентируется отраслевой
нормативно-технической документацией.
Содержание типовых технологических операций
(ТТО) регламентируется отраслевой
нормативно-технической документацией
предприятия.
Проектирование сборочных работ
состоит из трех взаимосвязанных этапов.
1. Выбор схемы базирования и состава
сборочной оснастки:
выбор схемы базирования элементов
сборочной единицы;
выбор конструктивной схемы
сборочного приспособления;
выбор схемы увязки технологической
оснастки (при связанном методе
образования размеров и форм элементов
конструкции изделия [9]).
2. Определение последовательности
установки элементов сборочной единицы:
выбор возможных
последовательностей установки элементов сборочной
единицы с учетом условий базирования
и доступа в зону сборки;
выбор оптимальной
последовательности установки элементов сборочной
единицы.
3. Проектирование технологического
процесса сборки:
выбор состава и последовательности
выполнения операций соединения,
механической обработки в разделочных
стендах, герметизации, контроля и
других операций при заданной
последовательности установки элементов
сборочной единицы;
выбор состава оснастки,
инструмента, оборудования и вспомогательных
материалов;
определение состава и квалификации
исполнителей;
расчет технико-экономических
показателей и выбор оптимального варианта
технологического процесса сборки.

РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЧЛЕНЕНИЯ И СХЕМЫ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ 549
Указанные задачи решаются при
условии, что состав сборочной единицы и схема
ее сборки уже определены. Однако сам выбор
схемы технологического членения и сборки
связан с содержанием технологического
процесса сборки. Возможна только такая схема
технологического членения изделия и
соответствующая ей схема сборки, при которых
технологический процесс сборки может быть
реализован. Поэтому укрупненно выбор
возможной схемы технологического членения и
схемы сборки осуществляется таким образом:
формируется схема членения изделия и
определяется состав элементов конструкции,
входящих в каждую сборочную единицу;
для каждой сборочной единицы
проектируется технологический процесс сборки.
Если для каждой сборочной единицы в
схеме членения изделия существует хотя бы
один вариант технологического процесса
сборки, то такая схема технологического
членения возможна. Для выбора оптимального
варианта различные возможные схемы
технологического членения сравнивают по
технико-экономическим показателям, принятым в
качестве критерия оптимальности. Таким же
образом связан с проектированием
технологических процессов выбор схемы сборки,
схемы базирования и состава оснащения
сборочных работ. Обычно задачи первого этапа
проектирования сборочных работ решают еще
на стадии проектирования изделия при
отработке технологичности конструкции
одновременно с выбором схем конструктивного,
эксплуатационного и технологического членения
сборочных единиц, а также схем их сборки;
результаты решения всех этих задач включают
в состав директивных технологических
материалов.
Задачи второго и третьего этапов
проектирования сборочных работ относятся к
проектированию собственно технологических
процессов сборки. Для получения
оптимальных проектных решений задачи всех трех
этапов должны решаться комплексно, что
возможно только посредством САПР.
4.2.2. 	РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ЧЛЕНЕНИЯ И СХЕМЫ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ
Схема технологического членения
изделия однозначно определяет состав сборочных
единиц схемы сборки. Из формул (1.2.1),
(1.2.2) и (1.2.3), следует, что иерархическая
структура сборочных единиц схемы сборки
получается простой заменой ориентации дуг
графа-дерева схемы членения на
противоположную. В основном на выбор схемы
технологического членения влияют
производственные факторы и технико-экономические
показатели сборки изделия.
Состав элементов конструкции,
входящих в конкретную сборочную единицу,
влияет на условия базирования и доступ в зоны
выполнения операций технологического
процесса сборки и поэтому влияет на выбор схем
базирования, возможность применения
различного оборудования и оснастки. Это, в
свою очередь, влияет на трудоемкость и
технологическую себестоимость сборки, а также
возможность применения
высокопроизводительного оборудования и средств
автоматизации сборочных работ.
Формированию схемы технологического
членения изделия А предшествует
определение возможных составов сборочных единиц
низших порядков, каждый из которых
удовлетворяет следующим требованиям:
наличие в составе элементов сборочной
единицы заданных звеньев конструктивных
контуров в соответствии с техническими
условиями на сборку изделия;
собираемость, т. е. возможность
установки и соединения каждого элемента с
другими элементами сборочной единицы.
Первое условие отражает правила
технологического членения изделия с учетом
функционального назначения его элементов,
а второе — ограничения на сборку с учетом
пространственной взаимосвязи, базирования
и возможности соединения элементов
сборочной единицы. Любая сборочная единица
А'! = ^ , я/2, ... , alk J , являющаяся частью
изделия А, представляет собой сочетание из п
по к элементов ак е А , где к = 2, 3, ... , п.
Поэтому определение совокупности всех
возможных сборочных единиц при данном
составе А монолитных элементов можно
производить путем вычисления всех возможных
сочетаний из п по к элементов конструкции и
определения того, какие из этих сочетаний
являются сборочными единицами.
Исходными данными для вычислений являются:
состав монолитных элементов
конструкции изделия А;
составы звеньев конструктивных
контуров, которые должны принадлежать одной и
той же сборочной единице;
описание условий, определяющих
возможность вхождения элемента ак в состав
сборочной единицы Af в зависимости от
состава их контуров;
описания условий, определяющих
возможность вхождения элемента в А{ в
зависимости от состава других элементов
сборочной единицы. Эти условия отражают уело-

550
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
вия базирования, доступа при выполнении
различных операций сборки и т.д.
Условия вхождения элемента ак в
состав Aj в зависимости от их контуров
определяются отношениями
ак е А{ , если F(a* 0 , (4.2.1)
ак е Л/, если F(ak) с/г|у4/|, (4.2.2)
г
где рЫ - подмножество основных
функциональных контуров ак; /г(я*) ~
подмножество контуров соединения ак с
другими элементами Aj.
Если на вхождение ак в Аj влияют
другие элементы, уже входящие в A'j , то
условия вхождения определяются
отношениями
ак е A'j , если 3Вj[ak)^Bj[ak) с Aj J, (4.2.3)
ак е А/ , если V Wj{ak^j{ak) <z Aj],
(4.2.4)
где Bj(ak} — набор элементов изделия, при
наличии которых ак может входить в Aj ;
Wj^dfj) — набор элементов изделия, при
наличии которых ак не может входить в Aj .
Эти условия по существу аналогичны
условиям базирования и доступа при сборке — см.
формулы (1.3.6) и (1.3.9).
Состав элементов сборочной единицы
Aj определяют в такой последовательности:
выбирают очередное значение величины
к - числа элементов сборочной единицы Aj ;
к
вычисляют очередное значение qt из п
по к элементов;
проверяют выполнение условий вхожде-
к
ния каждого элемента aik в состав в
зависимости от составов их контуров и других
к
элементов ;
проверяют существование хотя бы одной
возможной последовательности установки
к
элементов, входящих в ; если такая
последовательность существует, то сочетание qj
является составом сборочной единицы Aj ;
после вычисления всех сочетаний из п
по к элементов выбирают следующее
значение к и т.д. Таким образом, вычисляют
совокупность всех сборочных единиц,
включающую в себя технологические узлы и отсеки с
числом элементов к = 2, 3, ... , п. Добавление
к этой совокупности монолитных элементов
cij g А позволяет получить полный набор
всех монолитных и сборных элементов
конструкции изделия, используемых для
формирования возможных схем технологического
членения.
Вычисление сочетаний из п по к
символов множества А основано на возможности
представления индексов j элементов А в
упорядоченном виде:
l^y’i <ii <- -<)к' < --<h
(4.2.5)
к* < jk• < п , п - к* +{п- к). .
Каждый набор индексов jk ,
упорядоченных в соответствии с (4.2.5), представляют
как сочетание из п по к элементов:
4i = j\J2i- -Jk*i -Jk •
Если сочетание q, задано, то следующее
за ним сочетание qj+i можно определить с
помощью таких вычислений:
принимают к* = к и п - п и
определяют величину (Л*)- j = jk* + * ■ Если
(y*‘Li -я* > т°
(7/+1 “ J\1 У2 > • ■ • > Jk > • • • > {jк* );+j ’
где все символы jk^k' < к*j -
соответствующие символы сочетания .
Если j > п , то символ jk* eqi
отбрасывают и рассматривают
предшествующий символ jk*_j €#z ;

РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЧЛЕНЕНИЯ И СХЕМЫ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ 551
принимают к* = к - \ и п - п - 1 и
определяют величину j = Л:‘ + *'
Если (л*)/+, s п* -то
?(+1 = Л> /2> •• • •• ’(А‘)|+)’ Ул” ’
где для каждого к" > к символы
jk" = У^"_1 + 1, а если (у^*). ^ > л* , то
символом У^*_| е<7/ пренебрегают и
рассматривают предшествующий ему символ У^*_2
и т.д.
Каждое сочетание, получаемое путем
таких вычислений, формируется в виде
упорядоченной последовательности входящих в
сочетание символов jk ; сама совокупность
полученных сочетаний представляет собой
упорядоченную последовательность. В
полученной таким образом последовательности
всех сочетаний первым будет сочетание вида
<7l = 1,2,...,/: , а последним — сочетание
<7с(п,к) = (я - * + 1)» (я - *), , (я - >). я •
Величину С(п,к) определяют по
известной в комбинаторике формуле
<42б)
Условия существования получаемых
сочетаний как составов сборочных единиц
определяются отношениями (4.2.1) — (4.2.4).
Схему технологического членения
представляют с помощью графа <7Т Ч с составом
вершин А и дуг С - см. формулы (1.2.1) и
(1.2.2). Исходными данными для вычисления
схемы технологического членения являются:
набор всех монолитных и сборных
элементов конструкции агрегата {/4/, / =
= l,2,...,yV};
набор сборочных единиц |j= 1,
2,... ,Лшх}. состав которых Am((j) с Ак ;
набор вариантов сборочных единиц
{(^))я.»-1.2,состоящих из
одинаковых элементов Ат^ = Ак , но
различающихся составом подсборок.
Вычисления осуществляют следующим
образом:
определяют корневую вершину
Ак - Ак графа GT 4 схемы технологического
членения, соответствующую изделию А в
целом;
формируют состав элементов Aj+] =
= 6 , входящих в сборочную
единицу Ак ; эти элементы являются
вершинами (/+ 1)-го порядка в графе (7ТЧ. Состав
элементов Aj+| е Ак должен удовлетворять
условию
\jAJj+l =А[, V/, у е и*.
i*J, [л/+| f\Aj+i =0]
и технологическим требованиям,
определяющим возможность сборки Ак из элементов
формируют состав элементов (У+2)-го
порядка, входящих в сборочную единицу
Aj+I , и т.д. Заканчивают формирование
графа (7ТЧ перечислением монолитных
элементов, из которых состоит каждая из подсборок.
Построенный таким образом граф (7ТЧ
является одним из возможных вариантов
схемы технологического членения изделия А.
Следующий возможный вариант схемы
технологического членения формируется путем
изменения состава сборочных единиц,
начиная с низших порядков, заменой одних
входящих элементов другими. Построение всех
возможных схем технологического членения
можно осуществлять в автоматическом
режиме с применением ЭВМ. Поскольку объем
вычислений при определении схемы
технологического членения весьма значителен при
большом числе элементов, все расчеты
следует выполнять не для полного состава
монолитных элементов конструкции изделия, а для
элементов расчетной математической модели,
число которых намного меньше числа
реальных элементов конструкции.
На основе схемы технологического
членения может быть построена схема сборки
введением в граф (7Т Ч вершин,
соответствующих участкам П{ изготовления сборочных
единиц Aj . Граф схемы сборки строят
следующим образом:

552
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
для корневой вершины Ак графа GT4
определяют состав входящих в нее элементов
вводят вершину 77/ и строят часть
графа схемы сборки, соответствующую Л{ ;
вершину 77/ соединяют дугой ск^ с вер-
- aJ aJ+1
шинои Ак , а вершины Aj — дугами сд^
с вершиной 77/ ;
для очередного элемента Aj+1 е Ак ,
если Aj+] — сборочная единица, вводят
вершину Ijj+l и строят часть графа схемы
сборки, соответствующую Aj+1 , и т.д.
При оформлении документов на схему
сборки рабочее место 77/ часто
отождествляют со сборочной оснасткой. Поскольку на
одном и том же рабочем месте 77/ можно
применять различные варианты оснащения,
выбор оптимальной схемы сборки является
существенным фактором повышения
эффективности сборочных работ.
Для сравнительно простых
(малодетальных) сборных изделий схемы сборки могут
представляться в виде технологических схем.
Являясь первым этапом разработки
технологического процесса, эти схемы в наглядной
форме отражают маршрут сборки изделия и
его составных частей. Технологические схемы
сборки составляют на основе сборочных
чертежей изделия. При наличии образца изделия
составление технологических схем
облегчается. В этом случае более целесообразная
последовательность сборки может быть
установлена путем его пробной разборки. Элементы,
снимаемые в неразобранном виде,
представляют собой части изделия, на которые далее
составляют технологические схемы узловой
сборки; детали, снимаемые отдельно,
являются элементами, непосредственно входящими в
общую сборку изделия.
Технологические схемы сборки являются
основой для последующего проектирования
технологических процессов сборки. Сначала
составляют схему общей сборки, а затем
схемы узловой сборки. Технологические схемы
узловой сборки разрабатывают в этом случае
несколько технологов параллельно, что
сокращает время на подготовку производства.
Вариант схемы сборки выбирают с учетом
удобств работы и контроля качества сборки,
числа сборщиков, уменьшения необходимой
оснастки и оборудования, сокращения
времени и себестоимости сборки, а также
возможности применения средств ее механизации и
автоматизации. Принятый вариант схемы
может быть на последующих этапах
проектирования технологии сборки скорректирован с
учетом необходимости догрузки сборщиков на
отдельных сборочных постах. По принятым
технологическим схемам узловой и общей
сборки выявляют технологические и
вспомогательные сборочные операции. Содержание
операций сборки устанавливают так, чтобы на
каждом рабочем месте выполнялась
однородная по своему характеру и технологически
законченная работа, что способствует лучшей
специализации сборщиков и повышению
производительности их труда. Затем
определяют темп общей и узловой сборки.
По темпу сборки для изделия и его
одноименных составных частей определяют тип
производства. Если темп значительно
превышает среднюю предварительно найденную
длительность операций, то сборку ведут по
принципу серийного производства. На одном
рабочем месте периодически (партиями)
собирают прикрепленные к нему различные
изделия. Если темп близок к средней
длительности операций или меньше ее, сборку
ведут по принципу массового производства,
закрепляя за каждым рабочим местом
определенную сборочную операцию. В этом случае
сборку выполняют поточным методом. При
малом темпе (2-3 мин) процесс сборки
дифференцируют, выделяя небольшие по своему
содержанию операции. Если это по
технологическим соображениям затруднительно или
невозможно сделать, то операции выполняют
параллельно, дублируя рабочие места.
По степени расчлененности собираемых
изделий различают дифференцированные и
недифференцированные схемы сборки.
Дифференцированная схема сборки (рис. 4.2.1, а)
соответствует членению изделия на агрегаты,
отсеки, панели, узлы и детали. При этом для
каждой сборочной единицы изготовляют
сборочные приспособления. Сборку выполняют
широким фронтом. Благодаря свободному
доступу к рабочим зонам широко применяют
механизированное и автоматизированное
оборудование, что обеспечивает высокую
производительность труда и хорошее качество
продукции.
При недифференцированной схеме
сборки (рис. 4-.2.1, 6) агрегаты собирают
непосредственно из деталей и незначительного
числа узлов, не собирая предварительно
панели и секции. Сборку выполняют в сборочном
приспособлении. Из-за стесненных условий и

РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЧЛЕНЕНИЯ И СХЕМЫ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ 553
а) 5)
Рис. 4.2.1. Схемы сборки:
а — дифференцированной; б — недиференцированной
ограниченного доступа преобладают ручные
работы и производительность труда
значительно ниже, чем при дифференцированной
сборке. Поэтому в серийном производстве
применяют дифференцированную схему
сборки. Недифференцированную схему
сборки используют в опытном производстве с
целью сокращения цикла производства за
счет сокращения сроков изготовления
сборочной оснастки.
При одной и той же схеме членения и
сборки технологический процесс сборки
может быть организован с различной
последовательностью выполнения отдельных этапов
сборки, причем некоторые этапы могут
выполняться параллельно, т.е. одновременно и
независимо друг от друга (рис. 4.2.2). По
этому признаку различают последовательную и
параллельную схемы сборки. При
последовательной схеме все этапы сборки выполняют
последовательно один за другим (рис. 4.2.2,
в). При параллельной схеме некоторые этапы
сборки выполняют параллельно (рис. 4.2.2, б).
Применение параллельной схемы позволяет
существенно сократить цикл сборки (рис.
4.2.2, 	г). Возможность применения
параллельной схемы сборки определяется как
конструктивными особенностями агрегата, так и
Рис. 4.2.2. Схема членения сборочной единицы (а);
схемы сборки: б — последовательной, в — параллельной; циклограммы схем сборки (г)

554
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
технологическими факторами. Учет этих
факторов при проектировании конструкции
агрегата и разработке технологических
процессов сборки позволяет в значительной степени
влиять на продолжительность цикла,
трудоемкость и технологическую себестоимость
сборочных работ.
4.2.3. 	ВЫБОР СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ
И СОСТАВА СБОРОЧНОЙ ОСНАСТКИ
Схема базирования при сборке
конкретной сборочной единицы отражает составы
реальных сборочных баз для всех входящих
элементов конструкции изделия и
взаимосвязь геометрических контуров базируемых
элементов с контурами сборочных баз.
Формально схема базирования определяется как
покрытие булевой матрицы (1.3.2),
удовлетворяющее условию (1.3.3); покрытие В;(А)
выделяет из матрицы [А*В(А)) по одному
составу реальной сборочной базы для каждого
элемента изделия ак е А ;
ВХА) = {fi/,(ai)> 5,,Ы> — > A-W) •
Взаимосвязь геометрических контуров
базируемых элементов с контурами
сборочных баз осуществляется через контуры
сопряжения базируемых элементов с контурами
установочных баз, и определяется булевой
матрицей (1.2.57),
взаимосвязи этих контуров по условиям их
существования (см. подразд. 1.2.6).
Схема базирования возможна, если при
этом существует хотя бы один вариант
возможной последовательности установки всех
элементов конструкции, входящих в
сборочную единицу. Выбор оптимальной схемы
базирования связан с оценкой
техникоэкономических показателей сборочных работ
и может быть осуществлен лишь после
определения состава средств технологического
оснащения и содержания процесса сборки.
Обеспечивая определенность
базирования элементов конструкции сборочной
единицы, состав сборочных баз Bt{A) возможной
схемы базирования обеспечивает:
неподвижность элементов сборочной
единицы относительно элементов сборочной
базы;
требуемую точность формы и размеров
геометрических функциональных контуров
сборочной единицы. Последняя проверяется
путем расчета сборочных размерных цепей
после завершения установки элементов
конструкции сборочной единицы.
На методику выбора схемы базирования
существенное влияние оказывают
относительная жесткость элементов конструкции
сборочной единицы (см. подразд. 1.2.3),
характер их пространственной взаимосвязи и
структура сборочных размерных цепей. С
учетом этих факторов сборочные единицы
разделяют на простые и сложные. Простыми
считают сборочные единицы, состоящие из
небольшого числа относительно жестких
деталей с пространственной взаимосвязью,
обеспечивающей легко выявляемые
возможные варианты последовательности установки
деталей, с простыми сборочными размерными
цепями. Все другие сборочные единицы
считают сложными для выбора схемы
базирования.
Выбор возможных схем базирования для
простой сборочной единицы не представляет
больших трудностей. Вначале определяют
базовую деталь, с которой целесообразно
начинать сборку; для этой детали согласно
формуле (1.2.59), — уравнение составов сборочной
базы В{ак} = 1 , если сама эта деталь не
нуждается в сборочной базе; в противном случае
эта деталь должна устанавливаться в
сборочном приспособлении. Затем определяют
возможные составы сборочных баз для остальных
деталей и исходя из анализа их
пространственной взаимосвязи выбирают схему
базирования, соответствующую рациональной
последовательности установки деталей.
Например, при сборке подузла А\* (см. рис. 1.2.1 и
1.2.2) 	из анализа пространственной
взаимосвязи деталей а4, а5, ..., а9 следует, что в
качестве базовой детали нужно взять палец а$, а
рациональной последовательностью установки
этих деталей будет
Pj = (я8,Я9,Я4,Я5,а6,Я7) .
Этой последовательности соответствует
при ВЫ = 1, схема базирования,
определяемая уравнением
В(л\*) = В{аА) л Я(я5) л В{а6) л В{а1) а
A B^Clyj А A Cl§ A Clyj А
А A Q6 A A (#5 A Qj A Qyj А
а (я6 л я8) л (я8) = 1.

ВЫБОР СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ И СОСТАВА СБОРОЧНОЙ ОСНАСТКИ
555
Хотя сборочная размерная цепь,
определяющая положение деталей вдоль оси ОХ,
является связанной, наличие компенсатора -
распорного кольца а$ между шестернями д4,
ав — превращает размер длины втулки а9 в
замыкающее звено, а сборочную размерную
цепь — в простую для расчета.
При выборе схемы базирования для
сложной сборочной единицы необходимо
осуществлять поверочный расчет сборочных
размерных цепей. Поскольку сборочные
размерные цепи здесь связанные, их расчет
осуществляется на основе анализа
пространственной взаимосвязи элементов конструкции в
процессе сборки (см. подразд. 1.2.5). Поэтому
выбор схемы базирования осуществляется
одновременно с определением возможной
последовательности установки элементов
конструкции сборочной единицы. Основной
исходной информацией для решения обеих
задач является полный набор возможных
составов сборочных баз всех элементов
конструкции сборочной единицы, представляемый
булевой матрицей [.А х В(А)].
При известной матрице [А х В(А)) и
заданной последовательности Pt установки
элементов сборочной единицы А возможную
схему базирования выбирают таким образом:
граф сопряжений элементов
конструкции сборочной единицы преобразуют в граф
базирования. С этой целью поочередно, в
соответствии с данной последовательностью
Pi установки очередную вершину а^ в графе
базирования соединяют дугами с уже
установленными вершинами Qj , входящими в
возможный состав В(ак) сборочной базы;
если среди установленных ранее
элементов конструкции окажется несколько
возможных составов сборочных баз для , то выбор
состава сборочных баз для этого элемента
осуществляют путем расчета сборочных
размерных цепей;
после построения графа базирования
определяют состав контуров установочных
баз, обеспечивающих условия существования
геометрических контуров всех элементов
конструкции сборочной единицы.
Рассмотрим выбор схемы базирования
сложной сборочной единицы на примере узла
лонжерона (см. рис. 1.2.8). Возможные
составы сборочных баз деталей узла приведены в
табл. 4.2.1. При базировании профилей я3, а4,
а$ на лонжерон а6 базирование
осуществляется по разметке на стенке лонжерона; при
базировании фитингов аи д2 на элементы
приспособления — штыри яю, я20 ~ сами
штыри крепят на каркасе сборочного
приспособления (см. рис. 1.3.3). Как следует из рис.
1.2.16, 	сборочная размерная цепь деталей узла
в направлении ОZ будет связанной.
Пусть возможная последовательность
установки деталей узла лонжерона
Л = (а6’а4>а3>а5’а\’а2) •
Граф базирования деталей узла при
данной последовательности их установки строят
на основе графа сопряжений (рис. 4.2.3, а).
Из табл. 4.2.1 следует ,что при составе
сборочной базы #5(^4) профиль а4 может
базироваться на по разметке, поэтому в графе
4.2.1. Возможные составы сборочных баз деталей узла лонжерона
ак
В\{ак)
Вг{ак)
Вз{ак)
В4[ак)
Bs{ak)
«1
Ч>°Ь
а4,а6
*10
а2
я4,я6
<35 , Qfa
*10
Ч
д|>а6
а4>а 6
Ч
Ч
й1>й6
аЪа6
а3’а6
а5’а6
Ч
Ч
а2’а6
а4>а6
а6
Ч
«0
Примечание. Пустые места означают отсутствие сборочных баз.

556
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Рис. 4.2.3. Графы сопряжений (я), сборочной размерной цепи (б) и базирования (в-е)
при различных схемах базирования:
штриховой линией обозначены замыкающие звенья размерных цепей
базирования (рис. 4.2.3, в) вершину я4
соединяют дугой с вершиной а6.
Установленные вершины я4,я6 образуют состав В2{а3)
для базирования профиля а3, поэтому
соединяют 03 дугами с3(4) , с3(6) с вершинами
04,я6 . Аналогично при составе сборочных
баз *2Ы соединяют дугами с3(4) ,
вершину 05 с вершинами я4,06 •
При установке фитингов аь а2 составом
сборочной базы для а\ может быть либо В\ —
(03, 06), либо В2 = (04, т.е. в графе
базирования следует указать либо пару дуг Сц3),
Сц6) , либо пару дуг Сц4) , Сц6) . Поэтому
при обосновании выбора того или иного
состава сборочной базы следует учитывать
структуру сборочной размерной цепи в
направлении ОZ, которая строится поэтапно в
соответствии с последовательностью
установки деталей узла; замыкающим звеном

размерВЫБОР СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ И СОСТАВА СБОРОЧНОЙ ОСНАСТКИ
557
ной цепи является расстояние L между осями
отверстий F\о, /^20 в фитингах , я2 (рис.
4.2.3, 	б). Построение графа сборочной
размерной цепи осуществляется таким образом:
1) выявляют вершины - геометрические
контуры деталей узла, влияющие на
возможные перемещения деталей относительно друг
друга в направлении 0Z. Исходными будут
боковые поверхности /40, /41, ^42 , F43
профиля «4, устанавливаемого по разметке
на стенке лонжерона а6; эти поверхности
соединяют ребрами, которые могут быть
внутренними звеньями размерной цепи;
2) поскольку профиль 'а$ базируется на
я4 перемещением в отрицательном
направлении вдоль оси 0Z, зазор /32(40) после
установки <23 будет равен нулю; направление
дуги в графе размеров (см. рис. 4.2.3, б)
соответствует направлению дуги в графе
базирования (рис. 4.2.3, в), т.е. от /32 к F40. В
результате установки
^ = ^31(32) + /32(40) = ^31 (32) ^
3) аналогично в результате установки
профиля <35
= + (52(43) = ^51(52) J
4) базирование фитинга щ в
направлении 0Z при уже установленных профилях а3 ,
0.4 может быть осуществлено по одной из
двух установочных баз — либо при
сопряжении контуров /'ll - /31 , либо при
сопряжении контуров F\2 — F41. Этим вариантам
соответствуют разные уравнения размерной
цепи:
/■III _ / . / т\ / _
L - 40(11) + 4 1(31) - ь - /40(41) -
= /10(11) + Л 1(31) _/31(32) ~ ^32(40) - ^40(41) ’
Г111 _ I I I
L ~ 40(11) “ 41(12) “ 42(41) *
В этих уравнениях неизвестны зазоры
/ц(si) и /|2(41) • Если фитинг flj базировать
на профиль по установочной базе F4 j, то
зазор /12(41) будет равен
нулю и
л111 / /
ь ~ 40(11) " 41(12)-
Зазор (или натяг)
^(З!) :
= (31(32) +
+/40(4|) - /11(12) и зависит
от соотношения
(/31(32) +/40(4i)) И /ц(12)-
Если
Л 1(12) <
< ^31(32) + (40(41) • 70 h 1(31)
будет
зазором.
Поскольку зазоры в соединениях фитинга
с профилями Яз, Д4 недопустимы, между
поверхностями F41 - F^\ следует установить
прокладку - компенсатор; если /j 1(12) >
> ^31(32) + ^40(41) ’ то h 1(31) бУдет натягом, и
тогда придется при установке фитинга снять
припуск с поверхности /j j .
Если фитинг tfj базировать на профиль
<?3 по установочной базе F31 , то будет равен
нулю зазор /j 1(31) > поэтому == /]о( 11) —
“Л 1(12) “ ^12(41) •
Зазор /] 2(41) = ^31(32) + ^40(41) “ h 1(12) и
зависит, как и величина /jj^j) , от
соотношения величин |/31(32) + /40(41 .)■ ^ 1(12) Если
/р(41) будет зазором, то прокладку-
компенсатор придется устанавливать между
поверхностями /J2 - /41, а если /р^ будет
натягом, то припуск придется снимать с
поверхности F[2 ■
Следовательно, для фитинга
возможны два варианта базирования:
состав сборочной базы ^2(^1) =
= с установочной базой 7^i(a4) в
направлении оси 0Z;
состав сборочной базы В\[а^ =
с установочной базой /31(^3) в направлении
оси 0Z;
5) 	анализ сборочных размерных цепей,
аналогичный рассмотренному выше,
показывает, что при установленных ранее профилях
^4,^5 для фитинга я2 также возможны два
варианта базирования:

558
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
состав сборочной базы В\(а2) =
= («4,^5) с установочной базой /*42(04) в
направлении оси ОZ;
состав сборочной базы В2[а^ =
= ,я6) с установочной базой в
направлении оси ОZ.
Таким образом, при данной
последовательности Pi установки деталей узла, с
базированием Д4 по разметке на и при
использовании в составах сборочных баз только
деталей узла, возможны четыре варианта
схемы базирования:
В{(Л) = (^2(^1)»^1(^2)^ ^2(^3)» ^5(^4)^^2(^5)} *
В2(л) = |^i(ei),^2(a2)>^2(a3-)>^s(a4)>^2(as)} ’
ВЪ(А) = (^2(^1 )> ^2(^2^2(^3^5(^4^2(^5)} »
В4(а) = {^i(oi), B^fa), В2(а3 ),^5(«4), ^2(^5)} •
Следовательно, различными будут и
графы базирования деталей узла при схеме
базирования:
В\(А) в графе (см. рис. 4.2.3, в) -
отсутствуют ДУГИ Cj(3) и С 2(5) >
В2[А) в графе (см. рис. 4.2.3, г) -
отсутствуют дуги с,(4) и с2(4) ;
В3{А) в графе (см. рис. 4.2.3, д) —
отсутствуют дуги с,(3) и с2(4) ;
В/^А) в графе (см. рис. 4.2.3, ё) —
отсутствуют дуги с,и с2(5).
При другой последовательности
установки деталей лонжерона возможны и другие
схемы базирования, в том числе с
использованием сборочной оснастки для базирования
фитингов Я|, а2 по штырям лю, Л20 ПРИ*
способления для сборки лонжерона (см. табл.
4.2.1).
Рассмотренная методика выбора
возможных схем базирования элементов
конструкции сборочной единицы при данной
последовательности их установки и возможных
составах сборочных баз элементов, входящих
в изделие, позволяет определять состав и
конструктивные схемы сборочных
приспособлений. Такое приспособление необходимо, если
в составе реальных сборочных баз есть
базовые элементы сборочной оснастки. Состав
базовых элементов приспособления и их
размещение в пространстве относительно
сборочной единицы в соответствии со схемой
базирования являются основой для
разработки конструктивной схемы сборочного
приспособления.
Полная схема базирования сложного
изделия состоит из набора отдельных схем
базирования, соответствующих отдельным
входящим сборочным единицам, включая изделие в
целом. Полную схему базирования
определяют поэтапно в соответствии с
технологическим членением, начиная с элемента
конструкции высшего порядка - изделия в целом
- и кончая сборными узлами низшего
порядка. Выбор оптимальной схемы базирования
связан с большим объемом вычислений,
поэтому его целесообразно осуществлять с
применением ЭВМ. В качестве критериев
оптимальности при выборе схемы базирования
часто принимают трудоемкость и
технологическую себестоимость сборки, вычисляемые
по укрупненной методике.
4.2.4. 	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
УСТАНОВКИ ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
Последовательность установки
элементов сборочной единицы оказывает
определяющее влияние на выбор схемы базирования
и расчет сборочных размерных цепей.
Последовательность установки является основой и
для определения последовательности
выполнения всех других операций сборки. Поэтому
выбор возможных последовательностей
установки элементов конструкции сложной
сборочной единицы представляет собой
самостоятельную задачу проектирования
сборочных работ. Методы решения этой задачи
формализованы и осуществляются с
применением ЭВМ [4, 8].
Алгоритмы вычисления возможных
последовательностей установки элементов
конструкции сборочной единицы А основаны на
представлении такой последовательности в
виде упорядоченного множества
Am^a0(ai[,al2,...,aikraik,...,ain)
или перестановки из п чисел
Ли = h{j\ *к > *и) >
взаимно-однозначно соответствующей
упорядоченному множеству Ат [см. формулы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ УСТАНОВКИ ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦ 559
(1.3.4) 	и (1.3.5)]. В этих формулах Qq{iq) -
"пустой" элемент, выполняющий служебную
роль при моделировании условий
базирования устанавливаемых элементов сборочной
единицы, используемый для описания состава
сборочных баз элемента, устанавливаемого
первым; символом ik = 1, 2, ... , п
обозначается индекс элемента конструкции в сборочной
единице, а символом к= 1, 2, ..., п -
порядковое место элемента в упорядоченном
множестве Ат или перестановке Рт .
При моделировании процесса установки
на возможность реализации Ат или Рт
влияют условия базирования и доступа
каждого элемента к месту сопряжения с другими
элементами конструкции сборочной единицы
(см. подразд. 1.3.4 и 1.3.7). Эти условия в
теоретико-множественной форме описываются
так: состав элементов, предшествующих
элементу ik в перестановке Рт , обозначается
где B{h) и iv(i ) — логические уравнения
составов сборочных баз и составов элементов,
препятствующих установке элемента ik [см.
формулы (1.3.6)—(1.3.10)].
В общем виде схема алгоритма
вычисления возможной последовательности установки
элементов сборочной единицы с учетом
условий базирования и доступа следующая:
1) генерируется очередная перестановка
Р •
т ’
2) для каждого элемента ik е Рт
проверяется одновременное выполнение условий
(4.2.9), (4.2.10) или (4.2.11), (4.2.12). Если эти
условия выполняются для всех ik е Рт ,
данная перестановка соответствует возможной
последовательности установки элементов
сборочной единицы.
Общее количество различных
перестановок из п символов
*** <4-2-7>
а состав элементов, следующих за ik ,
Рп = ('*+!.• <4-2.8)
Условие базирования описывается как
наличие в составе предварительно
установленных элементов хотя бы одного состава
сборочных баз для элемента ik ,
N = п\ = \-2-...(п-\)п.
Для вычисления перестановок
применяются алгоритмы, основанные на
использовании подстановок специального вида —
перестановочных операторов [4].
Перестановочным оператором к-й степени называется
подстановка Sf , верхняя строка которой ана-
„ %
логична верхней строке подстановки
/
А =
1 2
п
\
а2 ... ап)
V/* 6 Л,{зЛ;(|*)[Я;(|*) с Р*° J , (4.2.9)
а условие доступа — как отсутствие в составе
Рк набора элементов, препятствующих
установке элемента ik ,
и нижняя строка такая, что под символом к
верхней строки стоит символ / нижней
строки, а все другие символы нижней строки
расположены в порядке возрастания от 1 до п:
"... /-1 / .
.. к -1 к к +1 ..:
^... / -1 / +1 .
к i к + 1 .. j
V,* е Pm{3 Wj{ik)[Wj{ik) ч Р*0|, (4.2.10)
\ < i < к < п .
В логической форме условия (4.2.9),
(4.2.10) 	представляются как отношения
У'к 6 Рт
к ) — V ВJ {iк ) 1
(4.2.11)
Щ *Рт
И'*) = v = ° >
(4.2.12)
При / = к перестановочный оператор
эквивалентен тождественной подстановке.
Перестановочный оператор S* , / ± к,
перемещает символ / нижней строки на к-с
место, а символы (/+1, ... , к) смещает влево
на один столбец. Перестановочный оператор
представляет собой произведение
транспозиций
S? = (k,k-l){k-l,k-2)... (/ + 1,...,/).

560
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Всякая подстановка А п-й степени может
быть представлена как упорядоченное
произведение перестановочных операторов
ходят к определению следующего
оператора - (£,\+11) ~ вычитанием едини-
\ lk+l > т+\
A = S2 , S3 =11^*, i*k. (4.2.13)
'2 ’ '3 *п 1 1 v '
Произведение перестановочных
операторов некоммутативно в силу некоммутатив-
ности умножения перестановок.
Если задана подстановка А, то
представление ее в виде произведения
перестановочных операторов производится путем
выведения составляющих операторов от S* до S}2
по схеме
С?с3
.. sf~xs? = Л —> S”,
п—\ 1п ' п ’
С.2 сЗ
‘2*3 -
,. s”:! = -> s;
(4.2.14)
с?
0/2
ЧчГ'№)"-К)"И'-
в которой используется свойство обратной
подстановки (sM уничтожать преобразо-
~ С к
вание, осуществляемое подстановкой о,- .
Различным подстановкам соответствуют
произведения перестановочных операторов,
которые содержат не менее одного оператора
степени к, к = 2, 3, ... , п, отличающегося от
оператора той же степени другой
подстановки.
Схема алгоритма IJuPnnSt-i)
вычисления перестановок следующая:
1) исходная перестановка Рт
записывается в качестве нижней строки подстановки
Ат. Подстановка Ат будет исходной
подстановкой;
2) исходная подстановка Ат
представляется по схеме (4.2.14) как произведение
перестановочных операторов вида (4.2.13);
3) произведение перестановочных
операторов подстановки Ат преобразуется в
произведение операторов последующей
подстановки Am+i путем последовательного вычитания
единицы из нижних символов операторов
подстановки Ат, начиная с ^Sf2 j :
если /£-1 = 0, то оператор
[Sf ) равен Sfc ; в этом случае пере-
\ kfm+1
цы из символа /£+1 оператора ;
если /*£ - 1 > 0, то оператор
(5/4 равен Sj[ ; на этом опреде-
\ к1т+[ к~1
ление операторов Ат+\ заканчивается,
так как остальные операторы j ,
к' > к, равны соответствующим
операторам исходной подстановки Ат ;
4) после определения всех составляющих
перестановочных операторов подстановки
Ат+\ определяется сама подстановка по
формуле (4.2.13);
5) выписывается нижняя строка Ат+\ ,
которая является искомой перестановкой Рт .
Если с помощью алгоритма
n^Pm,Sf_^ получить одну за другой все п\
различных перестановок из п символов, то
получится упорядоченная определенным
образом последовательность перестановок. Эта
последовательность распадается на интервалы
длиной л!, внутри которых перестановки
расположены строго определенным образом,
одинаковым для всех этих интервалов. В
качестве первой перестановки целесообразно
принимать Р\ = 1, 2, 3, ..., л. При получении
последующих перестановок с помощью этого
алгоритма в первую очередь изменяются
операторы низших степеней — S? , Sf и т.д.
Если в произведении перестановочных
операторов операторы степени к” , к" > к ,
неизменны, а операторы степени к', к' < к ,
будут изменяться, то общее количество
различных перестановок, определяемых такими
произведениями перестановочных операторов,
N(k') = {к - 1)! при к' < к - 1.
Порядковый номер Nт перестановки
Рт в последовательности перестановок,
получаемых с помощью алгоритма Il\[Pm,S*_\ j
определяется через показатели степени к и
индексы / перестановочных операторов
подстановки Ат , соответствующей данной
перестановке, по формуле

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ УСТАНОВКИ ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦ 561
к-п
#* = 1+Е(*-0 <*-'*)• (4-2.15)
к=2
Если перестановка Рт определяет
невозможный вариант последовательности
потому, что на к-м месте (от начала
перестановки) расположен символ ак , то для перехода к
следующей перестановке, в которой на к-м
месте будет стоять уже не символ ак , а
другой символ, следует в подстановке Ат опера-
с<к
тор Sik , определяющий положение символа
ск
ак , заменить оператором о,- j, а все
остальные операторы Sj^, , к' < к , заменить
операторами Бк> , к' = 2, 3, ... , &-1. В
результате этого получается следующая
подстановка:
лт+х = s]... ... s?,
а остальные подстановки определяются
обычным путем с помощью алгоритма
Иногда последовательность,
соответствующая перестановке Рт , невозможна
потому, что символ ат расположен справа от
символа ак,к < т . Исключение
невозможных перестановок в этом случае производится
с помощью первой из предыдущих в
упорядоченной последовательности перестановки, в
которой символ ат стоит позади ак , а все
остальные символы слева от ат, включая
символ ак , расположены в порядке
возрастания. Если имеется такая перестановка, то
исключение невозможных перестановок
производится перемещением влево символа ат
до тех пор, пока он не будет расположен
впереди (слева) от ак . Для этого оператор
заменяют оператором Sj^_j . Если и после
этого ат будет расположен позади ак, то
оператор S■? , соответствующий новому по-
ложению ат, заменяют оператором , и
т.д., до тех пор, пока ат не окажется впереди
(слева) от ак . Если в исходной подстановке
оператор S™ = S™ , то этот оператор
заменяют оператором S%, а оператор -
оператором Sj^-\ , после чего продолжают
вычисления по алгоритму П\(^Рт, .
Вычисление перестановок можно также
осуществлять по алгоритму Пп[Рт, ^f_ij, в
котором произведение перестановочных
операторов подстановки Ат преобразуется в
произведение перестановочных операторов
последующей подстановки Ат+\ путем
вычитания единицы из символа ik сначала у
оператора S-1", затем у , и т.д. Возможны и
другие алгоритмы, основанные не на
вычитании, а на прибавлении единицы к символам
перестановочных операторов.
Рассмотренные алгоритмы достаточно
эффективны, однако они не отражают в
явном виде влияние условий доступа и
базирования на формирование возможной
последовательности установки элементов сборочной
единицы. Этого недостатка нет у алгоритма
п[Рк, />я°), в котором условия (4.2.9),
(4.2.10) непосредственно входят в операторы
алгоритма.
Схема алгоритма П^Рк , Р® j
вычисления возможных с учетом условий (4.2.9),
(4.2.10) перестановок следующая:
1) анализируется исходная перестановка
Рт , соответствующая упорядоченному
множеству Ат элементов конструкции
сборочной единицы;
2) выбирается очередной символ ik (в
порядке возрастания А; от 1 до п). Для ik
формируются множества (4.2.7) —
предшествующих и (4.2.8) — следующих за ik
символов;
3) для /*£ проверяется, существует ли в
Рк хотя бы один набор Bj{fk) , т.е.
выполняется ли условие (4.2.9):
Если да - переходят к п. 4, если нет - к
п. 5;

562
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
4) для того же символа ik проверяется,
не входит ли какой-либо набор в
состав Рк, т.е. выполняется ли условие
(4.2.10):
Если да — переходят к п. 8, если нет - к
п. 9;
5) проверяется: к < п ?
Если да — переходят к п. 6, если нет - к
п. 18;
6) проверяется, превосходит ли символ
ik наибольший символ в Р„ :
'* > Ытах е/>«?
Если да — переходят к п. 18, если нет -
к п. 7;
7) в исходной перестановке символ ik
.*
заменяется символом 1к — следующим за ik
по величине символом из Р® . Для
дальнейшего анализа формируется перестановка Р'т ,
в которой состав и расположение символов в
Рк оставлены без изменения, а символы в
Р%, включая символ ik , располагаются в
порядке их возрастания. Поскольку
выполнение условий п. 3, 4 для символов из Рк уже
проверено, переходят к п. 3, чтобы проверить
выполнение этих условий для нового символа
ik = ik и символов из Р® ;
8) проверяется: к < п!
Если да — переходят к п. 2, если нет - к
п. 10;
9) для дальнейшего анализа
формируется перестановка Р^ , в которой символ ik
перемещается на одну позицию влево —
принимает значение ik = ik , к = к - 1 , а
прежний символ ik_\ перемещается на один сим-
вол вправо и переходит относительно 1к в
состав Р®, где все символы располагаются в
порядке их возрастания. Затем переходят к
п. 3 для проверки условия базирования при
новом расположении символаГ ik ;
10) рассматриваемая перестановка Рт
возможна с учетом ограничений п. 3, 4 на
расположение всех входящих символов ik ,
к — 1, 2, ..., п. Для формирования следующей
перестановки переходят к п. 11;
11) проверяется: in > in_\ ?
Если да — переходят к п. 12, если нет —
к п. 13;
12) в исходной перестановке меняют
местами in_\ и in и переходят к п. 3 для
проверки условия базирования символа
ik = /„_! в полученной новой перестановке
171 ’
13) выбирается очередной символ ik в
порядке убывания к от п-2 до 1;
14) проверяется, превосходит ли символ
/ наибольший символ в Р® :
/*>(/*)■ р„°9
К V к'тах п
Если да - переходят к п. 16, если нет -
к п. 15;
15) в исходной перестановке символ ik
.*
заменяется символом ik — следующим за ik
по величине символом в Р® . Для
дальнейшего анализа формируется перестановка Р'т ,
в которой состав и расположение символов в
Рк оставлены без изменения, а символы в
Ра , включая символ ik, располагаются в
порядке их возрастания. Поскольку
выполнение условий п. 3, 4 для символов из Руже
проверено, переходят к п. 3, чтобы проверить
выполнение этих условий для нового символа
ik = ik и символов в ;
16) проверяется: к - 1 >0?
Если да — переходят к п. 17, если нет —
к п. 19;
17) выбирается ik - ik_j . Переходят к п.
14;
18) возможных — с учетом условий
(4.2.9), (4.2.10) — перестановок не существует.
Конец вычислений;
19) все п\ перестановок
проанализированы. Конец вычислений.
При отсутствии ограничений по
условиям (4.2.9), (4.2.10) алгоритм п\Рк,Р^°|
формирует определенным образом
упорядоченную последовательность п\ перестановок,
аналогичную последовательности, формируемой

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ
563
с помощью алгоритма П\[Рт, Sji.jj. Первой
в формируемой последовательности будет
перестановка
Р\ = 1, 2,
а последней — перестановка
Р„, = n, (/1-1),
Порядковый номер N перестановки Рт
в упорядоченной последовательности п\
перестановок, формируемых с помощью
алгоритма п(р1 jP„°j , вычисляется по формуле
л-1
Лт = 1 + ХЛ*(я-*)!> <4.2Л6)
к=1
где — число символов /< /д. ,
расположенных справа от ik в перестановке Рт .
При наличии ограничений по условиям
базирования и доступа количество
перестановок, формируемых по алгоритму П^Р®,Р®^ ,
существенно меньше п\. Рассмотрим,
например, вычисление возможных
последовательностей установки деталей узла лонжерона (см.
рис. 1.2.8). Возможные составы сборочных баз
узла лонжерона приведены в табл. 4.2.1, а
составы элементов, препятствующих
установке деталей узла лонжерона — в табл. 4.2.2.
4.2.2. 	Составы элементов, препятствующих
установке деталей узла лонжерона
ак
Н°к)
Щч)
Щч)
а\
0
«2
0
Ч
0
а4
аЪа2->Ч
а\,а5’Ч
а2>Ч’аЬ
«5
0
Ч
0
Примечание. Пустые места означа
ют отсутствие вариантов состава .
Условимся, что детали аj, а2, я3, а5
базируются только по месту сопряжения с
другими деталями узла, а профиль а4 может
базироваться и на лонжерон а^ по разметке.
Вычисления по алгоритму П^Р® ,P„^J
показывают, что ни исходная перестановка
Р- (1, 2, 3, 4, 5, 6), ни вычисляемые затем
перестановки (2, 1, 3, 4, 5, 6), (3, 1, 2, 4, 5, 6),
(4, 1, 2, 3, 5, 6), (5, 1, 2, 3, 4, 6), (6, 1, 2, 3, 4,
5), (6, 2, 1, 3, 4, 5), (6, 3, 1,2, 4, 5) не
удовлетворяют условиям п. 3: состав сборочной базы
отсутствует либо для , либо для i2 . Первой
перестановкой, удовлетворяющей
ограничениям п. 3, 4, будет
Р\ - (6, 4, 1,2, 3, 5) = (<2б, «4, fli, а2, Дз, Д5).
Номер этой перестановки в
упорядоченной последовательности п\ перестановок,
формируемой данным алгоритмом, вычисляем
по формуле (4.2.16):
N = 1 + 5(6 - 1)! + 3(6 - 2)! + 0(6 - 3)! +
+ 0(6 - 4)! + 0(6 - 5)! = 673.
В результате дальнейших вычислений
получаются еще 23 возможных перестановки,
последняя из них
Рц = (6, 4, 5, 3, 2, 1) = (а6, а4, а5, аъ, а2, ах).
Анализ сформированной после Р24
перестановки Р= (6, 5, 1, 2, 3, 4) приводит к
заключению, что возможных перестановок
больше не существует. Таким образом,
алгоритм П^Р®,Р^ при данных условиях
базирования и доступа, сформировав все 24
возможных и 9 сопутствующих вычислениям
невозможных перестановок, фактически
анализирует все А перестановок из шести
символов, где N = 61 = 720.
4.2.5. 	ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА СРЕДСТВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ И
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВСЕХ ОПЕРАЦИЙ СБОРКИ
Возможную последовательность всех
операций технологического процесса сборки
определяет в основном последовательность
установки элементов конструкции сборочной
единицы (см. подразд. 1.3.4). Однако
существенное влияние на последовательность
операций сборки оказывают и средства
технологического оснащения этих операций. Средства
оснащения сборки включают в себя
оборудование, инструмент и приспособления. В

про564
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
цессе выполнения операций эти средства
находятся в механической и пространственной
связи друг с другом и с элементами
конструкции сборочной единицы, поэтому для них,
так же, как для элементов конструкции
изделия, должны быть обеспечены условия
доступа и базирования, аналогичные условиям
(4.2.9), (4.2.10) или (4.2.11), (4.2.12).
Вследствие затрудненного доступа в зону выполнения
работ может потребоваться создание
специальных средств оснащения или определенной
последовательности установки элементов
конструкции изделия (рис. 4.2.4). Следовательно,
для выбора окончательной
последовательности выполнения всех операций
технологического процесса сборки необходимо знать не
только последовательность установки
элементов сборочной единицы, но и состав
применяемых средств технологического оснащения.
Влияние средств технологического
оснащения на последовательность операций
сборки определяется функциональным
назначением и очередностью применения этих
средств в процессе сборки. Так, при
установке элемента конструкции ак в сборочной
единице А могут применяться следующие
средства оснащения:
1) для удерживания ак во время
перемещения и ориентации относительно места
установки. Они вводятся в сборочную
единицу А одновременно и вместе с ак и
удаляются из А после установки ак ;
2) для обеспечения требуемого
положения ак при базировании. Они входят в
состав сборочной базы и вводятся в сборочную
единицу А до установки, а удаляются после
установки ак ;
3) для удерживания, фиксации ак в
положении, установленном на период
выполнения операций контроля и соединения с
другими элементами сборочной единицы. Эти
средства вводятся в А после установки ак и
удаляются после выполнения
соответствующих операций. Для сокращения состава
средств оснащения некоторые функции этих
средств стремятся совмещать за счет
соответствующих конструктивных решений.
Например, приспособление для сборки балки
лонжерона (см. рис. 1.3.3) обеспечивает состав
сборочной базы и фиксацию стенки и поясов
балки на период их соединения.
При соединении установленного
элемента ак с другими элементами сборочной
единицы А могут применяться следующие
средства оснащения:
1) которые вводятся и удаляются из А до
установки ак . К ним относятся
приспособления, оборудование и инструменты для
подготовки места соединения, нанесения
покрытий, внутришовного герметика и т.п.;
2) которые вводятся в А после установки
ак и удаляются после выполнения
соответствующих операций, до установки следующего
элемента сборочной единицы. К ним
относятся оборудование, инструмент и
приспособления для реализации контуров собственно
соединения;
3 	) которые вводятся в А после
установки группы элементов конструкции, входящих
вместе с ак в конструктивные контуры
определенных соединений, и удаляются из А после
выполнения этих соединений. К ним
относятся оборудование и инструмент для
групповой клепки, сварочное оборудование для
точечной и роликовой сварки и т. п.
Состав средств технологического
оснащения определяется по модели S(P)
производственной системы, включающей в себя и
технологические операторы и связанные с
ними средства технологического оснащения
(см. подразд. 1.3.7). Такая модель создается
для подразделений организационной
структуры предприятия (рабочий участок, линия, цех
и др.) или по видам работ (узловая или
агрегатная сборка, выполнение соединений и
т.п.). Примером является модель элементов
производственной системы образования
отверстий для болтовых соединений (рис. 4.2.5).
Основными компонентами модели S(P)
являются матрица контуров [Р х F(P)] и граф
G = (Р, Q взаимосвязи элементов
производственной системы. Этот граф —
ориентированный, ациклический, с ранжированным
составом вершин. Каждый ранг объединяет
однородные элементы производственной
системы — технологические операторы,
инструменты, станки, приспособления и т.п. Дуги
графа соединяют только вершины разных
рангов — технологические операторы с
инструментами, инструменты со станками и т.д.
Дуги между вершинами одного ранга
недопустимы. Каждый путь в таком графе
соответствует операторному модулю Рк ,
включающему в себя технологический оператор тк и
соответствующий этому оператору состав 77^
средств технологического оснащения. Так,
каждый путь в графе (рис. 4.2.5, б)
соответствует конкретной операции, инструменту и
оборудованию.
Матрица контуров модели S(P) включает
преобразующие и ограничивающие контуры,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ
565
Рис. 4.2.4. Конструктивные особенности электродержателей
для точечной электросварки в труднодоступных местах

566
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
а)
Г
6
F
7
F
8
F
9
F10
Fl
II
Fl
12
Fl
13
min
mix
min
max
min
max
min
max
min
max
min
max
min
max
min
max
Т1
1
20
l
158
12
14
3.2
12.5
1
500
900
00
40
OD
1
650
г2
1
50
1
150
7
10
0.63
1.25
1
500
90СГ
CO
40
00
1
00
ГЭ
6
90
1
200
6
10
0.32
1.25
1
500
400
00
20
00
1
00
*4
1
20
2
158
12
14
6.3
15
1
500
900
00
40
00
1
650
*5
5.5
50
26
50
6
10
0.12
0,4
l
500
900
CO
40
00
1
CD
*6
10
90
30
270
6
10
0.63
2.5
1
500
400
00
20
00
1
00
*7
1
12
l
100
7
14
0.4
12.5
1
190
400
CO
40
00
1
400
*8
1
18
1
150
7
14
0.4
12.5
1
200
900
»
40
00
1
650
*9
1
6
l
60
7
14
3.2
25
1
500
470
CD
18
00
1
oc
*10
1
15
1
150
7
14
3.2
25
1
500
640
OO
32
00
1
00
*11
6
8
1
80
6
10
0.63
2.5
1
500
400
00
16
00
1
00
*12
6
20
1
200
6
10
0.63
2.5
1
500
400
00
20
00
1
00
Рис. 4.2.5. Модель элементов производственной системы образования отверстий для болтовых соединений:
а — конъюнктивная булева матрица контуров; б — граф взаимосвязи элементов производственная системы;
в — матрица числовых значений количественных контуров
в том числе характеризующие доступность зон
обработки. Например, матрица (рис. 4.2.5, а)
содержит качественные (,..., /5 ) и
количественные () контуры отверстий и
зоны болтового соединения. Истинностные
значения контуров ,..., /5 определены при
построении модели и постоянны в данной
модели. Истинностные значения контуров
7г6,...,/}з переменны: они зависят от
соотношения количественных величин
одноименных контуров изделия и контуров элементов
производственной системы, приведенных в
числовой матрице (рис. 4.2.5, в), которая
также является составной частью модели S(P). В
матрицу входят предельные значения

параОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ
567
метров отверстия (контуры ,..., /9),
которые могут быть получены с использованием
элементов производственной системы и
параметров Fjo,.. •, Fn зон изделия, в которых
размещены отверстия; вид зоны определяется
классом подвижности (см. рис. 1.2.14, 1.2.15)
инструмента и рабочих органов оборудования
относительно конструкции изделия с учетом
ограничений на их возможные перемещения.
Истинностные значения контуров ,..., Fn
в матрице контуров (см. рис. 4.2.5, а)
вычислены для случая обработки сквозного
отверстия, расположенного в зоне вида
/7^ л П\ при следующих значениях
контуров изделия: диаметр отверстия = 10 мм,
длина отверстия Fy =40 мм, квалитет
/g =10, параметр шероховатости
поверхности отверстия /9 = Ra — 1,6 мкм и размеры
изделия в зоне отверстия /jo =25 мм,
/] | = 400 мм, /j2 = = 35 мм, /j3 = 950 мм.
Логические значения контуров в матрице (см.
рис. 4.2.5, а) вычислены по формуле (1.3.18).
Модель S(P) относится к классу сетевых
упорядочивающих моделей системы ИСТРА
(см. табл. 1.1.3) и служит для формирования
вариантов операторных модулей,
реализующих контуры сборочной единицы. Матрица
контуров модели S(F) является
конъюнктивной. Поэтому воздействие операторного
модуля из S(P) и производственные
возможности этого модуля определяются исходя из
формул (1.3.27) — (1.3.40). Эти формулы
используются в алгоритме формирования
возможных составов технологических операторов
и средств оснащения сборки изделия с
требуемым набором F(A) контуров, схема
которого следующая:
1) в графе G = (/>,С) вычисляется
очередной путь ру . Состав вершин /у этого
пути определяет состав элементов
операторного модуля — технологический оператор ту
и средства технологического оснащения
/7у = |лу2,...,Яуя| . Например, в модели на
рис. 4.2.5 средствами оснащения в
операторном модуле будут яу - инструмент и Яу3 —
оборудование;
2) по формуле
вычисляется состав контуров, реализуемых
операторным модулем /у ;
3) исходя их формул (1.3.35) - (1.3.40)
определяются производственные возможности
/у. Если операторный модуль Ру может
реализовать некоторые контуры сборочной
единицы, то 77у рассматривается как
возможный состав средств оснащения сборки
изделия;
4) определяется набор операторных
модулей, реализующих все контуры сборочной
единицы, он и определяет возможный состав
средств технологического оснащения сборки.
Для оценки технико-экономических
показателей применения определенных средств
оснащения модуль S(P) вида (рис. 4.2.5)
дополняется количественными моделями
данных для расчета таких показателей.
Возможные составы средств
технологического оснащения удобно представлять в
виде блочной матрицы возможных составов
средств технологического оснащения
[Г х я] =
щ
п2 ..
• Пт
ПЫ
Я2(т,) ..
• Я/пЫ
И
Ч'г)
Я2(т2) ..
• Пт{х2)
т2, (4.2.17)
Пх Ы
Я2(т„) ..
• Пт{х„)
nfci)
— состав средств оснащения one-
раторного модуля, включающего в себя
технологический оператор т,- . Каждая /-я строка
матрицы (4.2.17) содержит набор вариантов
средств оснащения, соответствующих
технологическому оператору Т/ .
Последовательность выполнения всех
операций сборки с учетом состава средств
технологического оснащения определяется по
такой методике:
1) определяется, например по алгоритму
Il[p^,P^ , возможная последовательность
установки Рт элементов конструкции
сборочной единицы А;
2) по моделям типа приведенных на рис.
1.3.11, 	1.3.12, 1.3.13, определяется состав
технологических операторов процессов
установки, соединения, контроля и других,
необходимых для реализации всех контуров
сборочной единицы. Далее определяется размещение

568
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
этих операторов относительно принятой
последовательностям Рт установки элементов
сборочной единицы, и тем самым
определяется последовательность Тт выполнения всех
операций сборки;
3) по алгоритму формирования
возможных составов технологических операторов
и средств их оснащения формируются
матрицы (4.2.17) вариантов средств
технологического оснащения;
4) для выбранных вариантов средств
оснащения проверяется, возможно ли их
применение по условиям доступа и
базирования в зоне выполнения сборочных работ.
Если условия вида (4.2.9), (4.2.10), то данный
состав средств оснащения не влияет на
выбранную последовательность Тт выполнения
всех операций сборки; в противном случае
либо последовательность установки Рт и вся
последовательность Тт должны быть
изменены так, чтобы условия (4.2.9), (4.2.10)
выполнялись для всех элементов средств
оснащения, либо должны быть выбраны другие
варианты средств оснащения сборки.
4.2.6. 	РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ДОКУМЕНТАЦИИ НА СБОРОЧНЫЕ РАБОТЫ
К исходным данным для
проектирования технологических процессов сборки
относятся сборочный чертеж изделия, технические
условия его приемки, программа выпуска
изделий, срок выполнения задания
(предполагаемая длительность выпуска
изделий в годах). При большой программе
выпуска изделий технологический процесс сборки
разрабатывают подробно, при малой —
сокращенно. Для проектирования используют
справочные материалы: рекомендации по
улучшению технологичности конструкции
изделий, каталоги сборочно-транспортного
оборудования, альбомы сборочной
технологической оснастки, нормативы по
нормированию сборочных работ, примеры сборки
аналогичных изделий.
Основной задачей проектирования
технологических процессов являются создание и
внедрение современных методов сборки ,
обеспечивающих высокое качество и
экономичность производства изделия.
Проектирование может быть автоматизированным или
неавтоматизированным.
Выбор решений при проектировании
технологических процессов сборки определяется
объективными закономерностями и связями между
конструктивно-технологическими свойствами
изделия и свойствами технологической
системы сборочных работ. При
неавтоматизированном проектировании эти закономерности
и связи непосредственно учитываются
человеком, а при автоматизированном
проектировании они закладываются в математические
модели и алгоритмы проектирования с
применением ЭВМ.
Перед проектированием
технологических процессов сборки сложных изделий
обычно выполняется разработка директивных
технологических материалов, в которых
отражаются основные элементы и особенности
сборки изделия: схемы конструктивного,
эксплуатационного и технологического членения
сборочной единицы; схема сборки; схема
обеспечения точности, взаимозаменяемости и
увязки оснастки; схема базирования основных
элементов конструкции сборочной единицы и
последовательность их установки при сборке;
технические условия на поставку основных
элементов сборочной единицы на сборку;
конструктивная схема сборочного
приспособления и т.д. Кроме того, в директивных
технологических материалах приводится
подробное содержание новых, еще не освоенных в
серийном производстве технологических
процессов, связанных с применением новых
материалов, новых видов обработки и т.п.
Одним из важнейших этапов разработки
директивных технологических материалов на
сборку является отработка конструкции
сборочной единицы на технологичность.
Технологические процессы сборки
проектируют на основе уже известных типовых,
унифицированных и единичных
технологических процессов-аналогов, а также
индивидуально.
Проектирование на основе
технологических процессов-аналогов осуществляется за
несколько этапов:
1) подготовка исходных данных для
проектирования; ознакомление с
конструкцией сборочной единицы и требованиями к ее
изготовлению и эксплуатации; ознакомление
с производственными возможностями и
особенностями технологической системы
сборочных работ;
2) поиск технологических процессов-
аналогов путем сравнения
конструктивнотехнологических свойств данной сборочной
единицы и изделий, на которые
распространяются процессы-аналоги;
3) доработка технологического
процесса-аналога; при этом могут добавляться,
исключаться или изменяться отдельные
операции сборки, режимы их выполнения, нормы
времени и т.д.
Индивидуальное проектирование
технологических процессов сборки осуществляется
при отсутствии технологических процессов-
аналогов.
Проектирование технологических

проРАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
569
цессов предусматривает оформление
технологических карт с указанием в них:
расчленения процессов изготовления,
сборки и испытания изделий на операции и
переходы с указанием методов, средств
оснащения и технологических режимов
выполнения работ;
последовательности выполнения работ;
специальности исполнителя, его
квалификации (разряда) и нормы времени на
выполнение работ;
методов и средств контроля качества
выполняемых работ.
Эти данные необходимы:
мастеру и рабочему — для выполнения
технологического процесса;
контролеру — для контроля качества
изделий;
планово-диспетчерским службам — для
обеспечения сборочных цехов необходимыми
материалами и готовыми изделиями;
отделу снабжения завода — для
обеспечения сборочных цехов необходимыми
материалами и готовыми изделиями;
отделу главного технолога — для
обеспечения цехов технологической оснасткой;
отделу главного механика и
инструментальному отделу — для снабжения цехов
оборудованием и инструментом.
Кроме того, они необходимы для
расчета трудоемкости сборочных работ, построения
цикловых графиков, планирования
потребного числа рабочих и т.п.
Технологический процесс сборки
оформляют в технологической документации
со ссылками на типовые технологические
процессы и операции, технологические
нормали, технические условия, производственные
инструкции и другие инструктивные
материалы, раскрывающие содержание выполняемых
операций. Если такие инструктивные
материалы отсутствуют, то операции описывают с
необходимой степенью подробности.
Одновременно с проектированием
технологического процесса оформляют заказы на
проектирование и изготовление оснастки и
технические условия на поставку узлов и деталей
цехам - поставщикам.
По единой системе технологической
документации предусматриваются приведенные
ниже технологические документы.
Маршрутная карта содержит описание
технологического процесса изготовления
(сборки или ремонта) изделия по всем
операциям различных видов в технологической
последовательности с указанием данных об
оборудовании, оснастке, материальных и трудовых
нормативах в соответствии с установленными
формами. Маршрутные карты применяют в
единичном и серийном производстве.
Операционная карта представляет собой
описание технологической операции с
указанием переходов, режимов обработки и данных
о средствах технологического оснащения.
Операционные карты применяют в серийном
и массовом производстве. Комплект этих карт
на изделие по всем операциям дополняют
маршрутной картой. Карта эскизов содержит
эскизы, схемы и таблицы, необходимые для
выполнения технологического процесса,
операции или перехода сборки изделия.
Технологическая инструкция — это описание
приемов работы или технологических процессов
изготовления или ремонта изделия, правил
эксплуатации средств технологического
оснащения, описание физических и химических
явлений, возникающих при отдельных
операциях.
Технологическая документация содержит
также сборочные чертежи с техническими
условиями приемки и технические схемы
общей и узловой сборки.
Комплектовочная карта содержит
данные о деталях, сборочных единицах и
материалах, входящих в комплект собираемого
изделия.
Ведомость оснастки это перечень
технологической оснастки, необходимой для
выполнения данного технологического процесса
(операции).
Ведомость технологических документов
определяет состав и комплектность
технологических документов, необходимых для
изготовления или ремонта изделия. В
технологической документации излагают содержание и
условия выполнения технологии сборки.
Точное выполнение всех указаний
технологической документации имеет важное значение
для обеспечения технологической
дисциплины на производстве и выпуска качественных
изделий.
В некоторых отраслях для
регламентации организационного содержания сборочных
работ применяются другие документы:
сборочные задания и технологические паспорта
на сборку сложных узлов, отсеков и агрегатов.
Сборочное задание представляет собой
описание комплекса операций, выполняемых
одним или совместно несколькими рабочими
для сборки одной сборочной единицы в
течение определенного отрезка времени.
Сборочное задание используют для планирования
производства, подготовки работ и выписки
первичной рабочей документации на сборку.
При разработке сборочного задания должна
быть соблюдена четкая технологическая
последовательность сборки и связь как между
отдельными операциями, входящими в одно
сборочное задание, так и между отдельными
сборочными заданиями. Данные для

разра570
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
ботки и оформления сборочных заданий берут
из карт технологических процессов.
Технологический паспорт это запись
укрупненного технологического процесса в виде
последовательного перечня сборочных
заданий. Наличие технологического паспорта
сборочной единицы облегчает контроль
выполнения сборочных работ и повышает
ответственность исполнителей за качество
выполняемых работ.
4.2.7. 	НОРМИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
СБОРОЧНЫХ РАБОТ
На основе нормирования сборочных
работ определяют производительность рабочих
мест, устанавливают расценки, осуществляют
календарное планирование производства,
выявляют возможность многомашинного
обслуживания, определяют трудоемкость
сборочных работ, а исходя из нее проектируют
новые и реконструируемые сборочные цехи.
Технически обоснованной нормой времени
называют регламентированное время
выполнения технологической операции в определенных
организационно-технических условиях,
наиболее благоприятных для данного производства.
Технической нормой выработки называют
величину, обратную норме времени; ее
выражают числом изделий, выпускаемых в
единицу времени.
Штучным временем называют отношение
времени выполнения технологической
операции к числу изделий, одновременно
изготовляемых (собираемых) на одном рабочем
месте.
Различают три метода нормирования
времени: технический расчет по нормативам, расчет
на основе изучения затрат рабочего времени
наблюдением (хронометражем) и определение
по укрупненным типовым нормативам.
При использовании расчетных методов
технически обоснованную норму времени и
техническую норму выработки устанавливают
на каждую сборочную операцию. Для
неавтоматизированного производства штучное время
Ап — А> А* Аэб Ai>
где tQ — основное (технологическое) время;
tB — вспомогательное время; А>б ~ время
организационного обслуживания; /п — время
перерывов работы.
При сборке на конвейере
периодического движения в состав входит время
перемещения изделия от одной позиций к
другой, а при сборке на конвейере непрерывного
движения - время перехода сборщиков к
исходной позиции.
Основное (технологическое) время
учитывает изменение состояния продукта
производства в процессе сборки. Оно затрачивается
на подбор и размерную сортировку деталей,
подготовку деталей к сборке, установку,
регулирование, пригонку сопрягаемых деталей,
выполнение соединений.
Вспомогательное время учитывает
действия, которые сопровождают и обеспечивают
выполнение основной работы. Оно включает
время на установку, закрепление и снятие
собираемой части изделия, управление
механизмами оборудования, а также на измерение
(контроль) выдерживаемых при сборке
размеров.
Сумму основного и вспомогательного
времени называют оперативным временем /оп.
Штучное время при сборке можно определять
по формуле
где р и у - коэффициенты, определяющие
соответственно время организационного
обслуживания и время перерывов в работе.
Значения Р и у берут по нормативам в
зависимости от условий выполняемой операции. При
сборке изделий партиями в серийном
производстве определяют
подготовительнозаключительное время Гп.3, которое
затрачивает сборщик на ознакомление с чертежом
изделия, подготовку и наладку оборудования,
приспособлений и инструментов , снятие и
сдачу приспособлений и инструментов после
выполнения работы и сдачу собранных
изделий. При сложных операциях сборки время
Гп з затрачивается главным образом на
наладку оборудования. Оно зависит от характера
выполняемой работы, степени сложности
наладки и не зависит от размера партии; Гп з
определяют по нормативам. Норма времени
на заданную партию
^пар = ^п.з +
где п — число изделий в партии.
В серийном производстве определяют
штучно-калькуляционное время:
t ~ t | ^п з
*Ш.К — *ш ^
П
Трудоемкость — количество труда в
человеко-часах, затрачиваемое на
технологический процесс изготовления (сборку) единицы
продукции. Трудоемкость сборки изделия
равна сумме штучных времен по всем операциям
его сборки.
Нормирование по укрупненным
нормативам применяют в многономенклатурном
производстве при выпуске изделий мелкими

НОРМИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
571
сериями или индивидуально. Укрупненные
нормативы разрабатывают для определенных
производственных условий, типовых изделий
и их составных частей. По этим нормативам
устанавливают нормы времени для операций
узловой и общей сборки. Укрупненные
нормативы корректируют по мере
совершенствования технологии сборки.
Критерия технико-экономической
оценки различных вариантов технологических
процессов сборки можно классифицировать
на абсолютные и относительные.
Абсолютные критерии следующие:
1) трудоемкость технологического
процесса сборки - сумма штучных времен по
п
всем п операциям сборки: Этот
показатель приводят отдельно по узловой и
общей сборке изделия;
2) технологическая себестоимость
выполнения узловой и общей сборки одного
изделия
п
С = (^ш.у^у + ^ш.о^о + ^ш.п^п + ^ш.р^р) +
где Vу, Vo, Wn, VP “ штучное время
соответственно узловой, общей сборки, пригонки
и регулирования; /у, /0, /п, /р — минутная
заработная плата при выполнении соответственно
узловой, общей сборки, пригонки и
регулирования; 5М — стоимость 1 мин работы
сборочного оборудования; Т^ 3 - подготовительно-
заключительное время, отнесенное к одному
изделию на одну операцию; /н — минутная
заработная плата одного наладчика; ка и кэ -
коэффициенты соответственно амортизации и
эксплуатации сборочной оснастки; кй =
0,2...0,5; кэ — 0,2; S0 - стоимость всей
сборочной оснастки, уел. ед.; N — годовой
выпуск изделий; п - число сборочных операций;
п' - число единиц сборочного оборудования;
п" — число переналаживаемых сборочных
операций;
3) 	длительность цикла Гц общей (или
узловой) сборки партии изделий из п штук в
серийном (непоточном) производстве при
последовательной их передаче,
m
где — сумма штучных времен всех m
операций сборки данного объекта; Т* р —
время хранения партии изделий на
промежуточном складе; к — число завозов изделий на
промежуточный склад; Ттр —время одной
перевозки партии изделий от сборочного стенда
к складу (и обратно); 2к + 1 — величина
дополнительно учитывающая одну перевозку
изделий на склад готовой продукции
(значение к в самом невыгодном случае равно
числу операций сборки);
4) число единиц сборочного
оборудования к0 б;
5) число сборщиков &сб;
6) средний разряд сборщиков;
7) энерговооруженность сборщиков.
Относительные критерии следующие:
1) коэффициент трудоемкости
сборочного процесса срсб = Гсб / Гм ,где Гсб -
трудоемкость сборки изделия; Тм - трудоемкость
обработки деталей изделия;
2) коэффициент себестоимости сборки
Фс = Q6 / Сизд > гДе Ссб — себестоимость
сборочных работ; Сизд — себестоимость
изделия в целом. Коэффициент фс более полно
характеризует долю процесса сборки в общем
процессе производства изделия, в том числе с
учетом производственного кооперирования.
Он отражает участие в производстве не только
живого, но и овеществленного труда;
3) коэффициенты соответственно
загрузки рабочих мест и поточной линии
1 п
Пз = ^рас / Пз.л = ~ Лз,
где крЯС - расчетное число рабочих мест на
данной операции; кпр — принятое число
рабочих мест (кпр > 1^^); п ~ принятое число
рабочих мест в линии. Допустимое значение %
= 0,9...0,95, а г|з.л > 0,9;
4) коэффициент расчлененности
сборочного процесса
^расч “ ТС6. уз/Гб,
где Гсб уз - суммарная трудоемкость узловой
сборки.
Для уменьшения затрат на сборку
следует увеличивать &расч.
5) коэффициент совершенства
сборочного процесса изделия
m
TU = '£J tmn + Тхрк + Tjp(2k + 1),
^сов.сб
: (Г* “ Тпр) / Гсб,
где Гпр - трудоемкость пригоночных работ,

572
Глава 4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
разборки и повторной сборки изделия; в
массовом производстве ксов.Сб = = 0,95... 1,0, в
серийном &сов.сб = 0,8...0,9, в единичном
^сов.сб = 0,6...0,8;
6) 	показатель уровня автоматизации
сборки
а - ^авт / ^сб>
где 7авт - длительность сборки изделия на
автоматизированных операциях; Тсq —
длительность сборки на всех операциях
технологического процесса;
7) 	коэффициент оснащенности
технологического процесса сборки
^осн — кПрИС/п,
где &Прис ~ число сборочных приспособлений;
п - число операций сборки данного изделия.
С ростом А:осн снижаются трудоемкость и
себестоимость сборки. Основными
технологическими мероприятиями, повышающими
технико-экономические показатели процессов
сборки, являются замена в максимально
возможной степени ручных операций
механизированными, широкое применение сборочных
и контрольных приспособлений, ликвидация
или возможное уменьшение технологических
простоев путем соответствующего
перераспределения технологических переходов сборки
между операциями.
Достоверность расчетов трудоемкости,
технологической себестоимости и других
технико-экономических показателей сборочных
работ базируется на нормативах времени
общемашиностроительного или отраслевого
уровня. Однако традиционное представление
таких нормативов в виде таблиц значительно
затрудняет их применение на ранних этапах
технологической подготовки производства,
что особенно важно в условиях конкуренции
на рынке промышленных товаров и широкого
использования средств вычислительной
техники. В этих условиях предпочтительным
является представление нормативов в виде
аналитической записи с указанием области
значений аргументов принятой функции.
Например, табличные нормативы времени
сверления сквозного отверстия пневматической
или электрической сверлильной машиной
заменяют уравнениями: Т = 0,03Z)°’43Z,0,57 -
при сверлении отверстия на горизонтальной
поверхности, и Т = 0,045D0,43Z,0,57 - при
сверлении отверстия на цилиндрической
поверхности. В этих уравнениях Т - время
сверления, мин; D - диаметр и L — длина
отверстия, мм [3].
В России разработана универсальная
методика представления табличных нормативов
степенной функцией, которая для расчета
трудоемкости сборочных операций имеет вид
Т = аоФ”'Ф“2 • • • Ф?' > (4.2.18)
где схо — параметр степенной функции,
отражающий значения Т при единичных
значениях факторов (0] = 02 = ... = 0,- = 1); 0Ь
02,...,0/ - технологические факторы; а,- -
параметр степенной функции, отражающий
изменение Т при изменении каждого фактора
0/: пропорциональное при а,- = 1,
возрастающее медленно при 0 < а,- < 1, возрастающее
быстро при а/ > 1, убывающее при а, < 0.
Таким образом, изменяя параметры <хо и
а/ можно с определенной точностью
аппроксимировать степенной функцией любую
плавно изменяющуюся зависимость величины
Т при изменении технологических факторов.
Для повышения точности аппроксимации при
переменном темпе изменения величины Т
область применения степенной функции
должна ограничиваться определенным
диапазоном изменения каждого из факторов.
Значения параметров степенной
функции рассчитывают по табличным значениям
показателей, определенным с учетом
специфических особенностей каждого показателя.
Табличные значения показателя Т определяют
по нормативам времени, из которых в
зависимости от принятой погрешности расчета
трудоемкости исключатся несущественно
влияющие факторы.
Методика расчета трудоемкости 7,
технологической себестоимости С и цикла Ц
сборочных работ следующая. Трудоемкость
процесса сборки (Гп) определяют по формуле
* 'ОП * 'ОП
Ти =ЕГоп =Е(Го+Гв),
где поп — количество операций в сборочном
процессе; Топ — трудоемкость сборочной
операции, нормо-ч; Т0 и Тв — соответственно
основное и вспомогательное время, нормо-ч.
Табличные значения показателя Ц
рассчитывают по формуле
Ц= Тп/(Квп»),
где Кв — коэффициент выполнения норм; пИ
— количество исполнителей, одновременно
участвующих в сборочном процессе.
Табличные значения показателя С
рассчитываются по формулам
С= Vо + C0/N,
V0=Vi+ v2,
Vi = (Vp+ Vy)TBK,

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
573
V2 = (Кр + Vy)TBK.
Здесь VQ — текущие затраты, уел. ед.; С0
= Ci + С2 - затраты на специальные средства
оснащения, уел. ед.; где Q и С] - затраты
соответственно на изготовление и ремонт
(наладку) специальных средств оснащения
соответственно, уел. ед.; N — годовая
программа выпуска изделия; V{ и V2 ~ затраты
соответственно на основные и
вспомогательные операции, уел. ед.; Vp и Vy — затраты
соответственно на заработную плату рабочих с
начислениями и универсальные средства
оснащения, уел. ед.; К — коэффициент,
учитывающий время на обслуживание рабочего
места, отдых и личные надобности.
Технологическая себестоимость процесса
сборки
поп «оп
C„ = I =
где Соп — технологическая себестоимость
сборочной операции, уел. ед.; Коп — затраты на
заработную плату рабочих и универсальные
средства оснащения сборочной операции, уел.
ед.
Подготовленная табличная информация
вводится в ЭВМ, которая по специальной
программе определяет значения параметров
ао и а/ степенных функций для расчета
показателей Г, Ц и отдельных составляющих
показателей С,а также максимально возможную
точность расчета показателей по полученным
формулам. В случае неудовлетворительной
точности, вызванной переменным темпом
изменения показателей эффективности
вследствие изменения некоторых факторов,
диапазон изменения их значений делится на части,
расчет повторяется, а для полученной
формулы устанавливаются пределы ее применения.
Примеры степенных функций для
расчета составляющих технологической
себестоимости операций установки деталей при сборке
панелей в специализированных
приспособлениях следующие
V 	- 2 3 0,72
v о — '*Д.у 5
Cl = 0,19- Ю4^’32^2/^0’55#-1,
С2 = 0,34 • Ю4.?®-8#-0’63,
где Sy — площадь узла, м2; лду - количество
деталей в узле; тт — продолжительность
выпуска изделий, год; N — годовая программа
выпуска изделий.
Формулы справедливы при Sy < 16;
погрешность расчета не превышает 12%.
Массив формул, разработанный для всей
совокупности операций сборочных процессов,
позволяет оперативно рассчитывать на ЭВМ
показатели Т, Ц и С по данным
конструкторской документации и данным,
характеризующим производственные условия конкретного
предприятия в определенный период
времени. Оценка эффективности отдельных
операций и процессов не требует никаких
дополнительных условий, в то время как при
оценке эффективности сборки изделий в целом
необходимо выполнять специальные
требования.
Объективность оценки эффективности
сборки может быть обеспечена только для
изделий одинакового назначения и
программы выпуска. Для оценки эффективности
следует использовать абсолютные и
относительные значения показателей. Абсолютные
значения показателей следует применять для
оценки эффективности вариантов сборки
одного и того же изделия или его составных
частей. Относительные значения показателей
следует применять для оценки эффективности
сборки изделий с одинаковыми или близкими
по значению эксплуатационными
характеристиками. В качестве параметра конструкции,
к которому следует относить затраты труда,
времени и средств при определении
относительных показателей, наиболее удобно
использовать массу изделий.
В тех случаях, когда изделия имеют
разные значения эксплуатационных
характеристик, для оценки эффективности сборочных
работ следует применять удельные значения
показателей Г, Ц и С .равные отношению их
абсолютных значений к значениям наиболее
важных эксплуатационных характеристик:
производительности, мощности, ресурсу и др.
Глава 4.3
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
КОНСТРУКЦИИ СОБИРАЕМЫХ
ИЗДЕЛИЙ
4.3.1. 	ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Конструкция изделия предопределяет
его качество, уровень затрат ресурсов на его
создание, изготовление, техническое
обслуживание и ремонт. Качество изделия
характеризуется способностью изделия реализовывать
основную функцию для достижения
заданного технического эффекта, надежностью,
эргономичностью, экономичностью,
безопасностью, экологичностью и технологичностью
конструкций (ТКИ).
Связь технологичности с другими
свойствами конструкции изделия реализуется на

574
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
различных этапах жизненного цикла изделия.
Способность изделия выполнять свои
основные функции непосредственно
определяется его конструктивным исполнением. Это
накладывает существенное ограничение на
выбор технологически рациональных
решений при конструировании изделия, однако
такая возможность, как правило, существует
при наличии вариантов
проектноконструкторских решений.
Технологическая рациональность
конструкции изделия представляет собой
совокупность тех свойств изделия, которые выражают
технологичность его конструкции с точки
зрения соответствия принятых
конструктивных решений условиям производства,
эксплуатации и ремонта.
Технологическая рациональность
характеризует возможность изготовления и
эксплуатации данного изделия или группы его
исполнений при использовании имеющихся в
распоряжении производителя и потребителя
продукции трудовых, материальных и других
видов ресурсов.
Изделие может рассматриваться как
технологически рациональное только в
конкретных условиях подготовки производства,
изготовления, технического обслуживания и
ремонта. Следовательно, для обеспечения
требуемого уровня технологичности конструкции
изделия эти условия должны быть
сформулированы к началу его разработки с достаточной
степенью точности.
Условия производства и эксплуатации
очень динамичны, поэтому технологическая
рациональность конструкции изделия должна
рассматриваться и оцениваться
применительно к определенной ограниченной зоне
изменений этих условий. Уровень
технологической рациональности конструкции изделия
непрерывно меняется соответственно
изменяющимся условиям и средствам
производства, эксплуатации и ремонта.
Виды ТКИ [7] определяются основными
сферами общественного производства, в
которых проявляется качество изделия. Они
характеризуют приспособленность конструкции
изделия к сокращению затрат ресурсов и
времени: на техническую подготовку
производства, процессы изготовления, сборки и монтажа
изделия вне предприятия-изготовителя
(производственная ТКИ)\ на техническое
обслуживание, текущий ремонт, хранение и
транспортирование, диагностирование и утилизацию
изделия (эксплуатационная ТКИ)\ на все виды
ремонта, кроме текущего (ремонтная ТКИ).
Общие показатели ТКИ следующие:
материалоемкость изделия — расход
материальных ресурсов, необходимых для
производства, эксплуатации и ремонта изделия;
удельная материалоемкость изделия —
отношение материалоемкости изделия к
номинальному значению основного параметра или
полезному эффекту, получаемому при
использовании изделия по назначению;
металлоемкость изделия — расход
металла, необходимого для производства,
эксплуатации и ремонта изделия;
энергоемкость изделия — расход
топливно-энергетических ресурсов, необходимых для
производства, эксплуатации и ремонта
изделия.
Производственные (ремонтные)
показатели ТКИ следующие:
трудоемкость изготовления (ремонта) из-
делия — суммарные затраты труда на
выполнение технологических процессов
изготовления (ремонта) изделия;
удельная трудоемкость изготовления
(ремонта) изделия — отношение трудоемкости
изготовления (ремонта) к номинальному
значению основного параметра или к полезному
эффекту, получаемому при использовании
изделия по назначению;
технологическая себестоимость
изготовления (ремонта) изделия — сумма затрат
средств на осуществление технологических
процессов изготовления (ремонта) изделия;
коэффициент применяемости материала
— отношение нормы расхода данного
материала к сумме норм расхода всех материалов
на изготовление (ремонт) изделия.
Производственными показателями ТКИ
могут быть коэффициент использования
полуфабрикатов и заготовок, минимизация
некоторых видов обработки при изготовлении
изделия и т.п.
Эксплуатационные показатели ТКИ
следующие:
средняя оперативная трудоемкость
технического обслуживания (текущего ремонта)
изделия данного вида — математическое
ожидание оперативной трудоемкости технического
обслуживания (текущего ремонта) изделия
данного вида за определенные периоды
эксплуатации или наработку;
средняя оперативная продолжительность
технического обслуживания (текущего
ремонта) данного вида — математическое ожидание
продолжительности технического
обслуживания (текущего ремонта) данного вида за
определенные периоды эксплуатации или
наработку.
Цель обеспечения ТКИ заключается в
придании конструкции изделия такого
комплекса свойств, при котором достигаются
оптимальные затраты всех видов ресурсов при
производстве , эксплуатации и ремонте
изделия для заданных показателей качества,
объема выпуска и условий выполнения работ.
Основные мероприятия по обеспечению ТКИ
приведены в табл. 4.3.1.

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
575
4.3.1. Основные мероприятия по обеспечению ТКИ
Объект
воздействия
Разработка
Производство
Эксплуатация и ремонт
Предмет труда
Систематизация и
стандартизация
(унификация,
типизация и др.) исходных
конструктивных
решений
Применение
рациональных заготовок
Сокращение
номенклатуры быстросменных и
запасных частей
Средства труда
Применение
технических средств
механизации и
автоматизации инженерно-
технических работ
Унификация,
агрегатирование и
стандартизация средств
технологического оснащения
производственных
процессов. Внедрение
прогрессивных
технологических методов
изготовления
Унификация,
агрегатирование и стандартизация
средств технологического
оснащения процессов, а
также внедрение
прогрессивных технологических
методов технического
обслуживания и ремонта
Разработчик,
производитель
или
потребитель
Взаимодействие
разработчика
конструкции изделия с
производителем и
потребителем.
Повышение
квалификации разработчика в
области ТКИ
Взаимодействие
производителя с
разработчиком и потребителем.
Повышение
квалификации производителя в
области обеспечения
ТКИ
Взаимодействие
потребителя с разработчиком и
производителем.
Повышение квалификации
потребителя в области
обеспечения ТКИ
Организация
труда
Специализация
опытно-конструкторских
работ
Применение групповой
и поточной форм
организации труда
Применение
рациональных форм организации
технического
обслуживания и ремонта изделия
Результат
труда
Каталогизация
результатов инженерно-
технических работ
Корректировка базовых
показателей
производственной ТКИ с учетом
данных
прогнозирования
Корректировка базовых
показателей
эксплуатационной ТКИ с учетом
данных прогнозирования
При обеспечении и отработке
технологичности конструкции изделия решаются
следующие основные задачи:
анализ возможностей систем
конструкторской (КПП) и технологической (ТПП)
подготовки производства, производственной
системы изготовления изделия, систем
эксплуатации и ремонта;
расчет показателей технологичности;
разработка рекомендаций по
содержанию и порядку изменения конструкции
изделия с целью улучшения ее технологичности;
разработка рекомендаций по
содержанию и порядку совершенствования систем
КПП и ТПП , производственной системы и
систем эксплуатации и ремонта.
Для определения показателей
технологичности применяют эмпирический, экспертный
или расчетный методы. Эмпирический метод
основан на использовании эмпирических
зависимостей, связывающих показатели ТКИ с
параметрами конструктивно-технологических
свойств изделия; экспертный метод основан на
использовании экспертных оценок. Расчетный
метод основан на моделировании реального
содержания всех этапов жизненного цикла
изделия и выявлении ресурсных затрат с
последующим расчетом показателей технологичности; он
реализуется в автоматизированных системах
проектирования.
4.3.2. 	ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
сборочной единицы
В зависимости от наличия составных
частей изделия подразделяют на два вида:
неспецифицированные - детали, не имеющие

576
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
составных частей; специфицированные —
сборочные единицы, комплексы, комплекты,
— состоящие из двух или более составных
частей.
Выбор технически рациональной
структурной схемы собранного изделия является
одной из главных задач конструктора на
исходных этапах проектирования. В общем
случае при формировании структурной схемы
изделия исходят из принципов
функциональной и технологической завершенности его
составных частей.
Принцип функциональной
завершенности составной части изделия заключается в
том, что каждая составная часть должна быть
функционально законченной,
характеризующейся единством реализуемой им главной
функции (например, для двигателя -
преобразование вида энергии ,для редуктора -
преобразование крутящего момента) и
способностью выполнять эту функцию .отдельно от
изделия.
Принцип технологической
завершенности составной части изделия состоит в
относительной самостоятельности
технологических операций ее разработки, изготовления,
монтажа, испытаний, ремонта (например, для
редуктора - возможность независимой
сборки, регулировки и обкатки). Технологическая
рациональность членения изделия на
составные части применительно к
производственным условиям должна быть, как правило,
оптимизирована по критериям
эффективности процессов изготовления (минимальная
трудоемкость изготовления изделия,
минимальная длительность общей сборки изделия
и т. п.).
Во многих случаях функционально
завершенная составная часть изделия является
одновременно технологически завершенной,
однако технологически завершенными могут
быть и составные части, для которых
нехарактерна их функциональная законченность. Это
важно учитывать при обеспечении
технологической рациональности конструкции изделия
и его составных частей (например, при
членении изделия или его составной части на
технологически рациональные блоки, секции
и др.).
При членении изделия на составные
части учитывается возможность обеспечения
их конструктивной и технологической
преемственности на основе классификации и
систематизации, унификации и модульного
построения, базового метода проектирования и
других прогрессивных методов
конструирования.
Членение конструкции изделия на
составные части при обеспечении ТКИ
включает следующие этапы:
установление технологической
рациональности укрупненной структурной схемы и
набора его составных частей, выявленных в
результате функционального (функционально
-стоимостного) анализа;
определение окончательного
технологически рационального набора составных частей
путем дальнейшего деления (разукрупнения)
изделия на составные части или их
агрегирования и полной декомпозиции изделия по
всем ступеням членения (уровням иерархии);
оценку возможности и целесообразности
установления единообразия на множестве
элементов конструкции изделия, разработку и
реализацию предложений по унификации
однородных составных частей;
оценку возможности и целесообразности
использования в качестве заимствованных
составных частей тех изделий, которые ранее
освоены в производстве и соответствуют
требованиям к собираемому изделию.
Результатом членения являются схемы
конструктивного, технологического и
эксплуатационного членения (см. подразд. 1.2.1).
Технологичность конструкции
сборочной единицы рассматривается по отношению
ко всему изделию и его составным частям с
учетом условий сборки, испытания, монтажа
вне предприятия-изготовителя, технического
обслуживания и ремонта.
Конструкция сборочной единицы
отрабатывается на технологичность комплексно,
учитывая взаимозависимость
производственной, эксплуатационной и ремонтной
технологичности составных частей сборочной
единицы, а также изделия ,в которое данная
сборочная единица входит как составная часть.
При обеспечении технологичности
сборочных единиц следует учитывать их
функциональное различие в составе изделия.
Сборочные единицы могут быть составной частью
изделия и не выполнять самостоятельных
функций (например, корпус клапана с запре-
Сованной втулкой) либо выполнять
самостоятельные функции (например, редукционный
клапан насоса в отдельном корпусе, насос в
отдельном корпусе относительно двигателя).
Сборочная единица должна
расчленяться на рациональное число составных частей с
учетом принципа агрегирования, а ее
конструкция компоноваться из стандартных и
унифицированных частей и исключать
необходимость применения сложного
технологического оснащения.
В конструкции сборочной единицы и ее
составных частей, имеющих массу более 16 кг
необходимо наличие конструктивных
элементов для удобного захвата грузоподъемными
средствами, используемыми в процессе
сборки, разборки и транспортирования.

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
577
В конструкции сборочной единицы
предусматривается базовая составная часть,
которая является основой для расположения
остальных составных частей изделия. Форма
базовой составной части должна быть удобной
для правильной установки ее на рабочем
месте сборки: в стапеле, приспособлении, на
рабочем столе, сборочной площадке и т.д.
В конструкции базовой составной части
необходимо предусматривать возможность
использования конструкторских баз в
качестве технологических и измерительных.
Компоновка конструкции сборочной
единицы должна обеспечивать сборку изделия
при неизменном базировании составных
частей и исключать их промежуточные разборки
и повторные сборки.
В компоновке составных частей
сборочной единицы предусматривают удобный
доступ к местам, требующим контроля,
регулирования и проведения других работ,
регламентированных технологией подготовки
изделия к использованию по назначению,
техническому обслуживанию и ремонту.
Компоновка сборочной единицы и
способы соединений должны обеспечивать легко-
съемность быстросменных составных частей.
При выборе компоновки сборочной
единицы необходимо предусматривать
рациональное расположение такелажных узлов,
монтажных опор и других устройств для
обеспечения транспортабельности изделия.
Число поверхностей и мест соединений
составных частей должно быть по
возможности минимальным, а места соединений
составных частей — доступными для
механизации сборочных работ и контроля качества
соединений. Точность расположения
составных частей должна быть обоснована и
взаимосвязана с точностью их изготовления.
Метод сборки для данного объема
выпуска и типа производства выбирают на
основании расчета и анализа размерных цепей.
При выборе метода сборки следует учитывать
трудоемкость сборочных работ и затраты на
изготовление составных частей с точностью,
необходимой для данного метода сборки.
Методы сборки различают в зависимости от
производительности труда сборочных работ (по
мере ее убывания): с полной
взаимозаменяемостью; с неполной взаимозаменяемостью; с
групповой взаимозаменяемостью; с
регулированием компенсаторами; с пригонкой.
В конструкции необходимо
предусматривать устройства, обеспечивающие заданную
точность относительного расположения
составных частей (центрирующие,
фиксирующие, компенсирующие и др.) .Пределы
регулирования и параметры компенсаторов
рассчитывают на основе теории размерных
цепей. Компенсирующие, центрирующие и
фиксирующие устройства должны иметь
простую конструкцию и свободный доступ для
рабочего и контрольного инструментов.
Виды используемых соединений, их
конструктивное оформление и места
расположения выбирают с учетом требований к
механизации и автоматизации сборочных
работ. При выборе вида соединения
элементов конструкции сборочной единицы следует
учитывать затраты труда, материалов и
энергии на образование соединения и
возможность использования тех видов соединений,
которые ранее приняты и освоены в данных
производственных условиях, обеспечены
современными средствами технологического
оснащения и обладают достаточными
технико-эксплуатационными характеристиками.
Конструкция неразъемного соединения
должна разрабатываться с учетом ее влияния
на производственную технологичность
конструкции изделия. При выборе вида
неразъемного соединения из числа соединений,
обладающих равными прочностью, стойкостью к
внешним воздействиям и другими
свойствами, следует предпочесть то соединение,
которое может быть образовано при минимальных
затратах ресурсов и является более
рациональным технологически при выполнении
операций контроля.
При выборе материалов для
формирования соединения необходимо учитывать
возможное изменение их физико-механических
характеристик в процессе образований
соединений. Характеристики применяемых
материалов и формы заготовок, как правило,
должны быть такими, чтобы в результате
выполнения соединительных операций не
возникла необходимость в дополнительных
операциях обработки и контроля.
Конструкция соединения должна быть
такой, чтобы исключалась сложная и
необоснованно высокоточная обработка
сопрягаемых поверхностей.
Конструкция разъемного соединения
должна разрабатываться с учетом ее влияния
на производственную, эксплуатационную и
ремонтную технологичность конструкции
изделия. При выборе вида разъемного
соединения из числа соединений, обладающих
равными технико-эксплуатационными
характеристиками, следует применять тот вид
соединения, который требует наименьших затрат
на выполнение операций монтажа и
демонтажа в условиях производства,
транспортирования, технического обслуживания и ремонта.
В конструкции соединения следует
использовать такие формы конструктивных
элементов и материалы, которые позволяют
собирать или разбирать соединение
посредством минимального числа операций монтажа и
демонтажа и предотвращать последующую
19 — 4204

578
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
дополнительную обработку элементов
соединения и снижение его надежности при
эксплуатации.
Необходимо стремиться к простоте
конструкции сборочной единицы, блочности ее
построения , обеспечению возможности
присоединения деталей к базовой простейшим
движением (по возможности вдоль одной
оси), обеспечению полной
взаимозаменяемости деталей по сопрягаемым поверхностям,
выполнению точностных требований к
деталям для осуществления правильного их
базирования, возможности автоматического
ориентирования и загрузки деталей.
Технологичность конструкции
сборочной единицы определяется возможностью
дифференциации схемы сборки,
технологичностью видов соединений и точностными
показателями. Технологичность конструкции
деталей рассматривается по группам
признаков, характеризующих устойчивость формы
и поверхности деталей к различным
воздействиям, удобство ориентирования и
загрузки, возможность базирования и
собираемость.
4.3.3. 	ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ В
КОМПЬЮТЕРИЗОВАННОМ
ИНРЕГРИРОВАННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
В современном машиностроении
находит широкое применение
компьютеризованное интегрированное производство (КИП).
Любые неувязки в конструкторской,
технологической и управляющей информации
приводят к сбоям и снижению эффективности
функционирования КИП. Конструкторская
подготовка должна обеспечивать создание
изделий, максимально учитывающих
особенности производства; технологическая
подготовка производства должна обеспечивать не
только эффективное решение всех задач
технологического проектирования до начала
изготовления изделия, но и оперативное
изменение технологии с учетом изменения
производственных условий. Поэтому сама схема
проектирования и управления также должна
быть гибкой, обеспечивающей в кратчайшие
сроки комплексное решение
проектноконструкторских, технологических и
управленческих задач.
Общим недостатком многих
традиционных методов обеспечения и оценки ТКИ
является отсутствие системной связи между
ними и неадекватность расчетных методик
реальным факторам и процессам,
определяющим ТКИ. Этого недостатка лишены
методы, используемые в интегрированной
автоматизированной системе обработки
информации (АСОИ) и основанные на
математическом моделировании этапов жизненного
цикла изделия (рис. 4.3.1). При
функционировании АСОИ любого назначения используются
следующие виды обеспечения:
методическое - документы, отражающие
взаимодействие пользователей с комплексом
средств автоматизации обработки
информации, включая описание системы в целом и ее
Разработка
КД —|
Разработка
ТД
Моделирование
производства
Производство
изделия
Показатели

производственной ТКИ
Мелирование
Показатели
зксплуатаци
онной ТКИ
эксплуатации
Мелирование
репорта
Эксплуатация
изделия
Утилизация
изделия
ш Репонт
изделия
Показатели
репокткой
г ТКИ
Рис. 4.3.1. Схема связей показателей ТКИ и этапов жизненного цикла изделия

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
579
подсистем, состав и правила применения
пользователем средств автоматизации в
процессе функционирования подсистем
(технологию функционирования);
лингвинистическое — языки общения
пользователя с системой и терминология;
математическое - методы,
математические модели, алгоритмы;
информационное - базы данных и
знаний, а также отдельные наборы данных,
содержащие сведения, необходимые для
автоматизированного функционирования системы и
получения конструкторской (КД) и
технологической (ТД) документации;
программное — документы с пакетами
программ, программы на машинных
носителях и эксплуатационные документы;
техническое - устройства
вычислительной техники и организационной техники,
средства передачи данных, другие устройства;
организационное — положения,
должностные инструкции, штатные расписания и
другие документы, устанавливающие
организационную структуру, функции
подразделений и порядок их взаимодействия в условиях
функционирования АСОМ.
Качество получаемых в АСОИ решений
определяется прежде всего информатикой
системы, в состав которой входят компоненты
математического, информационного,
лингвистического и программного обеспечения.
Применение средств вычислительной
техники для автоматизации инженерного
труРис. 4.3.2. Принципиальная схема выявления конструктивно-технологических неувязок
между контурами изделия и производственной системы:
1 — разработка КД; 2 — КД; 3 — разработка ТД; 4 — ТД; 5 — изготовление технологического оснащения;
6— технологическое оснащение производства; 7- освоение производства и изготовление изделия; 8— изделие;
9— сдача изделия заказчику; 10— эксплуатация изделия; 11 - принятие решений по устранению КТН;
12 - выявление КТН при разработке ТД; 13 - выявление КТН при изготовлении технологического оснащения;
14 — выявление КТН при освоении производства и изготовлении изделия; 15 — выявление КТН при
эксплуатации изделия; 16— изменение КД; 17— изменение ТД; 18— доработка технологического оснащения;
19 — доработка изделия
да основано на формализации действий,
выполняемых человеком: только такие
формализованные операции и процедуры могут быть
переданы на исполнение ЭВМ.
Формализация процессов проектирования заключается
в том, что все закономерности и связи
между факторами, влияющие на принятие
проектного решения, представляются в
виде формальных(математических)
отношений между информационными объектами,
моделирующими эти факторы,
закономерности и связи.
Основной причиной низкой
технологичности элементов конструкции изделия
являются конструктивно-технологические
неувязки (КТН) между контурами изделия и
производственной системы. Появление КТН
обусловлено не только непосредственными
ошибками конструктора или технолога, но и
отсутствием достоверной информации об
особенностях производства, дефицитом времени
на принятие проектного решения и т.п.
Состав задач, решаемых при устранении КТН и
для предупреждения их появления, затраты
времени и материальных ресурсов на
устранение КТН непосредственно зависят от этапа
технической подготовки производства
изделия, на котором они выявляются.
Все неувязки возникают в процессе
разработки конструкторской и технологической
документации. Наиболее характерные
варианты выявления и устранения КТН следующие
(рис. 4.3.2):
—— ©
19*

580
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
принятие решения по устранению КТН
77 в ходе контроля конструкторской
документации при проектировании изделия 7. В этом
случае требуемые изменения немедленно
вносятся в чертежи изделия и не оказывают
негативного воздействия на последующие этапы
производства;
выявление КТН 12 в ходе разработки 3
технологической документации. Здесь
решения по устранению КТН распространяются не
только на технологическую, но и на
конструкторскую документацию, что требует
возвращения к предшествующему этапу
подготовки производства;
выявление КТН 13 при изготовлении 5
средств технологического оснащения. Для
устранения КТН необходимо вернуться к
разработке конструкторской и
технологической документации;
выявление КТН 14 на этапе 7 освоения
производства и изготовления изделия, когда
изменения могут вносится в конструкторскую
и технологическую документацию, а также в
конструкцию средств технологического
оснащения.
Очевидно, чем раньше будут выявлены
КТН, тем меньше нужно времени и затрат на
их устранение. Поэтому математическое
моделирование изделия и процесс его
изготовления, эксплуатации и ремонта на ранних
этапах разработки позволяет существенно
улучшить ТКИ при одновременном
сокращении затрат на технологическую подготовку
производства и изготовление изделия. Таким
образом, при обеспечении ТКИ значение
задач, решаемых на разных стадиях
проектирования изделия, различно. Наибольшее
значение имеют проектно-конструкторские
решения на ранних стадиях, когда
определяются основные конструктивные и
технологические свойства изделия, характеризующие
технологичность его конструкции.
Статистические данные позволяют наглядно представить
распределение объема и эффективности работ
по обеспечению ТКИ на стадиях
проектирования изделия (рис. 4.3.3). На ранних стадиях
проектирования при относительно небольшом
общем объеме затрат принимаются
конструкторско-технологические и организационные
решения, определяющие основные свойства,
в том числе ТКИ. Например, на рис. 4.3.4
показаны тенденции изменения затрат на
разработку самолета и распределение
принимаемых технических и организационных
решений (%) по отдельным этапам разработки.
На ранних этапах, включая разработку
эскизного проекта, при затратах 20-25% времени от
всей работы и не более 5-10% средств
принимается 75-80% основных решений по проекту
самолета [10].
Поскольку при обеспечении
технологичности в КИП все этапы жизненного цикла
изделия анализируются одновременно,
средства информатики АСОИ должны быть
унифицированы, что существенно повышает
эффективность функционирования КИП.
Возможность такой унификации определяется
главным образом особенностями
математического обеспечения АСОИ.
При полном отсутствии унификации
математических моделей и алгоритмов их
обработки конкретному объекту,
характеризуемому набором данных /4/, соответствует
индивидуальная математическая модель 5(у4/) и
индивидуальный алгоритм используемый для
поиска проектного решения по модели S(At) с
%
Рис. 4.3.3. Схема примерного распределения объема и эффективности работ по обеспечению ТКИ
на стадиях проектирования изделия:
ТЗ — разработка технического задания; П — разработка технического предложения;
Э — эскизное проектирование; Т — разработка технического проекта

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
581
%
Рис. 4.3.4. Изменение затрат и распределение принятых решений (%)
на различных этапах разработки самолета
данными Aj (рис. 4.3.5, а). В этом случае
элементы математического, информационного и
программного обеспечения АСОИ будут
индивидуальными, несистемными, что
затрудняет решение задачи по модели 5(у4/) в
комплексной связи с другими задачами КИП.
Такой подход целесообразен только при
решении весьма сложных задач, когда
разработка модели S(A/) и алгоритма 7} представляет
собой самостоятельную проблему. При
многократном решении сходных задач должны
разрабатываться унифицированные
математические модели 5(у4), пригодные для обработки
данных о сходных объектах А/. При этом
может использоваться либо индивидуальный
алгоритм Т/, если в структуру и содержание
операторов алгоритма входят конкретные
параметры и другие данные А,- (рис. 4.3.5, б), либо
унифицированный алгоритм Г, настраиваемый
на конкретные данные А,- (рис. 4.3.5, в).
Наивысшим' уровнем унификации
средств математического обеспечения
является применение унифицированной модели
5(у4) и унифицированного алгоритма Ту не
зависимого от данных At конкретного объекта
(рис. 4.3.5, г). В этом случае содержание
алгоритма зависит только от математического
содержания решаемой задачи, что позволяет
создавать стандартные средства программного
обеспечения АСОИ; именно такой уровень
унификации обеспечивает применение
типовых математических моделей системы ИСТРА
(см. табл. 1.1.1 — 1.1.3).
а) б)
в)
Рис. 4.3.5. Связь данных об объекте с его
математической моделью
и алгоритмом проектирования
Отличительной особенностью системы
ИСТРА является полное отделение
структурных математических моделей от
семантического содержания данных о конкретных
объектах ,что позволяет использовать одни и те же
модели и алгоритмы для различных объектов.
Поэтому ограничения на способы
представления и языки описания данных, применяемые в
информационном и лингвистическом
обеспечении АСОИ, очень незначительны.

582
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Для обозначения принадлежности
данных к различным уровням абстрагирования
используются следующие символы: W —
лингвистическая величина: S —
теоретикомножественная величина; L — логическая
величина; N — количественная величина.
Лингвистическими величинами
являются элементы естественного языка,
используемые при описании объекта моделирования.
Основные математические объекты в системе
ИСТРА следующие: S — множество; V -
вектор (упорядоченное множество определенной
размерности); М — матрица (подмножество
декартова произведения двух упорядоченных
множеств); G — граф; R - отношение.
Для описания компонентов
математических моделей с учетом уровня
абстрагирования рассматриваемых величин, используются
два символа: SW — множество (список)
лингвистических величин; SS — множество
теоретико-множественных величин; SL —
множество логических величин; SN — множество
количественных (числовых) величин; VW —
вектор лингвистических величин; VS — вектор
теоретико-множественных величин; VL -
вектор логических величин; VN - вектор
числовых величин; MW — матрица
лингвистических величин; MS — матрица
теоретикомножественных величин; ML — матрица
логических величин; MN ~ числовая матрица;
GW — лингвистический граф; GS —
обыкновенный граф; GL — логический граф; GN —
числовой (взвешенный) граф; RW —
лингвистическое отношение; RS -
теоретикомножественное отношение; RL — логическое
отношение; RN — количественное отношение.
Широко используется и более сложный
математический объект - полихроматический
ГЮ-граф [см. формулу (1.1.1)].
Для описания принадлежности
компонентов математических моделей к
конкретным данным используются приписываемые
справа числовые или буквенные символы,
например: MLFP — булева матрица [PxF(P)]
контуров производственной системы, SWP -
список наименований элементов
производственной системы Р и т.д.
При автоматизированном решении задач
обеспечения ТКИ применяется
математическое моделирование изделия, процессов и
систем конструкторской (КПП) и
технологической (ТПП) подготовки производства,
процессов производства, эксплуатации и ремонта.
Перечень решаемых задач, виды
математических моделей и результаты решения
приведены в табл. 4.3.2. Общий порядок применения
математических моделей при
автоматизированном решении задач обеспечения
технологичности конструкции изделия показан на
рис. 4.3.6.
4.3.2. 	Перечень задач по обеспечению ТКИ, средства и результаты их решения
в автоматизированных системах
Задачи
Источники информации
Математическая
модель
Моделирование
процессов
Результаты

Конструктивнотехнологический
анализ изделия
Техническое задание
Техническое
предложение
Детали
сборочной
единицы

Конструирования
изделия

Техникоэкономические
показатели
конструкции изделия
Анализ
технологических
возможностей
производственной
системы
Укрупненные данные
о производственной
системе
Укрупненные данные
об изделии
Производств
енной
системы

Производства изделия
Выводы о
возможности и
эффективности производства
изделия
Анализ
функциональных
возможностей
системы
эксплуатации
Укрупненные данные
о системе
эксплуатации изделия
Укрупненные данные
об изделии
Системы
эксплуатации

Эксплуатации изделий
Выводы о
возможности и
эффективности эксплуатации
изделия
Анализ
производственных
возможностей
системы ремонта
Укрупненные данные
о системе ремонта
изделия
Укрупненные данные
об изделии
Системы
ремонта
Ремонта
изделия
Цыводы о
возможности и
эффективности ремонта
изделия

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЯ
583
Выбор показателей
для оценки ТКИ
Разработка
модели изделия
♦
Корректировка
модели изделия
Нобель изделия
Корректировка моделей
ЩЩ производства,
эксплуатации, ремонта
Разработка моделей
систем КПП, ТПП,
эксплуатации, ремоита
f
Модели систем
КПП, ТПП, производства,
эксплуатации, ремонта
Корректировка
моделей КПП, ТПП,
производства,
эксплуатации,
ремонта
Корректировка
модели изделия
конструирования,
технологическою
проектирования, изготовления,
эксплуатации и ремонта
Разработка рекомендаций
по изменению
модели изделия
Рис. 4.3.6. Схема математического моделирования при автоматизированном решении задач обеспечения ТКИ

584
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Продолжение табл. 4.3.2.
Проектирование
укрупненных
технологических
процессов
Эскизный проект
Технический проект
Проектирова
ния
укрупненных

технологических
процессов

Технологической
подготовки
производства

Техникоэкономические
показатели
проектирования
технологических
процессов
Проектирование
и изготовление
средств
оснащения
Технологическая
документация

Проектирования и
изготовления
средств
оснащения

Проектирования и
изготовления
средств
оснащения

Техникоэкономические
показатели
проектирования и
изготовления средств
оснащения
Анализ
укрупненных
технологических
процессов

Укрупненных
технологических
процессов

Укрупненных
технологических

Техникоэкономические
показатели
технологических
процессов
Объекты моделирования следующие:
конструкция изделия;
конструирование, технологическая
подготовка производства, производство,
эксплуатация и ремонт изделия;
системы конструкторской подготовки
производства, технологической подготовки
производства, производства, эксплуатации и
ремонта изделия.
Состав математических моделей,
необходимых для обеспечения ТКИ конкретного
вида, определяется составом показателей
технологичности, составом и взаимосвязями
решаемых задач, стадиями разработки
конструкторской и технологической документации,
стадиями жизненного цикла изделия.
Математическое моделирование
обеспечения ТКИ предусматривает разработку и
комплексное применение математических
моделей различных объектов, с которыми
разработчик имеет дело во всех областях
проявления ТКИ. Математические модели
должны описывать структуру каждого объекта
моделирования, состав его элементов и их
взаимосвязи, количественные характеристики
объекта. Для описания структуры
моделируемого объекта используют структурные модели,
а для расчета количественных характеристик
— количественные модели. Разработка
математической модели в общем случае включает
в себя следующие этапы: отбор компонентов
(элементов, количественных характеристик)
объекта моделирования; установление
отношений между компонентами объекта
моделирования; группирование компонентов и
отношений между ними; выбор класса типовой
математической модели; разработку рабочей
математической модели.
Автоматизированное решение задач
обеспечения ТКИ на основе математических
моделей включает: установление состава
математических моделей; разработку
математических моделей; расчет показателей и оценку
ТКИ по моделям; разработку рекомендаций
по содержанию и порядку изменения моделей
с целью улучшения показателей ТКИ и
повышения эффективности КПП, ТПП,
производства, эксплуатации и ремонта изделия.
Оценка ТКИ осуществляется на основе
сравнения вариантов модели изделия при
разных вариантах моделей КПП, ТПП,
производства, эксплуатации и ремонта. При
отсутствии вариантов оценка ТКИ проводится
на основе заданных для сравнения базовых
показателей. Разработка рекомендаций по
содержанию и проведению изменения
моделей включает: отбор показателей ТКИ,
подлежащих улучшению; установление
отношений между значениями показателей ТКИ и
характеристиками моделей; группирование
свойств элементов и характеристик моделей;
разработку рекомендаций по изменению
моделей. На основе разработанных
рекомендаций осуществляют корректировку моделей.
При обеспечении требуемых показателей
ТКИ состав моделей отражает оптимальные
свойства изделия и систем, реализующих его
жизненный цикл.
4.3.4. 	КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЯ ПРИ ОТРАБОТКЕ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Различают несколько видов изделий в
зависимости от завершенности
конструктивного исполнения.

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЯ
585
Макет — изделие, воспроизводящее
разрабатываемое изделие или его составные
части в объеме, необходимом для проверки
принципов их работы при создании
экспериментального образца, выполнении проектной
или рабочей документации.
Экспериментальный образец изделия —
изделие, изготовленное при проведении научно-
исследовательских работ для проверки
основных технических решений, параметров и
характеристик, подлежащих использованию при
разработке изделия.
Модель изделия — изделие,
воспроизводящее разрабатываемое изделие полностью в
другом масштабе или частично (упрощенно) в
любом масштабе для иллюстрации внешнего
вида изделия и взаимосвязи его составных
частей либо для проверки принципов работы
изделия на стадиях его разработки.
Опытный образец — изделие,
изготовленное по вновь разработанной рабочей
конструкторской документации для проверки его
соответствия техническому заданию,
последующей необходимой корректировки
документации и подготовки технологического
процесса изготовления основных составных
частей изделия (в отдельных случаях для этой
цели изготовляют опытную партию изделий).
Изделие установочной серии — изделие,
изготовленное по документации , уточненной
по результатам изготовления и испытания
опытного образца или опытной партии для
контроля его соответствия техническому
заданию, проверки технологического процесса
изготовления изделия и последующей
необходимой корректировки документации.
Изделие головной серии — изделие,
изготовленное по документации, уточненной по
результатам изготовления и испытания
установочной серии для контроля соответствия
его техническому заданию и принятия
решения о дальнейшем выпуске изделий в
серийном (массовом) производстве.
В зависимости от типа производства,
определяемого объемом, регулярностью
повторения и непрерывностью выпуска изделий,
стабильностью номенклатуры изделий,
специализацией рабочих мест, соответствующей
технологической оснащенностью и методами
организации производства, различают:
изделие единичного производства,
изготовляемое в количестве одной или нескольких
штук (изделие, изготовленное без каких-либо
предпосылок дальнейшего изготовления,
называют изделием разового изготовления);
изделие серийного производства,
изготовляемое периодически повторяющимися
сериями по единой конструкторской
документации;
изделие массового производства,
изготовляемое непрерывно по единой
конструкторской документации.
В соответствии с ГОСТ 2.101-68
существуют два вида изделий различной сферы
потребления (по отношению к производителю):
изделия основного производства,
предназначенные для поставки предприятием-
изготовителем потребителю;
изделия вспомогательного производства,
предназначенные для собственных нужд
предприятия, изготовляющего их.
Одно и то же изделие может быть
изделием как основного, так и вспомогательного
производства. Между изделиями этих двух
видов существенных различий нет, поскольку
порядок формирования конструкторской
документации на них, стадии
(последовательность) их разработки и
освоения по существу являются одинаковыми, по
мере развития специализации и
кооперирования в промышленности и организации
централизованного изготовления грани между
ними исчезают. Поэтому порядок
организации опытно-конструкторских работ и
отработки конструкций на технологичность
является по сути единым для изделий основного и
вспомогательного производств.
Конструктивная сложность изделия —
характеристика его состава и структурного
исполнения, определяющая конструктивные
признаки и соответствующие требования к
обеспечению технологической
рациональности конструкции изделия.
Конструктивная сложность изделия
существенно влияет на следующие факторы:
интенсивность нарастания информации
о разрабатываемом объекте (по мере перехода
к новым стадиям разработки), необходимой
для последующего освоения его в
производстве и эксплуатации, и в конечном счете — на
сроки технической подготовки производства;
условия комплектации изделий,
организацию и затраты труда в процессах
изготовления, технического обслуживания и ремонта.
Сложность конструкции изделия часто
выражают числом образующих изделие
составных частей или конструктивных
элементов. Коэффициент конструктивной сложности
КС,=М/МА,
где М, МА — число составных частей
(элементов) в исполнении соответственно
разрабатываемого образца и аналога.
Конструктивная сложность существенно влияет на
ресурсоемкость изделия, поэтому она часто
учитывается при расчетах трудоемкости
разрабатываемого изделия по данным аналога.
На конструктивную сложность изделия
можно воздействовать различными методами

586
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
(табл. 4.3.3, 4.3.4). Эти методы упрощают
проектирование изделия и отработку
конструкции. на технологичность, улучшают условия
его изготовления на основе специализации и
кооперирования, облегчают процессы
монтажа, технического обслуживания и ремонта.
Новизна конструкции изделия
определяет дополнительные конструктивные признаки,
обусловливающие требования к обеспечению
преемственности конструкции изделия.
Новизна конструкции изделия
существенно влияет на выбор рационального состава
стадий и этапов технической подготовки
производства, обязательных для их прохождения
при создании и освоении изделия, а также на
возможность сокращения номенклатуры
составных частей изделия и необходимых для их
изготовления и ремонта средств
технологического оснащения, развития специализации
основного и ремонтного производства,
снижения расхода материалов на запасные части
и т.п.
Новизна конструкции изделия
достигается методами унификации его составных
частей (элементов), типизации структурных
компоновок, группового или базового
проектирования и т.п. Эффективность этих методов
проявляется на всех стадиях жизненного
цикла изделия в сокращении сроков
проектирования и освоения новой техники, повышении
гибкости и мобильности производства,
сокращении затрат на все виды ресурсов,
расходуемых на изготовление, техническое
обслуживание и ремонт изделия.
4.3.3. Обеспечение технологической рациональности конструкции изделия
Метод (прием)
Краткая характеристика
Примечание
Параметрическая
оптимизация объектов
производства
Упорядочение номенклатуры
однотипных объектов
производства, сходных по
функциональному назначению, путем
установления рациональных
параметрических и типоразмерных
рядов изделий
Применение метода позволяет
упорядочить номенклатуру
объектов производства на исходных
этапах становления новых видов
техники и исключить
возможность появления неоправданного
множества этих объектов в
будущем
Бл оч но- модул ьное
построение систем и
устройств
Выделение функционально
законченной части системы или
устройства с образованием
блока-модуля, т.е. части изделия,
представляющей собой
совокупность функционально
объединенных элементов
Наиболее эффективен при
монтаже вне предприятия-
изготовителя и необходимости
частой смены модулей как
составных частей целого в процессе
эксплуатации
Агрегатирование
составных частей
Объединение взаимосвязанных
составных частей изделия в более
крупную составную часть —
агрегат для применения как
неделимого целого
Метод является основой
развития специализации производства
составных частей и внедрения
высокопроизводительных
агрегатных методов ремонта
Оптимизационный
метод выбора и
назначения конструктивных
элементов деталей и
материалов
Выбор наилучших вариантов
конструктивных элементов и
материалов из множества
возможных с использованием
современных математических
средств, включая математическое
и динамическое
программирование, оптимальное управление,
векторный анализ. Выбор метода
оптимизации зависит от вида
целевой функции и характера
ограничений
Целесоббразное применение:
выбор физико-химических и
механических свойств
материалов и видов исходных заготовок;
установление точности размеров
и параметра шероховатости
поверхностей; выбор формы и
расположения поверхностей деталей
и видов соединений их с
сопрягаемыми деталями; выбор
методов изготовления, в том числе
сборки

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЯ
587
Продолжение табл. 4.3.3.
Размерный анализ
Совокупность приемов
расчленения объекта на элементарные
поверхности и на связи между
ними
Целесообразное применение: при
простановке размеров и их
предельных отклонений при условии
учета оптимальности затрат на
изготовление и
взаимозаменяемость составных частей
конструкции при сборке, монтаже,
техническом обслуживании и
ремонте

Функциональностоимостный анализ
Минимизация затрат для
обеспечения основных функций
изделия
Применение не зависит от типа
производства. Наибольший
эффект — на ранних стадиях
проектирования конструкции изделия
Экономико-
метаматическое
моделирование
Описание объектов (процессов)
посредством экономических
моделей с применением
математических средств
Применение целесообразно при
установлении взаимосвязи
основных функциональных,
конструктивных и технологических
характеристик изделия,
влияющих на затраты труда,
материалов и энергии при изготовлении,
техническом обслуживании и
ремонте, с эффективностью
проектируемой техники в народном
хозяйстве
4.3.4. Обеспечение конструктивной преемственности изделия
Метод (прием)
Краткая характеристика
Применение
Типизация
конструкции изделия
Создание типового образца
изделия для множества его
исполнений, обеспечивающего применение
унифицированных составных
частей и связей между ними
Наиболее эффективен при
многократной повторяемости
конструктивных схем и компоновок
изделия и его составных частей
Унификация
составных частей
изделия,
конструктивных элементов и
материалов
Сокращение разнообразия
перечисленных объектов при
сохранении (или увеличении)
разнообразия сфер (объектов), в которых
они применяются
Применяется на всех стадиях
создания конструкции изделия и
подготовки его производства в том
случае, если в сфере призводства и
эксплуатации повышает
производительность труда и качество
работы, снижает себестоимость
продукции и производимых работ при
техническом обслуживании и
ремонте

Взаимозаменяемость составных
частей
Придание составным частям
изделия взаимозаменяемости в данном
изделии или группе изделий
Наиболее эффективен для
составных частей изделия, часто
сменяемых в процессе их эксплуатации и
ремонта
Заимствование
Выбор составных частей или
конструктивных элементов изделия и
материалов из числа
существующих для применения в
разрабатываемой конструкции
Целесообразен при наличии
освоенного производства составных
частей, конструктивных элементов
и материалов

588 Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Продолжение табл. 4.3.4.
Симплификация
Ограничение или простое
сокращение числа типоразмеров
выпускаемых изделий и их составных
частей однотипного исполнения,
номенклатуры конструктивных
элементов, сортамента и марок
применяемых материалов
Применим в случаях, когда
технически и экономически
целесообразно уменьшение числа принятых
конструктивных решений и
материалов
Характеристика исходных материалов ,
выбираемых для изготовления изделий,
является основным фактором, определяющим
требования к обеспечению технологической
рациональности и преемственности
конструктивных элементов изделий.
От этой характеристики существенно
зависят выбор технологических методов и
средств технологического оснащения
процессов изготовления, технического обслуживания
и ремонта, сокращение сортамента и марок
используемых материалов и необходимых для
их обработки видов средств технологического
оснащения, возможность применения
прогрессивных технологических процессов и
операций.
Стадия разработки играет существенную
роль в определении требований к
обеспечению ТКИ, поскольку для каждой стадии
характерны определенная целевая установка,
отличные от других стадий глубина
конструкторской проработки технических решений и
степень укрупнения их
техникоэкономических оценок.
Разработка изделия — сложный,
многоступенчатый процесс, для которого
характерны три фазы:
1- 	я фаза (разработка технического
задания) — процесс установления исходных
требований и формирования предварительных
(возможных и желательных) характеристик
объекта разработки;
2- 	я фаза (разработка проектной
конструкторской документации) — процесс
последовательно углубляемой
техникоэкономической проработки инженерных
решений , осуществляемый исходя из данных
технического задания, результатов научно-
исследовательских работ и практического
опыта;
3- 	я фаза (разработка рабочей
конструкторской документации) - процесс
материального воплощения результатов инженерного
поиска, систематизации
опытнопромышленных данных и сопоставления их с
техническим заданием, внесения
необходимых уточнений в документацию.
Система обеспечения ТКИ должна
предусматривать возможность принятия решений
как по конструкции изделия, так и по
условиям его производства, эксплуатации и
ремонта уже на ранних стадиях проектирования.
Конструктор не может перейти от одного
этапа конструирования к другому, не
обеспечив требовании к ТКИ. В состав работ по
обеспечению ТКИ входят мероприятия по
достижению технологической рациональности
и оптимальной преемственности конструкции
изделия, преимущественно направленные на
следующие цели:
снижение трудоемкости и
технологической себестоимости изделия в изготовлении и
монтаже вне предприятия-изготовителя;
снижение трудоемкости,
технологической себестоимости изделия при
эксплуатации и ремонте и продолжительности
технического обслуживания и ремонта изделия;
снижение материалоемкости и
энергоемкости изделия, прежде всего их важнейших
составляющих - расхода металла и топливно-
энергетических ресурсов при изготовлении,
монтаже вне предприятия-изготовителя,
техническом обслуживании и ремонте.
Опытно-конструкторская разработка
нового изделия представляет собой сложный,
многоступенчатый процесс, включающий:
формулирование цели (разработка
технического задания);
информационное моделирование
изделия (разработка технического предложения,
эскизного и технического проектов, а также
рабочей конструкторской документации для
изготовления опытного образца или опытной
партии изделий);
изготовление и экспериментальное
исследование натурных образцов изделия в
период освоения его производства (разработка
рабочей конструкторской документации для
изготовления изделий установочной и
головной или контрольной серии установившегося
серийного или массового производства).
Основное содержание работ по
обеспечению ТКИ на стадиях разработки проектной
и рабочей конструкторской документации
приведено на рис. 4.3.7, 4.3.8.
Создание изделия нового типа может
быть обосновано следующими объективными
причинами:

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЯ
589
Рис. 4.3.7. Основные работы по обеспечению ТКИ при разработке проектной КД
существующие изделия становятся
морально устаревшими с технической,
экономической или экологической точки зрения, а
новое изделие может лучше выполнить те же
функции при удовлетворении имеющейся
потребности;
развитие методов и средств
общественного производства и потребления вызывает
потребность в новом типе изделия.
Новый тип изделия может
использоваться и для изучения новых концепций
удовлетворения известных потребностей.
При составлении технических
требований к изделию на первом шаге оценивается
объем работ, который предстоит выполнить
изделиям данного типа, и рассчитывается

Изготовление и испытание опытного образца (опытной партии) Освоение серийного
или изделия единичного производства (кроме разового изготовления) ~ ** (массового) производства
590
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЯ
591
Рис. 4.3.8. Основные работы по обеспечению ТКИ при разработке рабочей КД

592
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
требуемое количество изделий, определяющее
серийность их производства. Затем процесс
удовлетворения потребностей расчленяется на
ряд функций, которые могут быть основанием
для определения технических требований к
изделию. Выделение различных функций в
ходе удовлетворения потребности можно
представить как декомпозицию основной
цели на подцели (частные цели). Подцель
полностью определена лишь тогда, когда она
представлена множеством требований — либо
в виде подцелей последующего уровня, либо
так, что последующее разбиение оказывается
невозможным или нецелесообразным. Такая
структура разбиения цели создания изделия
на подцели описывается графом — деревом
целей.
Достижение любой цели
проектирования изделия осуществляется при наличии
граничных условий. Если цель и ее
составляющие являются критериями, относительно
которых выбираются наилучшие решения, то
граничные условия ограничивают множество
возможных решений или множество
стратегий поиска наилучшего решения.
Состав технических требований должен
обеспечивать достижение заданного качества
проектируемого изделия с учетом его
взаимосвязи с внешней средой на всех этапах
жизненного цикла - от прикладных исследований
и опытно-конструкторских работ до
технической подготовки производства, изготовления,
эксплуатации и утилизации. Технические
требования отражают в техническом задании
и реализуются при проектировании изделия в
виде технических решений.
По степени новизны технические
решения можно разделить на известные
(заимствованные) и новые. Кардинального
улучшения и получения принципиально
новых свойств изделий можно достичь лишь за
счет новых технических решений, особенно
на уровне изобретений и патентоспособных
решений. Однако изделие может успешно
изготовляться и эксплуатироваться лишь в
том случае, когда число новых технических
решении составляет лишь часть общего числа
решений (например, не более одной трети), в
противном случае недопустимо удлиняются
сроки освоения и доводки изделия в
производстве.
Перед началом проектирования не
только формулируется цель создания изделия, но
и выясняются ограничения, сужающие выбор
возможных вариантов проектных решений.
Эти ограничения обычно выражаются в виде
четко сформулированных условий или
технических требований. Любое решение,
удовлетворяющее этим ограничениям, считается
допустимым, и главная задача
проектирования - найти хотя бы одно такое решение.
Если налагаемые ограничения не очень
жесткие, может существовать множество
различных допустимых решений. В этом случае
появляется возможность сравнения и выбора
решения, обладающего преимуществами по
тем или иным технико-экономическим
показателям , или выбора оптимального решения.
Найти оптимальное решение и доказать его
существование в условиях существенной
неопределенности часто весьма трудно либо
вообще невозможно. При решении
проектноконструкторских задач многие расчетные
формулы и количественные соотношения
являются приближенными, так как основаны
на статистических зависимостях или
эмпирических данных. Поэтому следует оценивать
близость полученных решений к
оптимальным решениям.
Основная особенность оптимизации
проектных решений заключается в том, что
внимание конструктора, главным образом,
должно быть сосредоточено на выборе метода
синтеза возможных решений. И только после
того, как множество возможных решений
сформировано либо найден эффективный
алгоритм формирования возможных решений,
приступают к выбору метода поиска
оптимального решения. По существу все методы
оптимизации относятся к поиску оптимума на
дискретном множестве возможных решений.
В отдельных случаях, когда множество
возможных решений представляется какой-либо
структурой определенного класса, могут
применяться известные методы оптимизации
(например, методы оптимизации на сетях,
комбинаторные методы). В остальных случаях
единственной альтернативой методу
глобального перебора служит тот или иной метод
ограниченного перебора возможных
вариантов проектных решений.
Указанные особенности решения
проектно-конструкторских задач определяют
особую важность применения эффективных
методов структурного моделирования, к числу
которых относятся методы, используемые в
системе ИСТРА. Типовые математические
модели системы ИСТРА широко
используются при отработке ТКИ. Обозначения контуров
изделия в этих моделях на различных стадиях
проектирования могут устанавливаться
произвольно, однако они должны быть увязаны с
обозначениями контуров на других стадиях
проектирования. Такая увязка осуществляется
с помощью блочных матриц. Например,
увязка обозначений множества контуров ,РТ(Л)
стадии технического предложения с
множеством контуров F3(A) стадии эскизного
проектирования осуществляется с помощью
блочной матрицы

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЯ
593
1 '(у)И/-и,.ф)
Fr[A)
= FT(A) X FT(4j F^A) X F.M FT{A)
_ВД х'Щ ГЩхЩ)\ F3(A) ’
(4.3.1)
где |/v(y4) x F3(/4)J ~ матрица связи
контуров FT(A) с контурами F3(,4);
|/гэ(>4) х FT (Л)] - матрица связи контуров
F3(A^ с контурами FT[Ai). Такие матрицы
составляются для всех пар множеств контуров
изделия, различающихся обозначениями
одинаковых контуров. Если на всех стадиях
проектирования используются обозначения,
принятые в едином булевом пространстве
контуров F [см. формулу (1.1.12)], то матрицы ви-
да(4.3.1) не нужны. Для описания связей в
иерархической структуре контуров
используются булевы матрицы вида (1.1.14).
Рассмотрим состав математических
моделей конструкции изделия на различных
стадиях проектирования на примере корпуса
изделия (рис. 4.3.9). В процессе эксплуатации
корпус изделия находится в воздушном
потоке и воспринимает аэродинамические
нагрузки. Кроме того ,он является частью
конструктивно-силовой схемы изделия.
На стадии разработки технического
предложения для дальнейшего
проектирования формируется состав основных контуров
F0CH(A) изделия, определяющих его
функциональное назначение. Для корпуса состав
контуров ^осн(Д) наряду с описанием контуров
служебного назначения включает в себя ряд
контуров, непосредственно влияющих на
выбор конструктивного решения и показатели
технологичности корпуса:
FT\ - цилиндрическая поверхность
контура наружного обвода;
FT2 — контуры фланцевых разъемов;
FTз - длина корпуса L = 950 мм;
FT2i — диаметр корпуса D = 510 мм;
FT24 - допустимое отклонение контура
наружного обвода от теоретической
поверхности FTiAt2i = 2 мм;
FT27 ~ допустимое отклонение от
параллельности плоскостей разъемов ДТ27 = 0,5 мм;
FT30 “ допустимый параметр
шероховатости поверхности наружного обвода
Rz- 60 мкм
В процессе поиска конструктивных
решений рассматриваются варианты
конструкции корпуса, различающиеся
характером расчленения (степенью монолитности),
материалом, возможными видами заготовок
и т.д.
Оценка технологичности корпуса на
этом этапе проводится с использованием
модели технологической подготовки
производства, которая позволяет укрупненно оценить
L а
1 г)
Рис. 4.3.9. Общая схема (а) и варианты исполнения конструкции: монолитного корпуса изделия (б),
сборного сварного корпуса (в) из раскатных полукорпусов / и 2, сборного сварного корпуса (г)
(У, 2- фланцы; 3— сварная обечайка), сборного корпуса (д) с неметаллической обечайкой 3
и металлическими фланцами 1, 2

594
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
длительность технологической подготовки
производства, и модели производства для
укрупненной оценки трудоемкости
изготовления изделия.
На рис. 4.3.9, б-д показаны варианты
конструкции корпуса, получаемые
различными способами:
монолитный корпус, который может
быть получен литьем (металлический) или
прессованием (из неметаллических
материалов) с обработкой обвода и разъемов (см. рис.
4.3.9, б);
сборный корпус, получаемый из двух
штамповок с последующей раскаткой полу-
корпусов, их сваркой и обработкой обвода и
разъемов (см. рис. 4.3.9, в);
сборный корпус, который включает
сварную обечайку и два фланца; основной
вид соединительной операции - сварка с
последующей обработкой разъемов (см. рис.
4.3.9, г);
сборный корпус, получаемый намоткой
цилиндрической части по оправке с
последующей заделкой фланцев и обработкой
разъемов (см. рис. 4.3.9, д).
Математическая модель корпуса
описывается набором контуров
а)
FT (/4) - (/’tJ , FT2 , FTз, Ft24, / т27 > FгЗО >••■)>
в который включаются также контуры,
соответствующие конкретному конструктивному
решению (марка материала, вид соединений,
масса, толщина стенки и т.п.),а также
контуры, характеризующие особенности
производственной системы (вид заготовок, методы
базирования и др.).
На стадии эскизного проектирования
ведется проработка конструктивной схемы
корпуса, его составных частей и контуров. На
рис. 4.3.10 в качестве примера для оценки
технологичности показаны фланцевый разъем
корпуса (рис. 4.3.10, а) и его типовые сечения
по стыковому отверстию (рис. 4.3.10, б).
Состав контура F& описывается
иерархической структурой, где ^э2.12> ^э2.30,
/^2.40> ^э2.50 ” части контура фланцевого
разъема, F32.2l> F32.22, F32.3\, F32.slv -
обрабатываемые поверхности. Поскольку необходимо
обеспечить взаимозаменяемость и взаимосо-
бираемость корпуса по фланцу, то на этом
этапе следует оценить технологичность
разъема с точки зрения возможности выполнения
различных технологических процессов и
оснащения технологического процесса для
обработки разъема.
6)
Рис. 4.3.10. Фланцевый разъем
корпуса (а) и его типовые сечения
по стыковому отверстию (б, в)

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ
595
На стадии рабочего проектирования
ведется проработка отдельных конструктивных
элементов корпуса. В качестве примера для
оценки технологичности выбран карман
корпуса под установку стыковых болтов (см. рис.
4.3.10, 	в). Карман может быть выполнен как
цилиндрическим, так и овальным (вид А). В
первом случае карман может быть получен
только сверлением, зенкованием и цековкой.
Однако для того, чтобы головка болта легла
на стенку кармана, необходимо сделать це-
ковку отверстия под стыковые болты, т.е.
появляется дополнительная операция,
выполняемая на другой позиции. Во втором случае
стыковка не требуется, однако карман может
быть изготовлен не менее чем за две
операции: сверление, фрезерование. Задача
определения технологичности на этапе рабочего
проектирования заключается в оценке
вариантов операций и переходов обработки
конструктивных элементов изделия. Эта задача
решается с использованием математической
модели производственной системы на уровне
операций и переходов и конкретных типов
оборудования и оснастки.
4.3.5. 	МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ
СИСТЕМЫ ПРИ ОТРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Математические модели
производственной системы , применяемые на различных
стадиях проектирования, различаются
степенью детализации описания состава и
взаимосвязи методов и средств производства. Так, на
стадии разработки технического предложения
необходимо в сжатые сроки проанализировать
все принципиально возможные технологии
изготовления изделий и оценить соответствие
основных свойств изделия технологическим
возможностям производства. Поэтому здесь
используется укрупненная модель ,
представляющая производственную систему в
обобщенном виде как совокупность
технологических операторов, соответствующих основным
этапам и операциям производства. Формально
такая модель является nG-графом с
раскрашенными вершинами — технологическими
операторами — и бесцветными дугами,
отображающими взаимосвязь и
последовательность реализации операторов в процессе
изготовления изделия. Примером является модель
(рис. 4.3.11) производственной системы
изготовления корпусов изделия (см. рис. 4.3.9).
Основными компонентами модели
являются булевы матрицы контуров (рис. 4.3.11,
а, б) и граф (рис. 4.3.11, в) взаимосвязи
технологических операторов. Словарь
наименований этих операторов, соответствующих
строкам булевых матриц МЫ и ML2,
представлен как лингвистический вектор-столбец
VWT. Контуры модели характеризуют
основные конструктивно-технологические свойства
проектируемых изделий. В лингвистическом
векторе VWF1 контуров, соответствующих
столбцам матрицы МЫ, приведены
наименования основных конструктивных контуров
(F\-Ft), формы поверхностей (Fj-Fg),
материалов конструкции (/10-/14), а также видов
заготовок (Fxs-Fl6). В векторе VNF1 контуров,
соответствующих столбцам матрицы ML2,
приведены числовые значения контуров
длины L и диаметра D корпуса изделия и
значения точностных характеристик контуров.
Матрицы МЫ и ML2 -
конъюнктивные, поэтому состав реализуемых в модели
(см. рис. 4.3.11) контуров Fj{A) = Fj{T)
определяется отношением вида 1.3.34:
т п
F(7’)= V А FA'h\ <4-3'2)
j=\к=\
а условия реализации всех преобразуемых
контуров F(A)* изделия определяется
отношением
F(^)* = F(F)a F(/4)*. (4.3.3)
Модель (см. рис. 4.3.11) построена так,
что любой путь р,- реализует контур
Fj{A) = Fj(in), если
FvM = А Р;Ы = 1- <4-3.4)
к = 1
где п -число всех вершин в пути р/. Поэтому
путь р, реализует все преобразуемые контуры
изделия, если состав контуров F(p,),
вычисляемый по формуле (4.3.2) как ЩТ),
удовлетворяет условию (4.3.3).
Возможные варианты технологических
процессов изготовления изделия по модели
следующие:
требуемый состав F(/l) преобразуемых
контуров проектируемого изделия
описывается в терминах контуров VWF1 и VNF1
булевых матриц МЫ и ML2;
в графе G - (Т, Q вычисляется
очередной путь р/. Состав вершин т/А (к = 1,2,, п)
этого пути рассматривается как
анализируемый вариант технологии изготовления
изделия;
по формуле (4.3.2) с учетом (4.3.4)
вычисляется состав F(T) контуров, реализуемых
при составе вершин в пути р/. Если F(7) =
= F(p;) удовлетворяет условию (4.3.3), путь р,
является возможным вариантом процесса
изготовления изделия.

596
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Контуры |
I
I
1
1
|
1
1
I
I
5
•Q
1
1
!
6
Монолитный 1
Сборный 1
Цилиндрическая 1
Коническая 1
1
Алюминиевые сплавы I
Магниевые сплавы \
Сталь 1
!
Композиционные материалы \
Отливка 1
Штампованная деталь \
| Операция |
/
7
1
7
И
0
0
0
9_
Ю
11_
И
ъ
а
15
16
Прессование корпуса
1
□
й
п
L
Й
I
Литье заготовки
I
□
•
¥
□
и
■
□
С
¥
¥
¥
¥
¥
Изготовление ооечаики
7
□
¥
Li
■L
U
L
¥
•
Штамповка полу корпусов
4
С
□
Ш
□
□
□
С
□
•
¥
¥
Штамповка шпангоутов
7
□
□
С
LJ
□
П
п
□
■
¥
¥
Обработка шпангоутов
по контиру
6
•
•
•
•
•
•
#
•
•
•
•
Обработка шпангоутов
па разъему
7
•
•
•
•
•
Раскатка полуотсекод
7
•
I
•
i
¥
•
¥
Предварительной
механообработка
9
•
•
•
•
Й
•
•
•
•
•
•
Намотка по оправке
W
•
•
•
•
¥
Заделка шпангоутов
1±
•
•
•
•
¥
Сборка-сварка полукорпу-
сов
12
•I
•
•
•i
а
а
j
•
Обработка обвода
корпуса
13
• :
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1
1
Е
•
1
•
¥
□L
с
¥
Сборка-сварка обечайки
и шпангоутов
•
•
•
•
•
•
С
С
•
•
Доводочная обработка
разъема
16
•
•
•
•
•
•
•
Е
Е
•
•
•
| Параметры контуров |
□Z
LM
|
СВ. 1000 до 2000 I
1
$
1
S
1
§
Св. 500 до 1000 I
Сд. 1000 до 2000 I
1
§
См
3
1У>
«о
«5»
8
м-
1
$
§
1
са
7
2
7
1
1
£
7
Ш
1
Ё
Tl
12
в
И
ъ
1 Операция 1
н
й
1
¥
1
•
•
I
С
¥
¥
ш
•
¥
¥
•
¥
¥
•
9
•
¥
•
□с
с
□
нппи
SQQQ
□□□□□□□□□□□и
□□□□□□□□□□□а
QDQSDQQSQQQS
7
•
•
• •••
7
¥
•
¥
□□□□□□□□□
9
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
15
¥
¥
¥
IL
•
•
•
12
•
•
•
•
•
•
•
13
гг
•
5
•
5
•
5
•
ж
•
5
•
5
•
5
•
Z
•
ГУ
15
W
•
W
•
W
•
W
•
W
•
W
•
;
!
W
•
\
W
•
•
•
16
•
•
•
•
•
•
•
•
•
а) б) в)
Рис. 4.3.11. Модель производственной системы изготовления корпусов изделия:
а — булева матрица основных контуров; б — булева матрица числовых значений контуров;
в — граф взаимосвязи технологических операторов
Производственные возможности любого
пути определяются по формулам (1.3.35) -
(1.3.40), путем замены F(P) на F(7) = = F(p,).
Поскольку матрицы МЫ и ML2
конъюнктивные, производственные возможности
отдельного технологического оператора хк
определяются по формулам:
для контуров, входящих в F(>4)*, в
реализаций которых может участвовать хк,
= рИ*лРЫ; (4.з.5)
для контуров, входящих в F(yl)*, в
реализации которых не может участвовать хк,
РИ* =F(/I)‘aF(t*); (4.3.6)
для контуров, отсутствующих или не
реализованных в F(,4)*, в реализации
которых может участвовать хк,
РИ"' = РИ* л р(т*); (4.3.7)
для контуров, отсутствующих или не
реализованных в F(y4) , в реализации
которых не может участвовать хк,
F(4V = F(4)*AF(tt). (4.3.8)
По модели (см. рис. 4.3.11)
определяются все возможные варианты процессов
изготовления изделий для различных
конструктивных решений, показанных на рис. 4.3.9.
Оценка технологичности конструкций с
выбором наилучшего решения осуществляется с
помощью количественных моделей расчета
показателей технологичности. Например, на
рис. 4.3.12 приведена количественная модель
для расчета трудоемкости изготовления
корпусов (см. рис. 4.3.9).
Трудоемкость выполнения работ
рассчитывается по методике, основанной на
представлении нормативов степенной функцией.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ
597
Операция
\ Прессование корпуса
| Литье заготовки
| Изготовление обечайки
| Штамповка полу корпусов
Штамповка шпангоутов
Обработка шпангоутов по контуру ]
Обработка шпангоутов по разъему |
1
\
1
I
Предварительная механическая обработка |
Намотка по оправке \
х
I
1
1
£
I
1
!
1
1
I
1
1
1
t
1
1
1
1
§=
1
§5
&
1
1
Доводочная обработка разъема \
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
73
/4
75
is
г
т
2
Ф
г
3
Ф
&
4
•
Ф
&
5
ф
•
Ф
•
ф
1
6
Ф
1
7
Ф
8
ф
9
Ф
•
•
д) в)
Рис. 4.3.12. Количественная модель для расчета трудоемкости изготовления корпусов изделия:
а - булева матрица связи операций с номерами формул; б — матрица числовых значений я, и а,-;
в — вектор коэффициентов Ат
а)
Для к-ii операции трудоемкость
** = лПа“''> (4-3-9)
/=1
где Ат — коэффициент пропорциональности;
д,- — числовое значение контура или
параметра изделия; а,- — количественная величина,
характеризующая свойства производственной
системы, влияющие на трудоемкость
операции; при необходимости в формулу
добавляются другие сомножители.
Модель на рис. 4.3.12 включает в себя
булеву матрицу ML3 (рис.4.3.12, а) связи
операций структурной модели (см. рис. 4.3.11) с
номерами формул для расчета трудоемкости;
столбцы матрицы ML3 соответствуют
операциям, представленным в лингвистическом
векторе VWT (см. рис. 4.3.11, а). Формулы для
расчета трудоемкости формируются путем
подстановки в (4.3.9) величин д,-а/ и Ат.
Величины а\ и а / представлены в числовой
матрице MN3 (рис. 4.3.12, б) — где параметры
изделия а/ соотнесены со столбцами
матрицы MN3, а величины а / представлены как
элементы этой матрицы. В рассматриваемом
случае параметры Д/ корпуса следующие: L —
длина корпуса; D - диаметр корпуса; b —
ширина плоскости фланцевого разъема; б —
толщина стенки корпуса; m — масса корпуса;
Km, Kq, Кс — коэффициенты, зависящие
соответственно от марки материала, способа
базирования и вида соединения элементов
конструкции корпуса. Поэтому формула (4.3.9)
принимает следующий вид:
tk = ATLai Dai ЬазЬа4 mas Км6 Kq7 Кс* -
Значение коэффициента
пропорциональности АТ выбирают из вектора VN3 (рис.
4.3.12, 	в).

598
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Рис. 4.3.13. Модель системы технологической
подготовки производства;
а - булева матрица взаимосвязи этапов подготовки
производства с операциями изготовления изделия; ,
б — граф взаимосвязи этапов;
СП — сборочное приспособление
j Операция |
\
!
1
]
«а
1
•1
1
!
1
1
1
f
1
1
1
1
!
1
!
1
!
1
I
§
1
i
I
1
1
§
1
i
1
1
*
I
1
J
I
I
1
1
1
1
!
1
| Подготовка производства
'
£
L
£
5
7
£
£
to
//
12_
13
14_
1L
te
Опытно-конструкторская отрадотка изделия
1
9
•
•
£
•
9
%
Опытно-технологическая отрадотка процесса
Т
1
I
1
£
£
£
£
£
£
£
£
Проектирование и изготовление пресс- форпы
J
□
-
I
5
Приобретение установки для сварки обечайки
4
□
1
£
•
Проектирование и изготовление СП для сварки обечайка
5
П
■п
□
Проектирование и изготовление кондукторного приспособления
Т
п
I
Н
□
□
п
Проектирование и изготовление штамповой оснастки
7
■
□
£
£
£
£
Проектирование и изготовление оснастки для раскатки
В
п
•
£
•
•
Проектирование и изготовление приспособления для сварки
9

3
1
■
П
□
•
•
•
Проектирование и изготовление оправки
w_
□п
•
□
£
•
Проектирование и изготовление приспособления для заделки
шпангоутов
и
1
1
IS
D
□
I
■
1
3
1
1
1
1
1
Проектирование технологических процессов
а)
Для расчета трудоемкости к-й операции
в матрице (см. рис. 4.3.12, а) находят j-ю
строку, в которой элемент су^ — 1; номер у-й
строки соответствует номеру формулы. Затем
из у-й строки матрицы (см. рис. 4.3.12, б)
определяют а„ а из матрицы (см. рис. 4.3.12, в)
— АТ и по формуле (4.3.9) вычисляют
трудоемкость tk.
Для определения технологической
себестоимости используется количественная
модель, аналогичная модели , показанной на
рис. 4.3.12. Однако в данных моделях не
учитываются затраты на технологическую
подготовку производства. Для учета этих затрат
формируется модель системы
технологической подготовки производства (рис. 4.3.13).
Модель представляет собой булеву матрицу
взаимосвязи этапов подготовки производства
с операциями изготовления изделия
(рис.4.3.13, а) и граф взаимосвязи этих этапов
(рис.4.3.13, б). Объем и содержание
технологической подготовки производства зависят от
состава технологических процессов и средств
оснащения производства. Поэтому в
математической модели системы технологической
подготовки производства в качестве контуров
используются наименования элементов из
модели производственной системы .
Количественная модель расчета материальных,
трудовых и других затрат на технологическую
подготовку производства включает в себя
матрицу связи элементов структурной модели
системы технологической подготовки произ-
ф
водства с формулами для расчета затрат (рис.
4.3.14) и числовые матрицы коэффициентов,
аналогичные показанным на рис. 4.3.12.
Оценка технологичности производится с
учетом показателей, характеризующих
технологическую подготовку производства каждого
варианта конструкции, и показателей
производства. На стадии разработки технического
предложения выбирается принципиальная
конструктивная схема корпуса, которая в
дальнейшем остается неизменной, а оценка
технологичности производится для отдельных
частей или контуров корпуса с учетом работ,
выполняемых при технологической
подготовке производства. Аналогичными методами
моделируются производственные системы на
других этапах проектирования и производства
изделия. Модели производственной системы
и технологической подготовки производства ,
используемые на стадии рабочего
проектирования, включают в себя полное описание
свойств технологических операторов,
оборудования, инструмента, приспособлений и
других средств оснащения производства.
На рис. 4.3.15 приведена структура
математических моделей на примере задачи
проектирования технологического процесса с
применением сетевой модели
производственной системы, которая служит для
определения возможных составов технологических
операторов и средств их оснащения,
обеспечивающих требуемый состав реализуемых
контуров изделия. Матрица ML2 контуров и

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ
599
Номер формулы
са
■55
сз
NS
=5
чз
оо
с*
4N
ГО
•
•
•
•
Прессование корпуса
«
ю
Литье заготовки
•
•
•
•
•
Изготовление обечайки
•
•
•
•
•
■JN
Штамповка палукорпусов
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Штамповка шпангоутов
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Обработка шпангоутов по контуру
•
•
•
•
•
■О
Обработка шпангоутов по разъему
•
•
•
•
•
Оо
Раскатка полукорпусоб
•
•
•
•
•
43
Предварительная механическая обработка
•
•
•
•
•
Намотка по оправке
•
•
•
•
•
Заделка шпангоутов
•
•
•
•
•
Ns
Сборка- сварка полукорпусов
•
•
•
•
•
•
•
S3
Обработка обвода корпуса
•
•
•
•
•
3n
Сборка-сварка обечайки
•
•
•
•
•
Сл
Сборка-сварка обечайки и шпангоутов
•
•
•
•
•
•
•
Доводочная обработка разъема
•
•
Опытно-конструкторская отработка изделия
•
•
•
N3
Опытно-технологическая отработка процесса
•
4М
Проектирование и изготовление пресс* форм
•
•IN
Приобретение установки для сварки обечаек
•
Проектирование и изготовление СП для сварки обечаек и шпангоутов
•
с*
Проектирование и изготовление кондукторного приспособления
•
Ч
Проектирование и изготовление штампобой оснастки
•
Оо
Проектирование и изготовление оснастки для раскатки
•
43
Проектирование и изготовление приспособления для сварки
•
Проектирование и изготовление оправки
•
Проектирование и изготовление приспособлений для заделки шпангоутов
•
го
Проектирование технологических процессов
Рис. 4.3.14. Модель взаимосвязи этапов подготовки производства
и операций изготовления изделия с формулами расчета затрат
матрица МЫ смежности вершин графа
взаимосвязи элементов производственной
системы представляют собой сетевую модель СЕМ2
(см. табл. 1.1.3). Для ввода и вывода данных
на языке технолога-проектировщика
компоненты модели дополняются словарями
элементов производственной системы и
технологических операторов, а также словарем
наименований контуров: эти словари
представляют лингвинистические векторы VW1, VW2,
VW3 связанные с соответствующими
контурами и элементами модели СЕМ2. По составу
своих компонентов эта модель аналогична
модели (см. рис. 4.2.5). Для расчета
трудоемкости и технологической себестоимости
структурная модель СЕМ 2 дополняется
количественными моделями, включающими в себя
матрицы связей элементов структурной
модели с числовыми массивами данных.
Основными показателями ТКИ являются
трудоемкость и технологическая себестоимость
изготовления изделия. Трудоемкость
рассчитывается по формуле вида (4.3.9). Себестоимость
определяется с учетом трудоемкости
изготовления и затрат на технологическую оснастку.
Затраты на оснастку
п
Со = ^оГ1 (4.3.10)
/=1
где Bq — коэффициент пропорциональности;
bi — числовое значение контура изделия; р,- —
числовое значение контура средств
оснащения.
Технологическую себестоимость
определяют после вычисления tk и С0. Для расчета
величин tk и С0 структурную модель СЕМ2
дополняют количественными векторами VN3,
VN4, VN5 значений коэффициентов Ат, Kqq,
В0 и количественными таблицами MN3, MN5
значений а/, р/. Числовые значения контуров
а„ Р; получают из исходных данных на
проектирование технологического процесса.
Связь лингвинистических, структурных
и количественных компонентов
математического обеспечения осуществляется либо
непосредственно (элемент производственной
системы — его наименование в лингвинистиче-
ском векторе VW1 или VW2; номер контура в
матрице ML2 — его наименование в лингви-
нистическом векторе VW3), либо через
матрицы ML3, ML4, ML5 взаимосвязи элементов
структурной и количественной модели.
При проектировании технологического
процесса на ЭВМ вначале по сетевой модели
технологической системы (массивы МЫ,
ML2) определяется состав возможных
операций, оснастки и оборудования, необходимого
для реализации контуров изделия. Затем
проверяется условие существования операций

600
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Рис. 4.3.15. Структура математических моделей проектирования технологического процесса:
VW\y VW2 - словари элементов производственной системы и технологических операторов;
VW3 - словарь контуров; ML\ - матрица смежности вершин графи G = (Р, Q; ML2 - матрица контуров;
ML3, ML4, ML5 - матрицы связей структурной модели с моделями расчета трудоемкости и затрат на оснастку;
VN3, VN4, VN5, MN3, MN5 - коэффициенты и показатели степени в формулах расчета трудоемкости
и затрат на оснастку; К0ъ - коэффициент, характеризующий вид оборудования
(хотя бы в единственном варианте) для
реализации каждого контура. Если это условие не
выполняется, то состав контуров, которые не
могут быть реализованы в данной
технологической системе, выдается на печать как
результат диагностирования недостающих
свойств производственной системы. Чтобы
изготовление изделия стало возможным,
технологическая система должна быть
обеспечена недостающими операторами,
оборудованием и оснасткой, позволяющими реализовать
все контуры изделия. Далее для возможных
операций технологических процессов
осуществляются нормирование трудоемкости,
расчет технологической себестоимости и при
необходимости - других
техникоэкономических показателей.
В том случае, когда в массивах
информационного обеспечения нет некоторых
данных, необходимых для нормирования
возможных операций технологических
процессов, состав контуров изделия и относящихся к
ним операций, не обеспеченных
нормативными данными, выдается на печать как
результат диагностирования недостающих
нормативных данных в технологической системе.
Если свойства технологической системы
достаточны для изготовления данного изделия,
ЭВМ автоматически переходит к следующим
этапам проектирования: выбору оптимального
состава операций, формированию
технологического процесса в соответствии с заданной
последовательностью выполнения операций,
расчету цикла. В качестве критериев
оптимальности могут назначаться трудоемкость,
технологическая себестоимость или цикл
изготовления изделия.
4.3.6. 	РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ
ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВА,
ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА
Разработка рекомендаций является
заключительным этапом комплекса работ по
обеспечению ТКИ. Рекомендации должны
быть направлены на снижение трудоемкости
изготовления, эксплуатации и ремонта
изделия, а также технологической подготовки
производства, себестоимости изделия,
материалоемкости изделия и производства и т.п.
Они включают мероприятия не только по
преобразованию конструкции изделия, но и
по совершенствованию технологии
изготовления, эксплуатации, ремонта или
технологической подготовки производства с целью
улучшения значений показателей ТКИ.
Обеспечение ТКИ связано с решением прямой и
обратной задач технологического
проектирования (см. рис. 1.3.15).
Особенно усложняется решение задач
обеспечения производственной
технологичности в условиях гибкого автоматизированного

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВА, ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА
601
производства (ГАП), а важность получения
наиболее эффективных решений резко
возрастает. Гибкое автоматизированное
производство предназначено для более
эффективного изготовления различных изделий за счет
применения гибкости методов и средств
производства. Внедрение рекомендаций по
изменению производственной системы с целью
повышения эффективности производства
конкретного изделия может привести к
уменьшению гибкости и снижению
эффективности ГАП (с учетом производства других
изделий в данной системе). Поэтому
отработку технологичности конкретного изделия
применительно к ГАП необходимо
осуществлять с учетом других изделий, изготовляемых
или планируемых для изготовления в данной
производственной системе. Комплексное
решение всех задач обеспечения
технологичности изделия осуществляется путем
математического моделирования производства на
основе типовых математических моделей.
Технологические возможности
производственной системы Р по отношению к
изделию А анализируются в двух аспектах: как
технологические возможности системы Р в
целом, и как технологические возможности
отдельных элементов р^ , входящих в Р.
Состав F{P) контуров модели
производственной системы в матрице контуров
[>х *-(/>)] равен объединению векторов
контуров входящих в Р элементов р^ :
F(f) = tYiFW'
Этот состав контуров полностью
используется только для анализа технологических
возможностей отдельных элементов
производственной системы. Для анализа
технологических возможностей производственной
системы в целом он используется только при
дизъюнктивной форме контуров F (Р) и
F(A).
При конъюнктивной форме связи любой
контур Fj может реализовать контур
изделия Fj (>4) и, следовательно, Fj (Р) =1
только при условии, когда имеется хотя бы
один требуемый набор P^Fjj элементов
производственной системы, совместно
участвующих в реализации Fj (Д) :
fj(p) = 1.
если 3P(Fj)[\fpk е P{Fj)(Fj(pk) = l)].
Поэтому для анализа технологических
возможностей производственной системы в
целом формируется состав контуров F (/*) ,
в котором /)(Р)=1, если в
производственной системе Р имеются все необходимые
элементы для реализации контура Fj (Д)
изделия. При ДФС F (Р) = F (Р), а при
КФС- F(P)* с F(P).
Исходными данными для анализа
технологических возможностей производственной
системы в целом с составом контуров F IP)
являются данные об исходном составе F (Д)0
контуров и данные о требуемом составе
контуров готового изделия; исходный
состав контуров F (Д)0 формируется за счет
покупных комплектующих, полуфабрикатов
и т.п.
Диагностирование производственной
системы применительно к изделию А
осуществляется путем анализа составов контуров
F (И)0 , F (И) изделия и контуров F (Р)
производственной системы.
Состав контуров изделия,
которые могут быть реализованы при воздействии
данной ПС, вычисляется по формуле
F(^) = F(i4)0 vF(i>)* (4.3.11)
описывающей дизъюнктивную форму связи
контуров изделия и ПС.
Если состав реализуемых контуров изде-
*
лия не должен выходить за пределы F (Д) , то
F(^) = (f(4, V F(i>)*| л F(/4)*. (4.3.12)
Если при отработке технологичности
изделия в ПС допускается изменение или заме-
*
на некоторых контуров в F (Д) , то вводится
область F (Д)^ з F (Д) возможных, с учетом
допустимых изменений, контуров изделия. Тогда
возможный состав контуров F (Д) вычисляется
по формуле

602
Глава 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
F(/4) = (f(4, v F (/>)*) л F(/lf. (4.3.13)
Производство изделия в данной ПС
может быть завершено при условии
F (А) = F (Л) л F (>4)*. (4.3.14)
При диагностировании технологических
возможностей ПС выявляются контуры:
нереализованные в F (Л)0 , которые
могут быть реализованы в данной
производственной системе:
F (у^)1 = Г (^)0 л F (Р)*, (4.3.15)
где F (Л)0 — инверсия вектора F (Л)0 ;
нереализованные в F (Л)0 , которые не
могут быть реализованы в ПС:
F (Л)П = F (Л)0 л F (/*)*, (4.3.16)
где F(/>) — инверсия вектора F(/>) ;
реализованные в F (Л)0 , которые могли
бы быть реализованы и в данной ПС:
F(>1)U,=F(^)0aF(/>)*, (4.3.17)
реализованные в F (/4)0 , которые не
могли бы быть реализованы и в данной ПС:
F(y4)IV = F(/l)0 a F(/>)*, (4.3.18)
В результате вычислений по формулам
(4.3.15) 	, (4.3.16) выявляют и такие контуры
изделия, которые не предусмотрены в составе
F (Л) . Если составы контуров F (Af и
F (Л)11 не должны выходить за пределы
F (у4) , т.е. конструктивные изменения
изделия А недопустимы, то вместо (4.3.15),
(4.3.16) используют соответственно формулы
F(/4)1 = F (/4)0 a F (Р)* л Р(Л)\' (4.3.19)
F (Л)" = F (A)0 a F (P)* a F (Л)*. (4.3.20)
Если составы контуров F (v4)* и
II s
F(A) могут существовать в области jF(^4) ,
т.е. допускаются конструктивные изменения в
пределах F (v4) , то вместо (4.3.15), (4.3.16)
используют соответственно формулы
F^)1 =F(4, aF(P)* aF(^)5 , (4.3.21)
F (Л)П = F (A)0 a F (/»)* a F (Atf. (4.3.22)
Если условие (4.3.14) не выполняется, то
изделие не может быть изготовлено в данной
ПС без дополнения ее новыми средствами
технологического оснащения. Состав
контуров, которыми должны обладать эти средства,
вычисляется в общем случае по формуле
(4.3.16), а с учетом недопустимости или
допустимости конструктивных изменений
изделия — по формуле (4.3.20) или (4.3.22).
Для выявления причин, по которым
невозможно реализовать контуры /’(Л)11
изделия, вычисляемые по формулам (4.3.16),
(4.3.20) 	или (4.3.22), необходимо
анализировать технологические возможности отдельных
элементов рк е Р. Эта задача решается по
модели производственной системы с
использованием матрицы контуров [РхР(Р)] и
графа G = (P,C) взаимосвязи элементов
системы Р. Исходными данными для анализа
здесь также будут данные об исходном
F [А)ц и требуемом конечном F (>4) составе
контуров изделия. Если модель ПС связанная,
то вначале определяется путь в графе
(7 = (/>,С), а затем анализируются
возможности каждого элемента Р, входящего в этот
путь. Анализ осуществляется: если матрица
контуров ПС дизъюнктивная, — с помощью
формул (1.3.43) — (1.3.46), а если матрица
конъюнктивная, — с помощью (1.3.49) —
(1.3.52).
Рассмотрим конъюнктивную сетевую
модель производственной системы (рис.
4.3.16). При моделировании производства по
этой модели вначале определяется путь с
составом вершин Pj = [pjx, Pj2,..., Pim ) в графе
G = (PjC), а затем вычисляется состав
контуров F(Pj) и проверяется условие (4.3.14).
Если оно выполняется, то Pj — один из
возможных вариантов проектного решения.
Условие (4.3.14) в данном случае выполняется,
если каждая строка матрицы [>*
соответствующая вершинам пути /),
содержит в качестве подмножества состав контуров

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВА, ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА
603
F(Ai)
Р,
Рг
Рз
Р4
Ps
Ре
Р7
F(Ai)P'
F(Ai)P"
F(Aj)
Pi
Рг
Рз
Р4
Ps
Ps
Р7
F(Aj)P'
F(Aj)p"
•
•
•
4 44
Ft F2 F3 F4 Fs Fs
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
■O'
•
•
•
•
•
•
•
•
4 4
Ft F2 Fs F4 Fs F6
•
о
•
•
•
•
•
о
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
4 4
о
•
•
о
О
о
G=(P,C)
a)
G=(P, C)
6)
Pi*(PhPj,P7)
© ©
P'i-fPhP?)
Р]=(р!,Рз,Рь,Рб)
Р'ЧРъРзМб)
Рис. 4.3.16. Конъюнктивная сетевая модель производственной системы:
а — варианты изготовления изделия Д; б — варианты изготовления изделия д.

604
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
F (Л) . Например, для изделия Д в
модели на рис. 4.3.16, а при исходных данных
F (Д ) = (F\, F4, F$ ) существуют два
варианта проектных решений: Р[ и if . При ис-
*
ходных данных F(A,) -(F2, /5)
проектного решения в данной модели не
существует — не выполняется условие (4.3.14)
ни для одного из путей в графе G = (Р,С):
для путей, начинающихся с вершины р\ ,
F^Aj^1 = /2, а для путей, начинающихся с
вершины /?2 , F (^4/) = /5 . Состав контуров
/’(Л) характеризует мероприятия по
обеспечению ТКИ: либо в состав
производственной системы должны быть включены новое
оборудование и оснастка, реализующие
контуры FjeF^Aj^*, либо контуры изделия
следует изменить так, чтобы их можно было
реализовать в системе Р, а это требует
изменения конструкции изделия. Например, если
в модели элемент р\ заменить на элемент
р[, способный участвовать в реализации
контура Fi, или элемент Р2 заменить на
элемент Р2 , способный участвовать в
реализации контура F$ , то в такой
модернизированной производственной системе станет
возможным изготовление изделия Aj ,
F(Aj) = (F2,F5).
Моделирование процессов эксплуатации
и ремонта с целью разработки рекомендаций
по их совершенствованию осуществляется
аналогичными методами.
Глава 4.4
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ подготовки
ПРОИЗВОДСТВА СБОРОЧНЫХ РАБОТ
4.4.1. 	СТРУКТУРА И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
АСТПП СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Автоматизированная система
технологической подготовки производства (АСТПП) —
организационно-технический комплекс,
состоящий из взаимосвязанных и
взаимодействующих компонентов для
автоматизированного технологического
проектирования объектов и их составных частей на
основе применения математических моделей,
автоматизированных проектных процедур и
средств вычислительной техники (рис. 4.4.1).
Целью создания АСТПП сборочных
работ является совершенствование
технологической подготовки производства (ТПП) на базе
математических методов, оптимизации
процессов проектирования и управления с
применением современных средств
вычислительной и организационной техники. Каждую из
установленных форм организации ТПП
допускается реализовывать множеством
структурных вариантов, зависящих от специфики
конкретного предприятия и степени охвата
задач ТПП средствами механизации и
автоматизации.
Автоматизированным называется такое
проектирование, при котором все или часть
проектных решений получается при
взаимодействии человека и средств автоматизации. В
качестве основных средств автоматизации
проектных работ применяют средства
вычислительной техники, являющиеся техническим
обеспечением систем автоматизированного
проектирования.
Структура АСТПП независимо от
функционального назначения разделяется на три
уровня и включает:
объектно-ориентированные
(функциональные) и объектно-независимые
(инвариантные) подсистемы;
математическое, лингвистическое,
информационное, программное, техническое,
методическое и организационное
обеспечения;
компоненты всех видов обеспечений.
Назначение средств обеспечения АСТПП
сборочных работ определяет состав и
содержание компонентов средств обеспечения.
Обеспечение бывает различных видов:
математическое — методы,
математические модели и алгоритмы
автоматизированного проектирования;
лингвистическое — совокупность
языков, используемых в АСТПП для
представления информации о проектируемых объектах,
процессе и средствах проектирования;
информационное — документы,
содержащие описание изделий, производственной
системы и их элементов (предметной
области), а также файлы и блоки данных на
машинных носителях с записями этих документов;
программное — совокупность программ,
представленных в заданной форме, вместе с
необходимой программной документацией;
техническое — совокупность аппаратных
средств, включающая устройства
вычислительной и организационной техники, средства
передачи данных, измерительные и другие
устройства, используемые в САПР;

СТРУКТУРА И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ АСТПП СБОРОЧНЫХ РАБОТ
605
А
С
т
п
п
и
н
в
л
р
и
А
Н
т
и
ы
Е
о
д
с
и
с
т
Е
м
ы
ф
У
н
к
ц
и
о
и
А
Л
ь
н
Ы
Е
в
и
д
ы
о
Б
Е
С
П
Е
Ч
Е
Н
И
Я
Математическое
Методы моделирования
Структурно-параметрические
модели
структурного моделирования
по моделям
общего вида
SPM
по типовым
моделям
TPR
Параметрического моделирования
— Алгоритмы проектирования
Формирование языков
проектирования
J Входных
Лингвистическое
Техническое
	 1
Ц
“I Методическое
"I -
Организационное
Программно-методические
и программно-технические
комплексы
функциональные
' SPM
TPR
Инвариантные
BAZ SPB
MIZ IMT
ZAP GIN
KAR DOC
Подготовка кадров
Организация проектирования
И
Н
С
т
р
У
м
Е
Н
Т
А
Л
Ь
Н
Ы
Е
С
И
с
Т
Е
М
ы
ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ
автоматизации проектирования
технологической подготовки производства
Рис. 4.4.1. Структура АСТПП
методическое — документы, в которых
отражены состав, правила выбора и
эксплуатации средств автоматизированного
проектирования;
организационное — положения,
инструкции, приказы, штатные расписания,
квалификационные требования и другие
документы, регламентирующие организационную
структуру проектной организации.
Информационное, математическое,
программное и техническое обеспечения
АСТПП сборочных работ должны
соответствовать требованиям Р 50-54-86-88.
Математическое обеспечение АСТПП может быть
построено на основе типовых математических
моделей системы ИСТРА (РД 50-464-84).
Для разработки основных средств
обеспечения необходимо создавать и применять
современные инструментальные средства.
Состав инструментальных средств
автоматизации технической подготовки производства
зависит от функционального назначения и
структуры подсистем АСТПП.
В соответствии с Р 50-54-86-88 в
зависимости от функций ТПП сборочных работ
устанавливается следующий состав объектно-
ориентированных подсистем специального
назначения: обеспечение технологичности
конструкции изделия; проектирование
технологических процессов сборки;
проектирование средств технологического оснащения;
управление ТПП; изготовление средств
технологического оснащения.

606
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
Общие требования к обеспечению
технологичности конструкции изделия
определены в Р 50-54-86-88.
Для эффективного решения задач
технологического проектирования сборочных работ
при технологической подготовке
производства, а также для создания методов и средств
автоматизации технологического
проектирования необходимы встроенные в
производственную систему подсистемы АСТПП,
реализуемые на основе применения
инструментальных систем моделирования.
В связи с этим необходимы разработка и
исследования инструментальных систем
компилирующего типа, ориентированных на
создание основных средств обеспечения АСТПП
конструкторского и технологического
назначения, функционирующих на основе
математического моделирования таких разнородных
объектов, как изделие, технологическая
система и технологический процесс изготовления
изделия средствами технологической системы.
При разработке проблемно-ориентированных
инструментальных систем должны быть
соблюдены основополагающие принципы
построения и применения АСТПП Р 50-54-87-88
и обеспечено такое перспективное
направление создания и развития инструментальных
систем, как функциональное разделение на
объектно-независимое (инвариантное) ядро
системы, объединяющее математическое и
программное обеспечение * и проблемно-
ориентированное проектирование,
основанное на моделировании разнородных объектов
предметной области.
4.4.2. 	МЕТОДЫ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
В АСТПП
Технологическая подготовка должна
обеспечивать оптимальные решения не только
задач проектирования и постановки
производства, но и проведения изменений в
системе производства, обусловленных повышением
уровня технологичности и эффективности
изделий.
В силу взаимосвязи (организационной,
информационной и материальной) всех
этапов технической подготовки производства
решать задачи конструирования и ТПП
необходимо комплексно.
Для обеспечения при создании и
эксплуатации АСТПП принципов
комплексности, системного и информационного
единства, совместимости и инвариантности
необходимо выполнять моделирование объектов на
различных уровнях абстрагирования.
Для разработки основных средств
обеспечения необходимо создавать и применять
современные инструментальные средства.
Состав инструментальных средств
автоматизации технической подготовки производства
зависит от функционального назначения и
структуры подсистем АСТПП.
Рекомендуемый состав инструментальных средств для
создания подсистем АСТПП сборочных работ
с использованием типовых математических
моделей системы ИСТРА согласно РД 50-464-84
приведен на рис. 4.4.5.
Основные проектные процедуры,
выполняемые при проектировании в различных
автоматизированных системах, следующие:
определение структуры объекта
проектирования; расчет и оптимизация параметров,
характеризующих проектные решения.
Структура объекта проектирования,
определяемая составом и взаимосвязями
элементов, многомерна. Структурное
моделирование является наиболее сложной областью
для формализации. При проектировании в
целях облегчения формализации структурное
моделирование разделяется на структурный
анализ и структурный синтез.
Параметрическое моделирование
является наиболее отработанным методом,
аккумулирующим приемы вычислительной
математики. Технические возможности современной
вычислительной техники позволяют повысить
быстродействие и эффективность
проектирования за счет алгоритмического и
программного объединения методов структурного и
параметрического моделирования в
параллельно-последовательные процедуры
структурно-параметрического моделирования.
Для реализации
структурно-параметрического моделирования необходимо
определить структуру моделей проектирования с
выделением в качестве отдельных
компонентов моделей различных объектов,
формируемых и взаимодействующих в процессе
проектирования, а также разработать схемы
процессов структурно-параметрического
моделирования.
При автоматизированном
технологическом проектировании процесс
проектирования может быть представлен как совместные
преобразования модели исходного объекта
5(Д) и модели порождающей среды S(P) с
получением в результате преобразований
модели объекта проектирования S(7).
Модели могут быть заданы не только в
виде отдельных описаний, но и в виде ссылок
в пространстве избыточной модели, чаще
всего модели порождающей среды. Могут

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 607
быть также использованы типовые
математические модели, обрабатываемые по типовому
алгоритму. Для эффективного применения
типовых математических моделей и
алгоритмов в РД 50-464-84 разработана их детальная
классификация и рекомендации по
использованию.
Каждая из моделей представляется как
набор из четырех множеств:
5(/4) = jy4,F'4,Af'4,/J'4}, (4.4.1)
= (4.4.2)
S(T) = \T,FT,NT,RTJ, (4.4.3)
где А, Р,Т — множества элементов моделей;
Fa , Fp, FT — множества свойств (контуров)
элементов моделей; NA, NP, NT —
множества параметров элементов и свойств
контуров элементов моделей; RA,RP,RT —
множества отношений между элементами,
свойствами (контурами) и параметрами.
Так как каждая отдельная модель
S(P), S(T) содержит главным образом факту-
альные знания, эти математические модели
называют информационными.
Информационные модели исходных объектов 5(у4),
порождающей среды S(P) и объекта
проектирования S(T) должны содержать полный состав
информации, необходимой и достаточной для
информационной определенности предметной
области. Информационные модели различных
объектов должны иметь одинаковую
структуру, что значительно облегчает процесс
структурно-параметрического моделирования и
проектирования объектов.
Информационные модели лишь
функционально подразделяются на модель
исходного объекта 5(у4), модель порождающей
среды S(P) и модель объекта проектирования
S( 7), но в соответствии с основными
требованиями к математическим моделям имеют
одинаковую форму представления. В процессе
проектирования модель объекта
проектирования S(T) для последующей проектной
процедуры может превращаться в модель исходного
объекта 5(Л) или модель порождающей среды
S(P). В этом превращении основа
динамического имитационного моделирования в
многомерном пространстве изделий и технологии,
обеспечивающего
структурно-параметрическое проектирование.
4.4.3. 	ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Инструментальный
программно-методический комплекс
структурно-параметрического моделирования (ПМК SPM)
предназначен для синтеза и обработки моделей
исходного объекта и порождающей среды.
Математическая модель, создаваемая и
поддерживаемая средствами ПМК SPM,
представляет собой структуру, воспроизводящую
конструктивную (либо организационную) иерархию
объекта проектирования и включающую в
себя варианты возможных проектных
решений. Помимо конструктивной иерархии,
ПМК SPM поддерживает древовидную
структуру взаимосвязи параметров среды и
ориентированный граф, описывающий
пространственное положение элементов моделируемого
объекта.
Структурно-параметрическая модель
(СПМ) исходного объекта iS(>4) =
= ^A,Fa,Na,Ra)^ объединяет следующую
информацию о проектируемом объекте:
состав элементов структуры
А — ,...,Я/,...,ап | ;
состав свойств элементов
F ~ {/) >•••>/}>••• j fm } »
состав параметров каждого элемента
N = {пь...,пк,...,п, J;
взаимосвязь R А (у4, А) (вхождение)
элементов нижнего уровня и элементов верхнего
уровня;
положение R А (А, А) элементов
структуры в пространстве;
взаимосвязь RAF [a,Fa j свойств и
элементов;
взаимосвязь R FN [fa , NA j свойств и
параметров элемента;
взаимосвязь между
параметрами элемента, заданную в виде
аналитических зависимостей либо в табличной
форме;
взаимосвязь R% {NA,NA^ параметров
между элементами различных уровней.

608
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
Эта информация и алгоритмы ее
обработки являются содержанием
структурнопараметрической модели (СПМ) объекта
моделирования.
Особенности объектов и состав
решаемых задач ТПП сборочных работ
накладывают некоторые ограничения и выдвигают ряд
требований к моделям объектов: многоуров-
невость; модульность; параметризацию;
возможность анализа вариантов структурных
решений.
Многоуровневость позволяет строить
модели объекта, имеющего сложную
древовидную структуру. Модульность — это
свойство создавать модели фрагментов объекта
проектирования независимо друг от друга.
Данное свойство позволяет в значительной
степени уменьшить затраты при разработке
моделей на новые объекты вследствие
создания банка типовых конструктивных и
технологических элементов, представляя
конструктивно-технологические решения. ПМК SPM
позволяет строить гибкую систему
параметризации объекта, способную не только
управлять внешним обликом объекта, но и
воспроизводить его кинематические возможности.
Включение в модель вариантов структур
позволяет менять состав элементов в решении в
зависимости от изменения внешних воздействий.
В СПМ выделяют три уровня,
различающиеся полнотой представления
информации об объекте: макет объекта; система
параметризации модели; варианты структурных
решений.
Макет объекта — это совокупность
информации, позволяющей идентифицировать
объект и сформировать его внешний облик
посредством описания состава входящих в
объект элементов и их пространственной
взаимосвязи. Для описания макета объекта
необходимо задать: состав элементов
структуры; вхождение (взаимосвязь) элементов
нижнего уровня в элементы верхнего уровня;
значения собственных параметров каждого
элемента; взаимное положение элементов
структуры посредством описания
относительных перемещений и поворотов их
координатных систем в пространстве.
Пример представления модели
сборочной единицы «Балка» (рис. 4.4.2) в языковой
форме приведен на рис. 4.4.3. Вся
информация об объекте разделена на отдельные
фрагменты (модули) и размещена в различных
файлах: описание сборочной единицы в
целом (файл «balka.spm»); описание вариантов
поперечного набора (файл «popnabor.spm»);
описание элемента "полка" (файл
«polka-m.spm»).
Информация в описании моделей
разделена на блоки: ОБЪЕКТ, ЭЛЕМЕНТЫ,
ПОЛОЖЕНИЕ, ПАРАМЕТРЫ, ФОРМУЛЫ.
Основным элементом языка описания модели
является директива, конструкция которой
имеет вид
«ключевое слово = значение;»
Иерархическая подчиненность R\{A, А)
задается отношением "ОБЪЕКТ —
ЭЛЕМЕНТЫ". При описании это отношение
выделяется размещением модели в отдельном
файле.
При описании состава элементов модели
задаются:
признак формы элемента — код
элемента («КОД= balka;»);
функциональное назначение
(«ИМЯ=балка»);
тип элемента («ТИП=С;»);
признак заполненности объема
материалом («ТЕЛО=+;»);
значения собственных параметров
(параметров формы) каждого элемента
(«1 = 1000; Ь\=В\;...»).
Ориентированный граф, описывающий
пространственное положение элементов
Rl{A,A) задается через указание пар
элементов и относительных перемещений и
поворотов их координатных систем в пространстве.
Рис. 4.4.2. Типовой представитель класса:
а\ — стенка; а2 — полки; аЗ — поперечный набор;

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 609
Модель детали "ПОЛКА”
Y8=-25;
Z8=4;
+ОБЪЕКТ;
КОД-polka-m; ИМЯ=полка малая; ТИП=Д;
+ЭЛЕМЕНТЫ;
ЭЛЕМЕНТ=з; КОД=р1аБГ20; ИМЯ=полка; В=1; КГР=9;
Yl=0; Y2’—0; Y3=-4; Y4=-6; Y5=-6; Y6=-8; Y7=-23;
Z1=0; Z2=40; Z3=40; Z4=38; Z5=8; Z6=6; Z7=6;
ЭЛЕМЕНТ=с; ИМЯ=центр; ТИП=Ф;
+ПОЛОЖЕНИЕ;
fRaCL. — Q C' ' V— 1 о.
+ПАРАМЕТРЫ; 1 (' длина) =; 1 2=; df=;
В1(+ширина балки в корнеТ^; В2(^ширина балки)=; Ь(+длина балки)
+ФОРМУЛЫ;
1 = В2+(В1-В2)*(1-df/L); 1=1000; 1 2=1/2;
Y9=-25;
Z9=0;
Рис. 4.4.3. Модель сборочной единицы «Балка»
Например, конструкция
СВЯЗЬ = а\-а2\\ У= t\ Z=-B\2; UY=-alfa;
означает, что координатная система элемента
а2\ перемещена относительно элемента а\
вдоль оси Y на величину t, в отрицательном
направлении оси Z — на величину В\2 и
затем повернута в отрицательном направлении
по оси Y на величину alfa, содержащую
значение угла поворота в градусах.
При обработке следует соблюдать
правило, согласно которому система координат
объекта совпадает с системой координат
первого включенного в объект элемента.
Под системой параметризации объекта в
СПМ понимается совокупность параметров и
конструкций, позволяющих управлять
значением собственных параметров объекта и
параметров положения его элементов. Такими
конструкциями являются:
аналитические (функциональные)
зависимости между параметрами объекта;
таблично заданные зависимости;
сложные алгоритмические зависимости
между параметрами, которые могут быть
реализованы как внешние процедуры;
древовидная структура взаимосвязей
параметров элементов различных уровней;
атрибуты описания взаимного
положения элементов объекта в пространстве.
Все возможные варианты структурных
решений и условия, в которых происходит
выбор необходимых элементов в модели,
задаются разработчиком, а вычисляются при
обработке модели. Пользователь имеет
возможность корректировать состав элементов,
20 — 4204

610
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
вошедших в решение в процессе обработки
модели.
Процесс описания вариантов структуры
объекта проектирования включает:
определение набора свойств (контуров);
задание условий существования свойства
(контура);
задание условий выбора элементов.
Для объекта необходимо выделить набор
структурных свойств (контуров), которые
будут управлять процессом формирования
решения. Контуры объединяются в группы. В
каждой группе в данный момент времени
может быть реализован лишь один контур.
Контуры описываются в блоке «+ОБЪЕКТ».
Задание условий включения элемента в
проектное решение производится установкой
соответствия свойств и элементов с помощью
директивы «СВОЙСТВА» в блоке «+ЭЛЕ-
МЕНТЫ». Например, элементы all и all (см.
рис. 4.4.3) будут включены в решение, если
необходима реализация контура иЗ, и не
зависят от состояния контуров других групп. Те
элементы, которые не содержат в своем
описании директивы «СВОЙСТВА», входят в
решение при любом состоянии управляющих
воздействий.
Состав информации и алгоритмы
обработки структурно-параметрических моделей
позволяют использовать ПМК SPM как
инструмент для построения систем
автоматизированного проектирования конструкторского и
технологического назначения.
Использование СПМ в качестве ядра
прикладной системы проектирования
позволяет сократить сроки и затраты при
разработке математического, программного,
информационного и методического обеспечения
АСТПП. ПМК SPM предоставляет
оригинальные методы и формы представления
конструкторских и технологических знаний.
Наибольшего эффекта применения
СПМ можно достичь в сочетании с другими
программно-методическими комплексами.
Взаимосвязь ПМК SPM с инвариантными
программно-методическими комплексами
показана на рис. 4.4.4.
3AZ
Программно-методический
комплекс эаслухизакия
БД
з
Ввод, контроль
IHD
параметров
КНР
~ г
Р Структурные
STB
А
С Параметры-
Ч чесхие
PAR
г
Т Геометри-
й чесхие
GEO
IHD —(TrSD^)
SYS
Средства збцесистемной
поддерни разработок
0 G J |
Средства j
! HGC
разгрузки
I т
WPR
РЕДАКТОР
S ? В
ш
GAB
SIS

иницииРасчет

визуарование
—

габарилизация ■

интертов
фейса
объекта
{каркас-
Ш
система интерфейса
s р м - о с I
С ! К
Средства
Систеиа

Протоколиоконного
рования
интерфейса
диалога

Идентификатор
Назначение
-SPH
структурно-параметрическая
модель
.ISD
модель исходных данных
.SPB
структурно-параметрическая БД
.мсз
БД чертека
.ИТ
.протокол работы систем» И?
.SEC
модель примитивов
•GIN
графическая БД
.ас
графическая информация на
входной языке системы 0GI
.SCR
формат системы ACAD
Рис. 4.4.4. Схема взаимодействия функционального ПМК SPM
с инвариантными ПМК

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 611
Основными функциями комплекса
являются:
формирование
структурно-параметрической базы данных (СПБ) (редактор,
транслятор со входного языка описания модели,
средства обслуживания);
обработка СПБ (структурное
проектирование, параметрическое проектирование,
расчет геометрических параметров);
интерфейс с внешней средой
(геометрическая интерпретация модели вход-
ной/выходной).
Полная обработка
структурно-параметрической модели может быть произведена
посредством выполнения четырех основных
функций (процедур):
трансляции (компиляции) исходных
текстов СПМ (файлы «*.spm»);
структурного проектирования;
параметрических расчетов;
расчета параметров положения
элементов.
Окончательные и некоторые
промежуточные результаты обработки сохраняются в
базе данных проекта. В зависимости от
состояния базы данных обработка может
начинаться с любой из четырех процедур.
При функционировании ПМК SPM
могут возникать ошибочные ситуации,
связанные с нарушением синтаксиса языка
описания СПМ либо с нарушением логики
построения моделей либо с превышением
эксплуатационных возможностей программ.
Значительная часть таких ситуаций
отслеживается. При их обнаружении на экран выводятся
диагностические сообщения. После выдачи
сообщения об обнаружении ошибки
запрашивается разрешение на продолжение обработки
модели.
Математическое моделирование
исходных объектов, порождающей среды и
объектов проектирования осуществляется методами
структурно-параметрического моделирования
объектов на различных уровнях
абстрагирования с помощью инструментального
программно-методического комплекса типовых
проектных решений (ПМК TPR). При этом
любой объект моделируется одинаковыми
математическими методами и средствами и
структура различных объектов соответствует
модели порождающей среды, определяющей
базу знаний функциональной подсистемы.
Для накопления и моделирования
типовых проектных решений применяют типовые
математические модели системы ИСТРА, для
которых детально проработаны методы и
средства обработки.
Алгоритмы проектирования по таким
моделям имеют модульную иерархическую
структуру, отражающую состав и взаимосвязь
типовых проектных решений. Система
алгоритмов технологического проектирования в
сочетании с типовыми математическими
моделями позволяет создать единую модульную
систему программного обеспечения ПМК
TPR для получения проектных решений
разного уровня детализации и разной степени
унификации, что существенно расширяет
возможности и повышает эффективность
автоматизированного проектирования.
Применение типовых математических
моделей позволяет разрабатывать
программное обеспечение независимо от технического
обеспечения. Адаптация реальных
математических моделей к средствам вычислительной
техники заключается в изменении
размерностей моделей и выполнении преобразований с
учетом характеристик вычислительных
средств без нарушения состава и структурных
связей элементов моделей.
Для моделируемого объекта $(Р),
используемого в качестве модели порождающей
среды, структура модели может быть
представлена следующим выражением:
S (Р) = |л Fp, Np, Rp},
где:
Р — множество элементов модели;
FP — множество свойств (контуров)
элементов;
NP — множество параметров элементов
и контуров;
Rp — множество отношений различного
вида для сочетаний компонентов модели.
Структура модели порождающей среды
показана на рис. 4.4.5. Модель состоит из
различных блоков.
Структурная модель
(сетевая конъюнктивная модель)
1. MLRPF — матрица принадлежности
свойств F элементам Р модели, задающая
отношения R(P, F1)
2. MLRPP — матрица смежности вершин
графа связи элементов модели, задающая
отношения R(P, Р)
3. MODPOV— матрица выделения групп
свойств описания элементов объекта
проектирования
4. VSPtip — вектор описания типов
(функциональных) элементов модели
Межмодельная связь
(Табличная конъюнктивная модель)
5. MLRPR — матрица применяемости
расчетных блоков в зависимости от состава
элементов проектного решения, задающая
отношения R(P, Nр).
20*

612
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
f U PR PS | SWFP |
1 | MODPOv]
SWTP
S
S
V
W
W
S
р
р
р
D
t
i
Р
таят
MLRPF
| SWPtip"""|
MLRPP
MLRPN
Рис. 4.4.5 Структура модели порождающей среды
SWRNNp
SWRNN
|sWNc| j|sWNvJ
Количественные модели
6. SWRNN — словарь описания блоков
расчетных зависимостей
7. SWRNNp — словарь описания
расчетных зависимостей, отнесенных к элементам
модели
Лингвистические модели
8. SWP — словарь элементов модели
9. SWPD — словарь детализации
операторов модели
10. SWFP — словарь свойств,
реализуемых элементами
11. SWTP — словарь групп свойств
элементов объекта проектирования
12. SWNC — словарь постоянных
параметров
13. SWNV — словарь переменных
параметров
14. SWPtip — словарь типов элементов
модели
15. UPRPS — информация для
управления процессом проектирования и структурой
модели
Разработку математической модели
порождающей среды целесообразно выполнять в
такой последовательности:
описание структуры (блоки 7, 2, 3, 4) и
лингвистических разделов (блоки 8, 10, 7/, 14,
9) модели;
анализ и корректировка
параметрических зависимостей (блоки 6 и 7);
лингвистические разделы (блоки 12 и
75), межмодельная связь (блок 5);
получение информации для управления
процессом проектирования и структурной
модели (блок 15).
На этапе исследования предметной
области средствами ПМК SPM создается
множество автономных моделей объектов,
различающихся как по функциональному
назначению, так и по методам и средствам
абстрагирования. Главными требованиями на этом
этапе являются прозрачность модели и
легкость адаптации для достижения высокой
степени точности и адекватности.
Исследуемые с помощью ПМК SPM объекты и
процессы в дальнейшем могут объединяться в
непересекающиеся классы для
преобразования в модели типовых проектных решений.
Инструментальные средства ПМК TPR
предназначены для создания и эксплуатации
более стабильных моделей, содержащих
проверенные долговременные данные и знания,
которые могут быть отнесены к типовым
проектным решениям. Информация моделей
порождающей среды S(P), обслуживаемых
ПМК TPR, может считаться
условнопостоянной и применяться многократно для
генерации объектов проектирования S(T) при
меняющихся исходных объектах ^(И).
Основными требованиями к типовым проектным
решениям, способам их представления и
методам формирования являются высокая
эффективность и универсальность. Разработка
этого класса моделей требует высокой
квалификации исследователей предметной области,
накопивших опыт моделирования и имеющих
отлаженные структурно-параметрические
модели общего вида.
Инструментальные средства SPM и TPR,
обеспечивая представление и обработку
одинаковых математических структур сходными

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 613
методами, являются взаимнодополняющими
при создании, эксплуатации и адаптации
основных средств обеспечения АСТПП.
Инструментальные системы
математического моделирования должны быть такими,
чтобы удовлетворялись основные требования
к разрабатываемым с их помощью
математическим моделям: адекватности, точности,
универсальности и эффективности.
Обеспечение конфликтующих между собой требований
одновременно невозможно. Повышение
точности и адекватности возможно только при
одновременном снижении эффективности и
уменьшении универсальности. Именно
поэтому функциональные
объектно-ориентированные и проблемно-ориентированные
инструментальные средства математического
моделирования, поддерживающие одну и ту же
систему дискретных имитационных моделей,
представлены двумя различными
реализациями:
ПМК SPM — поддерживающим модели
общего вида и направленного на повышение
точности и адекватности моделей;
ПМК TPR — поддерживающим модели
типовых проектных решений, повышающих
эффективность и универсальность.
Основные преимущества ПМК TPR
перед ПМК SPM следующие: высокая скорость
обработки; компактность представления
результатов расчета; возможность
использования различных методов анализа и
оптимизации решения.
ПМК TPR ориентирован на
автоматизированное выполнение функций ТПП.
Объектами проектирования могут являться изделия
различных видов производств.
Математическое, лингвистическое и
программное обеспечения ПМК TPR —
типовые для всех пользователей и могут
различаться лишь составом компонентов этих
средств обеспечения в соответствии с
составом задач.
Объекты моделирования при решении
задач ТПП следующие: изделия, подлежащие
изготовлению; производственная система, в
которой планируется изготовление изделия;
технологические процессы изготовления.
Математические модели изделия
содержат математическое описание структуры,
состав конструктивно-технологических свойств
и параметров изделия. Математические
модели производственной системы содержат
математическое описание структуры и
технологических свойств элементов производственных
подразделений (цехов, участков, поточных
линий и т.п.), технологических процессов и
средств оснащения производства.
Для получения завершенного решения
задач технологической подготовки
производства ПМК TPR должен взаимодействовать с
инвариантными программно-методическими
комплексами (рис. 4.4.6). Процесс
формирования проектного решения состоит из трех
относительно независимых этапов: выбора
базы данных модели порождающей среды и
модели исходного объекта; проектирования;
выбора решения.
Выбор базы данных модели
порождающей среды и модели исходного объекта
реализуется процедурой «Инициирование базы
МПС». Пользователь может сделать выбор
необходимых ему базы производственной
системы и модели исходных данных.
Рис. 4.4.6. Схема взаимодействия функционального ПМК TPR с инвариантными ПМК:
TPR — структурно-параметрического моделирования типовых проектных решений; MIZ — формирования
модели исходного объекта; Z4P — заполнения БД объекта проектирования; KAR — формирования карт
технологической документации; BAZ — обслуживания БД конструкторско-технологического назначения

614
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
Процесс технологического
проектирования в подсистемах АСТПП, построенных на
основе функционального ПМК TPR,
реализуется следующим набором процедур:
обработкой модели исходного объекта;
подготовкой модели исходного объекта;
проектированием состава элементов
решений;
подготовкой модели порождающей
среды;
проектированием содержания элементов
решений;
расчетом технико-экономических
показателей.
Выбор проектного решения может быть
осуществлен автоматически, либо в
диалоговом режиме, либо комбинированным
способом.
Для проектирования технологических
процессов в автоматическом режиме
используется метод оптимизации посредством
полного перебора вариантов решений.
Пользователь задает один из предложенных критериев
оптимизации: минимальную трудоемкость;
минимальные затраты: минимальную
технологическую себестоимость. Затем происходит
автоматический выбор элементов
технологического процесса по указанному критерию.
Пользователю предлагается просмотреть
результаты. При просмотре результатов
высвечиваются последовательно все фрагменты
технологического процесса с указанием
наименования операции, перехода,
оборудования, инструмента, оснастки, а также
наименование и обозначение элемента изделия.
Выводится также указанная пользователем
числовая информация о выбранном
проектном решении.
Диалоговый режим дает возможность
пользователю самому выбрать из найденных
вариантов локальных решений нужное и
сформировать проектное решение в целом.
В комбинированном режиме
автоматически рассчитываются и упорядочиваются по
возрастанию выбранного пользователем
критерия несколько вариантов проектных
решений. Проектировщику предоставляется
возможность их одновременного визуального
контроля и выбора окончательного варианта
решения.
4.4.4 ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ИНВАРИАНТНЫХ ПОДСИСТЕМ
И ПРОЕКТНЫХ ПРОЦЕДУР
Из анализа состава и методов решения
задач конструктивно-технологического
анализа и технологического проектирования
следует, что для выполнения любой проектной
процедуры необходимо минимум три
различных по функциональному назначению
описания объектов в предметной области:
математическая модель исходного
состояния объекта — модель исходного
объекта — 504);
математическая модель предметной
области — модель порождающей среды — S(P);
математическая модель объекта
проектирования — модель объекта
проектирования — 5(7).
Состав этих моделей показан в (4.4.1),
(4.4.2), (4.4.3). Правила формирования
описаний объектов при создании моделей и в
процессе проектирования определяются
инструментальными средствами математического
моделирования и обеспечиваются
инвариантными инструментальными средствами.
Для обеспечения принципа
информационного единства при создании и развитии
систем технологического назначения сбор,
накопление, хранение и предоставление
данных необходимо выполнять с помощью
специализированных банков данных,
организующих базы данных (БД) и базы знаний.
Банки данных представляют собой
совокупность БД, создаваемых и поддерживаемых
системой управления баз данных (СУБД).
Создание эффективных банков данных
сопровождается на различных этапах
моделированием БД, включающим разработку
концептуальных, логических и физических моделей.
Инструментальные средства создания
информационного обеспечения, разработанные в
соответствии с предлагаемой концепцией
применения инструментальных систем,
предназначены для формирования среды,
обеспечивающей поддержку концептуальных и
физических моделей БД. Логические модели
создаются и поддерживаются
инструментальными средствами математического
моделирования. Инструментальные средства создания и
обслуживания компонентов
информационного обеспечения реализуют в форме
инвариантных программно-методических
комплексов, ориентированных не на объекты
моделирования, а на типовые проектные процедуры
процессов технологического проектирования.
Инвариантный ПМК BAZ является
инструментальным средством, предназначенным
для построения и поддержки
информационной среды САПР конструкторского и
технологического назначения.
Основные компоненты комплекса
следующие:
монитор СУБД, обеспечивающий
обработку (формирование, заполнение, сбор
статистики) и формирование отчетов;
библиотека модулей, реализующих
основные функции обработки БД и интерфейса
между различными прикладными системами.

ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
615
Областью применения ПМК BAZ
является конструкторская и технологическая
подготовка производства изделий
машиностроения, причем информационное
обеспечение различных этапов подготовки
производства, созданное средствами ПМК BAZ
применимо как для автоматизированного, так и
для традиционного проектирования.
В процессе создания и обслуживания
информационного обеспечения САПР
конструкторско-технологического назначения с
помощью ПМК BAZ создается область
формирования БД. Областью формирования баз
данных САПР
конструкторско-технологического назначения является пространство
моделей и совокупность исходных файлов в
стандартном формате текстовых редакторов.
Структура области, определяющая состав
компонентов и последовательность их
создания для формирования БД, приведена на рис.
4.4.7.
Пространство моделей для
формирования баз данных включает модели следующих
типов:
концептуальную модель БД;
логическую модель данных;
физическую модель БД;
межмодельную связь — коммутатор,
устанавливающий соответствие между
информационными разделами БД и файлами с
содержательной информацией.
Взаимосвязь моделей в процессе
создания БД может быть определена
пользователем, но может быть также установлена на
основе общности имен — идентификаторов.
Для идентификации типа модели применены
в дополнение к функциональному имени
(которое рекомендуется делать общим)
следующие расширения: .BZ — для
концептуальной модели; .BZF — для межмодельной
связи; .BD — для физической модели.
Логическая модель данных в БД
непосредственно не определяется. Она
формируется компонентами САПР или другой
прикладной системы как математическая модель
проектирования, устанавливающая формы связей
между информационными разделами и их
элементами.
Вследствие принятой концепции
определения логической модели данных в
проектной среде физическая модель предельно
упрощается и рассматривается как модель
хранилища однотипной информации в виде
записей фиксированного размера.
Преобразование информации в требуемую форму
выполняется в соответствии с концептуальной
моделью БД.
Концептуальная модель определяет БД
как иерархическую структуру, элементами
иерархии которой являются информационный
раздел, псевдозапись, поле.
Область БД
Рис. 4.4.7. Структура области формирования БД
Базы данных, каждая из которых
представляет собой единый физический файл,
могут создаваться и обслуживаться только
средствами специализированной системы
управления базами данных ПМК BAZ. Они
представляют собой компактное хранилище
структурированной информации и занимают
гораздо меньший объём памяти по сравнению
с совокупностью соответствующих текстовых
файлов с содержательной информацией. Базы
данных формируют вначале как пустые
хранилища с размерами разделов,
определяемыми в концептуальной модели.
В среде лингвистического обеспечения
ПМК BAZ установлены некоторые
простейшие правила описания используемых
информационных структур и их элементов, которые
условно могут быть названы языками. В
состав языков входят: язык идентификации и
описания моделей БД и межмодельных
связей; язык описания структур файлов с
содержательной информацией; язык диалога с
пользователем и программного интерфейса.
Рекомендуется при формировании
имени модели определять мнемонически
функциональное назначение базы, при
формировании имени файлов с содержательной
информацией применять идентификаторы
соответствующих информационных разделов,

616
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
описанных в концептуальной модели.
Идентификатор раздела формируется по
следующим правилам: 1-й символ — форма
представления, 2-й символ — уровень и средства
абстрагирования, 3-й и последующие
символы — функциональное назначение.
Средствами ПМК BAZ обрабатываются разделы
следующего типа: S — теоретико-множественный
(список целых чисел); L — логический
(формируются записи кортежей логических
величин в поразрядном представлении);
N — количественный (действительные числа);
W — лингвистический (текстовые
(алфавитно-цифровые) данные).
Описание структуры файла с
содержательной информацией выполняется по
правилам, специфическим для каждого из типов
информационных разделов. Тип раздела
указывается при описании раздела в
концептуальной модели базы данных.
Алгоритмы функционирования ПМК
BAZ определяют состав и последовательность
действий, обеспечивающих выполнение
требуемых функций. Основные функции,
реализуемые в программно-информационной
среде, создаваемой и поддерживаемой ПМК
BAZ, следующие: заполнение создаваемых БД
информацией; сохранение информации в
заданной форме представления; выдача
информации в соответствии с запросом в
программный модуль или на заданное
устройство; корректировка информации в БД; справка
о состоянии БД.
Реализация этих функций требует
выполнения определенной последовательности
действий в соответствии с организационной
схемой создания и эксплуатации баз данных
САПР (рис. 4.4.8). ПМК BAZ обеспечивает
три различных режима создания и
эксплуатации баз данных: диалоговый, программный,
комбинированный.
Созданию баз данных САПР в любом
режиме предшествуют:
анализ предметной области;
выбор методики проектирования;
разработка математических моделей
автоматизированного проектирования;
разработка концептуальной модели базы
данных.
Анализ предметной области выполняется
с целью определения состава задач, состава и
форм представления информации,
последовательности ее использования в процессе
проектирования. Методику проектирования
выбирают в соответствии с требованиями,
сформированными в результате анализа
предметной области.
Состав задач и принятая методика
проектирования предопределяют разработку
математических моделей автоматизированного
проектирования. Математические модели
включают состав и структуру объектов, их
свойства, параметры, совокупность
отношений различного типа. При разработке
концептуальной модели БД определяется состав
информационных разделов, форма их
представления и размерности. Состав разделов
должен соответствовать математическим
моделям автоматизированного проектирования и
компонентам программного обеспечения
АСТПП, но может быть избыточным.
В диалоговом режиме на основе анализа
предметной области в соответствии с
составом, типом и размерностями
информационных разделов, определенными в
концептуальной модели БД, подготавливаются файлы с
содержательной информацией, формируемые
во внешней памяти текстовым редактором.
Связь между этими файлами и
соответствующими информационными разделами
определяется в специальном файле, формируемом
также средствами текстового редактора и
выполняющем роль межмодельной связи.
Формирование БД может быть
выполнено независимо от действий, связанных с
подготовкой информации. Для этого
необходимым и достаточным является наличие
концептуальной модели БД. Файлы с
содержательной информацией и межмодельная связь
создаются для заполнения БД в диалоговом
режиме.
Для эксплуатации БД в программном
режиме также необходимо предварительно
разработать концептуальную модель БД,
однако формирование содержательной
информации и заполнение БД может выполняться
компонентами программного обеспечения
САПР, которые могут реализовать основные
функции обслуживания БД. Для
программного режима не требуется создания файлов с
содержательной информацией и определения
межмодельной связи.
При организации работы в
комбинированном режиме часть информационных
разделов определяется по правилам,
разработанным для диалогового режима, в то время, как
другие разделы заполняются в программном
режиме. Базы данных представляют собой
единые файлы, создаваемые в устройствах
внешней памяти типа «диск» с объемом,
допускаемым операционной системой.
Инвариантный ПМК MIZ предназначен
для диалогового формирования моделей
исходного объекта при проектировании по
моделям типовых проектных решений с
применением объектно-ориентированных подсистем
АСТПП, построенных на основе
функционального ПМК TPR. Создаваемая средствами
ПМК MIZ модель исходного объекта
представляется в форме файла исходных данных.

ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
617
1 .
г
Разработка моделей
проектирования

Разработка
концептуальной модели
Файлы с
содержательной информацией
Межмодельная
связь
Компоненты
САПР
I
Формирование БД
1 г
1Г
'Г
Реализация основных функций
обслуживания баз данных САПР
конструкгорско-технологического назначения
К
с
3
Р
о
о
с
а
а
Р
с
о
п
с
Р
С т
X
о
п
е
П О
Р
л Б
с Б
к Б
Р я
а Б
и Д
ч Д
т Д
а н
ч Д
е
а
и
в и
е
и
т
Р
к я
н
и
к
О
а
и
е
а
в
Б
с
к
д
а
Программно-информационная среда
Банк даш1ых
Рис. 4.4.8. Организационная схема создания и эксплуатации БД
Модель исходного объекта £(И)
представляется структурой (4.4.1). В процессе
создания модели исходного объекта должна быть
корректно определена данная математическая
структура, представляемая соответствующей
информационной моделью. Сложность ее
формирования состоит в том, что
лингвистическим полем для описания модели исходного
объекта служит модель порождающей среды
S(P), представляемой переменной постоянно
обновляемой структурой (4.4.2), формируемой
на предыдущих этапах разработки и
корректировки средств обеспечения подсистем
АСТПП, связанных с актуализацией БД и
знаний.
Методика формирования и
корректировки модели исходного объекта достаточно
полно отражается элементами диалога,
инициируемого ПМК M1Z и представленного на
рис. 4.4.9 в форме последовательно
возникающих окон в процессе создания модели.
Наименование модели порождающей среды и
создаваемой или корректируемой модели
исходного объекта постоянно выводятся в левом
верхнем углу каждого окна, сопровождающего
диалог с пользователем. На рис. 4.4.9, а
показано окно, открывающееся при выборе
основных функций процесса формирования
модели исходного объекта. В меню доступны
следующие шаги: описание изделия; описание
элементов; последовательность обработки;
запись модели изделия (МИЗ).
Для выбора шага необходимо выделить
нужную функцию и после нажатия клавиши

618
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
<ввод> осуществлять редактирование
соответствующего блока модели.
При выполнении функции «Описание
изделия» определяются реквизиты, состав
которых приведен на рис. 4.4.9, б.
Наименования реквизитов (выделены прописными
буквами) считываются из БД модели
порождающей среды, а содержание реквизита
задается пользователем.
Для выполнения функции «Описание
элементов» вначале необходимо сформировать
список состава элементов, пользуясь
процедурами доступными из меню, приведенного на
рис. 4.4.9, в. Нажатием функциональной
клавиши <F5> можно добавить пустые (без
наименования) элементы. Выделение элемента
списка в поле которого находится маркер,
перемещаемый нажатием клавиш со
стрелками, выполняется нажатием функциональной
клавиши </1>. Выбранный при этом элемент
может быть скопирован — <F2>,
скорректирован — </3> или удален — </4>. В
процессе корректировки выбранного элемента могут
быть заданы вновь или изменены в
соответствии с пунктами меню «Наименование»,
«Параметры», «Свойства».
Формирование последовательности
обработки элементов модели исходного объекта
в ПМК TPR зависит от их размещения в
соответствии с отношениями
предшествования — следования.
БАЗА ПС: TPRPS.BD
НУ.З: ВАНА.!33
Описание изделия J
Описание элементов
Последовательность обработки
Запись КПЗ на писк
а)
ЗАЗА .1C: TPBPS.BD
М3: BALSA.ISO
Узлы стыка
Полки малые
Сог
*)
Описание элементов
Недель изделия:
BALIA.ISO
имеет
9
элементов.
Выбран элемент:
БАЗА ПС: TPBPS.BD
НИЗ: BALIA.ISD
Параметры
Модель изделия:
BALIA.ISD
ииеет
9
элементов.
Зыбран эленент:
Узлы стыка
1
d -ДЛИНА
150.000
2
к -ИРИНА
45.0000
3
з -ТОШНА МАТЕРИАЛА
25.0000
4
1 -ДЛИНА ИВА
150.000
5
в -ЮЛ. ФИКСАТОРОВ
1.00000
6
i -ЮЛ. ДЕТАЛЕЙ
2.00000
Esc Вылод F1 Выбор F2 Ion-ть F3 1ор?екция F4 Удалить F5 Добавить F6 Эскиз
6)
Рис. 4.4.9. Элементы диалога ПМК MIZ по
формированию и корректировке модели исходного объекта
Формирование модели исходного
объекта может быть приостановлено на любом
этапе с сохранением текущего состояния, а затем
продолжено после загрузки файла с
соответствующим наименованием.
Инвариантный ПМК ZAP предназначен
для формирования БД моделей объектов
проектирования на основе информации об
оптимальном или рациональном варианте
проектного решения, полученного методом
структурно-параметрического моделирования по
моделям типовых проектных решений с
помощью ПМК TPR в
объектно-ориентированных подсистемах АСТПП.
В процессе функционирования
объектно-ориентированных подсистем АСТПП,
построенных на основе использования
инструментального программно-методического
комплекса структурно-параметрического
моделирования, по моделям типовых проектных
решений (ПМК TPR) выполняется
совместная обработка модели исходного объекта ^(Л),
информационная модель которой создается
средствами ПМК MIZ во временном файле с
расширением ISD и в процессе
проектирования содержится в БД с идентификатором
TPRIZ.BD, и модели порождающей среды
S(P), информационная модель которой
содержится в БД с идентификатором TPRPS.BD.
При этом формируется модель объекта
проектирования, которая объединяет множество
различных вариантов решений с
рассчитанными в процессе проектирования
техникоэкономическими показателями,
представленными в поэлементной форме в виде
соответствующих ссылок на элементы модели
исходного объекта <5(Л) и на элементы модели
порождающей среды S(P), которые
записываются в модифицируемую базу данных
TPRIZ.BD. По заданному критерию
оптимизации в соответствии с принятым методом
формирования оптимального варианта
объекта проектирования выделяется конкретный
вариант проектного решения, который
необходимо представить в форме удобной для
пользователя или для которого необходимо
выпустить комплект проектной
документации. Информация для выделенного таким
образом варианта объекта проектирования
должна быть представлена в БД объекта
проектирования и содержать необходимые и
достаточные данные из базы модели исходного
объекта TPRIZ.BD и БД модели порождающей
среды TPRPS.BD.
Рассмотрим основные процедуры
функционирования ПМК ZAP на примере
заполнения БД маршрутно-операционного
технологического процесса TPRTP.BD сборки
балки. При проектировании вариантов

технолоПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
619
гических процессов по сетевой
математической модели типовых проектных решений в
подсистеме АСТПП, созданной на основе
ПМК TPR, в БД модели изделия в качестве
одного из основных элементов модели
объектов проектирования формируется матрица
вариантов путей (МАР) в сети, задающей
отношения R(P, Р). Каждая строка матрицы
путей содержит пять целых чисел, дающих
полную информацию об одном элементарном
воздействии (операции или переходе)
технологического процесса:
первое число — порядковый номер
наименования и обозначения элемента изделия,
информация о которых содержится
соответственно в разделах NAMEL (раздел
наименований) и OREL (раздел обозначений) БД
изделия;
второе число — порядковый номер
строки разделов SWP (словарь элементов
модели порождающей среды ПС) и SWPD
(словарь переходов), где содержатся
наименование операции и содержание перехода;
с третьего по пятое — порядковые
номера строк раздела SWP, где содержатся
соответственно наименования оборудования,
инструмента и приспособления для данного
перехода. Количество строк матрицы путей
соответствует количеству элементов,
составляющих возможные варианты
технологических процессов. Кроме того, необходимой
информацией для полного описания
технологического процесса являются
техникоэкономические характеристики элементов
технологического процесса. Для сборки балки
в качестве основных технико-экономических
показателей, выделены себестоимость и
трудоемкость элементов технологического
процесса. Эти данные также формируются в ходе
работы ПМК TPR и заносятся в БД изделия.
Вначале с помощью ПМК BAZ
создается пустая база технологического процесса с
идентификатором TPRTP.BD. База данных
технологического процесса состоит из
следующих разделов, идентификаторы которых
задаются пользователем:
наименования операций — OPERX;
содержания переходов — OPER;
наименования оборудования — OBOR;
наименования инструмента — INSTR;
наименования приспособлений
(оснастки) - OSNAS;
величин трудоемкости — ВТ;
величин себестоимости — ВС;
наименования элементов — NAMEL\
обозначения элементов — ОВЕЦ
идентификации задания — ZADAN;
идентификации пользователя — FIO;
наименования предприятия — NGRUP;
наименования изделия — NAMEIZ;
шифра изделия — SHIFIZ.
Разделы описания карт
технологического процесса необходимы в БД для работы
ПМК KAR. В еще незаполненную базу
TPRTP.BD необходимо внести информацию
для определения формы карт из файла KAR-
TAZ.MOD для первого листа и KARTA.MOD
для последующих листов карты. После этого
БД технологического процесса TPRTP.BD
готова к заполнению.
Процесс заполнения базы данных
TPRTP.BD осуществляется ПМК ZAP. При
этом используется файл SSTTPR.CDS, в
котором определяются наименования БД модели
порождающей среды — TPRPS.BD и БД
модели исходного объекта — TPRIZ.BD. Алгоритм
работы ПМК ZAP определяет
последовательность извлечения информации об элементах
проектного решения из БД исходного объекта
(TPRIZ.BD), дополнения ее информацией из
БД порождающей среды (TPRPS.BD) и
последующего заполнения БД объекта
проектирования (TPRTP.BD).
Сформированная и заполненная БД
технологического процесса TPRTP.BD полностью
определяет маршрутно-операционный
технологический процесс сборки и является
основным источником информации для работы
ПМК KAR при формировании выходной
технологической документации.
Инвариантный ПМК KAR предназначен
для формирования выходной документации
проектных решений, представляемой в
произвольной форме. ПМК KAR может быть
использован для формирования документации
любого типа. Документируемые проектные
решения должны быть представлены в БД,
формируемых с помощью
программно-методического комплекса BAZ. Из БД выбирается
вся необходимая информация для зайолнения
документа, а также в них определяется форма
документа.
Методика работы ПМК KAR определяет
способы заполнения заданной формы
документа массивами из БД в поля формы
документа по заданному описанию. Форма — это
макет документа, который необходимо
заполнить в заданном виде. Основным элементом
макета является поле. Поле — это
информационный фрагмент, состоящий из набора
одинаковых символов.
Порядок заполнения полей формы
регулируется специальным языком (в файле
настройки). По описанию способов заполнения
происходит вывод информации из раздела БД
в данное поле. Поля могут быть двух типов:
для вывода переменной информации; для
вывода условно-постоянной информации.

620
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
Первый тип поля применяется для
заполнения формы информацией, которая зависит от
переменной информации, содержащейся в
БД. Второй тип поля заполняется
информацией, которая является общей для данной
формы. Такая информация задается
пользователем в файле настройки. Поле для вывода
переменной информации может быть
основным и дополнительным. Основное поле — это
поле по которому происходит выравнивание
(если это необходимо) порции выводимой
информации. При этом происходит
постановка порядковых номеров порций в
зависимости от положения основного поля.
Информация не выравнивается и номера не
проставляются, если в файле настройки отсутствует
описание основного поля.
При базовой настройке ПМК KAR
приняты следующие ограничения:
общий размер формы не может
превышать 6000 символов, т.е., например,
количество столбцов и строк могут быть
следующими: 60*100, 6*1000, и т.п.;
максимальное количество разделов БД,
которое можно вывести в одно поле,
равняется четырем;
раздел самой формы (два варианта)
должен быть в БД, в которой находится первый
раздел, описанный в файле настройки;
размер первого листа формы должен
быть равен размеру последующих листов.
Рассмотрим особенности применения
ПМК KAR как средства для формирования
выходной технологической документации
(карт маршрутно-операционного
технологического процесса сборки).
Карта технологического процесса
является основным видом технологической
документации. Для получения карт
маршрутнооперационного технологического процесса
сборки, в форме которых представляются
проектные решения, полученные в
подсистеме проектирования технологических
процессов узловой сборки с использованием ПМК
TPR, и после заполнения БД объекта
проектирования (TPRTP.BD) с помощью ПМК ZAP
используется ПМК KAR. Для этого
определяются правила заполнения формы
(формируется файл настройки) и создаются
модели формы (макеты) карт
маршрутнооперационного технологического процесса,
соответствующие требованиям ГОСТ 3.1118-82.
Разработанные макеты карт технологического
процесса включают пять типов полей
переменной информации: поля S наименования
операции; поля W наименования
оборудования; поле V перехода; поле / наименования
инструмента; поле N наименования
приспособлений (оснастки) и четыре типа полей с
постоянной (для комплекта карт)
информацией: поле L разработчика; поле J
наименования предприятия; поле Q наименования
изделия; поле М шифра изделия.
Кроме того, для простановки
порядковых номеров карт необходимо выделить в
макетах форм место и заполнить его
символом «&». Для работы ПМК KAR необходимо:
наличие файла SSTTPR.CDS, созданной базы
технологического процесса TPRTP.BD с
заполненными разделами макета документа и
файла NASTR.TEXнастроечного модуля.
При запуске ПМК KAR необходимо
задать после имени загрузочного файла
идентификатор устройства вывода. Например:
при выводе на консоль необходимо
набрать команду: >KAR CON;
при выводе на принтер необходимо
набрать команду: >KAR PRN;
Инвариантный ПМК SPB предназначен
для создания, редактирования и обработки
структурно-параметрических БД в режиме
диалога. Использование ПМК SPB позволяет
исключить из технологии обработки
структурно-параметрических моделей этапы
формирования или корректировки текстовых
файлов и их трансляции и обеспечивает:
формирование новой
структурно-параметрической базы путем копирования
элементов из других баз и внутри самой базы;
коррекцию параметров и связей
элементов внутри существующей базы;
удаление элементов из базы;
открытие, закрытие и сохранение баз,
подлежащих корректировке;
выбор элементов из различных баз
посредством указания их как на чертеже, так и в
списке, предлагаемом в виде меню;
отображение на экране монитора
объектов и элементов хранимых в базах и
манипулирование этим изображением: изменение
масштаба и точки взгляда на него; изменение
вида вывода изображения (изометрическое,
три проекции).
В состав функциональных процедур
ПМК SPB входят:
процедуры обработки
структурнопараметрических моделей: параметрические
расчеты; геометрические расчеты;
процедуры геометрического интерфейса:
расчет габаритных размеров объекта;
визуализация по каркасной геометрической модели;
процедуры обработки графических БД.
Для обеспечения возможности
комбинированного подхода к разработке моделей
сложных объектов в ПМК SPB включена
процедура DESPB, выполняющая

декомпиляПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
621
примитивы. Графическая интерпретация
СПМ осуществляется
программно-методическим комплексом геометрического
интерфейса (ПМК INT). Основные процедуры
обработки модели, реализуемые ПМК INT,
приведены на рис. 4.4.10.
«База» — производится настройка на
обработку CnM.(SPB). При этом возможно
выполнение следующих функций:
инициирование (анализ состава базовых элементов
формы), включение баз в обработку, создание
новой графической базы. Выбор функций
осуществляется в зависимости от режима
настройки баз на обработку;
цию структурно-параметрических баз и
представление модели объекта в виде текстовых
описаний на входном языке
структурнопараметрического моделирования.
Инвариантный ПМК INT предназначен
для обеспечения геометрического интерфейса в
процессе проектирования с применением
структурно-параметрических моделей общего вида.
Обработка СПМ, помещенной в
структурно-параметрическую базу (СПБ), может
быть продолжена с целью получения
графического образа объекта. Это возможно в том
случае, если в состав модели были включены
базовые элементы формы — геометрические
а)
б)
Рис. 4.4.10. Основные процедуры ПМК INT

622
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
«Формат» — производится выбор
размеров поля чертежа (рисунка), способа
разбиения поля на отдельные проекции (виды);
«Проекция» — выбирается масштаб
вывода объекта, размещение проекции в поле
чертежа, ориентация объекта относительно
плоскости проецирования, состав
отображаемых элементов на проекции.
Формирование «Изображения»
осуществляется с помощью следующих функций:
«Вид» — изображение формируется по
каркасной модели;
«Сечение» — изображение формируется
по плоской граничной модели;
«3-D» — изображение формируется по
трехмерной граничной модели. Далее
используются процедуры:
«ТМО» — создание граничной модели
сопровождается выполнением
теоретикомножественных операций. В этом режиме
формируется наиболее полная модель объекта;
«Сцена» — граничные модели отдельных
базовых элементов формы сосуществуют в
модели независимо друг от друга. Все
элементы имитируются телами. Режим отличается
высокой производительностью;
«Картинка» — выполняется только
визуализация объекта по ранее созданной
граничной модели. Возможно изменение
ориентации объекта;
«Элементы» — выбирается состав и
способ вывода элементов изображения;
«Размерные элементы» —
сформированное в автоматических режимах изображение
дополняется необходимым составом
размерных и прочих условных элементов в
соответствии с требованиями стандартов на
оформление конструкторских документов.
В процессе работы ПМК INT
формируются файлы с расширением «.ШТ». Имена
этих файлов соответствуют именам
обрабатываемых СПМ моделей, помещенных в СПБ
(файлы с расширением «.SPB»). В этих
файлах протоколируется сеанс работы
пользователя с ПМК INT. При необходимости сеанс
работы может быть воспроизведен
автоматически. Для этого после загрузки ПМК нужно
с помощью функциональной клавиши «F9»
вызвать на обработку меню протокола, в
котором выбрать имя протокола и режим его
обработки.
Содержимое протоколов обновляется
при каждом сеансе обработки СПБ, поэтому
при желании сохранить какой-либо сеанс
соответствующему протоколу необходимо
присвоить уникальное имя.
Программно-методический комплекс
обработки геометрической информации
поддерживает две модели данных объемную
геометрическую модель; двумерную графическую
модель.
Инвариантный ПМК GIN предназначен
для представления результатов
проектирования в форме графических моделей GIN и
может использоваться в различных
подсистемах в качестве инструментального средства,
обеспечивающего формирование
конструкторской документации.
Основные компоненты комплекса по
обработке двумерной графической модели
следующие:
средства создания графической базы
(редактор, интерпретатор входного языка
описания модели, программы обслуживания
графических баз);
средства разгрузки графической базы на
различные устройства (дисплеи, плоттеры,
принтеры);
библиотека модулей формирования и
обработки графической базы.
Использование ПМК GIN в качестве
базовой графической подсистемы САПР
конструкторской и технологической подготовки
производства позволяет сократить сроки и
затраты при разработке программных и
информационных компонентов системы,
обеспечивает необходимое качество
конструкторской документации.
Для обеспечения интерфейса с
различными графическими системами в ПМК GIN
предусмотрена возможность автоматической
перекодировки информации из внутренней
формы представления в форматы «.DXF» и
«.SCR».
Инвариантный ПМК DOC предназначен
для автоматизированного формирования
текстовых документов методического
обеспечения в форме, удобной для чтения с
последующей распечаткой их на принтерах.
Основные преимущества ПМК DOC —
простота использования и широкие
возможности:
автоматического переформатирования
документа после выполнения корректировки;
автоматического переформатирования
документа для печати на страницах разного
формата;
выборочной печати страниц документа.
ПМК DOC предназначен для
преобразования формата сформированного текста с
целью подготовки текста для печати в
соответствии с принятыми стандартами и
распечатки подготовленных документов на принтерах.
Программный комплекс обеспечивает
подготовку информации для распечатки на
принтерах, которые имеют систему команд,
совместимую с EPSON или IBM. Документы
могут быть подготовлены для печати с
использованием специальных драйверов
(например 'LETTRIX') для повышения
качества печати (близко к машинописному).

ОРГАНИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 623
В отличие от больших издательских
систем данный программно-методический
комплекс предназначен для быстрого
формирования небольших документов в текстовом
формате, например, бланков, отчетов,
инструкций пользователя и т. д.
Исходный текст документа,
обрабатываемого средствами ПМК DOC, размещается
в одном или нескольких файлах и
представляет собой совокупность директив
форматирования и блоков текста.
4.4.5. 	ОРГАНИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СБОРОЧНЫХ РАБОТ
При проектировании и создании
производственных систем возникает целый ряд
проблем, которые не могут быть решены
традиционными методами. Эти проблемы в
первую очередь обусловлены сложностью
производственных систем сборки, большим
количеством оригинальных систем и конструкций
(узлов изделия и агрегатов оборудования),
применяемых для выполнения различных
видов работ [10].
К автоматизированному
проектированию технологических процессов в
современных условиях предъявляют следующие
требования:
комплексность проработки проектных
решений с точки зрения гибкости (перенала-
живаемости) технологических процессов;
разработка и взаимная увязка
технологических процессов по всем подсистемам
производственной системы;
детализация проработки проектных
решений, обеспечивающая распространение
технологических процессов до уровня рабочих
приемов; формирование вспомогательных
технологических баз; оснащение средствами
ориентации изделий и их элементов в рабочем
пространстве оборудования, загрузочных
устройствах, устройствах транспортирования и т.д.;
многовариантность технологических
процессов, обеспечивающих максимальное
использование возможностей производства в
случаях вынужденных или целенаправленных
изменений производственных условий;
типизация технологических решений,
обеспечивающая минимальные изменения
производственной системы при смене или
модификации объекта производства;
рациональная структура операций и
переходов технологических процессов,
обеспечивающая: синхронизацию операций и
переходов по штучному времени, кратность
времени выполнения переходов периодам
стойкости режущего инструмента, минимизацию
транспортных и манипуляционных
перемещений;
обеспечение возможности реализации
процессов изготовления изделий в случае
выхода из строя запланированного
оборудования;
обеспечение проверки стабильности
параметров материалов, точности и размеров
узлов и деталей, стабильности
технологического процесса, контроля результатов
выполнения операций и переходов;
оперативная корректировка
управляющих программ обработки, транспортирования,
контроля, складирования и т. д.
Выполнение этих требований
обеспечивается применением инструментальных
систем для разработки математического,
программного и информационного обеспечения
и интерфейсами, создаваемыми на базе
инструментальных средств, а также адаптивным
управлением процессом проектирования.
Математический (межмодельный), программный
и информационный интерфейсы позволяют
организовать итерационный процесс
проектирования и использовать альтернативный срок
разработки программного обеспечения.
Применение инструментальных средств при
создании АСТПП дает возможность
сформировать из отдельных функциональных частей,
реализующих различные методы решения
проектных задач, интерактивный инструмент
для исследований и проектирования
сборочных работ.
Организационная схема
технологического проектирования сборочных работ в
современных условиях, реализуемая на основе
применения комплекса инструментальных
систем, приведена на рис. 4.4.11. Основные
группы функциональных подсистем
интегрированной АСТПП сборочных работ,
применяемой для автоматизированного
проектирования, следующие:
конструктивно-технологического
анализа изделий;
проектирования технологических
процессов;
проектирования технологического
оснащения и технологической системы;
организации и управления
технологической подготовкой производства.
Основной функцией подсистемы
группирования изделий является формирование
математической модели обобщенного
изделия, для которой в дальнейшем решаются
последующие задачи
конструктивно-технологического анализа и технологического
проектирования. Изделия, поступающие на
группирование, распределяются по классам
методами кластерного анализа. Классификация

624
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
Рис. 4.4.11. Организационная схема технологического проектирования сборочных работ
выполняется по конструктивным свойствам и
по технологическим свойствам. В
соответствии с принятой концепцией применения
инструментальных средств для определения
конструктивных свойств служит объемная
конструктивная модель изделий, а для
формирования технологических свойств определяется
отображение модели изделия на модель
технологической системы, которая представляет
собой определенную (на данный момент
проектирования) совокупность знаний о
технологических методах и средствах изготовления
изделий в производственных условиях.
При решении различных инженерных
задач возникает проблема эффективного
распознавания объектов и отнесения их к
соответствующим классам. В условиях
автоматизации проектирования требуется, чтобы
вместо человека функции распознавания и
классификации выполняли технические средства
по формализованным проектным процедурам.
В основу формальных процедур
классификации положены методы и модели теории
распознавания образов.
Задача распознавания образов или
классификации может рассматриваться как
сравнение моделей объектов S(a) с
информационными моделями классов и определение
мер близости между ними, которые являются
основой для отнесения к тому либо иному
классу. Все задачи распознавания образов или
классификации можно разделить на обучение
распознаванию и непосредственное
распознавание, которые, в свою очередь, можно

класОРГАНИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 625
сифицировать по методам решения задач.
Схема классификации задач распознавания
образов при конструировании и
технологическом проектировании приведена на рис.
4.4.12.
Функционально-стоимостной анализ
сборочных единиц в АСТПП предназначен не
только для оценки функциональных и
стоимостных характеристик изделия и процессов
его производства, но и для обеспечения
заданного уровня этих характеристик. Основной
задачей функционально-стоимостного анализа
на стадии технологической подготовки
производства является обеспечение
технологичности сборочных единиц.
Для функционально-стоимостного
анализа сборочных единиц учитываются
следующие виды технологичности: проектная,
производственная, эксплуатационная. При этом
учитываются области проявления и
обеспечения технологичности, соответствующие
основным стадиям и этапам жизненного цикла
изделия. На оценку и возможность
повышения уровня технологичности влияют
основные факторы, определяющие требования к
технологичности:
вид изделия (структурный уровень,
определяющий узел, отсек, агрегат, изделие в
целом);
объем производства;
тип производства.
При функционально-стоимостном
анализе сборочных единиц применяются
различные виды оценки технологичности,
основанные на определении качественных и
количественных показателей.
Функционально-стоимостной анализ
сложных технических объектов, выполняемый
методом математического моделирования
производства изделия, позволяет в процессе
технологического проектирования
контролировать изменение показателей
технологичности для различных вариантов технологических
процессов. Моделирование технологического
процесса узловой сборки с использованием
программно-методического комплекса
типовых проектных решений (ПМК TPR)
предоставляет проектировщику возможность анализа
вариантов технологических процессов по
следующим основным показателям
технологичности: трудоемкости, затратам на оснащение,
технологической себестоимости. На рис.
4.4.13 приведены диаграммы, показывающие
изменение основных показателей
технологичности для различных вариантов
технологических процессов сборки балки (см. рис. 4.4.2),
моделируемых в среде ПМК TPR.
В приведенном примере варианты
проектных решений упорядочены по мере
возрастания показателя «Технологическая
себестоимость». Проектировщику предоставляется
возможность одновременного визуального
контроля до десяти вариантов решений. В
верхней части каждой диаграммы выводится
максимальное значение показателя, на поле
диаграммы выводится минимальное значение
показателя. Значение показателя выбранного
варианта технологического процесса
приводится под диаграммой в следующей форме
«Наименование показателя = значение».
Помимо количественной оценки показателей
технологичности, на экран выводится
информация о составе элементов производственной
системы, участвующих в реализации данного
варианта проектного решения. На рис.
4.4.13, 	а приведено описание первого
(«Оптимального») варианта по заданному
критерию («Технологическая себестоимость»),
а на рис. 4.4.13, б — седьмого (выбранного
проектировщиком).
Рис. 4.4.12. Классификация задач распознавания образов

626
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
а)
Ф
Рис. 4.4.13. Диаграммы изменения показателей технологичности
При организации проектирования
технологических процессов сборки
целесообразно применение математических моделей,
разработанных на основе типовых моделей (Р 50-
54-87-88) для типовых решений,
унифицированных решений и индивидуального
проектирования.
Структура математического и
информационного обеспечения проектирования
технологических процессов определяется
инструментальными средствами
структурнопараметрического проектирования по
моделям типовых проектных решений (ПМК TPR)
и программно-методическими средствами
обслуживания БД (ПМК В AZ).
Для проектирования могут
использоваться пакетный или диалоговый режимы, но
наилучшие результаты обеспечивает их
рациональное сочетание. Задачи, связанные с
поиском информации об оснащении,
расчетами режимов, норм времени,
техникоэкономических показателей целесообразно
решать в пакетном режиме. Задачи, связанные
с выбором рациональных вариантов
последовательности обработки, целесообразно решать
в диалоговом режиме.
В результате проектного решения по
любому из установленных методов
проектирования технологических процессов выдаются
технологическая документация и
управляющие программы для оборудования, роботов,
транспортных систем.
В ряде случаев при технологическом
проектировании могут использоваться
типовые структурно-технологические решения для
синтеза структуры производственной системы
или ее модернизации на основе унификации
и группирования технологических операций,
оснастки и оборудования, специализации
технологического оборудования и разработки
планировок.
Проектирование технологических
процессов сборки разделяется на пять
взаимосвязанных этапов.
На первом этапе выполняются анализ
объектов производства, их отбор и
группирование: описание объектов производства,
классификация и группирование, оценка
группирования. На втором этапе решаются задачи
проектирования маршрутного
технологического процесса.

ОРГАНИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 627
На третьем этапе на основе
маршрутного процесса разрабатывается операционный
технологический процесс. При этом решаются
следующие задачи:
определение состава и
последовательности переходов;
определение траекторий перемещения
узлов и деталей, рабочих органов
оборудования и инструмента;
выбор инструмента и приспособлений;
расчет точности;
расчет режимов;
нормирование.
Для ТПП сборочных работ возможно
объединение проектных работ второго и
третьего этапа для проектирования
маршрутно-операционного технологического процесса.
На четвертом этапе, на основе
информации об изделии и технологии изготовления,
производится разработка управляющих
программ в такой последовательности:
формирование исходной информации; подготовка
управляющих программ; отладка
управляющих программ; передача в банк управляющих
программ.
На пятом этапе выполняется проверка
правильности принятых технологических
решений моделированием производственной
системы, позволяющая выявить и устранить
«узкие» места и учесть аварийные и сбойные
ситуации. Наилучшие результаты позволяет
получить имитационное моделирование.
При переходе на безбумажную
технологию и безлюдное производство
технологический процесс проектируется не как документ,
а как физический процесс, поэтому уровень
детализации процесса и его составляющих
достигает элементарных перемещений. Это
является основой для формирования
технологических процессов в форме комплекта
программ для исполнительных средств с ЧПУ.
В подсистеме проектирования
технологического оснащения и технологической
системы формируется не только
структурно-параметрическая, но и объемная геометрическая
модель технологического оснащения. При
этом наряду с технологическими задачами
решаются задачи рационального размещения,
определения транспортных потоков, а в
завершение выполняются визуализация и
формирование проектной документации по плану
размещения и компоновке элементов
технологической системы.
Проектирование сборочного
приспособления является завершающим этапом при
разработке технологического процесса сборки.
Проектирование элементов технологического
оснащения может быть осуществлено с
использованием типовой системы
автоматизированного проектирования деталей и узлов.
Исходные данные для проектирования
следующие: модель сборочной единицы;
схема базирования изделия.
Методика проектирования сборочного
приспособления с использованием
инструментальных средств предусматривает два
этапа. На первом этапе разрабатывается
эскизный проект приспособления. Основные
задачи, которые следует решить, следующие:
определение состава базовых и
фиксирующих (функциональных) элементов;
увязка функциональных элементов
приспособления с изделием;
определение конструкции каркаса;
компоновка приспособления.
На втором этапе на основании принятых
решений по компоновке разрабатывают
рабочие чертежи деталей и сборочного
приспособления в целом. При этом инструментальные
средства моделирования используются для
следующих целей:
конструирования оригинальных деталей
(доработки стандартных конструктивных
решений);
нормализации расчетных значений;
взаимоувязки размеров сопрягаемых
элементов;
оформления сборочных и деталировоч-
ных чертежей.
Эскизный проект сборочного
приспособления включает разработку объемной
геометрической модели, для которой
принципиально решены вопросы компоновки
элементов приспособления. Модель представляется в
виде эскиза либо чертежа общего вида в
двухтрех проекциях. Проработка отдельных
элементов приспособления может быть
схематичной, но модель должна давать вполне
определенное представление о форме
приспособления, элементах каркаса, базовых
элементах, средствах фиксации собираемых деталей
(сборочных единиц) и иллюстрировать
расположение в приспособлении собираемого
изделия. Кроме общего вида приспособления, в
эскизном проекте приводят различного вида
сечения (фрагменты), показывающие
отдельные элементы приспособления, способы
сопряжения деталей приспособления и методы
базирования деталей собираемого изделия в
сборочном положении.
На втором этапе проектирования при
разработке рабочих чертежей сборочного
приспособления уточняются отдельные размеры
типовых элементов конструкции. Фрагмент
рабочего чертежа узла приспособления с
доработанными размерами (с проработанным
конструктивным решением) приведен на рис.
4.4.14. 	Это приспособление является
переналаживаемым и предназначено для сборки
плоских узлов типа балок (см. рис. 4.4.2).

628
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
155
*■
11
h Л
-*■
V
“1 1—Г
1,
j.
м
«п
V
1 1
V
Ц
J 1
&
1 оо
[|
190
«я
« ,5
I
Приспособление, показанное на рис.
4.4.15, 	представляет собой поворачиваемый
рамный каркас (pi, р2) с продольными и
поперечными рейками (рЗ, /4), на которых
закрепляют фиксирующие и базирующие
элементы приспособления (р5, /?6, /?7).
Сборку узла в приспособлении
производят в следующем порядке. Устанавливают
предварительно собранные со стыковыми
узлами нижние полки я2, базируют и
закрепляют их рычажными фиксаторами р5, р!
и штырями рв. Затем устанавливают стенку а\
и верхние полки а2, базируя и закрепляя их
рычажными фиксаторами. По направляющим
отверстиям в полках а2 сверлят отверстия в
стенке а\ под заклепки или технологические
болты. По сборочным отверстиям в стойке аЗ
и стенке а\ устанавливают в сборочное
положение стойки аЗ, закрепляя их штыревыми
фиксаторами. Закрепив собранные детали
технологическими болтами, освобождают
фиксаторы, снимают балку и передают на
пресс (автомат) для выполнения всех
соединений между деталями.
При переходе со сборки балок одного
типоразмера на сборку балок другого
типоразмера производят перестановку базирующих
Рис. 4.4.14. Фрагмент рабочего чертежа узла
приспособления
элементов на столе по монтажному шаблону
приспособления.
Особенно важную роль при
проектировании производственной системы играет
подсистема организации и управления
технологической подготовкой производства, в состав
функций которой входят подготовка
управляющих программ для оборудования с ЧПУ и
отработка функционирования.
Проектирование технологических
процессов в условиях АСТПП является новым
методом подготовки и организации
производства, ориентированным на безбумажную
технологию и безлюдное производство. При
проектировании изделия и технологии его
изготовления главным по-прежнему остается
выполнение требований к техническому
заданию, для чего с учетом возможностей
автоматизированного производства выполняются
следующие работы:
проектирование сборочных операций с
учетом номенклатуры оборудования и
технологического оснащения гибких
производственных систем (ГПС);
проектирование операций переналадки
оборудования;
проектирование операций перемещения,
складирования, установки и контроля с

учеОРГАНИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 629
том их взаимной увязки с операциями
обработки;
программирование разработанных
операций обработки, контроля, складирования,
перемещения и установки;
формирование информации для
управления технологическим процессом.
Общий порядок разработки
управляющих программ, состав и структура систем их
автоматизированного программирования для
оборудования с ЧПУ регламентированы Р 54-
287-89.
Особую роль при проектировании
технологической подготовки производства играет
отработка функционирования. Параллельное
проектирование таких объектов, как
технологический процесс и производственная
система с группированием изделий под ее
возможности, значительно осложняет и без того
сложные и многовариантные задачи
технологической подготовки производства.
Основным критерием является наилучшая
согласованность конструктивно-технологических
характеристик изделий, технологических
процессов и технологической системы между
собой.
Неполнота знаний и данных о
моделируемых объектах, а также невозможность
полной формализации процесса
технологического проектирования пока не позволяют
добиться высокого качества проектных
решений формальными методами. В подсистеме
отработки функционирования выполняется
имитационное моделирование
пространственных и временных характеристик процессов
взаимодействия изделия и технологической
системы. Пример отработки
функционирования гибкого производственного модуля
выполнения соединений представлен на рис.
4.4.16.
Управление процессом моделирования и
оценку решений осуществляет
проектировщик. Его участие в процессе проектирования
позволяет формировать и корректировать
данные и знания, обеспечивая процесс
самообучения экспертной системы.
Р*
Рис. 4.4.15. Переналаживаемое сборочное приспособление

630
Глава 4.4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
Рис. 4.4.16. Имитационное моделирование технологического процесса
4.4.6. 	СОЗДАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ АСТПП
СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Вследствие особенностей
конструктивно-технологического анализа и
технологического проектирования в интегрированных
системах автоматизированного
проектирования необходимо построение подсистем
АСТПП на принципах экспертных систем.
Создание, ввод в действие и развитие
подсистем АСТПП включают следующие этапы:
определение целей и назначения;
определение предметной области;
определение состава и
последовательности решаемых задач и способов представления
(документирования) проектных решений;
определение технических требований к
содержанию и точности решения задач,
согласование требований для различных задач,
определение технико-экономических
показателей для оценки и оптимизации проектных
решений;
выбор методов решения задач и
разработка математических моделей и алгоритмов;
установление адекватности
математических моделей;
выбор инвариантных компонентов
средств обеспечения;
разработку функциональных (объектно-
ориентированных) компонентов средств
обеспечения;
стыковку и отладку средств обеспечения;
отработка функционирования подсистем
АСТПП и интегрированной системы в целом
на тестовых примерах;
испытание и опытная эксплуатация
АСТПП;
анализ замечаний, полученных при
испытаниях, и доработка средств обеспечения
до тех пор, пока не будут удовлетворены
требования заказчика;
обучение пользователей;
разработку (совместно с заказчиком)
организационного обеспечения АСТПП;
ввод в действие АСТПП.
При создании и развитии АСТПП
сокращение сроков разработки и ввода в
действие подсистем и системы в целом, а также
снижение затрат на выполнение работ могут
быть достигнуты путем автоматизации
выполнения работ на всех стадиях процесса
создания и ввода в действие АСТПП,
параллельного выполнения работ на различных этапах,
применения как можно большего состава
инвариантных компонентов средств
обеспечения и широкого использования
инструментальных средств как на этапах постановки
задач, так и на этапах выбора методов и
разработки математического и других средств
обеспечения.
Стратегия создания и развития
подсистем АСТПП основана на применении
инструментальных средств математического
моделирования предметной области.
Техническое обеспечение АСТПП на
современном уровне развития вычислительной
и организационной техники может быть
организовано в форме объединенной сети (рис.
4.4.17).

СОЗДАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ АСТПП СБОРОЧНЫХ РАБОТ
631
Разработка функциональных подсистем
АСТПП и компонентов средств обеспечения
должна выполняться с широким
применением функциональных и инвариантных
инструментальных средств, представляемых в форме
программно-методических комплексов,
эффективность применения которых
подтверждена при создании и эксплуатации
различных подсистем в производственных условиях.
Экспертные системы обеспечивают
создание взаимосвязанных моделей различных
объектов и процессов, соответствующих
разному уровню знаний и различной полноте
данных о моделируемых объектах, а также
адаптацию моделей и методов к
изменившимся условиям предметной области.
Экспертные и инструментальные
системы основаны на применении баз знаний.
Знания подразделяются на две группы:
абстрактные; конкретные, или фактуальные.
Абстрактные знания определяют
топологию объектов моделирования, отражая
главным образом структурные свойства
объекта. Основной формой представления этих
знаний являются математические модели и
алгоритмы. Математические модели
определяют состав элементов, свойства и параметры
элементов, отношения элементов, свойств и
параметров друг с другом и между собой.
Алгоритмы отражают процедуры обработки
моделей, оперирующие с элементами,
свойствами и параметрами на основе зависимостей и
связей, характеризующих объекты.
Для конкретизации абстрактных знаний
используется совокупность конкретных
сведений (данных) об объектах предметной
области, реализуемых в виде БД. Чем полнее
структура БД соответствует абстрактным
моделям и алгоритмам, тем эффективнее может
быть организован процесс формирования по
базам знаний проектных решений.
Рекомендации по адаптации подсистем АСТПП,
основных средств обеспечения и компонентов
базируются на особенностях методик
построения математического, лингвистического,
информационного и методического
обеспечения и широкого использования
инструментальных средств компьютеризированной
поддержки.
В качестве абстрактных моделей
целесообразно использовать типовые
математические модели. Однако строить конкретные
математические модели, используя типовые
модели как единое целое, неоправданно из-за
увеличения времени их обработки и
неэффективного использования памяти ЭВМ, что
снижает производительность системы в
целом. Поэтому необходимо производить
расчленение модели на логически законченные
части, которые в дальнейшем могли бы
обрабатываться параллельно.

632
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Модели общего вида рекомендуется
использовать на начальных этапах создания
подсистем АСТПП, когда не завершена
постановка задач и выполняется сбор
информации, а также отработка адекватности
математических моделей. После завершения этапов
накопления информации комплексы
однородных структурно-параметрических моделей
могут быть объединены в модели типовых
проектных решений сложной структуры.
Модели типовых решений могут быть
многоуровневыми, а взаимосвязь элементов — как
линейной (таблицы решений), так и
сильносвязанной (сети, графы).
Для обеспечения эффективности
накопления, ведения и обмена информации данные
и знания целесообразно хранить в форме баз,
организованных с соблюдением стандартов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизированная система
проектирования технологических процессов
механосборочного производства / В.М. Зарубин,
Н.М. Капустин, В.В. Павлов, Г.П.
Старовойтов, В. Д. Цветков. М.: Машиностроение,
1979. 247 с.
2. Диалоговое проектирование
технологических процессов/ Н.М. Капустин,
В.В. Павлов, Л.А. Козлов др. М.:
Машиностроение, 1983. 255 с.
3. Общемашиностроительные нормативы
времени на слесарную обработку деталей и
слесарно-сборочные работы по сборке машин
и приборов в условиях массового,
крупносерийного и среднесерийного типов
производства. М.: Экономика, 1991. 160с.
4. Павлов В. В. Основы автоматизации
проектирования технологических процессов
сборки летательных аппаратов. М.: МАТИ,
1975. 98 с.
5. Сборка и монтаж изделий
машиностроения: Справочник. В 2 т. Т 1. Сборка
изделий машиностроения / Алексеенко П.П.,
Гельфанд М.Л., Гельдштейн Б.Г. и др.: Под
ред. В.С. Корсакова В.К. Замятина. М.:
Машиностроение, 1983. 480 с.
6. Соломенцев Ю. М., Павлов В. В.
Моделирование технологической среды
машиностроения. М.: Станкин, 1994. 104 с.
7. Технологичность конструкции изделия:
Справочник / Ю.Д. Амиров, Т.К. Алферова,
П.Н. Волков и др.: Под общ. ред. Ю.Д.
Амирова. М.: Машиностроение, 1990. 768 с.
8. Технология сборки самолетов / В.И.
Ершов, В.В. Павлов, М.Ф. Каширин, В.С. Хухо-
рев. М.: Машиностроение, 1986. 456 с.
9. Технология сборки самолетов и
вертолетов / Под ред. В.И. Ершова.В 2 т. Т. 1:
Павлов В. В., Медведев Б. А., Хухорев В. С.
Теоретические основы сборки. М.: Издательство
МАИ, 1993. 288 с.
10. Проектирование самолетов / С.М. Егер,
B. 	Ф. Мишин, Н.К. Писейцев и др.: Под ред.
C. 	М. Егера. М.: Машиностроение, 1983. 616 с.

предметный указатель
А
Автоматизированное проектирование -
Понятие 604
Автоматизированные системы обработки
информации (АСОИ) 578, 579
Автоматизированные системы технологической
подготовки производства (АСТПП)
сборочных работ — Инструментальные
средства технологического
проектирования 606, 612 ~ Методы
технологического проектирования 606, 607 -
Организация автоматизированного
проектирования 623-629 —
Программно-методические комплексы для реализации
инвариантных подсистем и проектных
процедур 614-623 -
Программнометодический комплекс структурно-
параметрического моделирования 607-
614 — Средства обеспечения 604-606 -
Структура 604, 605 - Этапы создания
630-632
Автоматические сборочные системы - Выбор
325-332 ~ Контрольные устройства 327
- быстроналаживающиеся 332
Агрегат 14
Адаптивные устройства сборочных машин -
Выбор 450 - Назначение 434 -
Проектирование 435-440
- активные 434, 445, 450
~ комбинированные 450
- пассивные 434, 437, 438, 440-443, 445, 450
Б
Базирование по месту в изделии 70
Базирование соединяемых деталей для
достижения точности относительного осевого
положения деталей 290
- относительного углового положения
деталей в сечении, перпендикулярном к оси
посадочной поверхности базовой детали
288-290
- совпадения осей посадочных поверхностей
вращения деталей 280-288
Базирование элементов сборочной единицы -
Выбор способа 73 - Способы 70-73
Базы сборочные 54-58
Банк данных (БД) 614
В
Ведомость оснастки 569
- технологической документации 569
Взаимозаменяемость оборудования и систем
изделий — см. Увязка оборудования и
систем изделий
- Обеспечение зависимым методом
изготовления и монтажа 527, 528
- Обеспечение независимым методом
изготовления и монтажа 526-528
- Обеспечение методом с использованием
математических моделей 528
Взаимозаменяемость элементов конструкции -
Понятие 52
- оперативное 238
- основное 238
- штучное 239
- штучно-калькуляционное 570
Выдавливание 184, 185
Вязка 205
Г
Герметичность 514
Гибка 203-205
ГОСТ 1139-80 275
1643-72 107, 276, 288
4366-76 160
6357-73 269
8788- 	68 273
8789- 	68 274
13940- 	86 207
13941- 	86 122, 207
13942- 	86 207
13943- 	86 207, 208
16093-70 269, 270, 271
20799-88 160
22036-76 165
23360-78 342, 343
3.1106-85 256
3.1118-82 620
3.1407-85 256
Д
Диагностирование неисправностей
оборудования - Разновидности 522-525

634
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Ж
Жизненный цикл объекта 540
И
Изделия - Конструкции - см. Конструкции
изделий - Понятие 13 - Служебное
назначение 106 - Технические требования
15, 107
Измерение — Понятие 89
Инструмент для клепки 394
- для контроля момента затяжки 396
~ резьбозавинчивающий 383-393
Информационные потоки при сборке 101-104
Испытания — Классификация 510 — Модель
509 - Объекты 509, 530 - Понятия 509
- гидродинамические 520
- диагностические 530
- имитирующие 512
- исследовательские 510
- контрольно-технологические 512
- контрольные 530
- на герметичность гидрогазовых систем 515-
520
- на гидросопротивление гидрогазовых
систем 520, 521
~ на надежность 530
~ отработочные 511
- периодические 512
- приемочные 512
- технологические 511
- функциональные 530, 531
Испытательный стенд — Понятие 509
К
Карты комплектовочные 569
- маршрутные 569
- операционные 569
- технологические 256, 257
Качество изделия — Понятие 15
Клепка 185-203
Комплекс сборочный с системой адаптивного
управления для соединения деталей по
поверхностям вращения 448, 449
Конструктивная сложность изделия 585-588
Конструкторско-технологическая информатика
541
Конструкции изделий - Контуры 33-35 -
Механические связи элементов 38-42 -
Пространственные связи 42-48 —
Размерные связи 48-52 — Способы
сокращения числа деталей 119-121 -
Требования 118 - Членение 29-35 -
Элементы 35, 37
Контроль — Классификация 513, 514 —
Объекты 512 — Понятие 510 — Средства 513,
514-Этапы 512
Контрольно-испытательные работы 506-509
Контрольно-испытательные средства 531-536
Коэффициент загрузки поточной линии 571
- загрузки рабочих мест 571
- конструктивной сложности 585
- оснащенности технологического процесса
сборки 572
- расчлененности сборочного процесса 571
- себестоимости сборки 571
- совершенства сборочного процесса 571
- трудоемкости сборочного процесса 571
Л
Линии автоматизированные 481-483, 489-491
- гибкие автоматические 431
- переналаживаемые для групповой сборки
471,472,489-496
М
Макет изделия 585
Материальные потоки при сборке 101
Машина универсальная автоматическая
сборочная с системой адаптивного
управления 446-448
Машины сборочные автоматические с
адаптивным управлением, оснащенные ПР 454-
461
Метод «ветвей и границ» 368, 369
Методы достижения требуемой точности
замыкающего звена в изделии 109-111, 115-
118
Модели проектирования объекта 543, 544
Модель изделия 585
Монтажные работы - Интегрированные
системы автоматизации 507-509 —
Классификация 506 - Понятия 505
- окончательные (комплекса систем) 505-506
- стендовые (зон и участков систем) 505
Монте-Карло метод 360-362
Н
Намотка 205
Новизна конструкции изделия - Методы
достижения 586
Норма времени 570
- выработки 570
О
Обмотка 205
Оборудование сборочное агрегатное - Выбор
вида связей между позициями 381, 382 -
Выбор рационального уровня
автоматизации 371, 372 - Выбор
структурнокомпоновочных схем 372-374 -
Декомпозиция технологическоего маршрута
сборки и выбор средств
технологического оснащения 352-355 —

КлассифиПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
635
кация структурно-компоновочных схем
372 — Метод направленного поиска
структурно-компоновочных схем 367-372
— Методика формирования вариантов
последовательности сборки на примере
тракторного генератора 348-352 —
Методы оптимизации 475-479, 480 —
Определение оптимального уровня
автоматизации 355-359 - Особенности 469 -
Оценка безотказности с помощью
вероятностной модели точности сборки 360
— Преимущества 469, 470 - Примеры
оптимизации
структурно-компоновочных схем линий сборки 374-382 ~
Расчет параметрических рядов агрегатных
узлов 478 - Структурная оптимизация
выполнения операций на позициях 362
— Формирование маршрутов сборки 350-
352 ~ Этапы проектирования
оптимальных технологических маршрутов сборки
347, 348
— для специальных операций 483-485
— комплексное 485-488
Оборудование электротехническое - Монтаж и
контроль 521, 522
Опытный образец 585
Организационные формы сборки 236 - Выбор
237
Организация рабочего места сборщика 248-252
П
Панели — Понятие 14
Перестановочный оператор — Понятие 559
Переход — Разновидности 14, 237
Плетение 205
Погрешности при сборке настройки 359
— относительного смещения осей
сопрягаемых поверхностей (суммарная) 359-362
— смещения осей сопрягаемых поверхностей
базовых деталей 359
— смещения осей сопрягаемых поверхностей
присоединяемых деталей 359
Подготовка производства конструкторская
541-543,547
— техническая (сложных изделий) 547
— технологическая 543, 547
Позиция - Понятие 14
Прессы гидравлические — Технические
характеристики 393
Прием - Понятие 14
Принцип^ завершенности составной части
изделия 576
Производительная сеть для удовлетворения
потребностям рынка 538, 539
Производственная система сборки - Комплекс
моделей для создания 544 - Схемы 538,
639, 541 — Формализованное
представление 91-99
Производственный процесс - Понятие 13
nG-граф 19-23, 35
ns-множества 17-20
Р
Размерные цепи в изделиях 48-51, 108-118
Разработка технологического процесса сборки
- Анализ конструкций изделий 107, 109
- Исходные материалы 106 — Методы
достижения требуемой точности
замыкающего звена 109-111, 115-118 —
Последовательность проектирования 106,
107
Разъемы 29
Расчет необходимой точности относительного
положения исполнительных поверхностей
базирующих устройств для соединяемых
деталей - Примеры 312-315
Расчет режимов сборочного процесса
— жесткости базирующих устройств 291, 292
— контактного напряжения соединяемых
деталей 298
— сборочной силы 290-292
— скорости устанавливаемой детали 302-305
— среднего давления на посадочных
поверхностях деталей 299
— угловой скорости устанавливаемой детали
305-307
Расчет точности установки соединяемых
деталей 307-311
Ритм сборки 237
Роботизированные технологические комплексы
(центры) — Варианты компоновок 473 —
Примеры компоновок 333, 334, 428-430,
432, 433, 473 — Принципиальные схемы
423 - Состав 423, 424
Роботы сборочные — Виды захватов 411, 420-
422 — Назначение 396 — Оценка
целесообразности применения 396, 397 -
Повышение производительности 397 —
Применение 448-450 — Расширение
технологических возможностей 420, 424,
425 - Цикловая производительность для
различных схем построения
роботизированной сборки 403
С
Сборка — Выбор вида 237 - Выбор структуры
операции 322-326, 332 - Заклинивание
деталей 294-298 - Показатели
экономической эффективности 15 - Расчет и
сокращение затрат времени 316-318 -
Содержание базирования 52-58 —
Улучшение качества 52 — Установление норм
точности 337-339 - Этапы 16
Сборка автоматизированная 336, 337, 339-346
Сборка автоматическая — Условия 257-263
— деталей, не имеющих осей симметрии 271-
276

636
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
- деталей по поверхностям вращения 263-269
- зубчатых передач 276-280
- резьбовых деталей 269-271
Сборка групповая 256
- подшипниковых узлов 221-231
- с запрессовкой 79, 80
- с использованием соединительных
элементов 80-82
- с термовоздействием 462-467
Сборка роботизированная - Обеспечение
безотказности 409-420 - Пути
повышения производительности 397 - Схемы
построения сборочных процессов 400 —
Факторы, определяющие безотказность
418
- групповая 399-401, 406-408
- однопоточная 398-401
Сборочная единица - Классификация
конструктивно-технологических свойств 58-62
— Обобщенная структурная модель 62-69
- Образование формы - Понятие 13 —
Установка элементов 75-78 -
Физические уровни 36
Сборочная роботизированная технологическая
система (СРТС) - Загрузочные
устройства 425 — Компоновки 401-403 —
Питатели 425 - Разновидности 396 —
Средства технологического оснащения 425 -
Формулы для расчета затрат времени на
сборку при различных компоновках 401,
402
Сборочное задание 569
Сборочные комплексы со стационарной
сборкой изделий на столе 333, 334
- с параллельной установкой деталей в
изделия 336
Сборочные работы — Подготовительные
операции 69, 70 - Состав операций 69 -
Способы базирования при установке
сборочной единицы 70-75 - Установка
элементов сборочной единицы 75-78
Свивка 205
Система измерительная 532
- информационно-измерительная 532
- испытаний 532
- сборочная 13
~ техническая 530
Система проектирования «Истра» -
Применение 17, 23, 25-28, 35, 37, 59, 91-100, 543,
581, 582, 592-594, 605, 611
Системы адаптивного управления (САУ) 445-
450, 456, 458-461
Системы управления без данных (СУБД) 614
Соединение деталей пластическим
деформированием - Использование для получения
неразъемных соединений — см.
Выдавливание; Вязка; Гибка; Намотка; Обмотка;
Плетение; Свивка; Соединения деталей
зиговочные; Соединение деталей
фальцовочные
Соединение с использованием упругих деталей
206-212
Соединения деталей зиговочные 205
- неподвижные конические и
цилиндрические с гарантированным натягом 140-
154
- подвижные конические и цилиндрические
с гарантированным зазором 135-139
- резьбовые 157-183
- фальцовочные 205
- шлицевые 154, 157
- шпоночные 154-156
Соединения элементов конструкции -
Выполнение 87-89 - Зоны 86 - Контуры 80-85
- Разновидности 79
Стенды - Разновидности 533
Степень свободы твердого тела 43
Структурно-параметрическая модель объекта
моделирования 608-610
Стыки 29
Т
Такт сборки 237
Техническое задание - Содержание 542
Техническое состояние объекта 522
Технологическая операция 13 - см.
Формирование технологических операций
Технологическая себестоимость продукции 15
- сборки изделий 571-573
Технологическая система сборки 91, 100, 101
Технологическая среда машиностроения 541
Технологический мониторинг производства 544-
547
Технологические процессы сборки — Основные
операции 13, 14 - Понятие 13
~ групповые 256
- типовые 255
Технологические схемы сборки 552, 553
Технологический паспорт 570
Технологическое проектирование сборочных
работ — Выбор последовательности
установки элементов сборочных единиц 558-
563 - Выбор состава сборочной
оснастки 558 — Выбор схемы базирования 554-
558 ~ Нормирование и расчет
техникоэкономических показателей сборочных
работ 570-573 - Определение
последовательности операций сборки 567, 568 —
Определение состава средств
технологического оснащения 563-567 - Разработка
схемы технологического членения
изделия 549-554 - Разработка
технологической документации на сборочные
работы 568-570 - Содержание 547 — Этапы
548
Технологичность конструкции деталей —
Способы достижения 120-124, 232-236 -
Способы повышения 29, 30
- изделия (ТКИ) 118-124— Виды 574 -
Конструктивно-технологические свойства

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
637
изделия при обработке ТКИ 585-595 —
Моделирование производственной
системы при отработке ТКИ 595-600 —
Обеспечение 575-604
— сборочной единицы 576-583
Транспортирование изделий при сборке -
Выбор транспортного устройства 320, 321 —
Способы 318 — Схемы и средства 319,
320
Трудоемкость сборки 570, 572
У
Увязка оборудования и систем изделий 526,
528, 529
Узел конструктивный 14
— технологический 14
Уплотнения деталей - Назначение 212 —
Способы установки в массовом производстве
212-219 — Способы установки в
серийном производстве 219-221
Устройства для запрессовки 394
— для кернения 395
— для маркировки 395
Ф
Формирование технологических операций —
Затраты времени на операции и
переходы 238-240 - Распределение рабочих
операций и переходов по рабочим
местам 242-246 — Технологические
переходы 237, 241, 242
X
Ход вспомогательный 14
— рабочий 14
ц
Цикл - Понятие 15
— сборочных работ 572
Э
Экспериментальный образец изделия 585
Энергетические потоки при сборке 101

Справочное издание
Гусев Александр Алексеевич, Павлов Виктор Владимирович,
Андреев Анатолий Григорьевич и др.
МАШИНОСТРОЕНИЕ. ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
Том Ш-5
ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Редактор И.С. Форстен
Оформление художника Т.Н. Погореловой
Художественный редактор Т.Н. Галицына
Корректор Е.Д. Макаренко
Инженеры по компьютерному макетированию:
Т.В. Курохтина, О.В. Мочалина, С.Н. Целуйко
Подписано в печать 22.08.06.
Формат 70x100/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times ЕТ. Печать офсетная.
Уел. печ. л. 52,0. Уч.-изд. л. 65,11
Доп. тираж 500 экз. Заказ 4204
Издательство "Машиностроение”, 107076, Москва, Стромынский пер., 4
Оригинал-макет подготовлен в издательско-полиграфическом центре
Тамбовского государственного технического университета
Отпечатано в полном соответствии с качеством
предоставленного оригинал-макета в ГУП ППП "Типография "Наука" РАН,
121099, Москва, Шубинский пер., 6

ДЛЯ ЗАМЕТОК