Что такое крепёж и сборка в производстве? Полное руководство по автоматизации

В современном производстве крепление и сборка играют важнейшую роль в обеспечении стабильности продукции, эффективности производства и управлении затратами. Основная цель — соединить отдельные компоненты с помощью точных и надежных методов, создавая функциональные узлы или подузлы.

Хотя идеальная конструкция изделия стремится минимизировать количество сборочных деталей за счёт комплексного проектирования, в большинстве сложных производственных процессов многокомпонентное крепление и сборка остаются незаменимыми. Эти операции обычно делятся на три категории: ручные, полуавтоматические и полностью автоматизированные, и могут включать различные методы, такие как механическое крепление и склеивание.

1.0Механическое крепление: основа промышленной сборки

Механическое крепление остаётся наиболее распространённым методом соединения в производстве, известным своей надёжностью и универсальностью. Его можно разделить на четыре основные категории, основные сведения о которых приведены ниже:

1.1Интегральные крепежи: встроенные соединения для изделий из листового металла

Встроенные крепёжные элементы встраиваются непосредственно в детали из листового металла и обеспечивают соединение посредством взаимного зацепления или натяга компонентов, устраняя необходимость в отдельных деталях. Основные типы включают:

• Рельефные выступы: Изготавливается путём штамповки двух листов металла в форме чаши. Металл расширяется под давлением, образуя сцепленную «кнопку» большего диаметра, чем диаметр пуансона. Этот процесс, известный как «клинчинг», обеспечивает прочное соединение, подходящее для лёгких листов металла.
• Краевые швы: Используйте складывание и блокировку краев листов для создания надежного соединения, которое усиливает сборку, а также устраняет острые края для повышения безопасности.
• Хемминг: Край одного листа загибается на 180 градусов, плотно охватывая другой лист, образуя прочное и герметичное соединение. Обычно используется в автомобильных кузовных панелях и корпусах бытовой техники, где требуется жёсткость и герметичность.

1.2Резьбовые соединения: ключ к разъемной сборке

Резьбовые крепежные элементы обеспечивают гибкое и недорогое механическое соединение, которое позволяет легко разбирать и собирать детали, что делает их идеальными для изделий, требующих технического обслуживания или модернизации.

• Типы и характеристики: Ассортимент: от миниатюрных винтов для электроники до болтов большого диаметра для применения в строительстве и мостах.
• Стандартизация и совместимость: Доступно как в имперской, так и в метрической системах, с настраиваемыми формами резьбы, шагами и допусками для удовлетворения различных требований к нагрузке и точности.
• Методы установки:

1. Ручная сборка: для мелких операций используются гаечные ключи или отвертки.
2. Автоматизированная сборка: опирается на машины для вставки крепежных деталей С точными механизмами позиционирования и подачи для установки винтов со специальными головками. Это сводит к минимуму человеческий фактор и обеспечивает высокую скорость и точность установки.

1.3Крепеж без резьбы: эффективное соединение без резьбы

Безрезьбовые крепёжные элементы соединяют компоненты за счёт деформации или геометрии, а не резьбы. Распространенные примеры:

• Заклепки: Цельные постоянные крепёжные элементы, вставляемые в совмещенные отверстия, а затем деформируемые на конце для фиксации деталей. Доступны в цельном, полутрубчатом, трубчатом и разъёмном исполнении. Автоматизированные процессы, такие как асорбционная клёпка, используют вращающуюся головку с небольшим углом смещения (3–6°), что снижает уровень шума по сравнению с обычной клёпкой — идеально подходит для условий с повышенными требованиями к уровню шума.
• Булавки: Экономичные, многофункциональные крепежные элементы, которые можно использовать в качестве запирающих устройств, шарниров или инструментов выравнивания.

• Штифты с головкой и отверстием под шплинт: имеют отверстие для шплинта или пружинного штифта.
• Установочные штифты: обеспечивают точное выравнивание при высокоточных сборках.
  • Шайбы: Дополняют болты и винты, распределяя нагрузку и снижая поверхностное напряжение. Стопорные шайбы с внутренними, внешними или комбинированными зубьями предотвращают ослабление крепления под воздействием вибрации или ударов.

1.4Степлирование: легкое и высокоэффективное решение для крепления

Скрепление скобами — экономичный метод неразъемного соединения, широко используемый в автомобильной промышленности и производстве мебели. Полуавтоматические степлеры используют предварительно проклеенные ленты скоб для ручной работы. Скобы различаются по:

• Длина: Адаптируется к материалам различной толщины.
• Тип точки: Зубило, внутреннее зубило, внешнее зубило или расходящиеся острия — выбираются в зависимости от свойств материала.

2.0Машины для установки крепежных элементов: основа автоматизированной резьбовой сборки

С ростом автоматизации в производстве крепежные изделия вставочные машины стали незаменимыми для крупногабаритной резьбовой сборки, особенно в автомобильной промышленности, производстве электроники и бытовой техники. Их основные характеристики включают:

Машины для установки крепежных деталей ALEKVS

3.0Клеевое соединение: инновационный путь к постоянному соединению

Клеевое соединение обеспечивает соединение различных материалов на молекулярном уровне посредством сил сцепления, образуя прочные соединения, которые невозможно разобрать без повреждения деталей. В качестве дополнительной альтернативы механическому креплению, оно обеспечивает уникальные эксплуатационные и дизайнерские преимущества.

3.1Универсальность материала

Клеи доступны в различных формах для удовлетворения различных потребностей:

• Жидкие формы: жидкость, паста, эмульсия (для гибких условий применения).
• Твердые формы: пленка, лента, палочка, гранула, порошок (для точного, предварительно нарезанного применения).

3.2Гибкие методы применения

• Мелкосерийная сборка: Наносится вручную с помощью кистей.
• Среднесерийное производство: Полуавтоматическое дозирование с помощью экструзионных или распылительных пистолетов.
• Крупносерийное производство: Специализированные автоматизированные системы выполняют точные, повторяемые операции с программируемыми траекториями, адаптированными к конкретным компонентам или семействам деталей.

3.3Ключевые преимущества производительности

По сравнению с традиционным механическим креплением, клеевое соединение обеспечивает:

• Равномерное распределение напряжений: распределяет напряжение по большим поверхностям, сводя к минимуму риск локальных разрушений.
• Совместимость с разнородными материалами: соединяет пары металл-пластик, стеклокерамика и другие материалы без сверления/сварки.
• Герметизирующая способность: образует защитные барьеры от влаги, пыли и загрязнений.
• Легкость и экономичность: снижает вес конструкции и общие затраты, одновременно улучшая структурную целостность.

4.0Автоматизированная сборка: основной фактор снижения затрат и повышения эффективности

Сборка — один из самых трудоёмких этапов производства, на который приходится значительная доля прямых трудозатрат. Поэтому автоматизация стала ключевой стратегией снижения затрат, повышения производительности и обеспечения стабильного качества.

Для успешной реализации необходимо:

1. Детали конструкции, предотвращающие перекрытие (наложение друг на друга).
2. Предварительно ориентированная подача с помощью штабелей, катушек, контейнеров или лотков.
3. Загрузка деталей и выгрузка готовых изделий с помощью робота.

4.1Типы автоматизированных сборочных машин

4.2Ключевые факторы выбора оборудования

При выборе автоматизированных сборочных систем производители должны оценить пять важнейших аспектов:

1. Требуемая производительность (выпуск продукции в единицу времени).
2. Размеры и вес компонентов.
3. Соотношение автоматизированных операций и ручной поддержки.
4. Необходимость процессов с участием человека.
5. Сложность этапов сборки (координация нескольких деталей, прецизионная центровка).

5.0Краткое описание основных технологий

Поскольку производство продолжает развиваться в сторону большей интеллектуальности, эффективности и точности, технологии крепления и сборки развиваются по трем основным направлениям: автоматизация, снижение веса и точность.

• Механическое крепление модернизировано с помощью машины для вставки крепежных деталей для повышения эффективности серийного производства.
• Клеевое соединение находит все большее применение в высокотехнологичных секторах (транспорт на новых источниках энергии, аэрокосмическая промышленность) благодаря его легкости и герметичности.
• Автоматизированные системы сборки (циферблатные, поточные, карусельные) обеспечивают гибкость для различных потребностей в продукции.

Согласуя стратегии крепления и сборки с характеристиками продукта, масштабами производства и целями по затратам, производители могут добиться существенного повышения эффективности, качества и общей конкурентоспособности.