Что такое механическая сборка? Виды, оборудование и отраслевое руководство

Технологии производства перешли от создания простых продуктов к методам сборки различных частей в функциональные устройства. При упоминании термина механическая сборка может сложиться впечатление, что это просто. Однако на самом деле это один из самых сложных и автоматизированных видов производства и один из наименее известных. В этой статье читатель познакомится с понятием механической сборки, её типами, областями применения, оборудованием, используемым в процессе, и тем, чем она отличается от ручного труда.

Механическая сборка означает соединение различных частей и компонентов с помощью инструментов или устройств, таких как болты, винты и т.д. Это может выполняться в соответствии с используемыми техническими спецификациями. Существует три типа механической сборки. Этот метод является важной частью производства, особенно в автомобилестроении, производстве электронной продукции или бытовой техники. Автоматизация механической сборки приводит к увеличению эффективности производства продукции от 2 до 10 раз по сравнению с ручным процессом, а также обеспечивает надежность продукта, данные о стадиях производства и необходимое снижение затрат при последовательном выполнении процессов.

Что такое механическая сборка

Механическая сборка — это часть производства, которая преобразует отдельные детали в готовый продукт. Отдельные детали (обрабатываемые, формованные или штампованные) объединяются для формирования подсборок, а затем готового продукта согласно техническим чертежам и рабочим инструкциям. Люди, занимающиеся сборкой, не должны проявлять креативность; им нужно просто правильно соединить детали и использовать соответствующие методы крепления.

Важный отличительный фактор для потребителей и инженеров: механическая сборка означает соединение реальных деталей, что отличается от электронной сборки (то есть пайки деталей на необходимые платы), хотя в настоящее время продукты обычно требуют обоих видов сборки. Например, автоматические выключатели собираются механически (так как у них есть такие детали, как пружины, контакты, рычаги и т.д.) и электрически настраиваются для работы. Стандарты и логика качества, лежащие в основе превращения компонентов в сертифицированные продукты, изложены в руководство по индивидуальным автоматизированным сборочным машинам, где подробно описывается, как изначально проектируется процесс сборки продукта.

Типы механической сборки

Существует два типа механической сборки: один классифицируется по уровню автоматизации, другой — по архитектуре.

С технической точки зрения выбор технологии автоматизации является экономическим решением, а не вопросом престижа. Ручные методы доминируют при низких объемах и большом ассортименте продукции, в то время как полная автоматизация преобладает при больших объемах, когда фиксированные затраты могут быть распределены на миллионы произведенных единиц. Логика компромисса — и когда каждый уровень окупается — изложена в сравнении полностью автоматизированных и полуавтоматизированных систем, с которым сталкивается каждый завод перед покупкой оборудования.

Процессы и методы сборки

Механическая сборка — это процесс соединения различных компонентов с помощью специальных техник. Одним из наиболее используемых методов механической сборки является резьбовое крепление, которое предполагает использование различных элементов, таких как винты, болты или гайки. Другие используемые методы:

• Прессовое соединение — это когда вал вставляется в отверстие меньшего диаметра, таким образом нет необходимости в крепежных элементах.
• Заклепывание — это изменение физических свойств заклепок для крепления.
• Защелкивание — соединение пластиковых элементов простым защелкиванием.
• Клеевое склеивание — использование клея для удержания соединений.
• Сварка, пайка и лужение — металлургические процессы соединения, обеспечивающие прочное соединение различных частей.

Каждый метод имеет свои особенности, такие как крутящий момент, необходимый для резьбового крепления, давление при прессовом методе, время цикла при клеевом склеивании, что позволяет производителям проводить мгновенные тесты во время сборки изделий, а не проверять их качество уже после завершения. Для высокообъемных электрических изделий именно этот процесс инженерии реализуется на автоматизированной линии: сборка, калибровка и тестирование миниатюрного автоматического выключателя происходит на специализированном производственном оборудовании, такого рода, как описано в автоматизированном производстве МКВ статье.

Оборудование и инструменты

Устройства для механической сборки могут включать все — от обычных инструментов до полнофункциональных роботизированных рабочих станций.

• Ручные инструменты и рабочие места — инструменты для сборки и резки, отвертки и т.д.
• Приспособления — любое оборудование, используемое для направления сырья в процессе сборки.
• Автоматизированные станции крепления — системы, которые подают и устанавливают инструменты в нужное положение.
• Прессы — пневматические или гидравлические прессы, предназначенные для операций сборки.
• Роботы и системы обработки материалов — роботизированные устройства, используемые для перемещения компонентов.
• Системы визуального контроля и тестирования — системы для мониторинга процесса сборки.
• Системы Tesla — конвейерные устройства, используемые для доставки материалов.

Для покупателей решение по оборудованию сводится к двум вопросам: какое требуется время цикла и объем, а также какие операции требуют проверки крутящего момента/давления/визуального контроля? Ответы определяют, будет ли правильной покупкой рабочий стол, полуавтоматическая ячейка или полностью автоматизированная линия — и экосистема оборудования за реальной продуктовой линейкой, от сборки до тестирования, является предметом руководство покупателя автоматизированной производственной линии.

Отрасли, которые зависят от этого

Механическая сборка является основополагающим фактором практически для всех физических отраслей.

Во всех секторах повторяется одна и та же схема: механическая сборка объединяет закупленные или изготовленные детали в конечный продукт покупателя, при этом производительность сборочной линии влияет на себестоимость бизнеса. Отрасли с большими объемами и стабильными конструкциями (автомобильная, электрооборудование и др.) сильно зависят от автоматизации; отрасли с малыми объемами или значительными отклонениями в отношении нормативов (авиация, медицинское оборудование) полагаются на специализированную ручную сборку с исчерпывающей документацией. Понимание места вашего продукта на этом спектре — первый шаг в выборе способа его сборки — и решениям для автоматизации производства формирует этот выбор в разных отраслях.

Автоматизированная против ручной сборки

При сравнении ручного и автоматизированного производства главное — понимать конечный результат:

Количество произведенных единиц имеет первостепенное значение: ручное производство выгодно при низких объемах соответствующей линии, тогда как автоматическое производство имеет значительные преимущества при объемах выше точки безубыточности. То, что автоматизация не может устранить, — это человеческий фактор: линии требуют настройки, поддержки, а также инженерного сопровождения, и будущие сборщики будут использовать роботов вместо инструментов.

Куда движется отрасль

Вторая половина 2020-х годов характеризуется тремя основными аспектами, влияющими на область механической сборки.

• Коботы — роботы, которые упрощают внедрение автоматизации логистических процессов с меньшими объемами, чем раньше, поскольку позволяют использовать машины без защитных ограждений.
• Визуальный контроль на базе ИИ — проверка процесса сборки перешла от методологии, основанной на заранее заданных нормах, к системам, которые обучаются самостоятельно, что позволяет выявлять проблемы, не регистрируемые традиционными камерами с правилами.
• Цифровые двойники и гибкие линии — программное обеспечение позволяет инженерам тестировать сборочные линии и изменения на них без практического использования машин, снижая традиционные барьеры, существовавшие ранее для ручного процесса сборки.

Тенденция указывает на то, что область сборки по-прежнему переживает переход от ручных к автоматизированным процессам. Прежде всего, навыки становятся все более сложными, поскольку способность программировать и обслуживать машины вместо того, чтобы просто выполнять повторяющиеся сборочные задачи, становится чрезвычайно ценной в отрасли. В этом контексте компания benlongkj занимает свою нишу, работая в производстве автоматизированных сборочных процессов.

Часто задаваемые вопросы

Чем занимаются механические сборщики?

Работа механических сборщиков включает сборку продуктов и подсборок путем чтения чертежей и процедур сборки, размещения компонентов, использования крепежных элементов или других методов соединения с соответствующим моментом затяжки и давлением, а также проверки соответствия спецификациям. В зависимости от отрасли механическим сборщикам может потребоваться использовать ручные инструменты, прессы, паяльные инструменты или работать с автоматизированными рабочими станциями и проверять правильность выполнения всей сборки.

Можете привести пример механической сборки?

Вот простой пример: создание корпуса коробки передач — установка шестерен и валов внутри корпуса, вставка подшипников, герметизация сборки, вращение шестерен с заданным уровнем момента затяжки и проведение операционного теста. Потребительским примером может быть автоматический выключатель — установка немеханических компонентов в корпус изделия. Практически любой продукт с движущимися или собранными компонентами является примером механической сборки.

Является ли работа механического сборщика сложной?

В определенном смысле работа может считаться требовательной: она требует физических усилий, точности и большого внимания к деталям. Но на самом деле она не является интеллектуально сложной, поскольку сотрудник получает соответствующее обучение и опыт во время работы. С другой стороны, повторение сборочных функций может быть довольно утомительным, что является причиной того, почему производители во многих случаях стремятся автоматизировать процесс.

Сколько зарабатывает механический сборщик в Калифорнии?

Размер заработка механических сборщиков в Калифорнии составляет примерно $49600 долларов в год ($24 долларов в час), начальные позиции начинаются с $37000 долларов, а сотрудники крупных компаний получают даже $56000 долларов.

Ссылки

• SalaryExpert — Зарплата механического сборщика в Калифорнии
• PathScorer — Зарплата сборщика машин (BLS SOC 51-2031)
• International Federation of Robotics — Демография роботов
• McKinsey — Будущее работы
• Assembly Magazine — Новости технологий и процессов сборки

Заключение

Понимание механической сборки отражает полноту выполняемых операций по преобразованию деталей в готовые изделия с использованием всех возможных видов соединений в процессах ручной и автоматической механической сборки, таких как крепление, склеивание, клепка, сжатие и т.д., а также их экономические аспекты, поскольку ручная сборка оправдана при низком объеме производства и гибком управлении производством, тогда как автоматизация оправдана в процессе производства, когда инвестиции в технологии начинают окупаться и возникает необходимость стандартизации процессов с применением современных технологий, таких как роботы и ИИ, а также цифровые двойники. Большое количество областей доказало эффективность механической сборки в производственном процессе, но она требует экспериментальных исследований, которые приведут к решению технологии сборки; эффективная механическая сборка зависит от человеческого труда.