Ch−ơng 5 : Tự động hoá lắp ráp
5.2. Tính cơng nghệ của kết cấu trong lắp ráp tự động
5.2.1. Các u cầu chung về tính cơng nghệ lắp ráp tự động
Có nhiều cơ cấu và chủng loại máy không thể lắp ráp tự động đ−ợc, vì chúng có tính cơng nghệ rất thấp. Trong nhiều tr−ờng hợp, tính cơng nghệ trong lắp ráp tự động đơi khi lại mâu thuẫn với tính cơng nghệ trong gia cơng cơ. Do đó tính cơng nghệ khi lắp ráp tự động rất khó áp dụng nh− một quy tắc cho mọi tr−ờng hợp, ph−ơng pháp và điều kiện lắp ráp. Mặc dù vậy, tồn tại một số yêu cầu chung đối với tính cơng nghệ của sản phẩm khi lắp ráp tự động.
khác nhau sẽ thực hiện dễ dàng nhờ các trang thiết bị đơn giản. Việc kiểm tra, hiệu chỉnh cũng dễ dàng hơn, độ chính xác cao hơn so với gia công, lắp ráp các sản phẩm phức tạp.
Yêu cầu 2. Kết cấu sản phẩm đơn giản, yêu cầu này cũng trùng với tính
cơng nghệ trong gia cơng cơ. Hình dáng đơn giản sẽ cho phép sử dụng các cơ cấu định vị đơn giản với số b−ớc định vị ít nhất. kết cấu các ổ chứa tự động cũng đơn giản. Việc vận chuyển trong máng dẫn hoặc dây chuyền sẽ dễ dàng và tin cậy hơn, ít xảy ra các hiện t−ợng kẹt và phá vỡ định vị ban đầu.
Yêu cầu 3. Số l−ợng chi tiết trong các đơn vị lắp càng ít càng tốt, điều
này có vẻ mâu thuẫn với tính phân chia của sản phẩm. Tuy nhiên, việc giảm số chi tiết thành phần sẽ cho phép giảm bớt số mối lắp, giảm bớt các sai số công nghệ và các động tác khi thực hiện lắp ghép sản phẩm, làm cho thiết bị lắp ráp đơn giản hơn. Có thể sử dụng cơng nghệ tiên tiến để tạo ra các chi tiết phức tạp không cần lắp ghép nh− chi tiết bằng nhựa, đúc áp lực...
Yêu cầu 4. Vị trí của các chi tiết phải hợp lý, ổn định. Quá trình lắp ráp
sẽ thuận lợi hơn nếu vị trí của chi tiết cơ sở khơng thay đổi khi lắp ráp, quá trình lắp ráp đ−ợc thực hiện từ một phía là tốt nhất (ví dụ, từ trên xuống). Nếu lắp ráp đ−ợc thực hiện từ hai hoặc nhiều phía rất dễ gây ra sự cố và độ không đồng bộ của các cơ cấu chức năng.
Yêu cầu 5. Độ chính xác, dung sai của các bề mặt lắp ghép phải cho
phép thực hiện lắp ráp bằng ph−ơng pháp lắp lẫn hoàn toàn. Dung sai các kích th−ớc tính từ bề mặt lắp ghép tới các mặt chuẩn phải đ−ợc tính tốn hợp lý, nếu q trình định vị khơng thực hiện đ−ợc trực tiếp bằng các bề mặt lắp ghép. Ví dụ, khi lắp ráp chi tiết dạng bạc bằng tay, nếu mối lắp khơng có u cầu đặc biệt, thì độ đồng tâm giữa mặt trụ ngồi với lỗ khơng cần cao. Nh−ng nếu áp dụng ph−ơng pháp lắp ráp tự động có cơ cấu kẹp định vị bạc bằng mặt trụ ngồi thì độ lệch tâm của mặt ngồi với mặt trong phải đ−ợc khống chế trong giới hạn cho phép.
Nghiên cứu kỹ l−ỡng tính cơng nghệ của chi tiết sẽ cho phép xác định chính xác khả năng thực hiện lắp ráp tự động và tính hiệu quả của q trình. Để đánh giá tính cơng nghệ của sản phẩm, ngồi các yêu cầu trên, còn một loạt các chỉ tiêu phụ trợ khác nh− khơng đ−ợc có các khuyết tật làm biến đổi hình dáng sản phẩm, các khuyết tật gây khó khăn cho q trình định vị và liên kết chi tiết; kết cấu phải cho phép thực hiện quá trình lắp ráp theo cụm bằng ph−ơng pháp lắp tuần tự. Tính cơng nghệ cũng đ−ợc xem xét cho từng ph−ơng pháp lắp ráp và đối t−ợng lắp ráp cụ thể.
Hình 5-1. Các chi tiết kẹp có tính cơng nghệ cao
a) Vít kẹp có rãnh trên cả hai đầu; b) Vít có chi dẫn hình trụ: d1, l1. Đ−ờng kính và chiều dài trụ dẫn; c) Vít tự khoan lỗ và cắt ren khi lắp ráp; d) Đai ốc gắn
nhựa dẻo; e) Vít có đệm.
Hình 5-2. Kết cấu khơng hợp lý và hợp lý về tính cơng nghệ lắp ráp
của ren, còn chiều dài l1= 0,9d1. Mặc dù tiêu hao vật liệu có tăng chút ít, nh−ng sử dụng kết cấu này th−ờng mang lại hiệu quả kinh tế khi lắp ráp tự động.
Trên hình 5–2 là một số ví dụ về kết cấu khơng hợp lý và hợp lý về tính cơng nghệ lắp ráp.
5.2.2. Các chỉ tiêu đánh giá tính cơng nghệ lắp ráp
Để đánh giá tính cơng nghệ của sản phẩm (đơn vị lắp ráp) ng−ời ta đ−a ra 3 chỉ tiêu cơ bản: có khả năng lắp ráp tuần tự, tính cơng nghệ của mối ghép, khả năng bảo đảm độ chính xác lắp ráp.
Để đánh giá tính cơng nghệ lắp ráp của từng chi tiết ng−ời ta đ−a ra khoảng 15 chỉ tiêu thuộc 4 nhóm sau:
− Hình dạng và tính ổn định của các bề mặt: Duy trì đ−ợc hình dạng khi lắp ráp, bề mặt ổn định, không bị h− hỏng...
− Định h−ớng và nạp chi tiết vào vùng lắp ráp: Các chi tiết dạng tròn xoay, các chi tiết dạng lăng trụ (khối chữ nhật).
− Định vị chi tiết trong quá trình lắp ráp: Tồn tại bề mặt để định vị chi tiết, có thể sử dụng chuẩn công nghệ để làm chuẩn gá đặt khi lắp ráp.
− Tính lắp ráp hay khả năng duy trì định h−ớng trong quá trình lắp ráp. Trong từng chỉ tiêu ng−ời ta đ−a ra những dấu hiệu để cụ thể hoá. Mỗi một dấu hiệu đ−ợc đánh giá bằng điểm a (từ 0 đến 1). Khả năng lắp ráp tự động tốt đ−ợc cho bằng 1 cịn khơng thể lắp ráp tự động - cho bằng 0. Ngồi ra ng−ời ta cịn đ−a ra mức ý nghĩa của từng chỉ tiêu q đối với tính cơng nghệ của chi tiết.
Tính cơng nghệ lắp ráp tự động của một chi tiết đ−ợc tính nh− sau:
ctj m i i j i j Q a q T ∑ = = 1 (5.1)
Tj – Tính cơng nghệ lắp ráp chi tiết thứ j.
qi – Hệ số đánh giá mức độ ảnh h−ởng của chỉ tiêu thứ i đến tính cơng nghệ lắp ráp (Các hệ số nhận giá trị trong khoảng từ 1 - 10 và đ−ợc xác định theo điều kiện cụ thể).
i j
a - Điểm của chỉ tiêu thứ i của chi tiết thứ j.
Qctj – Tổng hệ số mức ý nghĩa của chi tiết thứ j : ∑
= = m i i ctj q Q 1 Ví dụ 1: Điểm của một số chỉ tiêu:
Trong chỉ tiêu 1 (nhóm 1) có dấu hiệu là khả năng duy trì hình dạng của bề mặt dấu hiệu này chia thành 4 mức điểm (bảng 5.1).
Trong chỉ tiêu 2 về định h−ớng và nạp chi tiết vào vùng gia cơng có 9 dấu hiệu dựa vào hình dạng của các chi tiết mà chủ yếu là chi tiết dạng trịn xoay và chi tiết dạng hình hộp.
Bảng 5.1
Điểm của chỉ tiêu 1
Chi tiết hồn tồn duy trì hình dạng của mình trong q trình lắp ráp. 1 Chi tiết có thể bị biến dạng d−ới tác dụng của các lực công tác của
cơ cấu định h−ớng nạp chi tiết, lắp ráp, ...
0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4. Chi tiết thay đổi hình dáng trong phễu cấp phôi d−ới tác dụng của
trọng l−ợng chi tiết khác hoặc thay đổi hình dạng d−ới tác dụng của tự trọng:
0,3; 0,2; 0,1 Chi tiết khơng giữ đ−ợc hình dạng hình học xác định 0
Ví dụ 2: Một trong những dấu hiệu về định h−ớng chi tiết theo bảng 5.2. Bảng 5.2
Điểm của chỉ tiêu 2
Chi tiết có hình dạng hình học đơn giản th−ờng chỉ yêu cầu một cơ cấu định h−ớng.
1 Những chi tiết có một số phần tử kết cấu làm phức tạp hình dáng
hình học và do đó làm phức tạp q trình định h−ớng. ở đây cũng cần tính đến ảnh h−ởng của vật liệu chi tiết đến khả năng định h−ớng.
0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4 Khả năng định h−ớng của chi tiết là đáng nghi ngờ. 0,3; 0,2; 0,1 Không thể định h−ớng chi tiết tự động: 0
Để nâng cao tính cơng nghệ của kết cấu cần phải: thay đổi kết cấu theo h−ớng phân chia sản phẩm thành từng khối hay từng cụm, đơn giản hoá các chi tiết và lắp ghép, giảm số l−ợng chi tiết, đ−a ra các giá trị dung sai về kích th−ớc một cách hợp lý.