Выполнение-компоновки-элементов-конструкции

Выполнение компоновки элементов конструкции

100 руб.

Описание товара

Выполнение компоновки элементов конструкции

Факторы, влияющие на выполнение компоновки

     Работоспособность вновь создаваемых технических объектов (ТО) в определяющей степени формируется на стадии разработки конструкторской документации (КД) и обеспечивается прежде всего:

  • правильно выбранной конструктивной схемой,
  • оптимальным выполнением компоновки,
  • корректно проведенными техническими расчетами,
  • технологичностью узлов и механизмов входящих в него.

      Примеры компоновки деталей в узлах, механизмах и агрегатах машин приводятся в работах Дунаева П. Ф, Миндлина Я.З, и Орлова П.И. Однако, авторы указанных работ не предлагают методики, содержащей обоснованную последовательность этапов выполнения этой работы, которые должны обеспечивать создание ТО, отвечающего функциональному назначению, а также техническим требованиям и ограничениям, изложенным в ТЗ на проектирование. Практика показывает, что отсутствие грамотной, технически обоснованной компоновки узлов и механизмов в изделии, даже при удачно найденном техническом решении задачи на проектирование и грамотной разработке входящих в него узлов, механизмов и деталей, может привести к созданию конструкции ТО, которая в дальнейшем неизбежно потребует значительной  доработки.

     Рассмотрим факторы, влияющие на компоновку узлов в ТО, а также деталей в механизмах, последовательность этапов выполнения компоновки, роль компоновки при поиске решения задачи на проектирование, а также  примеры выполнения компоновоки. В общем случае на выбор компоновки узлов и механизмов в составе  ТО оказывают влияние следующие факторы:

  • функции, выполняемые ТО и его конструктивная схема, позволяющая их реализовать,
  • конструктивные особенности узлов и механизмов входящих в ТО, обусловленные их взаимосвязью между собой,
  • требования и ограничения, предъявляемые к ТО и его элементам.

   К ограничениям, которые необходимо учитывать при проектировании ТО, относятся:

  • технические критерии оценки ТО в части его массы, габаритных размеров, мощности привода и т. п.,
  • место расположения ТО, или его элементов при эксплуатации,
  • ограничения, определяемые нормативными документами, в том числе требованиями техники безопасности и экологии.

      Важную роль при выполнении компоновки особенно при создании нового ТО играет наличие у разработчика способностей в области зрительной комбинаторики, позволяющей ему в более короткий срок разместить узлы и механизмы в составе изделия оптимальным образом, с точки зрения выполнения ими функционального назначения и учета прочих факторов, влияющих на компоновку. При выполнении компоновки необходимо учитывать так называемый «масштабный фактор». Он заключается в том, что при выполнении общей компоновки, создаваемого ТО, в уменьшенном масштабе, может возникнуть визуальный эффект, при котором в расположении узлов и механизмов скрадываются определенные недостатки однозначно проявляющиеся если она выполнена в масштабе, максимально приближенном к натуральной величине ТО. Особенно существенное влияние оказывает «масштабный фактор» при нахождении разработчиком технического решения не путем логического анализа конструктивных схем аналогичных ТО, а путем использования абстрактного мышления для создания зрительных образов, которые практически сложно умозрительно связать с их фактическими размерами.  Именно поэтому, основным недостатком использования при проектировании персонального компьютера с малым экраном монитора (17 – 21,5дм) является то, что при выполнении на нем компоновки  вновь создаваемого ТО, имеющего значительные габаритные размеры и высокую степень насыщенности входящими в него элементами, габарит монитора не позволяет выполнить анализ всей конструкции в масштабе близком к натуральной величине ТО. А это, как раз, способствует проявлению негативного влияние «масштабного фактора».

Этапы выполнения компоновки

    Компоновка элементов вновь создаваемого ТО, в общем случае, осуществляется в следующей последовательности.

ПЕРВЫЙ ЭТАП. Выбор главных осей координат ТО, относительно которых будет производиться размерная увязка основных (базовых) деталей,  входящих в него элементов (узлов и механизмов). Для токарного станка главными осями координат являются координаты оси шпинделя и к ним привязываются все его остальные механизмы. Для полуавтомата для сборки хомута зажимного главными осями координат являются оси координат гибочной оправки. Как правило, выбор главных осей при выполнении компоновки проектируемого ТО не вызывает у конструктора осложнений и всегда однозначен.

ВТОРОЙ ЭТАП. Определение места расположения и размерная привязка к выбранным главным осям координат основного (исполнительного) механизма ТО, в соответствии с выбранной на этапе поиска технического решения конструктивной схемой. Для механического пресса или холодно – высадочного автомата это выбор места расположения и привязка кривошипно-шатунного механизма. Для полуавтомата для сборки хомута зажимного это выбор места расположения и привязка механизма завивки стяжки. Для токарного станка это место расположения шпинделя.

ТРЕТИЙ ЭТАП. Определение места расположения и размерная привязка  остальных узлов и механизмов ТО к главным осям координат, в соответствии с выбранной конструктивной схемой. Как показывает опыт, это самый сложный и ответственный этап компоновки, поскольку именно сейчас должно быть конкретно обеспечено выполнение:

  • расположения элементов ТО в соответствии с выполняемыми ими функциями,
  • взаимосвязи между узлами и механизмами ТО,
  • требований и ограничений, предъявляемых к ТО,
  • размерной увязки элементов ТО,
  • равномерное заполнение ТО входящими в него  узлами и механизмами (для оборудования, это еще и обеспечение минимально необходимого количества элементов ТО в рабочей зоне).

     Как правило, при проектировании новых сложных ТО их компоновка, отвечающая всем требованиям и ограничениям получается у разработчика с «n-го» раза. При этом для выполнения удовлетворительной компоновки проектируемого ТО разработчик вынужден менять:

  • габаритные размеры узлов и механизмов,
  • место расположения узлов и механизмов (выносить в другое место),
  • взаимное расположение узлов и механизмов,
  • компоновку, или даже конструкцию входящих в него деталей, включая способ крепления на станине базовых деталей,
  • кинематику, а иногда и тип привода механизмов.

     Основным моментом размерной привязки узлов и механизмов ТО является определение расстояния от главных осей координат до их основной или базовой детали (корпус, рама, станина), которые, как правило, в процессе дальнейшего проектирования остаются неизменными. Для механизма привода вращения винтоверта сборочного полуавтомата таким размером является расстояние от оси собираемого хомута находящегося на гибочной оправке (оси винтоверта), до базовой плоскости станины полуавтомата.

ЧЕТВЕРТЫЙ ЭТАП. Компоновка деталей входящих в узлы и механизмы ТО. На выбор компоновки деталей входящих в состав механизма оказывают влияние следующие факторы:

  • выполняемые механизмом функции и его конструктивная схема позволяющая их реализовать,
  • конструктивные особенности деталей входящих в механизм,
  • требования и ограничения, налагаемые на механизм ТО,
  • удобство  доступа к деталям механизма подлежащим  регулировке.

    В результате выполнения данного этапа должны быть назначены номинальные  величины размеров звеньев размерных цепей, определяющих предварительную собираемость узлов и механизмов ТО.

     Размерные цепи, определяющие предварительную собираемость узла, показаны на примере редуктора механизма привода винтоверта, полуавтомата для сборки хомута (см. Рис. 1 и 2).

13

     В большинстве узлов и механизмов средней сложности (содержащих от 50 до 100 оригинальных деталей) эти  размерные цепи составляются разработчиком в двух и даже трех координатах, при этом могут иметь место и параллельные размерные цепи. Указанные размерные цепи не надо путать с размерными цепями, определяющими собираемость узлов и механизмов с учетом допусков входящих в них размеров деталей, поскольку эти размерные цепи не всегда

   После выполнения рассмотренных выше четырех этапов компоновки создаваемого ТО разработчик имеет всю необходимую исходную информацию, для разработки чертежей общих видов узлов, механизмов и ТО в целом, поскольку:

  • определены места расположения узлов и механизмов,
  • выполнена размерная привязка основных деталей узлов и механизмов к главным осям координат,
  •  определены размерные цепи в узлах и механизмах определяющих их собираемость.

Роль компоновки в процессе проектирования

    Известно немало случаев в практике конструирования, когда изменение компоновки позволяло решать задачи на проектирование при поиске конструктивной схемы вновь создаваемого ТО. Рассмотрим несколько таких примеров показывающих актуальность поиска оптимальной компоновки проектируемого изделия.

ПРИМЕР 1. Классическим примером решения стоящей перед разработчиком задачи, за счет изменения компоновки узлов и механизмов в составе ТО, является создание конструкции карусельного станка. Обработка на токарном станке (см. Рис 3) крупногабаритных, тяжелых деталей типа шкивов и маховиков, имеющих большой наружный диаметр и значительную высоту, даже на больших токарных станках (лобовых), затруднен по ряду причин.

   Рис 3А         Рис 3 Общий вид токарно – винторезного станка

      Основными из них, являются следующие:
– сложность обеспечения точной установки тяжелой, крупногабаритной цилиндрической заготовки типа шкива или маховика в горизонтальном положении в патрон токарного станка и проблематичность выполнения ее гарантированного зажима,
– большая нагрузка на передний подшипник шпинделя токарного станка (см. Рис 4) и кулачки патрона, создаваемая, большим весом и дисбалансом заготовки,
– невозможность поджима заготовки центром пиноли токарного станка из-за наличия в заготовке центрального отверстия сравнительно большого диаметра.

Рис 4А Рис 4 Конструкция шпинделя универсального токарно – винторезного станка

         Все эти проблемы исчезают, если изменить положение оси вращения обрабатываемой заготовки с горизонтального, как в токарном станке, на вертикальное, как в карусельном станке (см. Рис 5).

Рис 5АРис 5 Общий вид карусельного станка

       В этом случае крупногабаритная заготовка легко и достаточно точно устанавливается на планшайбу карусельного станка, а поскольку она имеет диаметр на-много больше, чем патрон токарного станка, то естественно ее легко оснастить и более мощным механизмом зажима заготовки и увеличенными опорными подшипниками, в которых вращается планшайба (см. Рис 6). Однако изменение компоновки станка, как правило, и этот пример яркое тому подтверждение, существенным образом влияет на конструкцию функциональных элементов (узлов и механизмов) станка.

Рис 6АРис 6 Конструкция стола карусельного станка

       В карусельном станке в отличие от токарного появляется вертикальная стойка и по-перечная траверса, вместо одного суппорта два и два механизма подачи. Он состоит из станины 1, стойки 2, стола (планшайбы) 3, поперечины 4, вертикального револьверного суппорта 5 с пятипозиционной револьверной головкой 6, бокового суппорта 7, механизмов подачи 8, бокового и вертикального суппорта, коробки скоростей 9 для привода планшайбы 3).

      ПРИМЕР 2. После определения конструктивной схемы полуавтомата для изготовления плоских зигзагообразных пружин, на этапе эскизной проработки конструкции гибочных модулей и выбора типа их привода, необходимо было определить их компоновку относительно станины, обеспечивающую удобный доступ к элементам настройки при пере-ходе с одного типоразмера изделия (пружины) на другой и быструю точную и удобную установку исходной заготовки (прутка мерной длины). Горизонтальная плоскость гибки и соответственное расположения гибочных модулей, предлагаемая в прототипе а.с. СССР № 665972 (конструктивная схема прототипа и схема гибки пружины показаны на Рис. 7) значительно ухудшала доступ к регулировочному винту и гибочному ролику нижнего гибочного модуля. Рис 7

Рис 7 Конструктивная схема прототипа и схема гибки плоской зигзагообразной пружины

На Рис 7 показаны следующие конструктивные элементы:
– 1 поворотная дисковая плита,
– 2 реверсивный привод дисковой плиты
– 3 сквозной паз в дисковой плите 1,
– 4 центральный полукруглый паз в дисковой плите,
–  5, 6 оси гибочных роликов,
–  7, 8 гибочные ролики,
–  9,10 рычаги гибочных роликов.

       Поэтому при компоновке создаваемого ТО, совершенно очевидно, был сделан выбор вертикальной плоскости гибки вместо горизонтальной, что позволило обеспечить удобный доступ к элементам регулировки обоих гибочных модулей (описание конструкции полуавтомата приведено в работе [1]). При этом, оба конца исходной заготовки хорошо просматривались, что делало возможным ее быструю и точную установку, как в механизм шаговой подачи, так и между гибочными роликами. Таким образом, компоновка предусматривающая замену горизонтальной плоскости гибки на вертикальную и соответствующее расположение гибочных модулей, позволила создать конструктивную схему полуавтомата для изготовления плоских зигзагообразных пружин, соответствующую требованиям задачи на проектирование (см. Рис. 8)

Рис 8АРис. 8 Общий вид полуавтомата для изготовления плоских зигзагообразных пружин

На Рис 8 показаны следующие конструктивные элементы:
– 1 зигзагообразная пружина,
– 2, 3 пневмоповоротники гибочных модулей,
– 4 шаговая подача заготовки,
– 5 стол полуавтомата,
– 6 пневмооборудование

ПРИМЕР 3. При проектировании ножниц для резки углового проката, после выполнения прочностных расчетов станины 1 выяснилось, что необходимо уменьшить высоту ее верхней перемычки Н1 верхней перемычки, поскольку при таком ее размере заготовку не возможно было вырезать из стандартного  проката при ее расположении по ширине листа, а при расположении по длине имел место необоснованно большой отход. Таким образом, возникла задача, требовавшая разгрузки верхней перемычки станины 1 с целью уменьшения высоты ее верхней перемычки. Сложность стоящей задачи заключалась в том, что ползун 2, перемещаясь в направляющих 3, воспринимал усилие реза напрямую, без каких либо передаточных механизмов, конструкцию которых можно было изменить, разгрузив верхнюю перемычку станины 1. Уменьшить технологическое усилие реза заготовки также не представлялось возможным так, как ее типоразмер был оговорен в техническом задании на проектирование ножниц. Тем не менее, было найдено простое техническое решение задачи за счет изменения компоновки силового гидроцилиндра ножниц относительно станины, при котором гидроцилиндр переворачивался на 180° вокруг вертикальной оси ножниц, при этом с перемычкой станины 1 контактировал его корпус 4, а шток 5 взаимодействовал с ползуном 2 (см Рис 9).

2

     Найденное техническое решение, заключающееся в изменении компоновки силового гидроцилиндра, позволило  разгрузить перемычку станины 1 в опасном сечении за счет уменьшения величины изгибающего момента путем замены практически сосредоточенной нагрузки, при ее контакте со штоком 5 гидроцилиндра (см. Рис 9а), на распределенную нагрузку при ее контакте с корпусом 4 гидроцилиндра (см. Рис 9б). При этом высота верхней перемычки станины Н1 была уменьшена до требуемой величины Н2. При изменении компоновки гидроцилиндра в составе ножниц условия работы ползуна 2, при его контакте со штоком 5 гидроцилиндра, практически не ухудшились, поскольку он работал на сжатие и имел значительный запас прочности. Данный пример наглядно показывает, как, на первый взгляд, простое изменение компоновки силового гидроцилиндра в составе ножниц, позволило найти решение задачи на проектирование. Однако, для выполнения такого «простого» изменения компоновки разработчик должен был фундаментально знать и уметь применять на практике «Сопромат».

      ПРИМЕР 4. В отдельных случаях, компоновка ТО может быть определена на предыдущих этапах проектирования, или может быть задана определенными исходными доку-ментами, например техническим заданием, технологическим процессом, для реализации которого создается оборудование, а также результатами моделирования процесса или механизма. Примером такого изначального определения компоновки ТО является ее выполнение для автоматизированного комплекса оборудования для резки, пробивки отверстий и маркировки углового проката. В данном случае, компоновка оборудования в сосаве комплекса была практически определена в технологическом процессе, для реализации которого и создавался комплекс и который определял функциональное назначение входящего в него оборудования. Технологический процесс, являющийся неотъемлемой частью технического задания на проектирование комплекса оборудования, содержал следующий перечень выполняемых операций:
– укладка исходной заготовки на подающий рольганг,
– подача исходной заготовки в рабочую зону,
– маркировка деталей,
– пробивка отверстий в полках заготовки из углового проката,
– мерная резка заготовки на детали,
– отвод готовых деталей из рабочей зоны и их укладка в тару.
В такой последовательности по такой «технологической цепочке» и была выполнена компоновка комплекса показанная на Рис. 10, 11

Рис 11Рис. 10. Планировка оборудования
входящего в комплекс

        Состав оборудования входящего в комплекс и его основные конструктивные
элементы :

1. автоматизированный стеллаж для укладки исходной заготовки на подающий рольганг,
2. подающий рольганг,
3. каретка для подачи исходной заготовки в рабочую зону,
4. маркировочный пресс с механизмом выбора клейма,
5. дыропробивной пресс с механизмом выбора инструмента,
6. ножницы для резки углового проката,
7. отводящий рольганг.

Рис 10Рис. 11. Общий вид комплекса оборудования

Примеры улучшения конструкции за счет изменения их компоновки

      При проектировании специальных редукторов, которые должны встраиваться в качестве привода в различные машины и оборудование, или размещаться на конкретной, выделенной для этого, производственной площади цеха, как правило, устанавливаются, достаточно жесткие ограничения по габаритным размерам. Кроме того, эти редуктора часто изготавливаются в количестве одной, двух  единиц, поэтому оснастка для их производства должна быть максимально проста, что подразумевает простую форму входящих в них деталей и особенно корпуса редуктора, поскольку литейная оснастка, необходимая для изготовления сложного корпуса редуктора, может оказаться дороже самого изделия, а использована она будет только один раз.

3

ПРИМЕР 1. На Рис 12а показана конструкция конического редуктора со встроенной электромагнитной муфтой включения. Редуктор состоит их двух соединенных друг с другом корпусов, в первом из которых, установлен стакан, несущий на подшипниках качения ведущий вал с расположенными на нем ведомой полумуфтой, втулочно-пальцевой муфты и стаканом, внутренние шлицы которого зацепляются с наружными шлицами дисков электромагнитной муфты, расположенной на промежуточном валу редуктора. Во втором корпусе, также в стакане на подшипниках качения установлен промежуточный вал – шестерня, на котором крепится электромагнитная муфта, а его коническая шестерня входит в зацепление с ведомым коническим зубчатым колесом, которое закреплено на выходном валу, также установленным на подшипниках качения во втором корпусе, перпендикулярно промежуточному валу. Кроме того, во втором корпусе соосно с выходным валом, установлена разгрузочная букса, на подшипниках которой располагается шкив ременной передачи, который через жестко соединенную с ним крышку соединен с выходным валом. Конструкция одноступенчатого редуктора необоснованно усложнена, за счет ничем не обоснованного  введения дополнительного (промежуточного) вала. Этот вал, помимо усложнения конструкции и увеличения габаритных размеров редуктора, существенно ухудшает условия работы электромагнитной муфты,  поскольку из-за наличия  большого количества  промежуточных базовых поверхностей деталей (подшипников, валов стаканов, корпуса) не обеспечивает  необходимого взаимного расположения шлицевых поверхностей стакана и дисков муфты (имеет место увеличенное биение и перекос указанных шлицевых поверхностей). Упростить конструкцию редуктора, уменьшив его габаритные  размеры и кардинально улучшив условия работы электромагнитной муфты, можно за счет изменения взаимного расположения (компоновки) ведущей втулочно-пальцевой муфты относительно электромагнитной, объединения их в единый моноблок, что позволяет за ненадобностью исключить корпус, вал и стакан с подшипниками, а также еще ряд деталей (см Рис 12б).

. На Рис 13а показана конструкция специального трехступенчатого коническо – цилиндрического редуктора. Редуктор состоит из корпуса, в котором выполнены, четыре расточки во взаимно перпендикулярных плоскостях. В этих расточках на подшипниках качения установлены все валы редуктора: ведущий, два промежуточных и ведомый. На ведущем валу – шестерне установлена втулочно – пальцевая муфта, а его зубчатый венец зацепляется с промежуточным зубчатым колесом, установленном на первом промежуточном валу, расположенном на подшипниках качения в параллельной расточке корпуса редуктора. На этом же валу закреплено ведущее коническое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с ведомым зубчатым колесом, установленном на втором промежуточном валу, который на подшипниках качения расположен в расточке корпуса редуктора, выполненной перпендикулярно расточке корпуса редуктора под первый промежуточный вал. При этом ведомое коническое зубчатое колесо смонтировано на валу посредствам подшипника скольжения и имеет возможность передавать вращения второму промежуточному валу посредствам фрикционной муфты включения с ручным приводом. На втором промежуточном валу установлена цилиндрическая шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом расположенном на выходном валу, который на подшипниках качения находится в расточке корпуса редуктора, параллельной расточке второго промежуточного вала. На выходном валу редуктора также смонтирована соединительная зубчатая муфта, для его соединения с исполнительным механизмом. Основным недостатком конструкции рассмотренного редуктора является то, что его габаритный размер по координате «Х», необоснованно увеличен. При этом внутри корпуса редуктора расположено ничем не заполненное большое свободное пространство.

Рис 13Рис. 13.Конструкция специального коническо – цилиндрического редуктора до и после изменения компоновки входящих в него деталей

      На Рис 13б показана конструкция того же специального редуктора в котором для исключения свободного пространства внутри корпуса и уменьшения за счет этого габаритного  размера редуктора по координате «Х» изменена его компоновка, за счет перенесения муфты включения со второго промежуточного вала на выходной вал. При этом ведомая коническое зубчатое колесо и шестерня установленные на втором промежуточном валу выполнены в виде единого блока, а ведомое зубчатое колесо, жестко соединенное со стаканом электромагнитной муфты посредствам шпоночного соединения, установлено на выходном валу на подшипниках скольжения. Остальные детали и сборочные единицы специального редуктора (валы, шестерни, подшипники, соединительные муфты) остались неизменными, кроме фрикционной муфты включения, которая заменена на электромагнитную большего типоразмера.

Рис 14Рис. 14. Конструкция специального коническо-цилиндрического редуктора до и после изменения компоновки входящих в него деталей

      ПРИМЕР 3. На Рис 14а показана конструкция специального трехступенчатого коническо-цилиндрического редуктора. Он состоит из корпуса, в котором на четырех валах, расположенных на подшипниках качения в соответствующих расточках корпуса, установлены зубчатые колеса и фрикционная муфта включения с ручным управлением. На ведущем валу – шестерне, который на подшипниках качения расположен в стакане, закрепленным в корпусе редуктора, установлена втулочно-пальцевая муфта, его коническая шестерня находится в зацеплении с коническим зубчатым колесом, установленным посредствам подшипника скольжения на первом промежуточном валу. Первый промежуточный вал на подшипниках качения установлен в расточке корпуса редуктора, расположенной перпендикулярно оси расточки под ведущий вал – шестерню, и помимо промежуточной шестерни несет фрикционную муфту включения с ручным управлением которая жестко соединена с коническим колесом посредствам стакана, внутренние эвольвентные шлицы которого находятся в контакте с наружными шлицами дисков муфты. Второй промежуточный вал установлен на подшипниках качения в расточке корпуса редуктора, параллельной оси расточки первого промежуточного вала и несет зубчатое колесо, зацепляющееся с шестерней первого промежуточного вала и шестерню, находящаяся в зацеплении с ведомым зубчатым колесом, расположенным на выходном валу редуктора. Выходной вал, расположенный на подшипниках качения в расточке редуктора выполненной соосно расточке первого промежуточного вала, несет ведомое зубчатое колесо и соединительную зубчатую муфту. Основным недостатком данной конструкции специального редуктора является увеличенные габаритные размеры и сложная форма корпуса редуктора, причиной которого является расположение фрикционной муфты включения на первом промежуточном валу. Поэтому изменение ее расположения (изменение компоновки редуктора) должно уменьшить габаритные размеры и упростить конструкцию редуктора в целом.
На Рис 14б показана новая конструкция этого редуктора, которая была сформирована в результате изменения его компоновки. При этом конструкция ведущего вала – шестерни, промежуточного вала и выходного вала с установленными на них шестернями не изменилась, также, как и не изменились подшипники на которых они установлены в корпусе редуктора, а на первом промежуточном валу, длина которого существенно уменьшилась, появился зубчатый блок, который объединяет коническое зубчатое колесо и ведущую шестерню. Электромагнитная муфта включения, которая заменила фрикционную муфту с ручным включением, теперь размещается вместе с зубчатой соединительной муфтой на конце ведомого вала, длина которого при этом несколько увеличилась.
Таким образом, три рассмотренные примера убедительно показывают, что изменение компоновки редуктора, или привода позволяет существенным образом менять его конструкцию, обеспечивая ее упрощение и уменьшение габаритных размеров.

Примеры оригинальной компоновки механизмов
и деталей в составе узла

      Как уже говорилось ранее, оптимальная компоновка элементов входящих в узел позволяет сделать его конструкцию компактной, что очень важно для его размещения в машине или агрегате. Рассмотрим несколько конструкций агрегатов машин с оригинально выполненной компоновкой входящих в них элементов, механизмов, сборочных единиц и деталей.
ПРИМЕР 1. На Рис 15 показана конструкция передней бабки шлифовально – затыловочного станка, включающая механизм автоматического деления и привод вращения планшайбы. Привод вращения планшайбы 34 состоит из ведущего колеса 15 и промежуточной шестерни 14, жестко установленных посредствам шпоночного соединения на ведущем валу16, который посредствам подшипников 17 и 18 смонтирован в расточке корпуса 2 передней бабки. Промежуточная шестерня 14 зацепляется с шестерней 11, выполненной за одно целое с шестерней 10 в виде зубчатого блока, смонтированного на подшипниках 12 в корпусе бабки 2 и буксе 13, при этом шестерня 10 находится в зацеплении с зубчатым колесом 9, смонтированном на валу 6, который посредствам подшипников 7 и 8 установлен в корпусе 2 бабки. На валу 6 установлена шестерня 5, зацепляющаяся с зубчатым колесом 4, которое на подшипниках 3 установлено на центральной оси 1 и жестко соединено с планшайбой 34. Центральная ось 1 своей передней базовой поверхностью установлена в корпусе 2 бабки, а ее задний конец расположен в буксе 13, при этом в конусную расточку оси устанавливается центр, а в центральной расточке оси расположена скалка 33 с резьбовым концом для выталкивания центра 31. Вращение от кинематической цепи станка на привод вращения планшайбы сообщается ведущему зубчатому колесу 15 и через систему зубчатых колес 14, 11, 10, 9, 5 и 4 передается планшайбе 34. Оригинальность компоновки механизмов в составе передней бабки состоит в том, что механизм автоматического деления встроен в привод вращения планшайбы, при этом зубчатые колеса привода вращения планшайбы успешно обходят центральную ось 1. Все это не требует дополнительного пространства внутри корпуса 2 бабки, и позволяет сделать ее конструкцию максимально компактной. Механизм автоматического деления состоит из плунжера 22, установленного с возможностью осевого перемещения в корпусе 2 бабки, фиксатора 23 размещенного в отверстии корпуса кулачка 24, свободно установленного на ступице зубчатого колеса 4, плунжера 25, постоянно поджатого пружиной к кулачку, поворотного сектора 26, ось которого закреплена в корпусе плунжера 25, тяги 27, расположенной в центральном отверстии ведущего вала 16. Второй конец тяги 27 контактирует с поворотным сектором 28, ось которого установлена на валу 16, а сектор 28 взаимодействует с фиксатором 29, расположенным в диске 32, также закрепленным посредствам шпоночного соединения на валу 16. Фиксатор 29 имеет возможность входить в пазы делительного диска 30, закрепленного на зубчатом колесе 19, которое вместе с шестерней 20 образует единый блок, установленный на валу 16 посредствам подшипника скольжения.

Рис 15Рис. 15.Передняя бабка шлифовально-затыловочного

      Механизм деления работает следующим образом. При подаче команды на управляющий электромагнит, последний заставляет плунжер 22 перемещаться в крайнее правое положение, вследствие чего, фиксатор 23 входит в паз зубчатого колеса 4. Поскольку зубчатое колесо 4 непрерывно вращается, вместе с ним начинает вращаться и кулачок 24, поскольку он соединен с ним посредствам фиксатора 23. Через фиксированный промежуток времени, определяемый количеством выступов на кулачке 24, последний перемещает вверх плунжер 26, который поворачивает против часовой стрелки сектор 26, а последний воздействуя на правый торец тяги 27, заставляет ее перемещаться влево, и своим левым торцем поворачивать против часовой стрелки сектор 28. При этом сектор 28 поднимает вверх фиксатор 29 и таким образом выводит его из паза делительного диска 30 и вращение блока состоящего из зубчатых колес 20 и 19 прекращается, поскольку они установлены на валу 16 посредствам подшипника скольжения. Фиксация (соединение) делительного диска 30 вместе с зубчатыми колесами 19 и 20 с валом 16 осуществляется при выключении электромагнита управления и возврате плунжера 22 в исходное положения. При этом, перемещение деталей рассмотренного механизма осуществляется аналогичным образом, но в обратном на-правлении.

Рис 16Рис 16.Конструкция двухмодульного понижающего редуктора привода тяжело нагруженного скребкового конвейера

        ПРИМЕР 2. На Рис 16 показана конструкция двухмодульного понижающего редуктора привода тяжело нагруженного скребкового конвейера, позволяющего менять положение приводного электродвигателя относительно оси подачи материала, что очень существенно при расположении конвейера на ограниченных производственных площадях (на-пример в шахте). Предлагаемый привод состоит из двух модулей входного 6 или 9 и выходного 8, при этом, две его компоновки могут быть получены заменой входного модуля 6 при неизменном выходном модуле 9, который сопрягается с валом ведущих звездочек скребкового конвейера. Выходной модуль 8 представляет собою расположенную в цель-ном корпусе 11 двухрядную планетарную передачу, состоящую из входного вала 12, выполненного за одно целое с солнечной шестерней 13, неподвижного корончатого колеса 14, с внутренним зацеплением, трех комплектов сдвоенных сателлитов 15, водила 16  соединенного с выходным валом модуля, выполненным в виде зубчатой полумуфты. Входной модуль 6, входящий в первый вариант компановки понижающего редуктора представляет собою двухступенчатый коническо – цилиндрический редуктор. Зубчатое колесо 19 его цилиндрической передачи 17 и шестерня 20 конической передачи 18 размещаются в стакане 21, при этом опоры 22 размещены таким образом, что обеспечивают равномерное распределение действующих в зацеплениях нагрузок. В стакане 21 выполнено окно 23 обеспечивающее зацепление конической шестерни 20 с коническим колесом 24, которое посредствам вала 31 с фланцем установлено на подшипниках в корпусе модуля, а с помощью шлицевого соединения контактирует с выходным валам 12 , который является входным валом модуля 8. Входной вал 26 с шестерней 27 цилиндрической передачи установлены в стакане 28, причем опоры 29 размещены в стакане 28 таким образом, что обеспечивают равномерное распределение действующих в зацеплениях нагрузок. В стакане 28 выполнено окно 30 для обеспечения внутреннего зацепления шестерни 27 с зубчатым колесом 19 цилиндрической ступени. Стакан 28 установлен во фланце 35, в базовом торце которого выполнено два ряда отверстий на диаметре D1 и D2, центры которых смещены на величину Δ и предназначены, первые для его крепления к корпусу модуля 6, а вторые для соединения с приводным электродвигателем. Входной модуль 9, входящий в состав второго варианта компоновки понижающего редуктора представляет собою двухступенчатый цилиндрический редуктор. Тихоходная цилиндрическая передача 32 состоит из шестерни 33 и колеса 34, а выходной вал 12, соединенный с ним посредствам шлицевого соединения является входным валом модуля 8. Быстроходная цилиндрическая передача 17 содержит входной вал 26 с шестерней 27 и зубчатое колесо 19, такие же, как и в модуле 6. Модуль 9 также как и модуль 6 снабжен фланцем 35 с двумя рядами отверстий, имеющим аналогичное назначение.
Работает понижающий редуктор привода скребкового конвейера следующим образом. При его компоновке в составе модуля 8 и 6 крутящий момент от электродвигателя (на Рис 16 не показан) посредствам вала 26 модуля 6 передается на вход рядовой цилиндрической передачи 17 и далее через коническую передачу18 сообщается входному валу 12 модуля 8, который преобразует его посредствам солнечной шестерни 13, сателлитов 15 и корончатого колеса 14 и передает водилу 16, соединенному с выходным валом модуля, который сообщает его ведущей звездочке конвейера. При компановке редуктора в составе модудей 8 и 9 крутящий момент от электродвигателя посредствам вала 26 модуля 6 передается на вход рядовой цилиндрической передачи 17 и далее через цилиндрическую зубчатую передачу 32 сообщается входному валу 12 модуля 8, который преобразует его посредствам солнечной шестерни 13, сателлитов 15 и корончатого колеса 14 и передает водилу 16, соединенному с выходным валом модуля, который сообщает его ведущей звездочке конвейера.

Рис 17Рис 17 Общий вид и конструкция гибочного модуля полуавтомата для изготовления деталей из проволоки с ушками на конце.

           ПРИМЕР 3. На Рис 17а показан общий вид, а на Рис 17б конструкция гибочного модуля полуавтомата для изготовления деталей из проволоки с ушками на конце, конструкция которого приведена в работе [1]. В состав гибочного модуля входят два механизма, механизм гибки и механизм перемещения гибочной оправки, которые расположены на корпусе 9 гибочного модуля, установленного на двух горизонтально расположенных штангах 3. Механизм гибки состоит из пневмоповоротника 19 расположенного в открытой полости корпуса 9, на валу которого установлена ведущая шестерня 20, зацепляющаяся с ведомой шестерней 18, закрепленной посредствам шпоночного соединения на эксцентриковом валу 11, который на подшипниках 10 смонтирован в отверстии корпуса 9. На левом торце эксцентрикового вала 11 эксцентрично его продольной оси выполнено отверстие, в котором установлен палец 16 с гибочным роликом 17. Механизм осевого перемещения гибочной оправки состоит из пневмоцилиндра 15, расположенного на плите 22, закрепленной на корпусе 9 посредствам шпилек 23, шток которого соединен посредствам резьбовой муфты 24 со скалкой 12, на которой закреплена гибочная оправка 14. Компактность конструкции гибочного модуля обеспечивается за счет компоновки входящих в него механизмов предусматривающей расположение пневмоповоротника 19 внутри открытой полости корпуса 8 и соединения его выходного вала с эксцентриковым валом 11 посредствам шестерен 20, 18 и расположения гибочной оправки 14 на скалке 12, установленной в центральном отверстии эксцентрикового вала 11 с возможностью осевого перемещения.

Пример выполнения компоновки механизмов полуавтомата
для сборки хомута зажимного.

       В качестве исходных данных для выполнения компоновки были использованы эскизные чертежи механизмов полуавтомата, разработанные на этапе эскизного проекта и его кинематическая схема (см. Рис 18).

Рис 181. Механизм завивки стяжки.
2. Пневмопривод механизма завивки стяжки.
3. Механизм подгибки переднего конца стяжки.
4. Механизм подгибки заднего конца стяжки.
5. Кулачковый вал.
6. Привод верхнего прижима стяжки.
7. Привод поступательного перемещения ключа винтоверта.
8. Пневмопривод вращения ключа винтоверта.
9. Редуктор привода вращения ключа вин-товерта с предохранительной муфтой.
10. Однооборотный механизм.
11. Механизм фиксации и прижима корпуса собираемого хомута к гибочной
оправке.
12. Механизм для подгибки усиков и фиксации корпуса хомута
13. Механизм привода подвижной гибочной полуоправки.
14. Механизм перемещения каретки, механизма съема хомута, при его снятии
с гибочной оправки.

Рис. 18. Кинематическая схема сборочного полуавтомата.

       Выполнялась компоновка поэтапно в соответствии с предлагаемой методикой. При выполнении компоновки учитывалось, что полуавтомат должен обеспечивать выполнение сборочных переходов, которые были определены на этапе инженерного анализа. Функции, выполняемые механизмами, входящими в            полуавтомат определялись формой участия каждого из них в выполнении конкретного сборочного перехода. Основной конструктивной особенностью полуавтомата, связанной с выполняемой им функцией, – сборкой хомута, было то, что все его механизмы должны были располагаться вокруг гибочной оправки. Взаимосвязи между механизмами полуавтомата были определены кинематической схемой полуавтомата, как и тип привода каждого из них. Основным требованием, предъявляемым к полуавтомату, которое необходимо было учесть при выполнении его компоновки, было обеспечение параллельно – последовательной работы всех механизмов в течении цикла сборки. Основное ограничение, накладываемое на компоновку механизмов полуавтомата заключалась в том, что их взаимное расположение должно было обеспечиваться за счет крепления на станине, имеющей форму плоского листа.

ПЕРВЫЙ ЭТАП. Определение главных осей координат.

       На данном этапе выполнения компоновки полуавтомата были выбраны оси координат, относительно которых, затем координированы основные (базовые) детали всех узлов и механизмов полуавтомата. За точку «0» отсчета координат «Х» и «Y» в данном случае была выбрана ось гибочной оправки А (см. Рис 18) так, как в соответствии с выбранной технологией автоматической сборки хомута, все перемещения исполнительных механизмов должны происходить относительно нее. Далее было определено расстояние от оси установки хомута на гибочной оправке до базовой плоскости станины («0» по оси «Z»). Величина этого расстояния диктуется, в данной случае, размером от базовой плоскости станины до оси рычажного схвата механизма подгибки усиков 12, поскольку оно зависит от габарита (длины) пневмоцилиндра П привода механизма подгибки усиков и съема хомута по оси «Z» (см. Рис. 18). Затем осуществлялась привязка всех исполнительных механизмов полуавтомата к оси гибочной оправки в соответствии с их функциональным назначением и спецификой конструкции, а также взаимосвязью с остальными механизмами и габаритными размерами.

ВТОРОЙ ЭТАП. Компоновка основного исполнительного
механизма полуавтомата – механизма завивки стяжки.

          В качестве основного исполнительного механизма сборочного полуавтомата был выбран механизм завивки стяжки, (см. Рис. 19) поскольку, он выполняет наиболее ответственный сборочный переход, – завивку стяжки и ее введение в корпус хомута, а цикл его работы является самым продолжительным по времени и связан с циклом работы всех остальных механизмов.Рис 19

Рис. 19. Общий вид механизма завивки стяжки.

       Функциональным назначением механизма является формирование С – образной формы стяжки, и введение ее заднего конца в корпус хомута, обеспечивающее собираемость с винтом. Конструктивная схема механизма была выполнена разработчиком на этапе поиска технического решения. Конструктивной особенностью узла было то, что основной его элемент, гибочный ролик для завивки стяжки в С – образное кольцо должен располагаться на поворотной планшайбе, ось вращения которой совпадает с осью гибочной оправки. При этом, согласно кинематической схеме полуавтомата механизм завивки стяжки должен был быть кинематически связан с кулачковым механизмом, для обеспечения синхронного вращения. Основными требованиями, предъявляемыми к механизму было обеспечение его синхронной работы с приводом перемещения ключа винтоверта и верхнего прижима стяжки, в процессе завивки стяжки и введения ее заднего конца в корпус хомута. Основным ограничением, накладываемым на механизм, было обеспечение свободного перемещения гибочного ролика при завивке стяжки, в районе гибочного шаблона механизма гибки заднего конца стяжки.
Для выполнения своего функционального назначения механизм снабжался гибочным модулем, механизмом подгибки переднего конца стяжки и приводом поворота гибочного модуля, конструкция которых была сформирована в виде эскизных чертежей на этапе поиска технического решения.
Для завивки стяжки в С – образное кольцо ролик 18 должен иметь возможность радиального перемещения относительно оси гибочной оправки 2 при повороте планшайбы 3, поэтому он был установлен на ползуне 15, который посредствам оси 14 соединялся со штоком 13 пневмоцилиндра 11, закрепленного на планшайбе 3 посредствам кронштейна 12 (см. Рис 19).
Для обеспечения синхронной работы с кулачковым механизмом блок 9 на котором установлена планшайба 3 механизма завивки стяжки находится в зацеплении с зубчатым колесом 6 кулачкового вала (см. Рис. 21).
Учитывая, что координата «Z» от плоскости станины до оси собираемого хомута, а следовательно, и соответствующее положение гибочной оправки и гибочного ролика механизма были определены, было принято решение, при выполнении компоновки механизма в составе полуавтомата определить: исходное и конечное угловое и радиальное положение гибочного ролика, габаритные размеры планшайбы, необходимые для компоновки остальных механизмов и расположение механизма привода поворота

         Исходное угловое и радиальное положение оси гибочного ролика определяются размерами и формой стяжки при ее установке на гибочную оправку. Конечное угловое и радиальное положение гибочного ролика определяется окончательной формой и размерами заднего конца стяжки после ее завивки в С – образное кольцо для введения в корпус хомута. Поиск этих положений гибочного ролика осуществлялся путем графической привязки последнего к заднему концу стяжки при ее установке на гибочной оправке 2 и в конечной фазе ее завивки при введении в корпус хомута. Длина планшайбы 3 определялась, величиной возвратно-поступательного перемещения ползуна 15, несущего гибочный ролик 18. Высота планшайбы 3 в сборе с установленными на ней ползуном 15 и пневмоцилиндром 11 была определена исходя из назначения минимальной толщины деталей и зазоров между ними (см. Рис. 19).
Привод поворота планшайбы, выполненный в виде пневмоповоротника 4, был смещен параллельно оси гибочной оправки 2 и соединен с планшайбой 3 посредствам зубчатого колеса 7 и зубчатого блока 9, для обеспечения установки пневмоцилиндра 21, привода механизма подгибки переднего конца стяжки, вынесенного из рабочей зоны полуавтомата, и установленного на заднем торце центральной оси 1 посредствам промежуточного корпуса 20
Таким образом, была выполнена компоновка механизма завивки стяжки в состав которого входили: механизм гибки, механизм подгибки переднего конца стяжки и привод вращения планшайбы. Конструкция механизма содержит центральную ось 1, закрепленную на станине полуавтомата, неподвижную гибочную полуоправку 2, жестко установленной на центральной оси 1 посредствам торцевого шпоночного соединения, шарнирно установленную на оси 1 планшайбу 3. Привод поворота планшайбы 3 состоит из пневмоповоротника 4, который посредствам буксы 5 закреплен на станине, а его вал 6 с установленным на нем зубчатым колесом 7 на подшипниках качения 8 также установлен в буксе 5. Зубчатое колесо 7 зацепляется с зубчатым блоком 9, который установлен на централь-ной оси 1 на подшипниках скольжения 10. Правый фланец зубчатого блока 9 жестко соединен с планшайбой 3. Механизм гибки, установленный на планшайбе 3, состоит из пневмоцилиндра 11, закрепленного на кронштейне 12, шток 13, которого через ось 14 соединен с ползуном 15. При этом, на ползуне 15, имеющим возможность возвратно-поступательного перемещения в направляющих 19 планшайбы 3, закреплен кронштейн 16, который на своей оси 17 несет гибочный ролик 18. Механизм подгибки переднего конца стяжки состоит из пневмоцилиндра 21, установленного на заднем торце центральной оси 1 посредствам проставки 20, шток 22, которого через муфту 23 и тягу 24 соединен с прижимным рычагом 25, установленным на оси 26 на переднем торце центральной оси 1 с возможностью качания в пазу 27 фланца неподвижной гибочной полуоправки 2. Для обеспечения при сборке точного взаимного углового положения вала пневмоповоротника и планшайбы на вершине зуба зубчатого колеса 7 зацепляющегося с зубчатым блоком 9 нанесена риска, ответная риска нанесена и на впадине зубчатого блока 9.
Работа механизма завивки стяжки осуществляется следующим образом. После установки комплекта собираемых деталей на гибочную оправку подается команда на подгибку переднего конца стяжки, при этом шток 22 пневмоцилиндра 21 выдвигается и через муфту 23 и тягу 24 поворачивает прижимной рычаг 25 по часовой стрелке, что приводит к подгибке и прижиму переднего конца стяжки к цилиндрической поверхности неподвижной полуоправки 2. Далее подается команда на подгибку заднего конца стяжки, при этом осуществляется поворот планшайбы 3 и опускание гибочного ролика 18. Поворот планшайбы происходит за счет вращения вала 6 пневмоповоротника 4, который через зубчатое колесо 7 передает вращение зубчатому блоку 9, жестко связанному с планшайбой 3. Опускание гибочного ролика 18 осуществляется при втягивании штока 13 пневмоцилиндра 11 и опускании ползуна 15 с кронштейном 16 на оси 17, которого установлен гибочный ролик 18. При этом, происходит обкатывание гибочного ролика по гибочному шаблону тем самым обеспечивается подгибка заднего конце стяжки. После окончания подгибки заднего конца стяжки планшайба 3 и гибочный ролик 18 возвращаются в исходное положение, при этом поворачивается в противоположную сторону вал 6 пневмопоротника 4 и выдвигается шток 13 пневмоцилиндра 11. Далее повторно подается команда на опускание гибочного ролика 18, при этом шток 13 пневмоцилиндра 11 втягивается, что приводит к опусканию ползуна 15 с гибочным роликом 18 и прижиму завиваемой стяжки к неподвижной гибочной полуоправке 2. Затем подается команда на завивку стяжки с предварительно подогнутым задним концом, при этом включается пневмоповоротник 4, который через зубчатое колесо 7, зацепляющееся с зубчатым блоком 9, жестко связанным с планшайбой 3, поворачивает последнюю вместе с гибочным роликом 18 по часовой стрелке. При повороте не определенный угол планшайбы 3 подается команда на отведение рычага 25, прижимающего передний конец стяжки, который за счет выдвижения штока 22 пневмоцилиндра 21 поворачивается на оси 26 против часовой стрелки. В это время происходит верхний прижим завиваемой стяжки. Затем планшайба 3 с гибочным роликом 18 приходит в конечное положение, обеспечивая тем самым придание стяжке С-образyой формы и введение ее к корпус хомута. После выполнения завивки стяжки подается соответствующая команда, и механизм завивки стяжки возвращается в исходное положение в следующем порядке: гибочный ролик 18 вместе с ползуном 15 отводится от гибочной оправки, планшайба 3 с гибочным роликом 18 и ползуном 15 поворачивается против часов стрелки.

ТРЕТИЙ ЭТАП. Компоновка остальных механизмов полуавтомата

Механизма подгибки заднего конца стяжки.

           Функциональным назначением механизма подгибки заднего конца стяжки является придание стяжке предварительной формы, необходимой для ее последующей завивки. Конструктивная схема механизма была выполнена разработчиком в виде эскизных чертежей на этапе поиска технического решения. Конструктивная особенность механизма, состояла в его агрегатной конструкции, вынесенной из рабочей зоны полуавтомата, что позволяло освободить рабочую зону для размещения других механизмов. Согласно пневматической и кинематической схем полуавтомата механизм подгибки заднего конца стяжки был связан с механизмом завивки стяжки только за счет системы пневмоавтоматики. Основным требованием, предъявляемым к механизму подгибки, было обеспечение плавной остановки в крайнем положении планшайбы механизма завивки при выполнении подгибки заднего конца стяжки. Основным ограничением, накладываемым на механизм, было обеспечение свободного перемещения гибочного ролика при завивке стяжки, в районе гибочного шаблона.
Для обеспечения функционального назначения механизм содержал гибочный шаблон 3, устройство для плавной остановки планшайбы (пружинный демпфер), установленные на ползуне 2 осуществляющим введение гибочного шаблона в рабочую зону, снабженным приводом в виде пневмоцилиндра 5 и механизмом его фиксации, получающим привод от пневмоцилиндра 8 (см. Рис 20)

Рис 20Рис.20. Общий вид механизма для подгибки переднего конца стяжки

        Для создания агрегатной конструкции механизма все входящие в него устройства и детали, включая гибочный шаблон 3, устройство для плавной остановки планшайбы – демпфер, пневмоцилиндр 5 привода ползуна 2, механизм фиксации ползуна в выдвинутом положении, были установлены на базовом корпусе 1, который крепился на станине полуавтомата.
Для обеспечение свободного перемещения гибочного ролика при завивке стяжки, в районе гибочного шаблона. графическим путем были определены положения механизма относительно гибочной оправки и два положения гибочного шаблона, выдвинутое, в котором осуществлялась подгибка заднего конца стяжки и втянутое, которое должно обеспечивать свободный поворот гибочного ролика при завивке стяжки. После графического соединения осей цилиндрической части гибочного шаблона 3, находящегося в двух положениях было выявлено, что продольную ось механизма целесообразно расположить под углом 45° к вертикальной оси гибочной оправки на расстоянии позволяющем выполнить оба вышерассмотренных условия компоновки механизма.
Основные требования, предъявляемые к механизму подгибки заднего конца стяжки в составе сборочного полуавтомата, были реализованы при выполнении компоновки деталей в составе механизма.

        Таким образом, была выполнена компоновка механизма для подгибки заднего конца стяжки в составе сборочного полуавтомата. Он содержал Г- образный корпус 1, ползун 2 с гибочным копиром 3, установленный в направляющих 4, пневмоцилиндр 5 со штоком 6, закрепленный на корпусе 1 посредствам кронштейна 7 и пневмоцилиндр 8 фиксации ползуна 2 со штоком 9 закрепленный на корпусе 1 посредствам втулки с фланцем 10. На ползуне 2 жестко закреплен кронштейн 11, а в нем на подшипниках скольжения 12 установлен вал 13, жестко соединенный посредствам клемных соединений с рычагами ведущим 14 и ведомым 15, образуя конструкцию двуплечего рычага. На ведущем рычаге 14 посредствам оси 16 установлен ролик 17 и бонка 18, контактирующая с регулировочным винтом 19, установленным в кронштейне 11, а на ведущем рычаге 15 установлен ролик 17 контактирующий с плунжером 20 поджатым пружиной 21 демпфера 22, встроенного в кронштейн 11. Шток 6 пневмоцилиндра 5 посредствам вилки 23 и оси 24 соединен с кронштейном 11, закрепленным на ползуне 2, на котором также установлен регулировочный винт 25, взаимодействующий с упором 26 расположенным на корпусе 1. В задней части ползун 2 имеет клиновой скос 27, который контактирует с клиновым фиксатором 28, установленным в отверстии втулки с фланцем 10 и соединенным со штоком 9 пневмоцилиндра 8 посредствам сухаря 29. Нижняя базовая плоскость корпуса 1 крепится на станине полуавтомата посредствам двух осей 30 и 31, при этом ось 31 выполнена эксцентриковой и установлена в пазу корпуса 1 с возможностью поворота, что позволяет менять угловое положение корпуса 1 относительно оси гибочной оправки.
Работа механизма для подгибки заднего конца стяжки осуществляется следующим образом. Подается команда и шток 9 пневмоцилиндра 8 выдвигается вперед и перемещает ползун 2 с кронштейном 11 и гибочным копиром 3, после этого подается команда и выдвигается шток 9 пневмоцилиндра 8, что приводит к фиксации ползуна 2 в выдвинутом положении клиновым фиксатором 28. При выполнении подгибки заднего конца стяжки планшайба механизма завивки стяжки своим гибочным роликом обкатывается по гибочному копиру 3 и в крайней точке воздействует на ролик 17 ведущего рычага 14, который через вал 13 поворачивает ведомый рычаг 15. Последний посредствам ролика17 контактирует с плунжером 20, который сжимает пружину 21 демпфера 22, а бонка 18 в конце поворота рычага 15 упирается в регулировочный винт 19 и планшайба плавно останавливается. После возврата планшайбы с гибочным роликом механизма завивки стяжки в исходное положение подается команда на расфиксацию ползуна 1. При этом, шток 9 пневмоцилиндра 8 вместе с клиновым фиксатором 28 втягивается, и воздействуя на соответствующий пневматический конечный выключатель, подает команду на возврат в исходное положение ползуна 2 с гибочным шаблоном 3. В результате этого шток 6 пневмоцилиндра 5 втягивается и тем самым, перемещая вниз ползун 2 с кронштейном 11, несущим гибочный копир 3, выводит последний из рабочей зоны полуавтомата, обеспечивая тем самым свободный поворот планшайбы с гибочным роликом во время завивки стяжки.

Кулачковый механизм.

       Функциональным назначением кулачкового механизма является осуществление привода возвратно – поступательного движения ключа винтоверта и верхнего прижима стяжки, а также управление всеми остальными исполнительными механизмами полуавтомата для обеспечения автоматического цикла его работы. Конструктивная схема механизма была выполнена разработчиком в виде эскизных чертежей на этапе поиска технического решения. Конструктивная особенность механизма, состояла в необходимости вынесения кулачкового вала и ведущей части рычажных механизмов привода ключа винтоверта и верхнего прижима стяжки на заднюю не рабочую плоскость станины полуавтомата для освобождения его рабочей зоны. Основное техническое требование, предъявляемое к кулачковому механизму заключалось в обеспечении синхронной работы механизмов, позволяющей выполнить все сборочные переходы в строгом соответствии с циклограммой работы полуавтомата. Основное ограничение, накладываемое полуавтоматом на механизм, заключалось в том, что расположение базовых деталей, на которых крепится скалка несущая ключ винтоверта и ползун несущей верхний прижим, не должно препятствовать повороту планшайбы во время завивки стяжки.
Для выполнения своего функционального назначения механизм содержал: кулачковый вал в сборе с кулачками, рычажный механизм привода поступательного перемещения ключа винтоверта и рычажный механизм привода верхнего прижима стяжки.
Для вынесения кулачкового вала и ведущей части рычажных механизмов привода ключа винтоверта и верхнего прижима стяжки на заднюю нерабочую плоскость станины полуавтомата передача движения от толкателей 8 и 9 к скалке 24 и ползуну 33 осуществлялась посредствам сборных двуплечих рычагов состоящих из промежуточных рычагов 14 валов 15 и 16 и ведомых рычагов 20 и 21, при этом валы 15 и 16 были установлены в подшипниках скольжения 17, запрессованных в отверстия корпусов 18 и 19, установленных в соответствующих расточках станины 48 (см. Рис. 21).

Рис 21Рис 21 Общий вид кулачкового механизма

     Для обеспечения синхронной работы механизмов полуавтомата кинематическая связь кулачкового механизма с механизмом завивки стяжки осуществлялась посредствам установленного на кулачковом валу зубчатого колеса 6 зацепляющегося с зубчатым блоком 9 планшайбы с передаточным отношением равным единице (см. Рис. 19), а для обеспечения синхронной работы остальных механизмов полуавтомата на кулачковом валу установлены кулачки 51, управляющие пневматическими конечными выключателями 50, связанными с пневмоприводом этих механизмов.
Для беспрепятственного поворота планшайбы механизма завивки стяжки в месте расположения базовых деталей, на которых крепится скалка 24, несущая ключ винтоверта 29 и ползуна 33 несущего верхний прижим 36, кронштейн 28 на котором они расположены был выполнен Г – образной формы.
Таким образом, была выполнена компоновка кулачкового механизма в составе сборочного полуавтомата. Он содержал кулачковый вал 1 на котором расположены кулачки 2, управляющие движением рычажных механизмов привода ключа винтоверта и верхнего прижима стяжки. Кулачковый вал 1 установлен на шарикоподшипниках 3 в буксе 4 и корпусе 5, которые закреплены на станине полуавтомата. Вал 1 содержит на одном конце жестко закрепленное зубчатое колесо 6, сообщающее ему реверсивное вращательное движение, за счет зацепления с зубчатым блоком 9 механизма завивки стяжки (см. Рис. 19), а на другом конце лимб 46 с делениями позволяющий осуществлять настройку кулачков. За счет одинакового числа зубьев на зубчатом блоке механизма завивки стяжки и зубчатом колесе 6 кулачковый вал 1 вращается синхронно с планшайбой механизма завивки стяжки. Кулачки 2 постоянно контактируют с роликами 7, установленными на толкателе 8 привода перемещения ключа винтоверта и толкателе 9 привода прижима стяжки, которые установлены на общей оси 10, закрепленной на станине. Толкатели 8 и 9 посредствам вилок 12 и тяг 13 шарнирно соединены с промежуточными рычагами 14, которые жестко закреплены на валах 15 и 16, а последние, будучи установлены на подшипниках скольжения 17 в корпусах 18 и 19, несут на своих противоположных концах ведомые рычаги 20 и 21. Рычаг 20 механизма привода ключа винтоверта, будучи шарнирно соединен с тягой 22, через корпус 23 взаимодействует посредствам колец 25 с вращающейся скалкой 24, получающей вращательное движение от привода вращения ключа винтоверта (см. Рис. 22), сообщая ей возвратно-поступательное движение. Скалка 24 посредствам подшипников скольжения 26 установлена в двух корпусах 27, закрепленных на кронштейне 28 смонтированном на станине 48 полуавтомата. На нижнем конце скалки 24 в отверстии установлен ключ 29 винтоверта, зафиксированный от проворота осью 30 и поджатый к ней пружиной 31. Рычаг 21 механизма привода прижима стяжки через тягу 32 шарнирно соединен с ползуном 33, установленным в направляющих 34 на кронштейне 28. В нижней части ползуна 33 посредствам поперечного шпоночного соединения закреплен Г-образный кронштейн 35 в отверстии, которого установлен прижим стяжки 36, зафиксированный от проворота осью 37 и поджатый к ней пружиной 38. Ролики 7 рычагов 8 и 9 постоянно поджаты к соответствующим кулачкам 2 посредствам пружинных систем состоящих из тяги 39, вилки 40, тяги 41 и пружин 42, установленных в стаканах 43, нижние из которых базируются на общей оси 44, а верхние поджаты гайками 45, установленными с возможностью регулировки на тягах 41. Корпус 5, в котором на подшипнике качения 49 установлен кулачковый вал 1, размещается на кронштейне 47, который закреплен на станине 48 полуавтомата, на котором установлены с возможностью регулировки пневматические конечные выключатели 50, осуществляющие управление циклом работы полуавтомата, при воздействии на них в определенные моменты цикла кулачков 51.
Работа кулачкового механизма осуществляется следующим образом. При вращении кулачкового вала 1 против часовой стрелки синхронно с планшайбой, за счет зацепления зубчатого колеса 6 с зубчатым блоком механизма завивки стяжки, его кулачки 2 в определенный момент цикла воздействуют на ролики 7 ведущих рычагов 8 и 9. При этом толкатели 8 и 9 поворачиваются на общей оси 10 и тем самым через вилки 12 и тяги 13 поворачивают промежуточные рычаги 14, валы 15 и 16, а также ведомые рычаги 20 и 21. При повороте ведомого рычага 20 по часовой стрелке через тягу 22 и корпус 23 скалке 24 с ключом винтоверта 29 передается поступательное перемещение в нижнем направлении, что приводит к одеванию ключа 29 на головку винта собираемого хомута. При повороте ведомого рычага 21 по часовой стрелке через тягу 32 и ползун 33 Г-образному кронштейну 35 с прижимом стяжки 36 передается поступательное движение в нижнем направлении, что приводит к верхнему прижиму стяжки собираемого хомута. При повороте кулачкового вала 1 по часовой стрелке (в обратном направлении) оба рычажных механизма возвращаются в исходное положение, получая движение от соответствующих кулачков 2 описанным выше образом. При этом ключ винтоверта 29 и верхний прижим стяжки 36 поднимаются вверх и занимают свое исходное положение.

Механизм привода вращения винтоверта

         Функциональным назначением механизма привода вращения винтоверта является обеспечение реверсивного вращения ключа винтоверта с различными моментами и скоростями. Конструктивная схема механизма была выполнена разработчиком в виде эскизных чертежей на этапе поиска технического решения.
Конструктивная особенность механизма, состояла в его агрегатной конструкции, позволяющей вынести его из рабочей зоны полуавтомата, что позволяло освободить рабочую зону полуавтомата размещения других механизмов. Согласно, кинематической схемы, механизм был кинематически связан с кулачковым механизмом (со скалкой 24 механизма привода поступательного перемещения ключа винтоверта (см. Рис. 22), а с остальными механизмами полуавтомата посредствам системы пневмоавтоматики.
Основными техническими требованиями, предъявляемыми к механизму были:
– обеспечение необходимого для обжима гибочной оправки лентой хомута крутящего момента и фиксированного количества оборотов выходного вала при его вращении по часовой стрелке в двух скоростных режимах (медленное и быстрое вращение),
– обеспечении поворота выходного вала на один оборот против часовой стрелки,
Основное ограничение, накладываемое ТО на конструкцию механизма, заключалось в том, что для сообщения вращения скалке, несущей ключ винтоверта, механизм должен располагаться выше ее верхнего торца.

Рис 22Рис 22 Общий вид привода вращения винтоверта

     Для выполнения своего функционального назначения механизм содержал пневмоповоротник 1, повышающий редуктор, предохранительную муфту с регулируемым моментом, устройство, обеспечивающее фиксированный поворот выходного вала привода на один оборот против часовой стрелки.
Для обеспечения агрегатной конструкции механизма, позволяющей вынести его из рабочей зоны полуавтомата, что освобождало рабочую зону полуавтомата для размещения других механизмов, все его элементы, включая пневмоповоротник, повышающий редуктор, предохранительную муфту, устройство, обеспечивающее фиксированный поворот выходного вала привода на один оборот против часовой стрелки, были смонтированы в виде единого агрегата на Г-образном базовом кронштейне, который был установлен на станине полуавтомата (см. Рис. 22).
Основные технические требования к механизму привода винтоверта реализовывались при выполнении компоновки деталей в составе механизма (см. ЧЕТВЕРТЫЙ ЭТАП)
Для обеспечения соединения выходного вала механизма привода винтоверта со скалкой 24 несущей ключ винтоверта 29 (см. Рис. 21) базовый кронштейн 24 механизма крепился в верхней части станины полуавтомата, что позволяло установить карданную муфту 41 соединяющую выходной вал и скалку.
Таким образом, была выполнена компоновка кулачкового механизма в составе сбо-рочного полуавтомата. Он, состоял из пневмоповоротника 1, с выходным валом 2, на нижнем конце которого было закреплено ведущее зубчатое колесо 3, а на верхнем конце установлен блок, состоящий из фиксирующего диска 4 и шестерни 5. Зубчатое колесо 3 зацепляется с шестерней 6 закрепленной на валу 7, установленном на подшипниках качения 8 в корпусе 9. На нижнем конце вала 7 установлена фрикционная предохранительная муфта, состоящая из ведущей полумуфты 10 с фрикционными накладками 11, ведомой полумуфты 17, выполненной в виде зубчатого колеса, установленного на валу 7 посредствам шарикоподшипников 18 и прижимного диска 12. Пружины 13, установленные на пальцах 14, во втулках 19 ведомого зубчатого колеса 17 и втулках 20 прижимного диска 12 осуществляют прижим диска 12 и зубчатого колеса 17 к ведущей полумуфте 10, усилие которого регулируется за счет гаек 16. Ведомое зубчатое колесо 17 зацепляется с шестерней 21, закрепленной на валу 22, верхний конец которого на подшипниках 25 установлен в корпусе 9, несущим вал 7 с предохранительной муфтой. Нижняя базовая часть вала 22 установлена на подшипниках 23 в кронштейне 24, жестко закрепленном на станине полуавтомата. В нижней части вал 22 имеет глубокое отверстие, в котором располагается валик 27. На нижнем торце вала 22 установлена крышка 26 и центральным квадратным отверстием, которое контактирует с хвостовиком прямоугольного сечения валика 27. Пневмоповоротник 1 крепится болтами к Г-образному выступу кронштейна 24, на верхней плоскости которого установлено устройство для фиксации и привод кулачка. Устройство для фиксации состоит из пневмоцилиндра 28 закрепленного на кронштейне 29, шток которого 30 посредствам сухаря 31 контактирует с ползушкой 32, расположенной в направляющих 33 и снабженной осью 34, несущей ролик 35 и регулируемый упор 36. Диск 4 с пазом, в который при фиксации привода западает ролик 35, жестко соединен с шестерней 5. Шестерня 5 в свою очередь зацепляется с зубчатым колесом 37, установленным на оси 38, которая на подшипниках скольжения 39 смонтирована в кронштейне 24. Кроме того, зубчатое колесо 37 на верхнем торце несет кулачок 40, воздействующий в определенный момент цикла на пневматический конечный выключатель системы пневмоавтоматики. Упор 36 при фиксации диска 4 также воздействует на соответствующий пневматический конечный выключатель системы пневмоавтоматики. Соединение валика 27 со скалкой винтоверта осуществляется посредствам карданной муфты 41, компенсирующей взаимные перекосы их осей.
Работа механизма привода вращения винтоверта осуществляется следующим образом. При подаче команды на включение вращения винтоверта пневмоповоротник 1 вместе с валом 2 начинает медленное вращение при этом движение передается через зубчатое колесо 3, шестерню 6, вал 7 ведущую полумуфту 10, зубчатое колесо 17, шестерню 21, вал 22, крышку 26, валик 27 и карданную муфту 41, что приводит к медленному вращению скалки с ключом. Затем через определенный момент времени, после захвата винтом конца стяжки подается команда на ускоренное вращение винтоверта, при этом воздух в пневмоповоротник 1 подается по другой магистрали, обеспечивающей ускоренное вращение его вала 2, которое по той же кинематической цепи передается ключу винтоверта, что приводит к затяжке хомута на гибочной оправке. В конце поворота вала 2 кулачок 40, получивший при этом вращение через шестерню 5 и зубчатое колесо 37, воздействует на соответствующий пневматический конечный выключатель, который подает команду на выдвижение штока 30 пневмоцилиндра 28, при этом последний перемещает вперед ползушку 32 с роликом 35 и прижимает его к фиксирующему диску 4. В это же время пневматический конечный выключатель дает команду на вращения привода винтоверта против часовой стрелки, при этом, пневмоповоротник 1 начинает вращение в противоположном направлении и при повороте его вала 2 на угол 45° ролик 35 заходит в паз диска 4 и происходит остановка привода. При этом ключ винтоверта поворачивает головку винта хомута на один оборот, что ослабляет стяжку хомута на гибочной оправке и подготавливает собранный хомут к съему. После съема готового хомута с гибочной оправки подается команда на расфиксацию привода винтоверта, при этом втягивается шток 30, пневмоцилиндра 28 и ползушка 32 вместе с роликом 35 выходит из паза диска 4 и освобождает вал 2 пневмоповоротника 1 и он, вращаясь против часовой стрелки, возвращается в исходное положение.

Механизм подгибки усиков и съема готового изделия.

        Функции механизма заключаются в фиксации на гибочной оправке и прижиме к ней корпуса собираемого хомута, подгибке усиков на его корпусе для фиксации головки винта и съеме с гибочной оправки собранного хомута. Конструктивная схема механизма была выполнена разработчиком в виде эскизных чертежей на этапе поиска технического решения. Конструктивная особенность механизма, состояла в его агрегатной конструк-ции, позволяющей вынести его из рабочей зоны полуавтомата выполнить, что позволяло освободить ее для размещения других механизмов. Согласно пневматической и кинематической схем механизм фиксации корпуса хомута, подгибки усиков и съема готового изделия был связан с остальными механизмами только за счет системы пневмоавтоматики. Основные технические требования, предъявляемые к механизму:
– точное перемещение каретки и схвата с требуемой скоростью и безударной останов-кой в крайних положениях,
– симметричная подгибка усиков корпуса хомута вокруг соответствующей поверхности винта,
– выполнение механизмом зажима хомута подгибки усиков и съема готового изделия.
Поскольку, механизм должен был располагаться вне рабочей зоны полуавтомата к его конструкции жестких ограничений не предъявлялось, за исключением требования максимального упрощения формы и сокращения количества обрабатываемых поверхностей его основной базовой детали – каретки.
Для выполнения возложенных на механизм функций он состоял из каретки, 1 смонтированной на двух направляющих скалках 2, закрепленных на станине полуавтомата, пневмоцилиндра перемещения каретки 21, механизма зажима хомута с приводом от пневмоцилиндра 6 и пневмоцилиндра 28 для перемещения ползуна 4 по координате «X» для введения механизма зажима в рабочую зону полуавтомата и вывода из нее (см. Рис. 23).

Рис 23

Рис 23 Механизм фиксации корпуса хомута, подгибки усиков и съема готового изделия

        Для обеспечения агрегатной конструкции механизма, позволяющей вынести его из рабочей зоны полуавтомата, он был выполнен в виде двухкоординатного манипулятора с пневматическим приводов, основным базовым элементом которого была каретка 1, на которой размещались все остальные его устройства и детали (призма фиксирующая корпус хомута, механизм зажима хомута (хват манипулятора) с пневмоприводом и пневмопривод перемещения ползуна схвата по координате «). Привод перемещения каретки 1 по координате «Z», установленной на двух направляющих скалках 2, закрепленных на станине полуавтомата был выполнен в виде пневмоцилиндра 21, корпус которого был шарнирно установлен на плите 23, также закрепленной на скалках 2, а его шток 20 шарнирно соединен с кронштейном 29, закрепленным на каретке 1. Схват манипулятора состоящий из двух рычагов 14, с роликами 12, установленных на осях 15 с приводом от пневмоцилиндра 6 был установлен на ползуне 4, размещенном в направляющих 3 каретки 1 и соединен со штоком 27 пневмоцилиндра 28 привода перемещения схвата по координате «X».
Требования, предъявляемые к механизму обеспечивались при выполнении компоновки деталей в составе механизма.
Таким образом, была выполнена компоновка кулачкового механизма в составе сборочного полуавтомата. Он состоял из каретки 1, установленной на двух направляющих скалках 2, закрепленных на станине полуавтомата. На каретке 1 в направляющих 3 установлен ползун 4, который в своей передней части несет призму 5 для прижима корпуса хомута к гибочной оправке и механизм подгибки усиков. Механизм подгибки усиков, также осуществляющий захват хомута при его съеме с гибочной оправки, содержит, пневмоцилиндр 6, закрепленный на кронштейне 8, шток 7 которого соединен с ползушкой 9, расположенной в направляющих 10 ползуна 4, посредствам сухаря 11. При этом, ползушка 9 своим клиновым концом контактирует с роликами 12, установленными на эксцентриковых осях 13, которые смонтированы в двуплечих рычагах 14, установленных на осях 15 в ползуне 4 и постоянно поджаты к клиновым поверхностям ползушки 9 посредствам пружины 16. Рычаги 14, образуя клещевой схват, имеют на своих ведомых плечах радиусные впадины 17, формирующие усики в корпусе хомута при их подгибке. Каретка 1 посредствам оси 18 и вилки 19 была шарнирно соединена со штоком 20 пневмоцилиндра 21, корпус которого в свою очередь шарнирно установлен посредствам осей 22 в плите 23, которая закреплена на скалках 2. Положение призмы 5 относительно гибочной оправки по координате «Z» регулируется винтом 24, также установленным в плите 23. Крайнее выдвинутое положение ползуна 4 с механизмом подгибки усиков и призмой 5 регулируется винтом 25. Для осуществления перемещения ползуна 4 он посредствам сухаря 26 соединен со штоком 27 пневмоцилиндра 28, который закреплен на кронштейне 29 смонтированным на каретке 1
Работа механизма осуществляется следующим образом. Подается команда на при-жим корпуса хомута установленного на гибочной оправке вместе с винтом и стяжкой. При этом шток 27 пневмоцилиндра 28 выдвигается и ползушка 4 вместе с призмой 5 перемещаются до упора в корпус собираемого хомута. Далее в определенный момент цикла работы полуавтомата подается команда на подгибку усиков, при этом шток 7 пневмоцилиндра 6 выдвигается и перемещает ползушку 9, которая своим клиновым концом взаимодействуя с роликами 12 раздвигает ведущие плечи рычагов 14 поворачивая их вокруг осей 13, сводя тем самым их ведомые плечи, которые радиусными поверхностями 17 осуществляют подгибку усиков в корпусе хомута. Затем после подачи соответствующей команды на съем готового хомута, схват, зажимающий своими рычагами 14 готовый хомут вместе с ползуном 4 и кареткой 1 перемещается параллельно оси гибочной оправки за счет выдвижения штока 20 пневмоцилиндра 21. Далее подается команда на втягивание штока 27 пневмоцилиндра 28 и это приводит к возврату ползуна 4 с зажатым хомутом в исходное положение, после чего происходит разжим рычагов 14 схвата и хомут падает в тару для готовой продукции. После этого каретка 1 с ползуном 4 и механизмом подгибки усиков возвращается в исходное положение, при этом шток 20 пневмоцилиндра 21 втягивается.

Механизм ориентации стяжки

       Функции механизма заключаются в принудительном введении заднего конца стяжки собираемого хомута в его корпус, что обеспечивает захват стяжки вращающимся винтов хомута и последующую затяжку стяжки. Конструктивная особенность механизма, состояла в невозможности обеспечить ему индивидуальный привод. Основным требованием, предъявляемым к механизму было обеспечение его компактного расположение на рычаге, несущим подвижную гибочную полуоправку, Основное ограничение, накладываемое ТО на конструкцию механизма состояло в создании его компактной конструкции располагающейся на рычаге несущим подвижную полуоправку и обеспечении возможности свободного прохода завиваемой стяжки через его ведущий толкатель.
Для выполнения возложенных на механизм функций он, будучи установленным на рычаге несущим подвижную полуоправку, располагался в рабочей зоне сборочного полуавтомата и состоял из ведущего и ведомого механизмов поступательного действия, кинематически связанных между собой посредствам двуплечего рычага шарнирно установленного на оси закрепленной на рычаге подвижной полуоправки (см.Рис. 24)

Рис 24Рис. 24. Общий вид механизма ориентации стяжки и привода подвижной полуоправки

        Для обеспечения привода механизма исходное положение ведущего толкателя 34 было выбрано таким, что вертикальные стойки его верхнего торца могли взаимодействовать с ребордами гибочного ролика механизма завивки стяжки. При этом перемещение ведущего толкателя 34 передавалось через двуплечий рычаг 38 ведомому толкателю, а последний, перемещаясь, осуществлял принудительное введение стяжки в корпус хомута в строго определенном положении.

     Основные технические требования и ограничения, предъявляемые к механизму ориентации в составе сборочного полуавтомата, были реализованы при выполнении компоновки деталей в составе механизма.
Таким образом, была выполнена компоновка кулачкового механизма в составе сборочного полуавтомата. Он из корпуса 1, закрепленного на станине полуавтомата, в подшипниках скольжения 2 которого установлен вал 3, при этом, на его нижнем конце жестко, посредствам клемного соединения, смонтирован ведущий рычаг 4, а на верхнем конце, также посредствам клеммного соединения, установлен промежуточный рычаг 5 и шарнирно, ведомый рычаг 6. На верхнем конце ведомого рычага 6 смонтирована подвижная полуоправка 7, а нижний соединен с промежуточным рычагом 5 с возможностью угловой регулировки посредствам винта 8 и последующей фиксации в данном положении с помощью болта 9. В пазу ведущего рычага 4 размещена ползушка 10, положение которой регулируется винтом 11 и стопорится гайками 12, а ее проушина посредствам оси 13 шарнирно соединена с тягой 14, противоположный конец которой выполнен в виде вилки 15, шарнирно соединенной посредствам оси 16 с двуплечим рычагом 17, а посредствам ролика 18 она контактирует с клиновой ползушкой 19. Двуплечий рычаг 17 на подшипниках скольжения 20 установлен на оси 21, закрепленной на станине, а второе его плечо шарнирно через ось 22 соединено с тягой 23 установленной в стойке 24 и поджатой к ней гайкой 25 через пружину 26 смонтированную в стаканах 27. Клиновая ползушка 19 установлена в корпусе 28, закрепленном на станине и несущим пневмоцилиндр 29, шток 30 которого через сухарь 31 соединен с ползушкой 19, крайнее верхнее положение которой ограничено упором 32. На боковых поверхностях ведомого рычага 6 установлены корпус 33 с ведущей ползушкой 34 и корпус 35 с ведомой ползушкой 36. На фронтальной поверхности рычага 6 на оси 37 установлен двуплечий рычаг 38 шарнирно, посредствам роликов 39 и 40, соединяющий между собой позушки 34 и 36. Исходное положение ведущей ползушки 34 регулируется шпилькой 41, а ведомой ползушки болтом 42. Верхний торец ведущей ползушки 34 имеет вильчатую форму, что позволяет ей свободно пропускать через себя ведомую ползушку 36 со стяжкой, а вертикальными стойками взаимодействовать с ребордами гибочного ролика. Для возврата ползушек 34 и 36 в исходное положение ведомая ползушка 36 оснащена шпилькой 43, которая посредствам пружины 44 и гайки 45 постоянно поджимает ее к корпусу 35, при этом пружина 44 установлена в стаканах 46.
Работа механизма ориентации стяжки осуществляется следующим образом. В начале цикла сборки хомута шток 30 пневмоцилиндра 29 выдвинут и через клиновую ползушку 19, ролик 18, тягу 14, рычаг 4, вал 3 и рычаги 5 и 6 отводит подвижную полуоправку 7 от неподвижной. При повороте планшайбы на определенный угол при завивке стяжки подадется команда и шток 30 пневмоцилиндра 29 втягивается вместе с клиновой ползушкой 19. При этом под действием пружины 26, через тягу 23, рычаг 17, вилку 15, тягу 14, рычаг 4, вал 3, рычаги 5 и 6 осуществляется сведение подвижной и неподвижной полуоправок, которые образуют единую гибочную оправку. Затем, происходит дальнейший поворот планшайбы по часовой стрелке, при этом гибочный ролик (5) формирует С – образную форму стяжки, в это время ее передний конец свободно проходит через верхний вильчатый торец ведущего толкателя 34 (14). Дальнейший поворот планшайбы по часовой стрелке приводит к тому, что гибочный ролик (5) своими ребордами воздействует на вертикальные стойки ведущего толкателя 34 (14), который поступательно перемещаясь, поворачивает двуплечий рычаг 38 (15), приводящий в движение ведомый толкатель 36 (16). Ведомый толкатель 36 (16), перемещаясь поступательно, своим радиусным торцем захватывает задний конец завитой стяжки (3) и вводит ее в определенное место корпуса (1) хомута, что
обеспечивает ее гарантированный захват винтом (2) и последующую затяжку хомута. После возврата планшайбы с гибочным роликом (5) в исходное положение в конце цикла сборки хомута пружина 44 возвращает толкатели 34 (14) и 36 (16) механизма ориентации стяжки в исходное положение (позиции деталей в скобках показаны на Рис 25). В это время происходит выдвижение штока 30 пневмоцилиндра 29 вместе с клиновой ползушкой 19, которая, воздействуя клиновым скосом на ролик 18, через ось 16, вилку 15, тягу 14, ползушку 10 и рычаги 4 и 5, осуществляет отведение рычага 6 с подвижной гибочной полуоправкой 7 от неподвижной гибочной полуоправки.

Рис 25Рис 25 Схема введения заднего конца стяжки в корпус
собираемого хомута

ЧЕТВЕРТЫЙ ЭТАП. Компоновка деталей входящих
в механизмы сборочного полуавтомата

Компоновка деталей механизма завивки стяжки

          Поскольку при выполнении компоновки механизма в составе сборочного полуавтомата были учтены выполняемые им функции, конструктивные особенности, требования и ограничения, налагаемые на него, то при компоновке деталей с составе механизма необходимо было решить следующие задачи:
– определение места расположения привода (пневмоцилиндра) механизма подгибки и прижима переднего конца стяжки,
– определение места расположения гибочного ролика на ползуне, на котором он установлен и привода их перемещения относительно планшайбы, обеспечивающее ее беспрепятственный поворот, во время подгибки заднего конца стяжки, и во время завивки стяжки,
– обеспечение удобного доступа к элементам настройки механизма.
При выборе места расположения привода прижимного рычага 2 механизма подгибки переднего конца стяжки сложность состояла в том, что в месте его установки на гибочной оправке 2 расположить привод было не возможно. Поэтому привод прижимного рычага был выполнен в виде пневмоцилиндра 21, установленного посредствам промежуточного корпуса 20 на противоположном торце центральной оси 1 (см. Рис. 19).
Для обеспечения беспрепятственного поворота, планшайбы с гибочным роликом 18 во время подгибки заднего конца стяжки, он был установлен на выступе ползуна 15 по-средствам ступенчатого кронштейна 16.
При настройке механизма основная его регулировка заключается в обеспечении требуемого исходного и конечного углового положения планшайбы 3 с гибочным роликом 18. Она обеспечивалась за счет настройки положения регулировочных винтов, расположенных в торцевых крышках пневмоповоротника 4, установленного на задней нерабочей поверхности станины полуавтомата, что позволяло иметь удобный доступ к указанным элементам регулировки.

Компоновка деталей механизма гибки стяжки

           Поскольку при выполнении компоновки механизма в составе сборочного полуавтомата были учтены выполняемые им функции, конструктивные особенности, требования и ограничения, налагаемые на него, то при компоновке деталей с составе механизма необходимо было решить следующие задачи:
– обеспечение плавной остановки планшайбы в крайней точке ее поворота при подгибке заднего конца стяжки,
– удобство настройки механизма
Для обеспечения плавной остановки планшайбы в крайнем положении при подгибке заднего конца стяжки, ввиду ее смещения относительно гибочного ролика по оси «Z» контакт демпфера 20 с кронштейном несущим гибочный ролик обеспечивался через ролик 17, рычаг 14, ось 13, рычаг 15, шарнирно установленные посредствам оси 13 в корпусе 11, который закреплен на ползуне 2 механизма (см. Рис. 20).
Для обеспечения требуемой регулировки положения механизма и его деталей в составе полуавтомата детали его подвижных устройств были снабжены регулировочными винтами, а ось 31, обеспечивающая крепление базового корпуса 1 к станине полуавтомата, была выполнена эксцентриковой для регулировки угла наклона продольной оси механизма по отношению к вертикальной оси гибочной оправки.
При компоновке механизма был обеспечен удобный доступ ко всем элементам регулировки.

Компоновка деталей кулачкового механизма

         При выполнении компоновки деталей механизма учитывались выполняемые им функции, его конструктивные особенности, взаимосвязь с другими механизмами полуавтомата, требования и ограничения, налагаемые на него полуавтоматом. При этом необходимо было обеспечить решение следующих задач:
– обеспечения регулировки начала и конца сборочных переходов в цикле работы полуавтомата,
– обеспечение регулировки исходного положения по координате «Y» ключа винтоверта и верхнего прижима стяжки,
– обеспечение регулировки положения по координате «X» ключа винтоверта и верхнего прижима стяжки.
Для обеспечения регулировки начала и конца сборочных переходов в цикле работы полуавтомата, позволяющего выполнять сборку хомута в соответствии с технологическим процессом, кулачки 2 и 48 были установлены на кулачковом валу 1 посредствам промежуточных ступиц с возможностью их угловой регулировки, за счет наличия в кулачках пазов в которые входят болты, соединяющие их с указанными ступицами (см. Рис 21). Такое конструктивное исполнение кулачкового вала в сборе с кулачками позволяет за счет регулирования положения кулачков изменять начало и окончание цикла выполнения всех сборочных переходов. Кроме того, для обеспечения удобства регулировки кулачков 2 и 48 на заднем торце вала 1 был установлен лимб 46 с градуированными делениями. Кроме того для регулировки положения кулачков на кулачковом валу, расположенном на задней нерабочей плоскости станины полуавтомата при выполнении компоновки механизма, к ним был обеспечен удобный доступ.
Для обеспечения регулировки исходного положения по координате «Y» ключа винтоверта и прижима стяжки, их тяги 13 были выполнены с резьбовыми концами, входящими в ответные резьбовые отверстия в вилках 12, что при вращении тяг 13 в одну или другую сторону приводило к увеличению или уменьшению их длины. А изменение длины тяг позволяло изменять угловое положение промежуточных рычагов 14 и жестко связанных с ними ведомых рычагов 20, 21, что приводило к изменению исходного положения по координате «Y» ключа винтоверта и верхнего прижима стяжки. При выполнении компоновки механизма, для регулировки положения тяг 13, расположенных на задней нерабочей плоскости станины полуавтомата, к ним был обеспечен удобный доступ.
Для обеспечения регулировки положения по координате «X» ключа винтоверта 29 относительно головки винта, корпуса 27, в которых была установлена скалка 24, несущая ключ винтоверта 29, были выполнены с пазами, позволяющими осуществлять регулировку положения ключа винтоверта 29 в требуемом направлении.

         Для обеспечения аналогичной настройки прижима стяжки 36 последний был установлен на ползуне 33 посредствам Г-образного кронштейна 35, имеющего возможность регулировки по координате «X» за счет наличия в нем продольного паза, а в ползуне 33 ответного выступа (см. Рис 21).

         Кроме того, при компоновке рычажных механизмов начальные и конечные положения ведущих рычагов 8, 9 и ведомых рычагов 20, 21 были выбраны, таким образом, чтобы обеспеить минимальные потери за счет углов передачи усилия.

Компоновки деталей механизма привода
вращения винтоверта

            При выполнении компоновки механизма в составе сборочного полуавтомата были учтены выполняемые им функции, конструктивные особенности, требования и ограничения, налагаемые на него, то при компоновке деталей с составе механизма необходимо было обеспечить следующие Основными техническими требованиями, предъявляемыми к механизму были:
– обеспечение необходимого для обжима гибочной оправки лентой хомута крутящего момента ,
– обеспечение поворота выходного вала механизма на один оборот против часовой стрелки,
– обеспечение удобного доступа к предохранительной муфте для ее регулировки,
– обеспечение удобного доступа к элементам регулировки устройства фиксации вала пневмоповоротника при его повороте против часовой стрелки на угол 45°.
Для обеспечения необходимого для обжима гибочной оправки лентой хомута крутящего момента на промежуточном валу повышающего редуктора была установлена предохранительная муфта с регулируемым моментом
Для обеспечения поворота выходного вала на один оборот против часовой стрелки на верхней полке Г- образного базового кронштейна 24 было смонтировано соответствующее устройство, состоящее из пневмоцилиндра 28, шток которого 30 посредствам сухаря 31 контактирует с ползушкой 32, расположенной в направляющих 33 и снабженной осью 34, несущей ролик 35 и регулируемый упор 36 (см. Рис. 22). Диск 4 с пазом, в который при фиксации привода западает ролик 35, был жестко соединен с шестерней 5, которая в свою очередь зацепляется с зубчатым колесом 37, установленным на оси 38, которая на подшипниках скольжения 39 смонтирована в кронштейне 24. Кроме того зубчатое колесо 37 на верхнем торце было снабжено кулачком 40, воздействующим в определенный момент цикла на пневмопереключатель системы пневмоавтоматики.
Для обеспечения удобного доступа к элементам настройки предохранительной муфты она была смонтирована на валу 7 совместно с зубчатым колесом 17 и вынесена на досаточное расстояние вправо от ведомо вала 22 с валиком 27 и карданной муфтой 41.
Для обеспечения удобного доступа к элементам регулировки устройства фиксации вала пневмоповоротника (упору 36 и кулачку 40) оно расположено на верхней полке базового кронштейна 24, который обеспечивает базирование механизма привода вращения винтоверта на станине полуавтомата.

Компоновка деталей механизма фиксации корпуса хомута,
подгибки усиков и съема готового изделия

         При выполнении компоновки механизма в составе сборочного полуавтомата были учтены выполняемые им функции, его конструктивные особенности, поэтому при выполнении компоновки деталей в составе механизма необходимо было обеспечить выполнение следующих основных требований:
– обеспечить точное перемещения каретки и схвата с требуемой скоростью и без-ударной остановкой в крайних положениях,
– обеспечить симметричную подгибку усиков корпуса хомута вокруг соответст-вующей поверхности винта,
– обеспечить выполнения механизмом зажима хомута подгибки усиков и съема го-тового изделия.
     Для обеспечения точного перемещения каретки 1 и ползуна 4 по координатам «X» и «Z» при компоновке механизма были предусмотрены регулировочные винты 24 и 25, вы-несенные на свободное место удобное для их регулировки. Для обеспечения перемещения ползуна 4 и каретки 1 с безударной остановкой в крайних положениях были применены пневмоцилиндры 21 и 28 с торможением.
Для обеспечения симметричной подгибки усиков корпуса собираемого хомута вокруг соответствующей поверхности винта, достигаемой за счет одновременного, симметричного подведения ведомых плеч рычагов 14 с радиусными впадинами к корпусу хомута, их ролики 12, контактирующие с клиновой ползушкой 9, были установлены на эксцентриковых осях. Поворот этих осей за счет радиального смещения роликов 12 менял угловое положение ведомых плеч рычагов 14 с радиусными впадинами, обеспечивая их симметричное положения относительно загибаемых усиков корпуса хомута в момент подгибки.
Для обеспечения совмещения выполнения механизмом зажима хомута (схватом) функций подгибки усиков и съема готового изделия радиусные впадины ведомых плеч рычагов 14 имели такую форму, которая позволяла осуществлять подгибку усиков корпуса хомута и удержание готового изделия, при его съеме с гибочной оправки, т. е. имели не только прижимной, но и упорный участок.

Компоновка деталей механизма ориентации стяжки

          При выполнении компоновки механизма в составе сборочного полуавтомата были учтены выполняемые им функции, его конструктивные особенности, поэтому при выполнении компоновки деталей в составе механизма необходимо было обеспечить выполнение следующих основных требований:
– обеспечить компактное расположение механизма на рычаге, несущим подвижную гибочную полуоправку,
– обеспечить удобную регулировку ведущего и ведомого толкателей механизма,
– обеспечить возможность свободного прохода завиваемой стяжки через ведущий толкатель,
– обеспечить привод механизма от гибочного ролика механизма завивки стяжки.
Для обеспечения компактного расположения механизма на рычаге несущим подвижную полуоправку его ведущая часть, состоящая из ведущего толкателя 34 расположенного в направляющих 33 и ведомая часть, состоящая из ведомого толкателя 36, расположенного в направляющих 35, были установлены на правой и левой наклонных боковых поверхностях рычага 6, а двуплечий рычаг 38, соединяющий толкатели расположен на верхнем торце рычага 6 (см. Рис 24)
Для обеспечения регулировки исходного положения толкателей 34 и 36 при настройке механизма, в его конструкцию были введены шпильки 41 и болт 42, которые расположены в местах удобные для доступа к ним при регулировке.
Для обеспечения возможности свободного прохода стяжки через ведущий толкатель 34 его верхний конец имел вильчатую форму, которая позволяла стяжке свободно проходить при ее завивке к нижнему торцу корпусу собираемого хомута.

РЕЗЮМЕ

           В результате проведенной работы по компоновке узлов и механизмов сформированная, таким образом, конструкция сборочного полуавтомата представляла собою следующее. Все исполнительные органы полуавтомата были размещены на станине, которая была выполнена в виде плиты с расточенными в ней отверстиями для установки базовых деталей механизмов и резьбовых отверстий для их крепления. Кроме того, к станине крепилась столешница с тремя окнами снабженными направляющими в которых устанавливалась тара для деталей хомута и отводящий лоток для сброса готовых изделий в соответствующую тару. Все исполнительные механизмы и рабочая зона полуавтомата закрывались ограждением, которое было выполнено из оргстекла для осуществления визуального контроля за протеканием процесса сборки и могло быть быстро снято при возникновении необходимости в подналадке станка (см. Рис. 28). В ограждении рабочей зоны имеется прямоугольное окно для введения руки оператора при установке собираемых деталей, которое при работе автомата перекрывалось прозрачной шторкой (см. Рис. 27). Эта шторка при нахождении руки оператора в рабочей зоне поворачивалась на оси, и воздействуя на пневматический конечный выключатель, не давала возможности включить автомат при случайном нажатии оператором на пневмопедаль. На станине с задней стороны были установлены кулачковый вал, ресивер и две пневмопанели, обеспечивающие ускоренный поворот планшайбы и ускоренное вращение винтоверта. В состав полуавтомата входит пневмошкаф, в котором размещалась система пневмоавтоматики, управляющая его работой и два пульта основной и наладочный. На основном пульте были расположены тумблеры переключения режимов работы и тумблеры управления перемещением исполнительных органов в ручном режиме. Пульт наладки содержал тумблеры позволяющие производить наладку полуавтомата по сборочным переходам, а именно подгибку заднего конца стяжки, завивку стяжки, съем собранного хомута, а система пневмоавтоматики для реализации наладочного режима была выполнена в виде отдельной пневмопанели размещавшейся в пневмошкафу. Автоматический цикл работы полуавтомата осуществлялся при включении педали со встроенным пневмопереключателем. Пневмошкаф был соединен с пневмоцилиндрами и пневмоповоротниками привода исполнительных механизмов расположенных на станине посредствам трубок уложенных в кабельканал, закрепленный на задней стенке станины и пневмошкафа.
Общий вид сборочного полуавтомата показан на Рис. 28, рабочая зона полуавтомата показана на Рис. 26, а на Рис. 27 показана работа оператора на полуавтомате

Рис 26Рис. 26. Рабочая зона сборочного полуавтомата

Рис 27Рис. 27. Работа оператора на сборочном полуавтомате

Рис 28Рис 28 Общий вид сборочного полуавтомата

ЛИТЕРАТУРА

Игнатьев Н. П. Учебное пособие. Основы проектирования часть 1 Общая методика проектирования. Азов 2011г.

В статье использована информация из соответствующего раздела работы автора «Основы проектирования» часть 1 «Общая методика проектирования» изданной в 2011г.

Кроме того указанная работа автора, помимо раздела «Выполнение компоновки элементов конструкции » содержит следующие разделы:
− определение критериев оценки технического объекта (ТО),
− поиск технической информации и выбор прототипа,
− инженерный анализ исходных данных и уточнение задачи на проектирование,
− поиск технического решения задачи на проектирование,
− моделирование,
− разработка конструкторской документации,
− оценка результатов проекта, поиск, анализ и устранение ошибок,
− авторский надзор за изготовлением опытного образца создаваемого ТО,
− примеры использования методики при проектировании новых, оригинальных ТО,
− методика отработки конструкции узлов и механизмов на технологичность и примеры ее выполнения.

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 100 рублей.