.

Адаптивно – селективная сборка

 Обеспечение требуемой точности в приборостроении - одна из важнейших проблем. На всех этапах изготовления приборов обеспечение требуемой точности является обязательным, но особенно важным является обеспечение требуемой точности при минимальных экономических затратах.

В настоящее время получили распространение следующие методы обеспечения требуемой точности изделий в процессе сборки:

  • метод полной взаимозаменяемости
  • метод неполной взаимозаменяемости (вероятностные методы)
  • метод групповой взаимозаменяемости (селективная сборка)
  • метод регулировки (сборка с использованием конструктивных компенсаторов)
  • метод пригонки (сборка с использованием технологических компенсаторов).

Ни один из выше перечисленных методов достижения требуемой точности в рамках сборочного процесса не обеспечивает приемлемого сочетания производительности, экономичности и качества выпускаемой продукции. С общих позиций наиболее перспективным является метод селективной сборки. Однако реальная область его применения – это длительное массовое производство. Распространение данного метода на область серийного и мелкосерийного производства обеспечит рассматриваемая в данной работе адаптивно-селективная сборка (АСС). Эта новая сборочная технология, базирующаяся на принципах селективной сборки и адаптивном принципе, лишена недостатков селективной сборочной технологии.

Пример адаптивно-селективного монтажа как комплексного инструмента при проектировании и изготовлении объективов для микроскопов
Введение Данное резюме отражает техническую концепцию при построении системы адаптивно-селективного монтажа (далее - АМ) для процесса проектирования и изготовления объективов для микроскопов. Результатом проведения работ является выработанная модель, отражающая комплексный подход в научном и прикладном аспектах организации работ. Научная и практическая новизна состоит в том, что впервые предполагается использование принципа АМ для систематизации работ по оптическим расчетам, инженерному конструированию и связанному с ними технологическому проектированию. Практическая польза от выполнения проекта выражается в возможности внедрения комплексного принципа АМ в конкретное производство объективов для микроскопов.
Комплексный подход Рассмотрим адаптивно-селективную систему построения модели разработки научно-технического продукта при условии обеспечения комплексного подхода на всех стадиях решения задачи. Определим наиболее значимые факторы, влияющие на решение задачи. Первым и главным фактором является выбор исполнителей, личностные качества которых позволяют решить успешно поставленную задачу. Вторым является поиск и нахождение путей и направлений решения задачи. Третьим является определение возможных средств конкретного применения и использования полученных результатов. Комплексность подхода обусловлена взаимным влиянием всех факторов друг на друга.
Кадры Подбор исполнителей выполняется исходя из того, что это должны быть специалисты, которые по итогам работы будут иметь возможность обобщения полученных результатов и использования их в сфере своих научных и практических интересов. Это должны быть люди с широким кругозором в оптико-механическом приборостроении, и имеющие узкую специализацию в каком-либо конкретном научно-техническом приложении. Это должен быть небольшой коллектив людей, объединенных идеей решения поставленной задачи и работающих в команде. Эта команда должна включать специалистов по расчету оптических систем, конструированию, технологии и изготовлению.
Научная основа Успешное выполнение проекта зависит от степени проработки вопросов применимости АМ в оптическом приборостроении. Основными моментами в реализации проекта являются использование существующей и разработка новой научной и теоретической базы. Известная сегодня теоретическая модель АМ существенно перерабатывается и дополняется. Результатом научных изысканий является поиск теоретических инструментов и создание прикладной математической модели по оценке качества объективов при проведении сборочных и котировочных операций.
Лабораторная база Серьезной проблемой при исполнении работ становится выбор и использование лабораторного и стендового оборудования. Оно должно быть приспособлено для решения конкретных задач, и при необходимости, подвержено необходимым доработкам и модернизациям. Разработка новых оригинальных стендов и контрольно-юстировочных приспособлений также актуальна.
Промышленная база Необходимо учитывать особенности существующих в настоящее время технологических процессов разработки, проектирования и сборки объективов для микроскопов. Принимаются во внимание материальные и технические ресурсы, квалификация персонала, номенклатура станков и оборудования, используемых в оптико-механической промышленности.
Оптический расчёт Под расчетом понимается систематизация оптических элементов объективов по формальным признакам. Возникает необходимость в разработке теоретических основ при назначении допусков для изготовления оптических деталей (одиночных и склеенных линз). Назначаются теоретически обоснованные допуски на отклонения значений радиусов кривизны, толщин, диаметров линз, а также децентрировок и др. Разрабатывается методика сравнения расчетных аберраций отдельных линз и реально изготовленных, для чего выбирается один из методов оценки расчетного качества изображения оптических систем. Известный метод интерферограмм является трудоемким. Методы частотного анализа и измерения относительной освещенности в центре дифракционного ядра (число Штреля) - являются мало эффективными вследствие наличия значительных аберраций у отдельных линз и компонентов объективов. Поэтому предлагается метод оценки компонентов по изображению дифракционной точки. Также инструмент анализа изображения дифракционной точки может быть успешно применен при сравнении теоретического качества и реально изготовленного объектива. Для реализации такого подхода на основе теоретических положений разрабатывается алгоритм и программный продукт, обеспечивающие математическое моделирование идеального изображения дифракционной точки, а также сравнения его с подобным изображением, получаемым с помощью реального объектива.
Механические конструкции Очень важным является создание механических конструкций, обеспечивающих необходимые точности при креплении отдельных линз и оптических компонентов в оправах, а также при сборке объектива в целом. В процессе конструирования обязательно должны учитываться те приемы и методики юстировки, которые будут использоваться при окончательной сборке объектива. Простые методы крепления линз и компонентов в объективах для микроскопов не используются вследствие их невысокой точности. Предложено использовать вклейку линз в оправы с последующим совмещением оптической оси линзы с механической осью оправы по методу автоколлимации. Разрабатывается математическая модель системы контроля качества полученного оптико-механического узла. Предлагается контролировать следующие параметры:

  • точность совмещения оптической и механической осей линз и оправы
  • отклонение от цилиндричности оправы
  • отклонение перпендикулярности торца относительно внешнего цилиндра оправы

К аспекту конструирования целесообразно отнести разработку методик и создание контрольно-юстировочных приспособлений, а также стендов для проверки отдельных узлов и объективов в целом.
Использование АМ может, позволяет провести классификацию и систематизацию отдельных деталей и оптико-механических узлов, а также структурировать их применяемость в объективах различного класса.
Технологическое обеспечение Результирующее качество изображения реально изготовленного объектива должно быть максимально приближенным к расчетному. тепень аберрационной коррекции, которая задается при расчете оптических схем объективов определяет уровень технологической оснащенности того или иного производства. Под технологической подготовкой производства понимается уровень его оснащения специальными приспособлениями, мерительным или иным инструментом, наличие парка стандартного и нестандартного оборудования для контроля и сборки узлов и объектива в целом. Использование АСМ может позволить оптимизировать номенклатуру приспособлений и структуру системы технологического обеспечения. В последнее время наметилась тенденция, при которой изготовление большинства линз современных объективов не возможно в больших количествах одновременно (на блоке). Большинство линз изготавливается по единичной технологии, при этом один станок настраивается на изготовление одной "своей" детали. Требуется систематизация в использовании определённых видов станков для изготовления деталей, поэтому работа по технологической части начинается с анализа типовых технологических процессов и систематизации станков и оборудования, используемых в настоящее время в оптико-механической промышленности.
Изготовление Краеугольным моментов в достижении желаемого результата - получении готовых микрообъективов с заранее прогнозируемыми потребительскими свойствами, становится организация сборочного производства. Принцип такой, что объектив как из кубиков складывается из комплектующих его оптических и механических деталей, а результирующее качество обеспечивается технологическим процессом. Действительно, если параметры (геометрические размеры, точности исполнения формы поверхностей и т.п.) известны заранее до сборки их в единое целое, сам процесс сборки является достаточно формальным, а результат предсказуемым. Остаётся только обеспечить высокую воспроизводимость сборочного процесса и исключить ошибки субъективного характера и минимизировать издержки, связанные с т.н. «человеческим фактором».
Разветвлённая компьютерная система пооперационного контроля должна стать координатором процесса сборки, а специализированное программное обеспечение может обеспечить его ритмичность и воспроизводимость.
Все приведённые выше аргументы касаются технических аспектов организации работ и не являются исходной информацией для составления бизнес-плана либо расчёта стоимости и рентабельности проекта.