Автоматизированные линии сборки узлов автомобилей и тракторов

Автоматизированные и автоматические линии сборки узлов автомобилей и тракторов являются специализированными. Спро­ектированы они из типовых элементов. Автоматизированные ли­нии применяют для сборки крупных узлов и агрегатов машины, таких как двигатель, задний мост и др. Сборку меньших по раз­меру узлов и агрегатов осуществляют, как правило, на АЛ.

По типу транспортеров линии бывают с жестким и нежест­ким тактом. Линии с жестким тактом оснащены штанговыми или цепными транспортерами циклического действия с пневма­тическим или электрическим приводом движения. Производи­тельность таких линий зависит от надежности работы каждой позиции и собственно транспортера. Поскольку с увеличением числа позиций возрастает вероятность возникновения отказа, а отказ любого из элементов линии с жестким циклом — это про­стой всей линии, то число рабочих позиций на линиях с жест­ким циклом должно быть ограничено. Практика показала, что оно не должно превышать восьми. Если необходимо большее число позиций, линию с жестким циклом делят на участки, со­здавая между ними накопители. В этом случае повышается на­дежность и производительность линии.

Более высокую производительность обеспечивают линии с нежестким циклом или связью — так называемые несинхронные линии. В таких линиях используют пластинчатые или цепные ро­ликовые конвейеры. Последние находят все большее распростра­нение благодаря своей универсальности. По компоновке это го­ризонтально замкнутые рабочие конвейеры. Такие линии исполь­зуют при автоматизированной и автоматической сборке.

Цепные роликовые конвейеры (рис. 6.23) рабочего типа с помощью роликов 1 осуществляют перемещение палет 2 и име­ют механизмы их фиксации на сборочных позициях. Фиксацию палеты 2 на сборочной позиции осуществляют по плоскости и двум отверстиям механизмом 3 (наиболее распространенная схе­ма) или по схеме «в угол» (по трем взаимно перпендикулярным плоскостям).

Рис. 6.23. Цепной роликовый конвейер

 

Перед ручной позицией сборки на несинхронной линии пре­дусматривают место для накопления трех-четырех палет, что по­зволяет варьировать продолжительность соединения или регу­лировки конкретной сборочной единицы. В результате общая производительность сборки на автоматизированных несинхрон­ных линиях на 10—15 % выше, чем на линиях жесткого типа.

В автомобильной и тракторной промышленности сборочные линии проектируют в первую очередь для типовых конструкций сборочных единиц (шатуны, головки блока цилиндров, шатун­но-поршневая группа и др.), каждая из которых состоит из по­добных деталей. Например, конструкции многих головок бло­ков цилиндров имеют различие в размерах и конфигурации, од­нако содержат одинаковые детали (рис. 6.24): технологические заглушки 1, штифты 2, шпильки 3, клапаны 4, пружины 5, тарелки пружин 6, сухари крепления пружин 7, направляющие втул­ки 8, седла клапанов 9. Технологические резьбовые заглушки, седла клапанов и направляющие втулки устанавливают на АЛ перед окончательной обработкой головки блока цилиндров. Ос­тальные детали размещают на АЛ с асинхронным цепным роли­ковым горизонтально замкнутым конвейером рабочего типа.

Рис. 6.24. Головка блока цилиндров ЯМЗ-840

 

Компоновка автоматов на сборочных позициях линии зави­сит от типа соединения, конструкции собираемых деталей и воз­можности их автоматической ориентации. Например, автомати­ческая ориентация пружин невозможна вследствие их сцепляе- мости. Поэтому их установку осуществляют вручную и на позиции линии производят только автоматическое закрепление пружин клапана сухарями, которые подают из вибробункера.

Конструкторские разработки автоматов основаны на глубо­ких исследованиях процессов автоматической сборки. Так, со­единение клапана со втулкой относится к цилиндрическим со­единениям с малым (до 0,03 мм) зазором. Автоматическая сбор­ка таких соединений затруднена в связи с отклонениями от соосности сопрягаемых деталей и перекосом на углы γ₁ и γ₂ их осей (рис. 6.25). Отклонение от соосности может быть компен­сировано наличием фасок. Перекос осей при приложении сбо­рочной силы Р _сб снизу (см. рис. 6.25, а) вызывает момент М ₁ и приводит к заклиниванию при сборке.

Рис. 6.25. Установка клапанов во втулки

 

В ходе проведенных исследований было установлено, что пе­рекос осей может быть компенсирован действием гравитацион­ной силы Р и связанным с ней моментом М ₂ при приложении сборочной силы к хвостовику клапана (см. рис. 6.25, б). Такая схема реализована в автоматах сборки клапана со втулкой. Кла­пан находится на кассете 1, базируясь по наружному диаметру головки и торцу. Кассета при подъеме доводит клапан до каса­ния со втулкой. Клапан ориентируется по фаскам относительно отверстия. С противоположной стороны подводят штуцер 2 ва­куумной установки и создают разрежение в полости втулки. Вследствие малого зазора между клапаном и отверстием втулки возникает эффект втягивания клапана, кассету опускают, кла­пан устанавливается во втулку.

Типовыми являются автоматы сборки резьбовых соединений, важным элементом которых является патрон. На позициях за­винчивания шпилек применяют патроны (рис. 6.26), выполняю­щие автоматически весь процесс их установки (наживление, за­винчивание, затяжку). Шпилька захватывается цангой 3 с резьбовой поверхностью и прочно удерживается в патроне, так как ша­рики 5 попадают в фиксирующий паз, не давая цанге раскрыться.

Рис. 6.26. Патрон для наживления и завинчивания шпилек

 

Момент на цангу передается через крестовую муфту 4. Пере­даваемый муфтой момент можно регулировать пружинами 2 и гай­кой 1. В данном патроне вследствие большого числа зазоров в конструкции компенсируются погрешности взаимного положения сопрягаемых поверхностей. После завинчивания шпильки патрон легко снимается с нее, так как при обратном осевом перемеще­нии шарики выходят из фиксирующего паза и цанга раскрывает­ся. Приводом вращения гайковерта является пневмодвигатель. Раз­работаны многошпиндельные резьбозавертывающие механизмы, обеспечивающие параллельное завинчивание нескольких шпилек.

Компоновка AЛ с жестким циклом, как правило, линей­ная. Например, приведенная на рис. 6.27 АЛ сборки шату­нов включает следующие по­зиции: мойки (6), сопряжения корпуса и крышки (7), запрес­совки болтов (8), контроля качества сборки (9, 11) и на­винчивания гаек (10). Загруз­ку деталей осуществляют вруч­ную через накопители 1, 3 и подъемник 2. Далее с помощью автоматического загрузчика 4 шатун и крышку устанавлива­ют на транспортер 5.

Механизм запрессовки бол­тов (рис. 6.28) состоит из сбо­рочной головки 1, поворотно­го сердечника 4, досылателей 5 и 6, подпружиненных губок 7.

Рис. 6.27. Схема АЛ сборки шатунов

Болт попадает в сердечник через канал 2 из вибробункера. При перемещении сборочной головки вниз сердечник повора­чивается, ось болта совмещается с осью рабочего канала 3 и перемещением досылателей производится запрессовка болтов. На­правляющие подпружиненные губки 7 позволяют болту легко самоустанавливаться по отверстию шатуна, что обеспечивает вы­сокую безотказность процесса запрессовки.

Для автоматического навинчивания гаек применяют патро­ны со стержневым ловителем (рис. 6.29). Стержневой ловитель 4 входит в отверстие, находящееся в шибере 5, и соприкасается со шпилькой, после чего шибер возвращается в исходное поло­жение. При дальнейшем движении патрона ключ 3 касается гай­ки, и включается вращение.

Рис. 6.28. Механизм запрессовки бол­тов

 

Ловитель вдвигается в патрон, сжи­мая пружину 1. Поскольку скорость перемещения патрона больше скорости свинчивания, происходит сжатие пружины 2. Данные патроны позволяют компенсировать погрешность взаимного по­ложения гайки и болта (шпильки) до 0,5 мм.

Для навинчивания гаек в болтовых соединениях, где погреш­ность положения болта относительно гайки может достигать 1,5 мм, применяют патроны с крестовой муфтой 1 (рис. 6.30, а), обеспечивающей смещение ключа 2 и ловителя 3 на необходи­мую величину в пределах зазора ∆'. Циклы работы этого патро­на и патрона, приведенного на рис. 6.29, б, аналогичны.

Для завинчивания наживленных шпилек на позициях автома­тизированных линий сборки применяют патроны с захватом шпильки за цилиндрическую часть (рис. 6.30, б).

                                                                                                         

Рис. 6.29. Схема процесса автоматического навинчивания гаек (а) с помощью патрона со стержневым ловителем (б)

 

Рис. 6.30. Патроны для навинчивания гаек (а) и завинчивания шпилек (б)

 

Эти патроны более просты по конструкции и при их использовании исключа­ется вероятность повреждения резьбы. Процесс завинчивания шпильки следующий. На наживленную в отверстие шпильку пат­рон надевается при осевом перемещении, задаваемом механиз­мом подачи, винт 4 при этом упирается в торец шпильки, втулка 1 с роликами 2 останавливается, а корпус 3 скользит по роликам, которые зажимают шпильку. После этого включается вращение и шпилька вкручивается в отверстие. Наличие эксцентричных расточек в корпусе 3 исключает провертывание патрона относитель­но шпильки. После достижения требуемого момента затяжки вра­щение останавливается, корпус перемещается в обратном направ­лении и ролики, скользя по конусу, освобождают шпильку.

Помимо создания автоматов и AЛ, предназначенных для сбор­ки типовых сборочных единиц, существует направление, кото­рое характеризуется созданием типовых конструкций сборочно­го оборудования для выполнения переходов или операций уста­новки характерных деталей в определенном диапазоне их типоразмеров. Эти автоматы применяют на автоматизированных линиях сборки. Например, с помощью таких автоматов в блоки или головки блоков цилиндра устанавливают распределительные валы, имеющие опорные шейки различного диаметра, количе­ство которых зависит от конструкции двигателя.