Проектирование автоматической линии — Вопросы автоматизации в машиностроении
Автоматические линии, понятия, назначение и структуры
- Опубликовано: 26 февраля, 2021
1. Основные понятия и определения
Автоматические линии, предназначены для изготовления деталей в условиях крупносерийного и массового производства и являются основным средством решения задач комплексной автоматизации. В связи с продолжающейся реконструкцией и строительством новых заводов, с широким внедрением трудосберегающей и безлюдной технологии потребность в автоматических линиях непрерывно возрастает.
Экономическая эффективность использования автоматических линий достигается благодаря их высокой производительности, низкой себестоимости продукции, сокращению обслуживающего персонала на заданную программу выпуска, стабильному качеству изделий, ритмичности выпуска, созданию условий для внедрения современных методов организации производства.
Автоматическая линия представляет собой совокупность технологического оборудования, установленного в соответствии с технологическим процессом обработки, соединенного автоматическим транспортом. Функции человека при этом сводятся к контролю за работой оборудования и его поднастройкой, а также загрузке заготовок в начале цикла и выгрузке изделий в конце него. Причем последние операции все чаще передаются промышленному роботу. Автоматические линии могут быть операционными (для определенного вида обработки) или комплексными (система автоматических линий).
Система автоматических линий комплексной обработки – совокупность автоматических линий, обеспечивающих выполнение всех операций, предусмотренных технологическим процессом обработки.
Автоматический цех – производственная единица, в которой сосредоточены технологические потоки, состоящие из систем автоматических линий.
Автоматические линии классифицируются по основным признакам, влияющим на их организацию и эксплуатацию. Их делят на жесткие (синхронные) и гибкие (асинхронные), спутниковые и бесспутниковые, сквозные и несквозные, ветвящиеся и неветвящиеся.
Жесткая межоперационная связь характеризуется отсутствием межоперационных заделов. В такой автоматической линии заготовки (изделия) загружаются, обрабатываются, разгружаются и передвигаются от станка к станку одновременно или через кратные промежутки времени, и в случае остановки любого агрегата или устройства вся линия останавливается.
Гибкая межоперационная связь обеспечивается наличием межоперационных заделов, размещаемых в накопителях или транспортной системе, что создает возможность обеспечить при выходе из строя любого станка работу остальных агрегатов до истощения межоперационных заделов.
Спутниковая автоматическая линия – линия, в которой заготовки базируются, обрабатываются и транспортируются в приспособлении-спутнике. Транспортная система в этом случае должна обеспечить возврат спутников в начало линии.
Когда в составе технологического потока одна или несколько операций реализуются на параллельно работающих станках, автоматическая линия характеризуется ветвящимся транспортным потоком. Примером такого конструктивного решения служат линии для токарной обработки и шлифования внутренних поверхностей колец подшипников.
По степени совмещения обработки с транспортированием заготовки линии подразделяют на стационарные, роторные и цепные; по компоновке – на линейные, кольцевые, прямоугольные, зигзагообразные, зетобразные; по числу потоков – на однопоточные и многопоточные, с зависимыми и независимыми потоками, с поперечным, продольным и угловым расположением основного технологического оборудования. Большинство компоновок имеют незамкнутую структуру, обеспечивающую удобный доступ для обслуживания и ремонта оборудования.
По виду транспортных систем и способу передачи деталей с одной рабочей позиции на другую автоматические линии делят на линии со сквозным транспортированием через зону обработки (в основном используют для изготовления корпусных деталей на агрегатных станках), с фронтальным (боковым) транспортированием заготовки (при обработке коленчатых валов, крупных колец и фланцев), с верхним и нижним транспортными потоками (в линиях – для изготовления шестерен, мелких и средних колец подшипников, фланцев валов).
По типу встроенного основного технологического оборудования различают автоматические линии из специальных и агрегатных станков, хотя иногда имеет место компоновка из станков разных типов.
В настоящее время изготовляют автоматические линии для крупносерийного и массового производства, предназначенные для одновременной или последовательной обработки нескольких наименований однотипных, заранее известных изделий (блоки цилиндров двигателей, корпусов редукторов, насосов, клапанов, гильз, поршней и т.д.) как с автоматической, так и с ручной переналадкой. Подобные автоматические линии или системы автоматических линий называют автоматическими переналаживаемыми линиями (системами) групповой обработки; они предназначены для одновременной или последовательной обработки группы заранее заданных изделий, однотипных по размерам и технологии обработки.
По виду обрабатываемых деталей различают линии для обработки корпусных деталей (корпуса насосов, блоки компрессоров и т.д.) и линии для обработки деталей типа тел вращения (кольца подшипников, валы, гильзы и т.д.).
2. Автоматические линии для обработки деталей типа тел вращения
Детали типа тел вращения, предназначенные для обработки на автоматических линиях, в соответствии со способами базирования, транспортирования, а также использования основного технологического оборудования делят на две основные группы: детали типа валов длиной, значительно превышающей диаметр, и детали типа дисков (колец) диаметром, большим длины (ширины).
Технологические процессы обработки этих двух основных групп обычно объединяют в типовые схемы и уточняют в зависимости от конфигурации изделий и требований точности обработки.
Для токарной обработки, например, валов широко используют токарно-копировальные, автоматы, в то время как для изготовления; изделий типа дисков и колец наибольшее применение нашли горизонтальные и вертикальные многошпиндельные токарные автоматы.
Многошпиндельные токарные автоматы выпускают в патронном и прутковом исполнении (рис. 1). В патронном исполнении их оснащают автооператором для загрузки заготовок и выгрузки отработанных деталей.
Рисунок 1. Шестишпиндельный токарный автомат: 1 – станина, 2 – передняя стойка, 3, 6 – поперечные суппорты, 4 – продольный суппорт, 5 – задняя стойка, 7 – шпиндель, 8 – шпиндельный блок, 9 – траверса, 10 – механизм поддержки прутков
Многошпиндельные токарные автоматы обладают широкими технологическими возможностями при обработке разнообразных деталей, обеспечивая высокую степень концентрации обработки. По принципу работы их подразделяют на автоматы параллельного и последовательного действия. Первые на всех шпинделях реализуют одинаковые операции и за один цикл работы обрабатывают столько сравнительно несложных деталей, сколько шпинделей имеет автомат.
Наибольшее распространение получили многошпиндельные автоматы последовательного действия (рис 2), на которых заготовки с загрузочной позиции периодическим поворотом (индексацией) шпиндельного блока 1 последовательно подводятся к рабочим позициям и одновременно обрабатываются в соответствии с технологическим процессом. Автомат оснащают поперечными суппортами 2, которые получают подачу от индивидуальных кулачков, и продольным суппортом 5, расположенным на центральной гильзе 4 и имеющим продольную подачу 5пр от своего кулачка. Иногда на продольном суппорте устанавливают скользящие державки с режущим инструментом, получающие перемещение от дополнительных индивидуальных кулачков, т.е. так же, как и инструментальные шпиндели с независимым приводом.
Читать статью Производители станков – список производств в России
Рис. 2. Многошпиндельный токарный автомат последовательного действия
Шпиндели 6 автомата получают вращение от приводного вала 3 через общее центральное зубчатое колесо 7, вследствие чего они имеют одинаковую частоту вращения.
Большое число рабочих позиций шпинделей (6 – 
позволяет использовать их в разных сочетаниях. Детали сложной формы проходят обработку на всех позициях станка, перемещаясь в каждом цикле на следующую позицию (одинарная индексация). Для более простых деталей, которые можно обрабатывать при меньшем числе рабочих позиций, применяют схему параллельно-последовательной обработки. Для этого используют две позиции в качестве загрузочных и обрабатывают детали в два потока.
Для финишной обработки деталей типа тел вращения чаще всего применяют бесцентровошлифовальные автоматы, как наиболее подходящие при решении задач автоматической загрузки-разгрузки заготовок наиболее простыми методами. Кроме того, метод бесцентрового шлифования обеспечивает более высокую производительность за счет больших подач благодаря наличию жесткой опоры по всей длине обрабатываемой детали, воспринимающей силу со стороны шлифовального круга.
На автоматической линии для токарной обработки колец конических подшипников в начале установлен автоматический бункер для накопления и выдачи штучных заготовок, а в конце – магазин (с вращающимися щетками). Транспортные устройства (конвейеры подводной и отводящий, подъемники, гибкая лотковая система) передают заготовки из бункера к многошпиндельным токарным автоматам, а обработанные кольца – к прессу клеймения и далее в магазин. Наружные кольца обрабатывают на шестишпиндельных, а внутренние – на восьмишпиндельных токарных автоматах. На каждом станке реализуется полная токарная обработка кольца. Загрузка, выгрузка и поворот кольца в процессе обработки обеспечиваются автооператором.
3. Роторные автоматические линии
По структурному построению роторные линии существенно отличаются от линий из агрегатных и других станков, соединенных единой транспортной системой. Роторные линии (рис. 3) комплектуют из роторных автоматов, на которых обработка деталей выполняется в процессе непрерывного транспортирования их совместно с режущим инструментом. Таким образом, главной особенностью роторных линий является совмещение во времени транспортирования заготовок и их обработки. Траектория перемещения заготовки по всем станкам линии 1 осуществляется транспортными роторами 2.
Рис. 3. Принципиальная (a) и конструктивная (б) схемы роторной линии
Производительность роторной линии зависит от числа позиций и частоты вращения роторов. В результате совмещения времени обработки со временем транспортирования заготовок роторные линии обеспечивают высокую производительность при изготовлении небольших, сравнительно простых деталей, при малом основном технологическом времени
Роторные линии эффективно используют в массовом производстве. Необходимо указать на то, что перестановка деталей с одного ротора на другой приводит к потере точности изделия.
4. Назначение гибкого автоматизированного производства
Гибкое автоматизированное производство (ГАП) – принципиально новая концепция в машиностроении, ведущая к созданию автоматизированного предприятия будущего.
Новое в концепции ГАП состоит в том, что ему свойственен централизованный способ производства, предусматривающий как можно более полную обработку деталей на одном оборудовании.
Новая концепция позволяет полностью интегрировать весь производственный цикл – от идеи до выпуска новой продукции – путем автоматизации всего комплекса процессов производства и управления на базе ЭВМ и современных достижений в электронике и приборостроении. Переход с выпуска одного изделия на выпуск другого осуществляется без остановки технологического и другого оборудования (требуемая переналадка идет параллельно с выпуском предыдущего изделия). Обобщенным понятием, распространенным на все организационные структуры и виды ГАП, является понятие гибкая производственная система (ГПС).
ГПС – это несколько единиц технологического оборудования, снабженного средствами и системами, обеспечивающими функционирование оборудования в автоматическом режиме; при этом ГПС должна обладать свойством автоматической переналадки при переходе на производство новых изделий в пределах заданной номенклатуры. По организационным признакам ГПС подразделяют на следующие виды: гибкая автоматизированная линия (ГAJl), гибкий автоматизированный участок (ГАУ), гибкий автоматизированный цех (ГАЦ), гибкий автоматизированный завод (ГАЗ). ГАЛ и ГАУ состоят из гибких производственных моделей (ГПМ) или отдельных единиц технологического оборудования.
Под ГПМ подразумевается единица технологического оборудования, оснащенная системой ЧПУ или каким-либо другим устройством ПУ и функционирующая как самостоятельно, так и в составе ГПС; при этом все функции, связанные с изготовлением изделия, должны осуществляться автоматически.
5. Принципы создания ГПС
Принцип создания предполагает нахождение оптимального соединения универсальности и автоматизации в программно-управляемом и программноперенастраиваемом оборудовании.
Нахождение оптимума ГПС является задачей технико-экономического анализа ГПС для конкретной реализации.
ГПС строят на базе модулей. Под модулем понимают первичный элемент, выполняющий автономно или в составе ГПС более высокого уровня законченную операцию.
Являясь компонентом ГПС, модуль сам может состоять из компонентов. Компонент модуля, как и модуль, может быть самостоятельно разработан, изготовлен и внедрен, но присущие ему функции управления или технологические функции могут быть выполнены только в составе модуля.
ГПС представляет собой многоуровневую структуру, на самом нижнем уровне которой находятся гибкие автоматизированные модули, затем гибкие автоматизированные линии, следующие уровни – это ГПС участка, цеха, предприятия в целом.
Модуль и иерархичность позволяют создавать проекты любого необходимого уровня вплоть до автоматизированного предприятия.
Оборудование ГПС, как основное, так и вспомогательное, при смене изделий перенастраивается путем ввода новых управляемых программных модулей. Перенастройка модулей вручную допустима в минимальных объемах и только в случаях очевидной экономической неэффективности реализации программной перенастройки.
Построение ГПС с максимальным достижением предметной замкнутости обусловливается наибольшей эффективностью внедрения бригадных форм организации труда, повышением ответственности персонала за конечный результат труда.
Максимальная предметная замкнутость является необходимым условим сокращения длительности производственного цикла за счет уменьшения времени на межоперационное пролеживание, дополнительный контроль и транспортировку деталей и сборочных единиц с участка на участок, из цеха в цех и т.д.
6. Основные характеристики ГПС
Организационная основа ГПС – это групповое производство, являющееся формой организации дискретных (прерывных) производственных процессов, экономикоорганизационной основой которых является целевая подетальная специализация участков и цехов, а технологической составляющей – унифицированная групповая форма организации технологического процесса (ТП).
Основа технологической унификации ТП – классификация деталей и их поверхностей по конструктивно-технологическому признаку на базе общности оборудования, наладки и инструментальной оснастки, например классификация деталей машиностроения (рис. 4).
Рис. 4. Классификация деталей машиностроения
Группирование деталей для одновременной обработки на одной ГПС включает три группы условий:
- Геометрические параметры изделий, которые в основном определяют типоразмер включаемых в ГПС станков, при этом подобие формы или идентичность технологических переходов перестают играть решающую роль в составлении деталей, главными критериями становятся габариты и масса;
- Технологические параметры, определяющие возможность полной обработки каждой группы деталей на одном станке в одну – две операции или необходимость их доработки на других станках системы;
- Организационно-экономические характеристики, например обработка группы деталей для одновременного поступления на сборку, или группы деталей, обрабатываемых из одной заготовки. Группированию подлежат не только детали, но и функциональные узлы, стандартные детали и изделия
Читать статью Всё ли по ГОСТу? Какие стандарты гарантируют качество | Эксперты объясняют от Роскачества
Опыт показывает, что в новое изделие обычно переходит 30–50 % деталей старых конструкций, 20–40 % модернизированных, 10–20 % создаются вновь.
Модификация и разработка новых деталей с использованием унифицированных поверхностей позволяет сократить их разнообразие и включить их в существующие группы деталей.
Принцип использования типовых и унифицированных поверхностей при проектировании деталей реализуется в САПР К, входящую в интегрированную производственную систему.
Технология обработки новых деталей также разрабатывается с учетом технологии трех обрабатываемых групп деталей, что позволит включить новые детали в эти же группы для обработки и на этих же ГПС.
Понятие гибкости производственной системы является многокритериальным и неоднозначным.
Многообразие задач, решаемых методами гибкой автоматизации, не дает возможности сформулировать единые методы количественной оценки гибкости, позволяющие сравнивать различные системы.
В практике целесообразно оценивать три формы гибкости:
- Структурную – это свобода в выборе последовательности обработки; возможность замены при выходе из строя любой единицы оборудования на аналогичную; возможность наращивания системы на основе модульного принципа;
- Технологическую гибкость – способность производить заданное множество типов деталей различными способами; сравнения можно производить по индексу гибкости
- Организационную гибкость, которая в значительной мере определяет структуру ГПС.
где N – номенклатура деталей, выпускаемых системой за определенный период времени; К – доля деталей, изготавливаемых на системе впервые (процент обновления номенклатуры); п – число одинаковых деталей в партии;
По степени автоматизации ГПС выделяют:
- высокую степень, при которой реализуется автоматическое управление и трехсменный режим работы;
- среднюю степень – непрерывное автоматизированное управление при многостаночном обслуживании (коэффициент многостаночного обслуживания KM > 2);
- малую степень – коэффициент многостаночности KM 2.
Высокий уровень автоматизации ГПС достигается за счет значительного усложнения оборудования при существенном росте его стоимости. В связи с этим проблема обеспечения надежности приобретает особую актуальность.
В качестве показателей оценки надежности ГПС используют
где T – суммарное время пребывания в работоспособном состоянии всех ГПМ в составе ГПС, ч; Tоб – суммарное время технического обслуживания всех ГПМ плюс суммарное неперекрываемое время технического обслуживания вспомогательного оборудования, вызывающего простой одного или нескольких ГПМ в составе ГПС, ч; Tрем – суммарное время планового и непланового ремонта всех ГПМ плюс суммарное неперекрываемое время планового и непланового ремонта вспомогательного оборудования, вызывающего простой одного или нескольких ГПМ.
7. Структура гибкой производственной системы
В настоящее время значительное повышение эффективности в машиностроении, особенно в мелкосерийном и серийном производстве, может быть достигнуто за счет широкого применения ГПС, управляемых с помощью ЭВМ.
ГПС – это совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов (РТК), ГПМ, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования (СОФ) в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений характеристик оборудования.
СОФ ГПС в автоматическом или автоматизированном режиме имеют следующие структурные составные части:
- Автоматизированную транспортно-складскую систему (ATCC) – систему взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств с установкой в спутнике (на паллете) или другой транспортной таре (поддоне, кассете, в магазине) для временного накопления, распределения и доставки предметов производства и технологической оснастки к ГПМ, PTK или другому технологическому оборудованию ГПС. ATCC может выполнять автоматическое хранение, подачу на сборку элементов УСП, а также автоматическую мойку;
- Автоматизированную систему инструментального обеспечения (АСИО) – это взаимосвязанные устройства, оборудование и система управления, включая участки подготовки и настройки инструмента, его транспортировки, накопления, смены и контроля качества, обеспечивающие подготовку, хранение, автоматическую замену инструмента в магазинах, на станках;
- Автоматизированную систему удаления отходов (АСУО) – устройства с системой управления для удаления стружки и других отходов из зоны ГПМ, PTK и другого оборудования, включенного в ГПС;
- Систему автоматизированного контроля (САК) – систему контроля заданных параметров детали или изделия в процессе обработки, включающую контрольно-измерительную машину с ЧПУ, программируемые и моделирующие проверочно-испытательные машины, систему устройств и мер по контролю параметров поступающих заготовок и комплектующих изделий.
Состав и структура ГПС определяются содержанием технологического процесса, который включает:
- параметры заготовок и номенклатуру деталей;
- готовую программу выпуска деталей, определяющую цикл изготовления;
- состав технологического оборудования;
- организацию производства обслуживания оборудования в процессе изготовления, переналадки, смены инструмента, приспособления, схватов, контроля деталей;
- диагностирование, управление оборудованием и ремонтом технических средств.
В настоящее время существуют три основных направления при построении структур автоматизированных участков, линий и цехов:
Проектирование автоматической линии
После рассмотрения проектной организацией технического предложения на автоматическую линию это предложение передается на утверждение предприятию-заказчику. Крупные предприятия могут иметь собственные подразделения, занимающиеся комплексной разработкой средств автоматизации.
Заказчик рассматривает техническое предложение и в случае необходимости вносит в него необходимые дополнения и изменения, а затем возвращает проектировщику.
Проектировщик, получив от заказчика утвержденное им техническое предложение на автоматическую линию, тщательно изучает все дополнения и изменения, сделанные заказчиком по техническому предложению. Затем проектировщик приступает к разработке эскизного проекта. Эскизный проект состоит из операционного чертежа детали, обрабатываемой на линии, чертежа заготовки детали, технологического процесса обработки детали на линии, технологических операционных эскизов обработки детали на всех станках линии, общих видов станков и механизмов линии, планировки линии, циклограммы работы агрегатов линии и т.д.
Во время разработки эскизного проекта на автоматическую линию составляют задания на проектирование отдельных узлов, механизмов, инструментов линии, гидропривода, силовых головок, режущего инструмента и т.д. Проектирование может производиться как в подразделениях проектировщика, так и заказываться другим предприятиям. Каждое задание на проектирование отдельных автоматических линий должно быть четко оформлено и тщательно проработано.
Задание на проектирование приводов к станкам линии должно иметь:
- 1 .Планировку автоматической линии с нанесенными на ней станциями гидропривода и гидроцилиндрами. Для каждого гидроцилиндра, применяемого на линии, необходимо указывать размеры диаметра поршня и штока, длину хода поршня, осевое усилие на штоке для того, чтобы можно было рассчитать производительность и возможность насосной установки линии.
- 2.0бщий вид линии с нанесенными на ней электродвигателями, электромагнитами, электромагнитными муфтами, конечными выключателями и т.д. Каждый элемент электропривода должен иметь необходимую техническую характеристику, тип, мощность и т.д.
В задании на разработку режущего инструмента используют операционные эскизы обработки деталей на станках линии с указанием типа режущего инструмента, его размеров, материала и марки режущей части инструмента, а также других необходимых характеристик.
В задании на изготовление шпиндельных коробок для обработки детали в различных станках линии необходимо указать: какая операция будет выполняться, точность и чистоту обработки и режимы резания для шпиндельной коробки, материал и марку обрабатываемой детали, его твердость и припуски на обработку, конструкцию и габариты силовой головки, мощность и скорость вращения приводного электродвигателя шпиндельной коробки.
После эскизного проекта производится разработка технического проекта автоматической линии, при которой окончательно прорабатываются конструкции всех специальных узлов станков гидропривода и всех устройств и приборов электрооборудования линии. Далее окончательно уточняются конструкции и материалы режущего и мерительного инструментов.
Все чертежи узлов, оборудования линии и технологической оснастки должны быть выполнены с соблюдением технических требований.
После окончания разработки технического проекта автоматической линии проектировщик переходит к разработке рабочего проекта автоматической линии. При разработке рабочего проекта производятся деталирование и контроль всех чертежей общих видов на оборудование и технологическую оснастку, транспортные устройства и окончательная доработка всей разработанной технической документации на линию.
Рабочий проект должен иметь «Руководство» к проектируемой автоматической линии, которое содержит следующие материалы: техническую характеристику и описание устройства и работы линии, планировку оборудования линии, общие виды всех станков и механизмов, входящих в линию, операционный чертеж обрабатываемой детали и чертеж заготовки с техническими условиями, технологические эскизы на все операции обработки детали на станках линии, циклограмму работы линии, инструкцию по монтажу, приемке и эксплуатации линии, различные ведомости и т.д.
При приемке линии заказчик должен строго следить за выполнением технических условий на изготовленную автоматическую линию, а также за качеством деталей и производительностью линии.
В состав технических условий на автоматическую линию включают следующие пункты: назначение линии; качество изготовления линии, которое должно соответствовать стандарту, а также соответствующим условиям на автоматические линии; выполнение требуемой точности, чистоты и технических условий при обработке деталей на линии; производительность автоматической линии; последовательность испытания и сдачи линии на прецприятии-изготовителе; комплектность поставки оборудования и последовательность монтажа, отладки; устранение недоделок и сдачу линии предприятию-заказчику; гарантирование определенного срока работы оборудования линии.
Обработанные на линии детали должны строго соответствовать операционному чертежу на обрабатываемую деталь и техническим условиям, указанным в операционном чертеже.
Производительность автоматической линии определяется номинальным временем цикла ее работы и коэффициентом технического использования линии.
После приемки автоматической линии предприятие-заказчик самостоятельно несет ответственность за обслуживание и сохранность оборудования при нормальной эксплуатации, обеспечение линии качественными заготовками и режущим инструментом, соблюдение принятого технологического процесса обработки детали на линии, получение детали на линии, полностью соответствующей чертежу и техническим условиям.
Целесообразность проектирования и изготовления автоматической линии определяют путем сравнения технико-экономических показателей, получаемых при обработке детали на автоматической линии, с технико-экономическими показателями, полученными при обработке на неавтоматизированной линии. Основным условием для проектирования линии является снижение себестоимости обработки на поточной линии, состоящей из отдельных высокопроизводительных станков. Если при обработке детали на проектируемой автоматической линии себестоимость получения детали выше, чем на поточной, то заказ на проектирование автоматической линии теряет смысл.
Основными критериями эффективности применения автоматической линии являются снижение себестоимости и срок окупаемости капитальных вложений в нее.
Вопрос 2 Особенности проектирования технологических процессов изготовления деталей на автоматических линиях и станках с чпу
Автоматическая линия (АЛ) — это непрерывно действующий комплекс взаимосвязанного оборудования и системы управления, требующий полной временной синхронизации операций и переходов. Наиболее эффективными методами синхронизации являются концентрация и дифференциация ТП.
Дифференциация технологического процесса, упрощение и синхронизация переходов — необходимые условия надежности и производительности. Однако есть свои рациональные пределы дифференциации ТП и упрощения переходов. Чрезмерная дифференциация приводит к усложнению обслуживающего оборудования, увеличению площадей и объема обслуживания.
Целесообразная концентрация операций и переходов, может быть осуществлена путем агрегатирования, применения многоинструментальных наладок.
Для синхронизации работы в автоматической линии (АЛ) определяется лимитирующий инструмент, лимитирующий станок и лимитирующий участок, по которым устанавливается реальный такт АЛ, мин,
где Ф — действительный фонд работы оборудования, ч; N — программа выпуска, шт.
Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) обеспечивают высокую степень автоматизации и широкую универсальность, резко сокращая путь от чертежа до готовой детали в условиях как единичного, так и серийного производства.
Станки с ЧПУ дают высокую точность и качество изделий и могут использоваться при обработке сложных деталей с точными ступенчатыми или криволинейными контурами. При этом снижается себестоимость обработки, квалификация и число обслуживающего персонала. Автоматизация подготовки управляющих программ (УП) делает возможным автоматизировать весь комплекс работ: от проектирования до изготовления и контроля.
Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ определяются особенностями самих станков и, в первую очередь, их системами ЧПУ, которые обеспечивают:
сокращение времени наладки и переналадки оборудования, включая время программирования обработки, что весьма важно для работы переналаживаемых АПС;
увеличение сложности циклов обработки, что в наибольшей степени реализуется на многооперационных станках с ЧПУ (обрабатывающих центрах) при обработке сложных деталей со многими обрабатываемыми поверхностями;
возможность реализации ходов цикла со сложной траекторией, что позволяет обрабатывать детали любой сложности;
возможность унификации систем управления станков с СУ другого оборудования, например промышленных роботов (ПР), транспортеров, накопителей, автоматизированных складов, что позволяет использовать станки с ЧПУ в составе АПС и реализовать в этих автоматизированных производственных системах роботизированные ТП;
возможность использования ЭВМ для управления станками с ЧПУ, входящими в состав АПС, что позволяет значительно расширить технологические возможности всей АПС, увеличить сложность и номенклатуру деталей, обрабатываемых в АПС, автоматизировать и оптимизировать разработку маршрутной и операционной технологий, транспортно-технологических схем роботизированных процессов.
Похожие записи:
- ЕТКС. НАЛАДЧИК АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ И АГРЕГАТНЫХ СТАНКОВ (5-й разряд)
- Линия по производству гофрокартона: паровая и другая
- ГОСТ 10580-2006 Оборудование технологическое для литейного производства. Общие технические условия
- Определение потребного количества оборудования — Проектирование машиностроительных цехов и заводов
Проектирование автоматической линии — Вопросы автоматизации в машиностроении
Особенности проектирования технологических процессов изготовления деталей на автоматических линиях и станках с ЧПУ
Автоматическая линия — это непрерывно действующий комплекс взаимосвязанного оборудования и системы управления, где необходима полная временная синхронизация операций и переходов. Наиболее эффективными методами синхронизации являются концентрация и дифференциация ТП.
Дифференциация технологического процесса, упрощение и синхронизация переходов — необходимые условия надежности и производительности. Чрезмерная дифференциация приводит к усложнению обслуживающего оборудования, увеличению площадей и объема обслуживания. Целесообразная концентрация операций и переходов, не снижая практически производительность, может быть осуществлена путем агрегатирования, применением многоинструментальных наладок.
Для синхронизации работы в автоматической линии (АЛ) определяется лимитирующий инструмент, лимитирующий станок и лимитирующий участок, по которым устанавливается реальный такт выпуска АЛ (мин) по формуле
где Ф — действительный фонд работы оборудования, ч; N —программа выпуска, шт.
Для обеспечения высокой надежности АЛ разделяют на участки, которые связаны друг с другом через накопители, осуществляющие так называемую гибкую связь между участками, обеспечивая независимую работу смежных участков в случае отказа на одном из них. Внутри участка сохраняется жесткая связь. Для оборудования с жесткой связью важно планировать время и длительность плановых остановок.
Станки с ЧПУ дают высокую точность и качество изделий и могут использоваться при обработке сложных деталей с точными ступенчатыми или криволинейными контурами. При этом снижается себестоимость обработки, квалификация и число обслуживающего персонала. Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ определяются особенностями самих станков и в первую очередь их системами ЧПУ, которые обеспечивают:
1)сокращение времени наладки и переналадки оборудования; 2)увеличение сложности циклов обработки; 3) возможность реализации ходов цикла со сложной криволинейной траекторией; 4) возможность унификации систем управления (СУ) станков с СУ другого оборудования; 5) возможность использования ЭВМ для управления станками с ЧПУ, входящими в состав АПС.
Основные требования к технологии и организации механической обработки в переналаживаемых АПС на примере изготовления основных типовых деталей
Для разработки технологии в АПС характерен комплексный подход — детальная проработка не только основных, но и вспомогательных операций и переходов, включая транспортировку изделий, их контроль, складирование, испытания, упаковку.
Для стабилизации и повышения надежности обработки применяют два основных метода построения ТП:
1)использование оборудования, обеспечивающего надежную обработку почти без участия оператора;
2)регулирование параметров ТП на основе контроля изделий в ходе самого процесса.
Для повышения гибкости и эффективности в АПС используют принцип групповой технологии.
4. Особенности разработки ТП автоматизированной и роботизированной сборки
Автоматизированная сборка изделий выполняется на сборочных автоматах и АЛ. Важным условием разработки рационального ТП автоматизированной сборки является унификация и нормализация соединений, т. е. приведение их к определенной номенклатуре видов и точностей.
Главным отличием роботизированного производства является замена сборщиков сборочными роботами и выполнение контроля контрольными роботами или автоматическими контрольными устройствами.
Роботизированная сборка должна выполняться по принципу полной взаимозаменяемости или (реже) по принципу групповой взаимозаменяемости. Исключается возможность подгонки, регулировки.
Выполнение операций сборки должно проходить от простого к сложному. В зависимости от сложности и габаритов изделий выбирают форму организации сборки: стационарную или конвейерную. Состав РТК — это сборочное оборудование и приспособления, транспортная система, операционные сборочные роботы, контрольные роботы, система управления.
При разработке ТП сборки в РТК предпочтительна высокая концентрация операций, определяющая модели роботов, их функции, точность, оперативность, быстродействие. Особенно важно уточнить временные связи элементов РТК, так как и они могут определить операционные возможности, модели и количество сборочных промышленных роботов (ПР). С этой целью возможно построение циклограммы как отдельных роботизированных рабочих мест и ПР, так и всего РТК в целом.
Обучаемые роботы — это роботы, которые могут приспосабливаться к различным случайным факторам, сопровождающим запрограммированную работу. Эта приспособляемость выражается в корректировке своей же программы на основе полученного «опыта» — результатов анализа и классификации возникающих отклонений и методов их устранения.
5. Производительность АС
Эффективность автоматизации определяется, прежде всего, экономической эффективностью, а также взаимосвязью технических и экономических показателей производства. Производительность труда и коэффициент роста производительности труда являются обобщенными показателями автоматизированного производства (АП).
Методы расчета и оценки производительности автоматизированных систем
Производительность определяется числом годных деталей, изделий, комплектов, выпускаемых машиной в единицу времени. Время обработки детали машиной является величиной, обратной производительности.
При расчете, анализе и оценке производительности автоматизированного оборудования с учетом разных видов затрат времени используют четыре вида ее показателей.
1. Технологическая производительность К — максимальная теоретическая производительность при условии бесперебойной работы машины и обеспечения ее всем необходимым:
2. Цикловая производительность Q ц — теоретическая производительность машины с реальными холостыми и вспомогательными ходами и при отсутствии простоев (?t пр = 0): , 3. Техническая производительность Q т — теоретическая производительность машины с реальными холостыми ходами и учетом ее собственных простоев ?t c , связанных с выходом из строя инструментов, приспособлений, оборудования, т.е. при условии t х > 0, t всп > 0 и ?t с > 0: . 4. Фактическая производительность Q ф — производительность, учитывающая все виды потерь:
Чем чаще и длительнее простои, тем ниже производительность.
Производительность автоматических линий с разным агрегатированием
На однопоточных линиях последовательного агрегатирования концентрируют разноименные операции ТП, последовательно выполняемые для каждого изделия.
Такие линии могут иметь жесткую межагрегатную связь без межоперационных накопителей заделов или гибкую связь с установкой таких накопителей.
Техническая производительность линии с жесткой связью
где tp — время рабочих ходов цикла, определяемое длительностью обработки на лимитирующей позиции.
ВАЛ параллельного агрегатирования концентрируют одноименные операции дифференцированного технологического процесса, выполняемые на р изделиях. За время рабочего цикла Т ц выдается р изделий, следовательно цикловая производительность таких линий
В условиях массового производства используются две основные модификации этих линий:
1) линии из автоматов дискретного последовательного действия, работающих параллельно;
2) линии из автоматов параллельного действия, работающих последовательно.
Для линий первой модификации техническая производительность
Для линий второй модификации техническая производительность
Если многопоточная АЛ разделяется на участки-секции по методу равных потерь, то расчет производительности целесообразно проводить по выпускному участку
где р — число потоков выпускного участка; Т ц — длительность рабочего цикла выпускного участка; В — внецикловые потери одной рабочей позиции; q — число рабочих позиций на выпускном участке; n у — число участков в линии; W — коэффициент возрастания простоев выпускного участка из-за неполной компенсации отказов предыдущих участков.
6. Надежность в автоматизированном производстве
Надежность — это способность машин и механизмов выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих установленным режимам и условиям использования. Для автоматизированных систем надежность — это способность к бесперебойному выпуску годной продукции в установленном программой объеме в течение всего срока службы.
Основными свойствами машин, определяющими надежность, являются безотказность, долговечность и ремонтопригодность.
Показатели и методы оценки надежности.
Показатели надежности делятся на частные, которые оценивают безотказность, ремонтопригодность, долговечность по отдельности, и комплексные (обобщенные), которые оценивают все три свойства.
Частным показателем безотказности является функция надежности P (t)
где ?(t ) — параметр потока отказов, характеризующий вероятность возникновения отказов в единицу времени или за рабочий цикл; Т — период эксплуатации системы.
Технический ресурс R — равен суммарной наработке за весь срок службы Т от ввода в эксплуатацию до предельного состояния (разрушение, потеря точности):
где t раб i — i — я наработка на отказ; n — число отказов системы за период T ее эксплуатации; ?cpi — среднее время устранения i — го отказа, определяемое ремонтопригодностью системы.
Н адежность сложных многоэлементных систем
При расчленении сложной системы на отдельные элементы, для каждого из которых можно определить вероятность безотказной работы, для расчета надежности широко используют структурные схемы. В этих схемах каждый i — й элемент характеризуется своей вероятностью Pi безотказной работы в течение заданного периода времени. Исходя из этих данных, определяют вероятность безотказной работы P (t ) всей системы.
Вероятность безотказной работы такой системы при независимости отказов равна произведению вероятностей безотказной работы ее элементов:
Для повышения надежности сложных систем можно применять резервирование, когда при выходе из строя одного из элементов дублер выполняет его функции, и элемент не прекращает своей работы.
Технологическая надежность оборудования.
Технологическая надежность — это свойство оборудования сохранять значения показателей, определяющих качество осуществления технологического процесса, в заданных пределах и во времени.
К показателям качества технологического оборудования относятся его геометрическая точность, жесткость, виброустойчивость и другие показатели, которые определяют точность обработки, качество поверхности и физические характеристики материала обрабатываемой детали. К наиболее действенным методам повышения технологической надежности оборудования относится метод автоматической подналадки и саморегулирования его параметров. При реализации этого метода изменившиеся параметры автоматически восстанавливаются за счет систем саморегулирования, структура которых зависит от скорости воздействия разных процессов на параметры оборудования.
Читать статью Оборудование для литейного производства
7. Контроль и диагностика в условиях автоматизированного производства
В основе мер обеспечения надежной работы автоматизированных систем лежит непрерывный или периодический контроль за ходом технологических процессов, реализуемых в этих системах. Для реализации этих функций в современном производстве используются микропроцессоры, лазерные системы и др.
Контроль — это проверка соответствия объекта установленным техническим требованиям. Под объектом технического контроля понимаются подвергаемая контролю продукция, процессы ее создания, применения, транспортирования, хранения, технического обслуживания и ремонта, а также соответствующая техническая документация.
Следовательно, объектом может быть как продукция, так и процесс ее создания.
Важным условием эффективной работы в автоматизированном режиме и быстрого восстановления работоспособности оборудования является его оснащение средствами диагностики.
Организация автоматизированного контроля в производственных системах.
Контроль в АП может быть межоперационным (промежуточным), операционным (непосредственно на станке), послеоперационным, окончательным. Автоматизированному контролю должны подвергаться все элементы технологической системы: деталь, режущий инструмент, приспособление, само оборудование. Предпочтительными являются методы прямого контроля, хотя методы косвенного контроля шире используются при контроле инструментов, диагностике состояния оборудования.
Контроль в процессе обработки является одной из наиболее активных форм технического контроля, так как позволяет повысить качество выпускаемой продукции при одновременном увеличении производительности труда. Поэтому разрабатываются самонастраивающиеся системы управляющего контроля.
Контроль самонастраивающийся управляющий — это управляющий контроль, при котором на основе информации, получаемой при изменяющихся условиях работы, автоматически изменяются параметры настройки средства контроля до обеспечения заданной точности при произвольно меняющихся внешних и внутренних возмущениях.
Контроль деталей и изделий в автоматизированных системах
Непосредственно на участке механической обработки осуществляют контроль трех видов:
* установки заготовки в приспособление;
* размера изделия непосредственно на станке;
* выходной контроль детали.
Контроль установки заготовки в приспособление может осуществляться на конвейере перед станком или на станке непосредственно перед обработкой. В первом случае могут использоваться датчики положения, расположенные на конвейере, или специальные измерительные установки с роботами. Бесконтактные датчики положения регистрируют отклонение действительного положения измеряемой поверхности от запрограммированного или разность условной базы и измеряемой поверхности (датчики касания).
К бесконтактным датчикам относятся: оптические измерители; лазерные датчики; датчики изображения (технического зрения). Выносной контроль заготовок и деталей в процессе их транспортирования не удлиняет производственного цикла, однако наиболее оперативным является контроль заготовок и деталей непосредственно на станке. При небольшом увеличении длительности обработки он существенно повышает ее качество, активно воздействуя на процесс обработки.
Диагностика технологической системы
Важным условием эффективной эксплуатации в автоматизированном режиме, быстрого восстановления работоспособности оборудования является оснащение его средствами диагностики.
Технической диагностикой (ТД) называется процесс определения во времени технического состояния объекта диагностики (ОД) с определенной точностью в условиях ограниченной информации.
С помощью ТД решаются следующие задачи:
* определение работоспособности технических устройств;
* определение форм проявления отказов;
* разработка методов локализации, распознавания и прогнозирования скрытых дефектов без разборки или с нетрудоемкой разборкой технических устройств;
Трудоемкость сборочных работ в машиностроении составляет примерно 20-50% от общей трудоемкости изготовления изделий. На машиностроительных заводах из всего объема сборочных работ 60-70% сборочных операций выполняется вручную, 20-30% механизировано и лишь 7-10% составляют операции автоматической сборки.
Из мирового опыта известно, что автоматизация сборочных процессов повышает производительность и качество продукции, улучшает условия труда рабочих, сокращает число рабочих-сборщиков, потребную площадь помещений цеха под сборку, себестоимость выпускаемой продукции. Поэтому необходимо снижать трудоемкость сборочных работ путем автоматизации. Сборочные процессы отстают от механизации и автоматизации ТП механической обработки деталей. Применение их малой автоматизации, при которой автоматизируют отдельные сборочные операции, приводит к облегчению условий труда рабочих, несколько улучшает качество собираемых изделий, но число рабочих-сборщиков не уменьшается. Значит выборочная автоматизация дает небольшой эффект.
Высшей ступенью является комплексная автоматизация всех основных и вспомогательных сборочных работ. При этом автоматизируют все операции сборки узла или изделия с применением автоматов или линий, выполняющих ее без участия человека. Функции рабочих-наладчиков сводятся к наблюдению за правильной работой устройств, под- наладке, загрузке бункеров деталями.
Наибольший технико-экономический эффект при комплексной автоматизации сборочных процессов получают от применения автоматических линий для выполнения всего комплекса сборочных операций.
Слабая механизация и автоматизация сборочных процессов в российском машиностроении объясняется необходимостью больших капитальных и финансовых затрат на техническое перевооружение предприятий, недостаточной технологичностью собираемых изделий, отсутствием типовых устройств для автоматизации сборки, нестабильностью размеров собираемых деталей изделия.
Необходимо учитывать, что хорошо собираемая конструкция изделия при ручной сборке может оказаться непригодной для ее перевода на автоматическую. Например, сборка современных газотурбинных двигателей из-за сложности конструкции, большой номенклатуры собираемых деталей на современном уровне технологического оборудования не может быть автоматизирована. Большим препятствием для проведения работ по автоматизации процессов сборки является необходимость проектирования специальной оснастки и ее изготовления для каждого завода. Это приводит к трудности изготовления автоматизированных сборочных устройств и обходится дорого.
При разработке автоматизированных сборочных процессов конкретного изделия необходимо решить ряд вопросов, таких как выбор оптимального процесса сборки, обеспечение заданной точности, надежности и производительности устройств, выбор типа конструкции и размеров сборочной оснастки, определение требуемого темпа оборудования. Все перечисленные вопросы не имеют стандартизированных алгоритмов решения и требуют творческого подхода. Тем не менее можно выделить некоторые общие моменты, характерные для разных изделий. Например, в период разработки следует уделять должное внимание использованию типовых и групповых автоматизированных технологических сборочных процессов. Типовые сборочные процессы применяют в крупносерийном и массовом, групповые — в серийном производствах. В свою очередь, их внедрение возможно при условии проведения нормализации, унификации и улучшения технологичности собираемых узлов.
При проектировании автоматизированных процессов сборки должны быть разработаны типовые устройства определенного назначения, из которых можно компоновать различные автоматы и линии. В этом случае значительно сокращаются трудоемкость и стоимость автоматизированных сборочных устройств и уменьшаются сроки их внедрения на заводах.
Чтобы успешно автоматизировать серийное производство, необходимо разработать переналаживаемые сборочные автоматы с различными системами программного управления. Это, в свою очередь, требует изучения надежности и отказов в работе автоматического сборочного оборудования на предприятиях, где оно уже используется, и опыта настройки автоматизированных устройств.
В массовом производстве ТП сборки основаны на принципе подвижно-поточной организации, предусматривающей:
* разделение всего ТП сборки на ряд последовательно выполняемых по времени и выстроенных в пространстве сборочных операций, осуществляемых в определенном комплексе сборочных работ операторами-сборщиками;
* применение специальных транспортных устройств для перемещения собираемых узлов между сборочными устройствами и обеспечения заданного темпа сборки;
* применение специальных транспортных устройств для подачи деталей и узлов к главному сборочному конвейеру для сборки изделий;
* использование специального и унифицированного инструмента и приспособлений для механизации и автоматизации процесса;
* механическую обработку деталей и сборку узлов изделий в механосборочных цехах.
При такой организации производства поточная сборка всех изделий на главном сборочном конвейере выполняется из готовых собранных узлов и агрегатов, соединяемых между собой крепежными деталями.
Разделение сборки изделий в массовом производстве на подузловую, узловую и общую позволяет на всех этапах применять поточную сборку в основном на подвижных транспортных устройствах (конвейерах).
Сборочные конвейеры по виду работ разделяются на конвейеры периодического (пульсирующего) и непрерывного движения. Первые периодически перемещают собираемые узлы или изделия между рабочими сборочными местами через определенные промежутки времени, равные темпу сборки. Вторые движутся непрерывно и широко применяются в массовом производстве.
Вид сборочных конвейеров и их конструкцию выбирают в зависимости от конструкции собираемых узлов или изделий и заданной программы выпуска. В массовом производстве автоматизацию отдельных операций проводят путем оснащения их механизированным сборочным инструментом, электро- и пневмоподъемниками, специальными механизмами и устройствами для запрессовки, клепки, пайки, сварки, окраски и контроля собранного узла. Автоматизируют сборку как простых, так и сложных узлов.
В зависимости от вида сборки специальные стенды с пневматическими и эксцентриковыми прессами применяют для запрессовки на валики шестерен, втулок. Типовые схемы автоматических и полуавтоматических сборочных агрегатов для автоматической и полуавтоматической сборки. Сборочное оборудование и технологическая оснастка могут иметь различную степень автоматизации. Оборудование, на котором можно автоматически выполнять все приемы процесса сборки, например, выдачу деталей, их перемещение, ориентирование, соединение и в отдельных случаях закрепление, называют сборочным автоматом. Процесс автоматизированной сборки может проводиться на одной или нескольких рабочих позициях сборочного агрегата (автомата), или автоматической сборочной линии, состоящей из отдельных агрегатов. Оборудование, на котором только часть приемов сборочного процесса выполняется автоматически, а остальные вручную, называют сборочным полуавтоматом. Изучение конструкций автоматического сборочного оборудования показывает, что оно имеет типовые узлы. Рассмотрим типовую схему сборочного устройства, представляющего собой однопозиционный сборочный автомат (рис. 22.1). Он состоит из автоматического бункерного или магазинного устройства 1, в котором находится запас собираемых деталей. Из бункера детали по одной штуке в ориентированном положении поступают в лоток 2. Пройдя его, они поступают в магазин 4, служащий для хранения небольшого запаса деталей и бесперебойной подачи их в питатель. Питатель 3 подает детали из магазина 4 на сборочную позицию5 в ориентированном виде с заданным ритмом. На сборочной позиции 5 до момента сопряжения детали удерживаются в заданном положении специальным устройством 7. В зависимости от вида соединений на сборочной позиции 5 могут быть установлены механизмы 6 для закрепления деталей: пресс, сварочный аппарат и т.д. Собранные узлы с позиции 5 перемещаются специальным механизмом разгрузки (на рис. 22.1 отсутствует). В конструкцию сборочного автомата входит система, управляющая работой его узлов. Она может быть встроена в автомат или дана на отдельном пульте управления. При многопозиционной автоматизированной сборке в состав оборудования входит механизм для перемещения узла между всеми сборочными позициями.
Читать статью Промышленное оборудование: виды и классификация
Рис. 2.2.1. Схема компоновки однопознционного сборочного автомата: 1 — бункер; 2 — лоток; 3 — питатель; 4 — магазин; 5 — сборочная позиция; 6 — механизмы крепления; 7 — устройство ориентации
В настоящее время для автоматизации ТП сборки применяют следующие типы сборочного оборудования.
1. Однопозиционные сборочные полуавтоматы для сборки несложных узлов, состоящих из небольшого числа деталей. Базовую деталь и часть деталей, трудно поддающихся автоматической ориентации, устанавливают на сборочную позицию вручную. Остальные подаются из бункеров и устанавливаются на узел автоматически в заданной последовательности. Собранный узел снимается автоматическим выталкивающим устройством или вручную.
2. Однопозиционные сборочные автоматы, в которых собираемые детали подаются из бункеров на позицию сборки узла автоматически. Собранный узел со сборочной позиции удаляется также автоматически. Это оборудование можно встраивать в автоматические сборочные линии.
3. Многопозиционные сборочные полуавтоматы применяют для сборки более сложных узлов с относительно большим числом переходов и приемов сборки. Они имеют поворотный стол, на позициях которого установлены сборочные приспособления для закрепления деталей собираемого узла. Стол через определенный промежуток времени поворачивается делительным устройством на заданный угол в зависимости от числа позиций. Базовую деталь, а также детали, которые из бункера трудно подать па какую-то сборочную позицию автоматически, устанавливают в приспособлении вручную. На рис. 22.2 дана схема работы сборочного полуавтомата с круглым столом, на позициях 2, 3, 4, 5, 8, 9 которого закреплены приспособления для сборки подузла. Простые узлы собирают на полуавтоматах данного типа за один оборот стола.
Рис. 2.2.2. Примерная схема сборки подузлов на полуавтомате: 1 — позиция для ручной загрузки базовой детали подузла; 2, 3, 4, 5, 8, 9 — сборочные позиции, на которых подача деталей из бункеров и сборка проводятся автоматически; 6, 10 — позиции для ручной сборки; 7 — позиция для автоматического контроля сборки; 11 — позиция для автоматической продувки и смазки; 12 — позиция для автоматического съема собранного узла
Многопозиционные сборочные автоматы применяют для сборки узлов средней сложности. Все детали на позиции подаются из бункерных или магазинных загрузочных устройств автоматически. Собранный узел с последней позиции снимается автоматически.
Схема работы многопозиционного сборочного автомата с круглым столом приведена на рис. 22.3. На позициях 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9 автоматически собирается узел, детали на сборочные позиции подаются автоматическими устройствами; на позициях 5 и 11 проводится автоматический контроль, на позиции 10осуществляется продувка деталей, позиция 12 служит для выгрузки.
Автоматические и полуавтоматические линии применяют для сборки более сложных узлов или изделий. Используют схемы как с линейным расположением, так и замкнутым контуром сборочного оборудования (рис. 22.4). В состав автоматических линий входит универсальное или специальное полуавтоматическое или автоматическое оборудование. Собираемые узлы или изделия устанавливают и закрепляют в приспособлениях-спутниках, соединенных замкнутой цепью, и периодически через определенное время они перемещаются между сборочными позициями. В начале линии проводится установка базовой детали, в конце — съем готового узла. Нижняя ветвь замкнутой цепи возвращает спутники на сборочные позиции.
Рис. 2.2.3. Процесс сборки подузлов, узлов на многопозиционных сборочных автоматах: 1-4, 6-9 — позиции автоматической сборки узла, на которые детали подаются автоматическими устройствами; 5, 11 позиции автоматического контроля; 10 — позиция продувки; 12 — позиция выгрузки
Рис. 2.2.4. Схемы сборки узлов на автоматической или полуавтоматической линии: а — с линейным размещением сборочного оборудования: 1 — позиция ручной загрузки; 2-11 — позиции автоматической сборки узла; б — с замкнутым размещением оборудования: 1 — позиция ручной загрузки; 2-4, 6, 7 — позиции автоматической сборки с автоматической подачей деталей из бункеров; 5, 8 — позиции ручной сборки;9 позиция продувки; 10 — позиция контроля; 11 — позиция смазки; 12 — позиция разгрузки собранного узла
Полуавтоматические сборочные линии с шаговым штанговым транспортером применяют для сборки крупных узлов или изделий (рис. 22.5).
Рис. 2.2.5. Схема полуавтоматической сборочной линии для сборки узлов с шаговым штанговым транспортером: 1 — сборочный узел; 2 — направляющие; 3 — штанга; 4 — зажим; 5 — фиксирующие пальцы; 6 — собачки
Базовую деталь на первую сборочную позицию линии устанавливают вручную или с помощью подъемных устройств. Сборочные узлы 1 перемещаются между позициями по направляющим планкам 2 собачками 6,закрепленными в штанге 3, и подаются на соответствующую позицию, где фиксируются пальцами 5 и закрепляются гидравлическими зажимами 4 одновременно на всех сборочных позициях.
Технически и экономически обоснованный вариант автоматизации ТП сборки изделия является основным материалом для конструирования сборочных автоматов, полуавтоматов, транспортных средств, окончательной планировки сборочной линии, определения площади, занимаемой ею, и числа рабочих, обслуживающих ее.
Роторные сборочные автоматы и линии применяют для сборки небольших изделий или узлов. Технологический процесс сборки происходит непрерывно без периодических остановок одного или нескольких связанных в одну систему многопозиционных столов (роторов), на которых размещаются сборочные приспособления с установленными в них собираемыми изделиями. На рис. 22.6 дана схема работы сборочного автомата роторного типа.
Рис. 2.2.6. Схема роторного сборочного автомата: 1, 2 — головки питающих роторов; 3 — ротор
Собираемые изделия передаются с одного сборочного ротора на другой специальными транспортными (питающими и снимающими) роторами. Детали подаются к ним из бункерных или магазинных загрузочных устройств. На автоматических роторных сборочных установках или линиях можно производить запрессовку, развальцовку, обжимку и другие сборочные операции, а также контролировать узлы по заданным размерам.
При сборке узлов из нескольких деталей сборочные роторные автоматы имеют два-три питающих ротора, расположенных последовательно против соответствующих позиций.
Роторные автоматы могут иметь автоматические измерительные устройства для контроля правильного положения собираемых деталей.
На автоматических сборочных линиях нет заделов между сборочными агрегатами, так как механизмы и инструменты не требуют частой смены и подналадки. Наладочные и подналадочные работы проводят между сменами.
Существуют две системы управления сборочными полуавтоматами, автоматами и автоматическими сборочными линиями: централизованные и децентрализованные.
Любая система управления должна обеспечивать:
* работу автомата или сборочной линии в заданном ритме;
* синхронную работу всех узлов автомата или всего оборудования сборочной линии;
* блокировку узлов автомата или линии для предотвращения брака или поломки;
* контроль качества собираемых узлов.
В централизованных системах управления применяются командоаппараты с непрерывно или периодически вращающимся распределительным валом с кулачками, которые управляют работой технологических и вспомогательных органов непосредственно или через промежуточные связи. Системы управления разрабатывают на основании циклограммы работы автомата или сборочной автоматической линии.
Децентрализованные системы управления применяют для управления работой весьма сложных сборочных автоматов и автоматических линий. Они допускают включение любого исполнительного органа после получения сигнала об окончании работы предыдущего. Сигналы подаются в функции пути путевыми переключателями или в функции времени с помощью реле времени.
Наиболее совершенной формой поточной автоматической сборки является комплексная автоматическая сборка. В этом случае автоматическое оборудование выполняет все сборочные операции и виды контроля собираемых узлов, очищает и заправляет их смазкой, а также проводит различные операции механической обработки. Контролируются размеры сопряжений, получаемых при сборке, зазоры и взаимное положение деталей в собранном узле. Собранные узлы проверяют на герметичность в процессе гидравлического или пневматического испытания и соответствие техническим требованиям.
Перемещение собираемых узлов транспортными устройствами на автоматической сборочной линии должно соответствовать заданному темпу сборки.
В зависимости от конструкции узлов или изделий в состав сборочной автоматической линии могут входить следующие устройства: бункерные или штабельные загрузочные устройства — питатели, транспортные устройства, приспособления для установки и зажима узлов, делительные и фиксирующие, контрольно-измерительные, сборочные устройства и т.д.
Большое внимание следует уделять контролю установки деталей и подузлов в начальном и конечном положениях.
Читать статью Литейное оборудование | это. Что такое Литейное оборудование?
В автоматические сборочные линии следует встраивать устройства, прекращающие работу в случаях отсутствия детали или неправильного ее положения на одной из позиций сборки. В качестве таких устройств применяют упоры с электроконтактными или пневматическими датчиками для крупных деталей и фотоэлементы для мелких.
Если на одной из позиций сборочной линии обнаружено неправильное положение детали или ее отсутствие, то автоматическая сборочная линия с централизованной системой управления останавливается в результате срабатывания блокировочного устройства. При децентрализованной системе в случае обнаружения брака на одной из позиций линия останавливается, бракованный узел перемещается транспортным устройством на следующие позиции, но исполнительные органы на последующих операциях, не получая соответствующего сигнала с предыдущей, не проводят работу по сборке. Следовательно, собираемый узел, получив дефект на какой-либо сборочной операции, проходит все последующие, но сборочные работы на нем не проводят, и в конце линии он идет в брак.
Проектирование автоматической линии
После рассмотрения проектной организацией технического предложения на автоматическую линию это предложение передается на утверждение предприятию-заказчику. Крупные предприятия могут иметь собственные подразделения, занимающиеся комплексной разработкой средств автоматизации.
Заказчик рассматривает техническое предложение и в случае необходимости вносит в него необходимые дополнения и изменения, а затем возвращает проектировщику.
Проектировщик, получив от заказчика утвержденное им техническое предложение на автоматическую линию, тщательно изучает все дополнения и изменения, сделанные заказчиком по техническому предложению. Затем проектировщик приступает к разработке эскизного проекта. Эскизный проект состоит из операционного чертежа детали, обрабатываемой на линии, чертежа заготовки детали, технологического процесса обработки детали на линии, технологических операционных эскизов обработки детали на всех станках линии, общих видов станков и механизмов линии, планировки линии, циклограммы работы агрегатов линии и т.д.
Во время разработки эскизного проекта на автоматическую линию составляют задания на проектирование отдельных узлов, механизмов, инструментов линии, гидропривода, силовых головок, режущего инструмента и т.д. Проектирование может производиться как в подразделениях проектировщика, так и заказываться другим предприятиям. Каждое задание на проектирование отдельных автоматических линий должно быть четко оформлено и тщательно проработано.
Задание на проектирование приводов к станкам линии должно иметь:
- 1 .Планировку автоматической линии с нанесенными на ней станциями гидропривода и гидроцилиндрами. Для каждого гидроцилиндра, применяемого на линии, необходимо указывать размеры диаметра поршня и штока, длину хода поршня, осевое усилие на штоке для того, чтобы можно было рассчитать производительность и возможность насосной установки линии.
- 2.0бщий вид линии с нанесенными на ней электродвигателями, электромагнитами, электромагнитными муфтами, конечными выключателями и т.д. Каждый элемент электропривода должен иметь необходимую техническую характеристику, тип, мощность и т.д.
В задании на разработку режущего инструмента используют операционные эскизы обработки деталей на станках линии с указанием типа режущего инструмента, его размеров, материала и марки режущей части инструмента, а также других необходимых характеристик.
В задании на изготовление шпиндельных коробок для обработки детали в различных станках линии необходимо указать: какая операция будет выполняться, точность и чистоту обработки и режимы резания для шпиндельной коробки, материал и марку обрабатываемой детали, его твердость и припуски на обработку, конструкцию и габариты силовой головки, мощность и скорость вращения приводного электродвигателя шпиндельной коробки.
После эскизного проекта производится разработка технического проекта автоматической линии, при которой окончательно прорабатываются конструкции всех специальных узлов станков гидропривода и всех устройств и приборов электрооборудования линии. Далее окончательно уточняются конструкции и материалы режущего и мерительного инструментов.
Все чертежи узлов, оборудования линии и технологической оснастки должны быть выполнены с соблюдением технических требований.
После окончания разработки технического проекта автоматической линии проектировщик переходит к разработке рабочего проекта автоматической линии. При разработке рабочего проекта производятся деталирование и контроль всех чертежей общих видов на оборудование и технологическую оснастку, транспортные устройства и окончательная доработка всей разработанной технической документации на линию.
Рабочий проект должен иметь «Руководство» к проектируемой автоматической линии, которое содержит следующие материалы: техническую характеристику и описание устройства и работы линии, планировку оборудования линии, общие виды всех станков и механизмов, входящих в линию, операционный чертеж обрабатываемой детали и чертеж заготовки с техническими условиями, технологические эскизы на все операции обработки детали на станках линии, циклограмму работы линии, инструкцию по монтажу, приемке и эксплуатации линии, различные ведомости и т.д.
При приемке линии заказчик должен строго следить за выполнением технических условий на изготовленную автоматическую линию, а также за качеством деталей и производительностью линии.
В состав технических условий на автоматическую линию включают следующие пункты: назначение линии; качество изготовления линии, которое должно соответствовать стандарту, а также соответствующим условиям на автоматические линии; выполнение требуемой точности, чистоты и технических условий при обработке деталей на линии; производительность автоматической линии; последовательность испытания и сдачи линии на прецприятии-изготовителе; комплектность поставки оборудования и последовательность монтажа, отладки; устранение недоделок и сдачу линии предприятию-заказчику; гарантирование определенного срока работы оборудования линии.
Обработанные на линии детали должны строго соответствовать операционному чертежу на обрабатываемую деталь и техническим условиям, указанным в операционном чертеже.
Производительность автоматической линии определяется номинальным временем цикла ее работы и коэффициентом технического использования линии.
После приемки автоматической линии предприятие-заказчик самостоятельно несет ответственность за обслуживание и сохранность оборудования при нормальной эксплуатации, обеспечение линии качественными заготовками и режущим инструментом, соблюдение принятого технологического процесса обработки детали на линии, получение детали на линии, полностью соответствующей чертежу и техническим условиям.
Целесообразность проектирования и изготовления автоматической линии определяют путем сравнения технико-экономических показателей, получаемых при обработке детали на автоматической линии, с технико-экономическими показателями, полученными при обработке на неавтоматизированной линии. Основным условием для проектирования линии является снижение себестоимости обработки на поточной линии, состоящей из отдельных высокопроизводительных станков. Если при обработке детали на проектируемой автоматической линии себестоимость получения детали выше, чем на поточной, то заказ на проектирование автоматической линии теряет смысл.
Основными критериями эффективности применения автоматической линии являются снижение себестоимости и срок окупаемости капитальных вложений в нее.
Вопрос 2 Особенности проектирования технологических процессов изготовления деталей на автоматических линиях и станках с чпу
Автоматическая линия (АЛ) — это непрерывно действующий комплекс взаимосвязанного оборудования и системы управления, требующий полной временной синхронизации операций и переходов. Наиболее эффективными методами синхронизации являются концентрация и дифференциация ТП.
Дифференциация технологического процесса, упрощение и синхронизация переходов — необходимые условия надежности и производительности. Однако есть свои рациональные пределы дифференциации ТП и упрощения переходов. Чрезмерная дифференциация приводит к усложнению обслуживающего оборудования, увеличению площадей и объема обслуживания.
Целесообразная концентрация операций и переходов, может быть осуществлена путем агрегатирования, применения многоинструментальных наладок.
Для синхронизации работы в автоматической линии (АЛ) определяется лимитирующий инструмент, лимитирующий станок и лимитирующий участок, по которым устанавливается реальный такт АЛ, мин,
где Ф — действительный фонд работы оборудования, ч; N — программа выпуска, шт.
Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) обеспечивают высокую степень автоматизации и широкую универсальность, резко сокращая путь от чертежа до готовой детали в условиях как единичного, так и серийного производства.
Станки с ЧПУ дают высокую точность и качество изделий и могут использоваться при обработке сложных деталей с точными ступенчатыми или криволинейными контурами. При этом снижается себестоимость обработки, квалификация и число обслуживающего персонала. Автоматизация подготовки управляющих программ (УП) делает возможным автоматизировать весь комплекс работ: от проектирования до изготовления и контроля.
Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ определяются особенностями самих станков и, в первую очередь, их системами ЧПУ, которые обеспечивают:
сокращение времени наладки и переналадки оборудования, включая время программирования обработки, что весьма важно для работы переналаживаемых АПС;
увеличение сложности циклов обработки, что в наибольшей степени реализуется на многооперационных станках с ЧПУ (обрабатывающих центрах) при обработке сложных деталей со многими обрабатываемыми поверхностями;
возможность реализации ходов цикла со сложной траекторией, что позволяет обрабатывать детали любой сложности;
возможность унификации систем управления станков с СУ другого оборудования, например промышленных роботов (ПР), транспортеров, накопителей, автоматизированных складов, что позволяет использовать станки с ЧПУ в составе АПС и реализовать в этих автоматизированных производственных системах роботизированные ТП;
возможность использования ЭВМ для управления станками с ЧПУ, входящими в состав АПС, что позволяет значительно расширить технологические возможности всей АПС, увеличить сложность и номенклатуру деталей, обрабатываемых в АПС, автоматизировать и оптимизировать разработку маршрутной и операционной технологий, транспортно-технологических схем роботизированных процессов.
Похожие записи:
- Характеристики гофрокартона, классификации, типы гофрокартона
- ПУЭ. Раздел 3. Защита и автоматика
- Зуботехническая лаборатория и ее оборудование: столы, материалы, инструменты
- Отчет по практике на токарных станках
Автоматизированное производство
Основой автоматизации производства являются технологические процессы (ТП), которые должны обеспечивать высокую производительность, надежность, качество и эффективность изготовления изделий.
Характерной особенностью ТП обработки и сборки является строгая ориентация деталей и инструмента относительно друг друга в рабочем процессе (первый класс процессов).
Термообработка, сушка, окраска и прочее в отличие от обработки и сборки не требуют строгой ориентации детали (второй класс процессов).
ТП классифицируют по непрерывности на дискретные и непрерывные.
Разработка ТП АП по сравнению с технологией неавтоматизированного производства имеет свою специфику:
1.Автоматизированные ТП включают не только разнородные операции механической обработки резанием, но и обработку давлением, термообработку, сборку, контроль, упаковку, а также транспортно-складские и другие операции.
2.Требования к гибкости и автоматизации производственных процессов диктуют необходимость комплексной и детальной проработки технологии, тщательного анализа объектов производства, проработки маршрутной и операционной технологии, обеспечения надежности и гибкости процесса изготовления изделий с заданным качеством.
3.При широкой номенклатуре изделий технологические решения многовариантны.
4.Возрастает степень интеграции работ, выполняемых различными технологическими подразделениями.
Основные принципы построения технологии механообработки в АПС, Принцип завершенности, Принцип малооперационной технологии., Принцип «малолюдной» технологии., Принцип «безотладочной» технологии, Принцип активно-управляемой технологии., Принцип оптимальности
Помимо рассмотренных для технологии АПС характерны и др. принципы: компьютерной технологии, информационной обеспеченности, интеграции, безбумажной документации, групповой технологии.
2. Типовые и групповые ТП
Типизация технологических процессов для сходных по конфигурации и технологическим особенностям групп деталей предусматривает их изготовление по одинаковым ТП, основанным на применении наиболее совершенных методов обработки и обеспечивающим достижение наивысшей производительности, экономичности и качества. Основа типизации — правила обработки отдельных элементарных поверхностей и правила назначения очередности обработки этих поверхностей. Типовые ТП находят применение, главным образом, в крупносерийном и массовом производстве.
34 стр., 16789 слов
Технология производства изделий из композиционных материалов
. конструкции; механическая обработка деталей; маркировка и выходной контроль изделия. 1. Подготовительные технологические процессы Производство изделий из КМ начинается с подготовительных технологических процессов: подготовка исходных . работоспособность всех узлов установки, чистоту валиков, исправность вентиляции. В процессе работы строго соблюдать руководства по эксплуатации установки. Таблица 2 — .
Принцип групповой технологии лежит в основе технологии переналаживаемого производства — мелко- и среднесерийного. В отличие от типизации ТП при групповой технологии общим признаком является общность обрабатываемых поверхностей и их сочетаний. Поэтому групповые методы обработки характерны для обработки деталей с широкой номенклатурой.
И типизация ТП, и метод групповой технологии являются основными направлениями унификации технологических решений, повышающей эффективность производства.
Классификация деталей
Классификацию производят в целях определения групп технологически однородных деталей для их совместной обработки в условиях группового производства. Выполняют ее в два этапа: первичная классификация, т. е. кодирование деталей обследуемого производства по конструктивно-технологическим признакам; вторичная классификация, т. е. группирование деталей с одинаковыми или несущественно отличающимися признаками классификации.
При классификации деталей нужно учитывать следующие признаки: конструктивные — габаритные размеры, массу, материал, вид обработки и заготовки; число операций обработки; точностные и другие показатели.
Группирование деталей выполняют в такой последовательности: выбор совокупности деталей на уровне классов, например тела вращения для механообрабатывающего производства; выбор совокупности деталей на уровне подкласса, например детали типа вала; классификация деталей по комбинации поверхностей, например валы с комбинацией гладких цилиндрических поверхностей; группирование по габаритным размерам с выделением областей с максимальной плотностью распределения размеров; определение по диаграмме областей с наибольшим числом наименований деталей.
Технологичность конструкций изделий для условий АП
Конструкция изделия считается технологичной, если для его изготовления и эксплуатации требуются минимальные затраты материалов, времени и средств. Оценка технологичности проводится по качественным и количественным критериям отдельно для заготовок, обрабатываемых деталей, сборочных единиц.
Детали, подлежащие обработке в АП, должны быть технологичны, т. е. просты по форме, габаритам, состоять из стандартных поверхностей и иметь максимальный коэффициент использования материала.
Детали, подлежащие сборке, должны иметь как можно больше стандартных поверхностей соединений, простейших элементов ориентации сборочных единиц и деталей.
3. Особенности проектирования технологических процессов изготовления деталей на автоматических линиях и станках с ЧПУ
Автоматическая линия — это непрерывно действующий комплекс взаимосвязанного оборудования и системы управления, где необходима полная временная синхронизация операций и переходов. Наиболее эффективными методами синхронизации являются концентрация и дифференциация ТП.
Дифференциация технологического процесса, упрощение и синхронизация переходов — необходимые условия надежности и производительности. Чрезмерная дифференциация приводит к усложнению обслуживающего оборудования, увеличению площадей и объема обслуживания. Целесообразная концентрация операций и переходов, не снижая практически производительность, может быть осуществлена путем агрегатирования, применением многоинструментальных наладок.
14 стр., 6989 слов
«Технология продажи меховых изделий»
. размерам и ростам (таб.2). Таблица 2 Классификация и ассортимент меховых изделий 2. Меховые детали для одежды с верхом из кожи, тканей (меховая часть комбинированной одежды) 3. . группам качества, группам серебристости, цвету и окраске, степени чистоты окраски, виду их обработки должна соответствовать требованиям нормативно-технической документации на выделанные меховые шкурки. Ассортимент женской .
Для синхронизации работы в автоматической линии (АЛ) определяется лимитирующий инструмент, лимитирующий станок и лимитирующий участок, по которым устанавливается реальный такт выпуска АЛ (мин) по формуле
где Ф — действительный фонд работы оборудования, ч; N —программа выпуска, шт.
Для обеспечения высокой надежности АЛ разделяют на участки, которые связаны друг с другом через накопители, осуществляющие так называемую гибкую связь между участками, обеспечивая независимую работу смежных участков в случае отказа на одном из них. Внутри участка сохраняется жесткая связь. Для оборудования с жесткой связью важно планировать время и длительность плановых остановок.
Станки с ЧПУ дают высокую точность и качество изделий и могут использоваться при обработке сложных деталей с точными ступенчатыми или криволинейными контурами. При этом снижается себестоимость обработки, квалификация и число обслуживающего персонала. Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ определяются особенностями самих станков и в первую очередь их системами ЧПУ, которые обеспечивают:
1)сокращение времени наладки и переналадки оборудования; 2)увеличение сложности циклов обработки; 3) возможность реализации ходов цикла со сложной криволинейной траекторией; 4) возможность унификации систем управления (СУ) станков с СУ другого оборудования; 5) возможность использования ЭВМ для управления станками с ЧПУ, входящими в состав АПС.
Основные требования к технологии и организации механической обработки в переналаживаемых АПС на примере изготовления основных типовых деталей
Для разработки технологии в АПС характерен комплексный подход — детальная проработка не только основных, но и вспомогательных операций и переходов, включая транспортировку изделий, их контроль, складирование, испытания, упаковку.
Для стабилизации и повышения надежности обработки применяют два основных метода построения ТП:
1)использование оборудования, обеспечивающего надежную обработку почти без участия оператора;
2)регулирование параметров ТП на основе контроля изделий в ходе самого процесса.
Для повышения гибкости и эффективности в АПС используют принцип групповой технологии.
4. Особенности разработки ТП автоматизированной и роботизированной сборки
Автоматизированная сборка изделий выполняется на сборочных автоматах и АЛ. Важным условием разработки рационального ТП автоматизированной сборки является унификация и нормализация соединений, т. е. приведение их к определенной номенклатуре видов и точностей.
Главным отличием роботизированного производства является замена сборщиков сборочными роботами и выполнение контроля контрольными роботами или автоматическими контрольными устройствами.
Роботизированная сборка должна выполняться по принципу полной взаимозаменяемости или (реже) по принципу групповой взаимозаменяемости. Исключается возможность подгонки, регулировки.
Выполнение операций сборки должно проходить от простого к сложному. В зависимости от сложности и габаритов изделий выбирают форму организации сборки: стационарную или конвейерную. Состав РТК — это сборочное оборудование и приспособления, транспортная система, операционные сборочные роботы, контрольные роботы, система управления.
4 стр., 1843 слов
Проектирование технологического оборудования и линий
. и фактической производительности основного оборудования линии производства пастеризованного молока производительность сепаратора 8000 производительность теоретическая 8500 . Лабораторный практикум по дисциплине «Проектирование технологического оборудования и линий» Вельтищев В.Н. Каф. Пищевых . технологией производства того или иного изделия. Задачи характеризуют технологические операции, которые .
При разработке ТП сборки в РТК предпочтительна высокая концентрация операций, определяющая модели роботов, их функции, точность, оперативность, быстродействие. Особенно важно уточнить временные связи элементов РТК, так как и они могут определить операционные возможности, модели и количество сборочных промышленных роботов (ПР).
С этой целью возможно построение циклограммы как отдельных роботизированных рабочих мест и ПР, так и всего РТК в целом.
Обучаемые роботы — это роботы, которые могут приспосабливаться к различным случайным факторам, сопровождающим запрограммированную работу. Эта приспособляемость выражается в корректировке своей же программы на основе полученного «опыта» — результатов анализа и классификации возникающих отклонений и методов их устранения.
5. Производительность АС
Эффективность автоматизации определяется, прежде всего, экономической эффективностью, а также взаимосвязью технических и экономических показателей производства. Производительность труда и коэффициент роста производительности труда являются обобщенными показателями автоматизированного производства (АП).
Методы расчета и оценки производительности автоматизированных систем
Производительность определяется числом годных деталей, изделий, комплектов, выпускаемых машиной в единицу времени. Время обработки детали машиной является величиной, обратной производительности.
При расчете, анализе и оценке производительности автоматизированного оборудования с учетом разных видов затрат времени используют четыре вида ее показателей.
1. Технологическая производительность К — максимальная теоретическая производительность при условии бесперебойной работы машины и обеспечения ее всем необходимым:
.
2. Цикловая производительность Q ц — теоретическая производительность машины с реальными холостыми и вспомогательными ходами и при отсутствии простоев (Σt пр = 0):
,
3. Техническая производительность Q т — теоретическая производительность машины с реальными холостыми ходами и учетом ее собственных простоев Σt c , связанных с выходом из строя инструментов, приспособлений, оборудования, т.е. при условии t х > 0, t всп > 0 и Σt с > 0:
.
4. Фактическая производительность Q ф — производительность, учитывающая все виды потерь:
28 стр., 13585 слов
Организация технохимического и микробиологического контроля автоматизированного .
. Сменная мощность фабрики мороженого: где Н – расчетное количество смен работы предприятия. кг/см Технологический процесс производства мороженого на молочной основе осуществляют согласно схеме, приведенной на . рисунке 1.1 Рисунок 1.1 – Технологическая схема производства мороженого Для производства мороженого используется следующее сырье: молоко коровье не ниже II-го .
.
Чем чаще и длительнее простои, тем ниже производительность.
Производительность автоматических линий с разным агрегатированием
На однопоточных линиях последовательного агрегатирования концентрируют разноименные операции ТП, последовательно выполняемые для каждого изделия.
Такие линии могут иметь жесткую межагрегатную связь без межоперационных накопителей заделов или гибкую связь с установкой таких накопителей.
Техническая производительность линии с жесткой связью
,
ВАЛ параллельного агрегатирования концентрируют одноименные операции дифференцированного технологического процесса, выполняемые на р изделиях. За время рабочего цикла Т ц выдается р изделий, следовательно цикловая производительность таких линий
.
В условиях массового производства используются две основные модификации этих линий:
1) линии из автоматов дискретного последовательного действия, работающих параллельно;
2) линии из автоматов параллельного действия, работающих последовательно.
Для линий первой модификации техническая производительность
.
Для линий второй модификации техническая производительность
.
Если многопоточная АЛ разделяется на участки-секции по методу равных потерь, то расчет производительности целесообразно проводить по выпускному участку
,
где р — число потоков выпускного участка; Т ц — длительность рабочего цикла выпускного участка; В — внецикловые потери одной рабочей позиции; q — число рабочих позиций на выпускном участке; n у — число участков в линии; W — коэффициент возрастания простоев выпускного участка из-за неполной компенсации отказов предыдущих участков.
6. Н адежность в автоматизированном производстве
Надежность — это способность машин и механизмов выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих установленным режимам и условиям использования. Для автоматизированных систем надежность — это способность к бесперебойному выпуску годной продукции в установленном программой объеме в течение всего срока службы.
Основными свойствами машин, определяющими надежность, являются безотказность, долговечность и ремонтопригодность.
9 стр., 4186 слов
Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения
. Для уточнения деталей — оставляйте пожалуйста заявку. Спасибо! Главная Колледж Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения Квалификация выпускника — Техник ТРУДОВЫЕ ОБЯЗАННОСТИ Техник по монтажу и эксплуатации оборудования и систем газоснабжения занимается монтажными работами в соответствии с установленными чертежами и документами. Материалы, .
П оказатели и методы оценки надежности
Показатели надежности делятся на частные, которые оценивают безотказность, ремонтопригодность, долговечность по отдельности, и комплексные (обобщенные), которые оценивают все три свойства.
Частным показателем безотказности является функция надежности P (t )
,
где ω( t ) — параметр потока отказов, характеризующий вероятность возникновения отказов в единицу времени или за рабочий цикл; Т — период эксплуатации системы.
Технический ресурс R — равен суммарной наработке за весь срок службы Т от ввода в эксплуатацию до предельного состояния (разрушение, потеря точности):
,
где t раб i — i — я наработка на отказ; n — число отказов системы за период T ее эксплуатации; θcpi — среднее время устранения i — го отказа, определяемое ремонтопригодностью системы.
Н адежность сложных многоэлементных систем
При расчленении сложной системы на отдельные элементы, для каждого из которых можно определить вероятность безотказной работы, для расчета надежности широко используют структурные схемы. В этих схемах каждый i — й элемент характеризуется своей вероятностью Pi безотказной работы в течение заданного периода времени. Исходя из этих данных, определяют вероятность безотказной работы P (t ) всей системы.
Вероятность безотказной работы такой системы при независимости отказов равна произведению вероятностей безотказной работы ее элементов:
.
Для повышения надежности сложных систем можно применять резервирование, когда при выходе из строя одного из элементов дублер выполняет его функции, и элемент не прекращает своей работы.
Т ехнологическая надежность оборудования
Технологическая надежность
К показателям качества технологического оборудования относятся его геометрическая точность, жесткость, виброустойчивость и другие показатели, которые определяют точность обработки, качество поверхности и физические характеристики материала обрабатываемой детали. К наиболее действенным методам повышения технологической надежности оборудования относится метод автоматической подналадки и саморегулирования его параметров. При реализации этого метода изменившиеся параметры автоматически восстанавливаются за счет систем саморегулирования, структура которых зависит от скорости воздействия разных процессов на параметры оборудования.
24 стр., 11582 слов
Разработка автоматизированной системы контроля процессов пайки .
. проекте я разработаю автоматизированную систему контроля процессом пайки топливных коллекторов, с . пайке. В соответствии со способом выбирают оборудование для пайки конкретных изделий. С учетом всего выше изложенного для пайки коллектора выбран процесс автоматизированной пайки . качество пайки является зазор между спаиваемыми элементами, особенно . и долговечностью материалов деталей коллектора и самой .
7. Контроль и диагностика в условиях автоматизированного производства
В основе мер обеспечения надежной работы автоматизированных систем лежит непрерывный или периодический контроль за ходом технологических процессов, реализуемых в этих системах. Для реализации этих функций в современном производстве используются микропроцессоры, лазерные системы и др.
Контроль — это проверка соответствия объекта установленным техническим требованиям. Под объектом технического контроля понимаются подвергаемая контролю продукция, процессы ее создания, применения, транспортирования, хранения, технического обслуживания и ремонта, а также соответствующая техническая документация.
Следовательно, объектом может быть как продукция, так и процесс ее создания.
Важным условием эффективной работы в автоматизированном режиме и быстрого восстановления работоспособности оборудования является его оснащение средствами диагностики.
О рганизация автоматизированного контроля в производственных системах
Контроль в АП может быть межоперационным (промежуточным), операционным (непосредственно на станке), послеоперационным, окончательным. Автоматизированному контролю должны подвергаться все элементы технологической системы: деталь, режущий инструмент, приспособление, само оборудование. Предпочтительными являются методы прямого контроля, хотя методы косвенного контроля шире используются при контроле инструментов, диагностике состояния оборудования.
разрабатываются самонастраивающиеся системы управляющего контроля.
Контроль самонастраивающийся управляющий — это управляющий контроль, при котором на основе информации, получаемой при изменяющихся условиях работы, автоматически изменяются параметры настройки средства контроля до обеспечения заданной точности при произвольно меняющихся внешних и внутренних возмущениях.
К онтроль деталей и изделий в автоматизированных системах
Непосредственно на участке механической обработки осуществляют контроль трех видов:
- установки заготовки в приспособление;
- размера изделия непосредственно на станке;
- выходной контроль детали.
Контроль установки заготовки в приспособление может осуществляться на конвейере перед станком или на станке непосредственно перед обработкой. В первом случае могут использоваться датчики положения, расположенные на конвейере, или специальные измерительные установки с роботами. Бесконтактные датчики положения регистрируют отклонение действительного положения измеряемой поверхности от запрограммированного или разность условной базы и измеряемой поверхности (датчики касания).
К бесконтактным датчикам относятся: оптические измерители; лазерные датчики; датчики изображения (технического зрения).
Выносной контроль заготовок и деталей в процессе их транспортирования не удлиняет производственного цикла, однако наиболее оперативным является контроль заготовок и деталей непосредственно на станке. При небольшом увеличении длительности обработки он существенно повышает ее качество, активно воздействуя на процесс обработки.
Д иагностика технологической системы
Важным условием эффективной эксплуатации в автоматизированном режиме, быстрого восстановления работоспособности оборудования является оснащение его средствами диагностики.
73 стр., 36242 слов
Разработка системы контроля и управления доступом к охраняемым объектам
. оборудования системы контроля доступа могут входить 2 типа контроллеров: контроллеры замка и контроллеры турникета, каждый из которых отвечает за контроль работы . систем контроля и управления доступом (СКУД) Прежде чем начать анализ существующих компьютерных систем контроля и управления доступом (СКУД), необходимо дать определение понятию СКУД. Согласно ГОСТ 51241-2008 “Средства и системы контроля .
Технической диагностикой
С помощью ТД решаются следующие задачи:
- определение работоспособности технических устройств;
- определение форм проявления отказов;
- разработка методов локализации, распознавания и прогнозирования скрытых дефектов без разборки или с нетрудоемкой разборкой технических устройств;
8. Принципы построения и примеры автоматизированных производственных систем
Автоматизированные производственные системы создаются на базе соответствующего оборудования в зависимости от отрасли и типа производства. Оборудование может быть универсальным, агрегатным, специальным и специализированным. Это могут быть автоматы, полуавтоматы, обрабатывающие центры, станки с ЧПУ.
В зависимости от межстаночного транспорта АЛ классифицируются следующим образом:
- со сквозным транспортом без перестановки изделия;
- с транспортной системой с перестановкой изделия;
- с транспортной системой с накопителями.
По видам компоновки (агрегатирования) различают следующие АЛ;
- однопоточную;
- параллельного агрегатирования;
- многопоточную;
- скомпонованную из роботизированных ячеек.
Последняя линия получила преимущественное развитие в силу возможности создания переналаживаемых производств.
Производственным модулем
Автоматизированная линия —
Выбор технологического оборудования и промышленных роботов в условиях АП
Исходной информацией для выбора оборудования и промышленных роботов (ПР) являются сведения об изготовляемых деталях и организационно-технологических условиях их изготовления.
Подбор и группирование деталей для изготовления на автоматизированном участке выполняют с учетом следующих характеристик:
1) конструктивно-технологическое подобие деталей, т.е. сходство по габаритным размерам, массе, конфигурации, характера конструктивных элементов, требованиям к точности обработки я качеству обрабатываемых поверхностей, числу обрабатываемы» поверхностей;
2) максимальная степень завершенности маршрута обработки деталей на автоматизированном участке без прерывания маршрута обработки для выполнения каких-либо специфических операция (термической обработки, доводки и др.);
3) подобие используемой оснастки и инструментов;
4) наличие у деталей четко выраженных признаков ориентации, однородных по форме и расположению поверхностей дли базирования в приспособлениях-спутниках или захвата захватными устройствами П Р.
Подобранная группа деталей с учетом годовой программы выпуска, размера и частоты повторяемости каждого типоразмера.
Числа переналадок должна обеспечить загрузку оборудования при двух-, трехсменной работе.
На основе подобранной группы деталей с учетом видов обработки и трудоемкости проводится выбор типажа требуемого оборудования, приспособлений, ПР, характера и маршрута транспортирования деталей. На этом этапе определяется компоновка автоматизированного производственного участка, рассчитываются вместимость автоматизированного склада, число спутников, выполняется оптимизация пространственного расположения оборудования.
4 стр., 1539 слов
Автоматизированная система обработки информации на примере системы .
. рассмотреть систему видеонаблюдения (далее по тексту – СВ) как автоматизированную систему обработки информации Объектом исследования является анализ автоматизированной системы обработки информации – системы видеонаблюдения. При . номеров). Система видеонаблюдения — это программно-аппаратный комплекс (видеокамеры, объективы, мониторы, регистраторы и др. оборудование), предназначенный для .
9. Построение циклограмм функционирования робототехнических комплексов. Примеры переналаживаемых автоматизированных систем механической обработки. Требования к инструментам и приспособлениям, используемым в АПС. Методика построения циклы функционирований роботизированного технологического комплекса
Для построения циклограммы функционирования РТК необходимо:
1) определить все движения (переходы) основного и вспомогательного оборудования (робота, станка, накопителя), необходимые для выполнения заданного цикла обработки детали;
2) определить и составить перечень всех механизмов основного и вспомогательного оборудования, участвующих в формировании заданного цикла;
3) задать исходное положение механизмов робота, станка, транспортера;
4) составить последовательность движений оборудования за цикл в виде таблицы;
где α i ,— угол поворота механизмов, li,— линейное перемещение механизмов, мм; ωi , υi — соответственно паспортные скорости углового, °/с, и линейного, мм/с, перемещения механизмов по соответствующей координате.
Примеры переналаживаемых автоматизированных систем для изготовления типовых деталей
Обработка типовых деталей ведется по типовым тех.процессам, что делает необходимым использование в автоматизированных системах металлорежущих станков определенных типов.
В РТК для обработки деталей типа тел вращения преобладают фрезерно-центровальные, токарные и шлифовальные станки с ЧПУ, обслуживаемые ПР. Для обработки корпусных деталей в РТК преобладают фрезерные и сверлильные станки с ЧПУ, многоцелевые станки типа «обрабатывающий центр», объединенные транспортно-накопительной системой.
Автоматизированные переналаживаемые системы типа АСК
На станках с ЧПУ выполняют фрезерные, расточные, сверлильные, резьбонарезные и другие операции. Кроме этих станков, в состав участков типа АСК могут входить координатно-разметочная машина с цифровой индикацией и контрольно-измерительная машина с ЧПУ.
Для обработки корпусных деталей на АСК применяются многоцелевые станки с ЧПУ и автоматической сменой инструмента. Компоновка станков дает возможность обрабатывать детали с четырех сторон за одну установку с точностью растачиваемых отверстий по H 7- H 8 и Ra 1,25…2,5 мкм.
Требования к инструментам и приспособлениям, используемым в АПС
Инструментальная оснастка должна быть более жесткой, массивной и виброустойчивой, чем в условиях неавтоматизир-ого производства.
Для обеспечения заданной точности режущий инструмент должен обладать рядом свойств:
1)высокой режущей способностью и надежностью при использовании наиболее совершенных инструментальных материалов;
2)повышенной точностью за счет изготовления инстр-тов по спец-ым ужесточенным стандартам;
3)универсальностью, позволяющей обрабатывать сложные детали за один автоматический цикл;
4)высокой жесткостью и виброустойчивостью;
6) возможностью автоматической настройки и поднастройки.
Для установки деталей в АП применяют автоматизир-нные стационарные присп. и присп.-спутники. Различают 3 вида стационарных присп.: специальные (одноцелевые, непереналаживаемые), специализированные (узкоцелевые, ограниченно переналаживаемые), универсальные (многоцелевые, широкопереналаживаемые).
В качестве стационарных присп. и сменных наладок присп.-спутников в переналаж. многономенклатурном производстве применяют стандартные системы присп.: универсально-сборные, универсально-наладочные, сборно-разборные, специализированные наладочные и др. Эти присп. состоят из базового агрегата и наладок, кот. устанавливают на базовый агрегат и регулируют непосредственно на столе станка или нижней плите спутника. Приводы механизмов зажима должны обеспечивать возможность регулировки силы зажима в определенных пределах. Этому требованию удовлетворяют гидроприводы, пневмогидроприводы и пневмоприводы.
Число фиксаторов в приспособлении должно быть минимальным (один — два).
10. Загрузочные устройства автоматизированных систем. Магазинные загрузочные устройства. Бункерные загрузочные устройства. Отсекатели и механизмы поштучной выдачи
Загрузочные устройства автоматизированных систем это группа целевых механизмов, включающая в себя подъемники, транспортеры-распределители, механизмы приема и выдачи изделий, лотковые системы, отводящие транспортеры, межоперационные накопители (бункерные и магазинные), автооператоры.
Магазинные загрузочные устройства
В принудительных МЗУ и транспортных устройствах заготовки перемещаются с помощью приводных механизмов в любом направлении и с любой скоростью. Устройствами этого типа можно транспортировать заготовки с помощью несущих средств (транспортеров) или специальными захватами вплотную и вразрядку, поштучно или порциями. Наиболее широко используются устройства с орбитальным движением рабочих органов перемещения заготовки, с вращающимися гладкими валками, одно- и двухвинтовые, инерционные, барабанные, карусельные и др.
В полусамотечных МЗУ заготовки скользят по плоскости, расположенной под углом, значительно меньшим угла трения. Заготовки перемещаются вследствие искусственного уменьшения силы трения между поверхностями скольжения при поперечном колебании несущей поверхности или в результате образования между поверхностями скольжения воздушной подушки.
Бункерные загрузочные устройства
Заготовки сосредоточены в бункере навалом, поэтому требуются их автоматический захват (ворошение) и ориентирование для последующей загрузки на оборудование. Бункеры могут иметь как одну емкость для накопления и захвата заготовок, так и две емкости: одну — для накопления запаса заготовок, а другую — для выдачи ориентированных заготовок.
Наибольшее распространение получили вибрационные БЗУ (вибробункеры).
Принцип действия вибробункера основан на использовании поступательного движения заготовок в процессе их вибрации. Существуют вибробункеры для вертикального подъема деталей с направленной и свободной подвесками лотка или чаши. Расчет такого вибробункера проводится на основании условий требуемой производительности, размера заготовок, их массы, ориентировочной емкости бункера и других факторов.
11. Транспортно – складские системы автоматизированного производства. Требования, основные виды и примеры исполнений
Транспортные устройства автоматизир-ных систем предназначены для перемещения деталей с позиции на позицию, распределения деталей по потокам, поворота и ориентации деталей. Все транспортные устр-ва делятся на автоматизир-ные системы с жесткой и гибкой связью.
С жесткой связью включают в себя: а) шаговые транспортеры; б) поворотные столы и кантователи; в) перегружатели; г) рейнеры; д) приспособления-спутники; е) механизмы возврата приспособлений-спутников.
С гибкой связью включают в себя: а) транспортеры-распределители; б) лотки; в) делители потоков; г) подъемники; д) транспортные роботы; е) ритмопитатели. В качестве составной части к транспортным механизмам с гибкой связью можно отнести: а) транспортеры-накопители; б) магазины-накопители; в) бункеры-накопители. А также относятся транспортные средства переналаживаемых автоматизированных систем.
Технические средства ТНС делятся на две группы: основное оборудование и вспомогательное.
Основное служит для перемещения грузов в условиях автоматизир-ого произв-ва — это стеллажные и мостовые краны — штабелеры, транспортные ПР, конвейеры, накопители, перегрузочные и ориентирующие устройства, транспортно-складская тара, средства АСУ.
Вспомогательное —
подвесному транспорту относятся:
- подвесные конвейеры для внутрицеховых и межоперац-ных перемещений деталей до 2 т на расстояние до 1000 м;
- подвесные монорельсы для внутрицеховых грузопотоков (максимальная грузоподъемность до 20 т);
- монорельсовые транспорт-ые роботы с устройтвами для перемещения изделий до 300 кг;
- подвесные дороги с электротягачом и прицепными тележками грузоподъемностью до 500 кг.
напольным конвейерам и транспортерам
- рольганги (приводные и неприводные наклонные) для межоперац-ого перемещения изд-ий до 1200кг;
- ленточные конвейеры для транспортирования мелких деталей до 250 кг с малым тактом выпуска;
- тележечные конвейеры, применяемые для транспортирования изделий на сборочном участке, реже на механических участках. В зависимости от габаритов изделий применяются вертикально (до 8000 кг) и горизонтально (до 1000 кг) замкнутые конвейеры;
- шаговые конвейеры с пульсирующим перемещением изделий при сборке, грузоподъемность этих конвейеров до 7 т при относительно малых габаритах и простоте конструкции.
напольно-тележечному внутрицеховому транспорту
- электропогрузчики и электротележки (электрокары) грузоподъемностью до 0,5 т;
- электроштабелеры напольные грузоподъемностью до 2 т;
- транспортные напольные ПР (рельсовые и безрельсовые), смонтированные на тележках и управляемые по программе.
Система взаимосвязанных транспортных и складских устройств, используемая на АП для укладки, хранения, временного накопления, разгрузки и доставки предметов труда, технологической оснастки, называется автоматизированной транспортно-складской системой (АТСС).
Существует два основных конструктивных варианта построения АТСС: с совмещенными и раздельными транспортной и складской подсистемами.
Основные типы автоматизированных складов:
- а) клеточные стеллажные с автоматическим краном-штабелером или мостовым краном-штабелером;
- б) гравитационные стеллажные с краном-штабелером;
- в) элеваторные стеллажные;
- г) подвесные в сочетании с толкающим конвейером, имеющим автоматическое адресование грузов.
Наиболее распространены склады со стеллажными роботами-штабелерами, поскольку они весьма производительны, занимают мало места, легче автоматизируются.
12. Автоматизация сборочных операций. Роботы, используемые на операциях сборки. Структура автоматизированного сборочного технологического процесса
Автоматизированная сборка изделий выполняется на сборочных автоматах и АЛ. Важным условием разработки рационального ТП автоматизированной сборки является унификация и нормализация соединений. На основе унификации и нормализации соединений в сборочных единицах и изделиях разрабатывают типовые сборочные процессы (операции и переходы), выполняемые на типовом сборочном оборудовании с использованием типовых инструментов и приспособлений.
Главным отличием роботизированного производства является замена сборщиков сборочными роботами и выполнение контроля контрольными роботами или автоматическими контрольными устройствами.
Роботизированная сборка должна выполняться по принципу полной взаимозаменяемости или (реже) по принципу групповой взаимозаменяемости. Исключается возможность подгонки, регулировки.
Выполнение операций сборки должно проходить от простого к сложному. В зависимости от сложности и габаритов изделий выбирают форму организации сборки: стационарную или конвейерную.
Состав РТК — это сборочное оборудование и приспособления, транспортная система, операционные сборочные роботы, контрольные роботы, система управления.
При разработке ТП сборки в РТК предпочтительна высокая концентрация операций, определяющая модели роботов, их функции, точность, оперативность, быстродействие. Особенно важно уточнить временные связи элементов РТК, так как и они могут определить операционные возможности, модели и количество сборочных промышленных роботов (ПР).
Обучаемые роботы — это роботы, которые могут приспосабливаться к различным случайным факторам, сопровождающим запрограммированную работу.
Промышленные роботы, построенных по блочно-модульному принципу.
Структура алгоритма включает в себя ряд этапов.
1. Подготовка геометрических моделей собираемых деталей среде графического пакета САПР (при проектировании сборочного комплекса всегда можно выделить группу оборудования, обслуживаемого одним СР, и соответственно множество совершаем им для этого движений с тем, чтобы для них проектировать УП).
2. Имитация разборки собранного изделия с записью промежуточных точек локальных траекторий в массив точек из условия отсутствия соударений разбираемых деталей в требуемой области или точке пространства (могут быть наложены и другие условия и ограничения со стороны внешней среды).
3. Выбор оптимальной последовательности опорных точек локальной траектории по какому-либо критерию.
4. Получение вектора для шарнирных переменных в каждой точке из кинематического уравнения СР при решении обратной кинематической задачи для каждой опорной точки траектории.
5. Формирование управляющего воздействия на исполнительные механизмы СР.
В результате укрупненного проектирования сборочной операции не вызывает трудностей программирование движений манипулятора и логики управления вне локальных траекторий перемещения одним из известных способов. Вместе с тем локальные движения фазы соединения осуществляются при значительных ограничениях технологической среды и требуют сложных траекторий, сочетающих перемещение по разным степеням подвижности. Такая траектория, если и удается ее запрограммировать, требует многократной отладки, так как выполняется без учета реальных скоростей и ускорений звеньев.
14.Промышленные роботы в современном машиностроении. Основные классификационные признаки. Этапы развития. Примеры наиболее широко применяемых кинематических схем промышленных роботов
Применение роботов в совр промыш-ном производ-ве обусловлено не только стремлением к повышению производ-сти, но и к необходимости обеспечить высокое качество продукции и стабильность этого показателя при больших партиях.
Применение роботов также обусловлено:
- непрерывным снижением стоимости роботов на фоне роста стоимости рабочей силы
- нехваткой квалифицированной раб силы по ряду профессий
- освобождением рабочих от тяжелого, интенсивного и монотонного труда, особенно на сборочных операциях
- снижением влияния вредного пр-ва (сварка, окраска) на здоровье рабочих.
Применение роботов на операциях современного производства
1. по уровню развития
- 1-го поколения – с жестким алгоритмом работы
- 2-го поколения – с корректировкой ф-ций (прим в совр пр-ве)
- 3-го поколения – роботы с элементами искусственного интеллекта.
2. по технологическому назначению
- основные – производят непосредственное воздействие на объект труда (сварочн, окрасочн, сборочный робот)
- вспомогательные – выполняют вспомогательные технологические ф-ции (загрузка/разгрузка, обслуживание оборудования)
3. по грузоподъемности
- с малой Г – до 2 кг
- со средней Г – от 2 до 50 кг
- с высокой Г – свыше 50 кг
4. по числу степеней свободы
- с малой подвижностью 1-3
- со средней 3-6
- с высокой свыше 6
5. по точности позиционирования
системы абсолютной точности и сист относительной точности.
6. по виду используемой системы координат
- декартовая (простые роботы)
- сферическая
- цилиндрическая
- полярная
7. по типу привода
- гидравлический +усилия – габариты
- пневматический +точность – усилия
- электрический
- комбинированный
8. по типу использования сист управления
- с цикловой СУ
- с позиционной СУ
- с контурной СУ
Этапы развития комплексной автоматизации:
1. автоматизация рабочего цикла, создание автоматов и полуавтоматов. Появление автоматов явилось логическим следствием развития и совершенствования конструкции, рабочих машин
2. автоматизация системы машин, создание автоматических линий, объединяющих выполнение разнообразных операций обработки, контроля, сборки, упаковки и т.д.
3. должны создаваться автоматические цехи и заводы
Этапы развития автоматизации определяются тенденциями промышленного производства.
Кинематические схемы промышленных роботов
1. кинематическая схема коромысового антропоморфного 6-ти подвижного манипулятора
0 – базисное основание
1 – поворотная карусель
3 – основание руки
6 – фланец для крепления раб инструмента
2. кинематическая схема параллельного антропоморфного манипулятора
0 – базисное основание
1 – поворотная колонна
2 – приводной рычаг
3 – приводная стойка
4 – основание руки
7 – фланец крепления инструмента
15. Измерительные преобразователи. Типы датчиков. Основные характеристики датчиков. Статические характеристики датчиков. Переходные процессы в измерительных преобразователях. Понятия о чувствительности, точности и диапазонах измерений
На объект измерения обычно выносится датчик, который состоит из одного или нескольких измерительных преобразователе. Датчик—это устройство, воспринимающее измеряемый параметр и вырабатывающее соответствующий сигнал с целью передачи его для дальнейшего использования или регистрации.
По принципу измерения:
- абсолютными
- циклические
По типу выходной информации:
- дискретные (импульсные или цифровые)
- аналоговые (на выходе сигнал в виде напрядения или фазовых данных)
Датчики могут быть:
- пассивные (параметрические) для работы которых необходим внешний источник энергии:
резисторные, индуктивные, трансформаторные, емкостные датчики
- активные (генераторные)
пьезоэлектрические, термоэлектрические, индукционные, фотоэлектрические датчики
Дифференциальный трансформатор (2,3,4,5)
Вихревой токовый (2,3,4)
Параметры: 1-Давление; 2-Перемещение; 3-Положение; 4-Скорость; 5-Ускорение; 6-Вибрация; 7-Температура
Чувствительность – величина показывающая на сколько изменится выходная величина при изменении входной.
Точность измерения – показывает как близко значение измеряемой величины к величине истинного значения.
Диапазон – разница между максимальным и минимальным значениями измеряемой величины.
Под Статической характеристикой понимают зависимость м/д установившимися входной и выходной величинами
а) выходная величин пропорциональна установившемуся значению входной величины.
Б) датчик с зоной нечувствительности
в) датчик с зоной нечувствительности и насыщением выхода
г) датчик с зоной нечувствительности на входе, с насыщением на выходе и с петлей гистерезиса
Гстерезисом называется различие между характером соответствия выходной величины входной при прямом и обратном ходе изменения входной величины.
в) Идеализированная релейная статическая характеристика
г) релейная статическая характеристика с гистерезисом
Строятся на основе электроконтактных преобразователей, которые преобразуют механическое перемещение в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью.
Пневмоэлектроконтактные датчики
Для бесконтактного точного измерения размеров. Принцип действия основан на измерении сопротивления истечению воздуха через калиброванное сопло, находящееся на том или ином расстоянии от поверхности. Это расстояние и является контролируемой величиной.
Если размер отверстия находится в пределах допуска, то давление воздуха в правом и левом коленах датчика примерно одинаково и датчик не подает никаких команд.
Если диаметр отверстия меньше заданного, то зазор между калибром-пробкой и отверстием сопла будет маленьким и давление в правом колене датчика возрастет От датчика тогда последует дискретный сигнал «Размер занижен».
Если же отверстие получилось больше заданного, давление в правом колене датчика станет меньше, чем в левом, левый сильфон растянется, а правый сильфон сожмется. От датчика тогда последует дискретный сигнал «Размер завышен».
Реостатные датчики и контактные датчики сопротивления , Реостатными
контактные датчики сопротивления.
Примером электроконтактного датчика сопротивления является обычный угольный микрофон, преобразующий колебания акустического давления в колебания электрического сопротивления, которые далее преобразуются в колебания электрического сигнала.
Тензодатчики (тензорезисторы)
В основе работы тензорезисторов лежит явление тензоэффекта, заключающееся в изменении сопротивления проводников и полупроводников при их механической деформации. Тензорезисторы бывают разных размеров, и их минимальная длина равняется примерно 0,025 см.
Тензорезисторы закрепляются на поверхности исследуемого образца или монтируются в материал, деформация которого измеряется. Они способны измерять деформации порядка 1 мкм.
проволочные, фольговые и полупроводниковые.
Терморезисторы, термопары и магниторезистивные датчики , Терморезисторы
Существует два способа измерения температуры с помощью терморезисторов:
Температура определяется окружающей средой.
2. Температура определяется условиями охлаждения терморезистора, нагреваемого постоянным по величине током. Такая схема применяется, например, для построения датчиков потока жидкости или газа, теплопроводности окружающей среды, плотности окружающего газа .
Физические явления при пьезоэффекте
Механическое воздействие, приложенное определенным образом к пьезоэлектрическому кристаллу, порождает в нем электрическое напряжение. Это явление называется прямым пьезоэффектом. И наоборот, электрическое напряжение, приложенное к пьезоэлектрическому кристаллу, вызывает его механическую деформацию, что представляет собой обратный пьезоэффект.
Физические явления, происходящие при пьезоэлектрическом эффекте, рассмотрим на примере широко известного пьезокристаллического материала — кварца, как показано на рис. 1.
Чтобы получить хорошие пьезоэлектрические свойства, кварцевые кристаллы следует точно ориентировать. Природные формы кристаллов также ограничиваются простейшими конфигурациями, например пластинками или дисками.
Рис. 1. Схемы продольного (а) и поперечного (б) сжатия и сдвига (в) в кристалле кварца
Деформация ячейки не влияет на электрическое состояние вдоль оси Y . Здесь сумма поляризационных векторов в силу симметрии равна нулю.
Образование поляризационных зарядов на гранях, перпендикулярных оси X , под воздействием силы, направленной по этой оси X , называется продольным пьезоэффектом.
При равномерном нагружении кристалла со всех сторон (например, при гидростатическом сжатии) кристалл кварца остается электрически нейтральным. Кристалл кварца остается также электрически нейтральным при механическом нагружении, действующем вдоль оси Z, перпендикулярной осям X и Y . Эта ось называется оптической осью кристалла.
При механическом воздействии сдвига, как показано на рис. 1, в, геометрическая сумма проекций векторов Р2 и Р3 на ось X оказывается равной третьему вектору направленному вдоль оси X , и на гранях, перпендикулярных оси X , поляризационных зарядов не возникает. Однако проекции векторов Р2 и Р3 на ось Y между собой не равны, и на гранях, перпендикулярных оси У, возникает заряд.
Кроме естественных кристаллов, подобных кварцу или турмалину, для получения пьезоэффекта может быть использована также и пьезокерамика.
Конструктивные принципы построения пьезодатчиков
Достоинствами пьезоэлектрических преобразователей являются их малые габариты, надежность в работе, простота конструкции, возможность измерения переменных, в том числе высокочастотных, величин, очень высокая точность преобразования механических напряжений в электрический сигнал.
18. Эффект Холла и его использование для построения датчиков
Преобразователь, использующий эффект Холла, является преобразователем, базирующимся на магнитных эффектах, и применяется для измерения напряженности магнитного поля. Эффект Холла в разной степени имеет место у всех материалов. Сущность эффекта Холла показана на рис. 3.
Если пластина полупроводника единичной толщины помещается в магнитное поле с напряженностью В, а вдоль нее течет ток величиной I и при этом вектор напряженности электрического поля составляет прямой угол с вектором напряженности магнитного поля, то на движущиеся внутри этой полупроводниковой пластины носители заряда (электроны и ионы), образующие электрический ток, будет действовать сила, направленная вдоль плоскости их движения и перпендикулярная вектору напряженности магнитного поля. Это значит, что движение носителей заряда будет отклоняться от прямолинейного и на боковых гранях пластины возникнет разность потенциалов Uo , определяемая выражением:
U 0 = KH IB
Рис. 3. Эффекта Холла
С их помощью можно измерять угловые и линейные перемещения, электрические токи и др.
Рис. 4 а – принципиальная конструктивная схема датчика давления на основе эффекта Холла.
При повышении давления Р постоянный магнит 2, размещенный на упругой мембране 1 датчика, перемещается относительно чувствительного элемента 3, основанного на эффекте Холла. В результате на обкладках датчика возникает выходное напряжение UH порядка 0,5 В, в определенных пределах пропорциональное входному перемещению. Линейная часть статической характеристики датчика показана на рис. 4б.
Рис. 4 Датчик давления, основанный на эффекте Холла
Физические принципы построения емкостных преобразователей
Сущность работы емкостных измерительных преобразователей заключается в изменении под действием измеряемой физической величины их электрической емкости, что, в свою очередь, отражается на величине их входного сигнала.
Электрическая емкость конденсатора, образованного параллельными пластинами, определяется по формуле
С=ε o εn ( n -1)( A / a )
где n-число пластин; A — площадь одной стороны пластины; d — толщина диэлектрика, расположенного между пластинами; ε 0 , — относительная диэлектрическая проницаемость этого диэлектрика; εn — диэлектрическая проницаемость вакуума, т.е. вполне определенная константа.
Для измерений смещений менее 1 мм применяют емкостные преобразователи с изменяющимся расстоянием между пластинами. Для измерения смещений, превышающих 1 мм, чаще всего используются преобразователи с изменяющейся площадью перекрытия пластин.
Емкостные преобразователи могут быть использованы как для статических, так и для динамических измерений, но применяются главным образом в стационарных условиях для проведения стендовых исследований и прецизионных измерений физических величин.
Конструктивные принципы построения емкостных датчиков механических величин
Емкостные датчики широко применяются для измерения таких механических величин как вибрации, перемещения, скорости, ускорения, усилия, крутящие моменты и давление.
Распространенным устройством, преобразующим акустические колебания окружающей воздушной среды в соответствующие электрические сигналы, является емкостный микрофон рис. 6.
Рис. 6. Конструктивная схема емкостного микрофона
Конструктивная схема емкостного микрофона, который содержит размещенные в корпусе 1 мембрану 2 из электропроводящего материала, неподвижную пластину 3, установленную на диэлектрике 4, и демпфирующий слой 5. При изменении акустического давления мембрана 2 деформируется и изменяется ее расстояние до пластины 3. В результате происходит изменение электрической емкости микрофона, что и используется.
Конструктивные принципы построения емкостных датчиков уровня жидкости
Различают два случая: когда жидкость, уровень которой измеряется и регулируется, является диэлектриком и когда эта жидкость является проводником.
На рис. 10 изображена конструктивная схема измерения уровня жидкости, являющейся диэлектриком, с помощью емкостного преобразователя.
Рис. 10. Конструктивная схема емкостного измерения уровня жидкости-диэлектрика
Конструктивные принципы построения емкостных датчиков параметров среды
Емкостные датчики широко применяются для измерения различных параметров окружающей среды. Одним из самых важных параметров такого рода является давление жидкости или газа.
Основные свойства оптического излучения
Оптоэлектроника сочетает в себе оптические и электронные методы измерений. На основе оптоэлектронных преобразователей созданы датчики давления, силы, перемещения, скорости, акустических параметров, напряженности электрического и магнитного полей.
Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны в диапазоне длин волн от 0,001 до 1000 мкм. Этот диапазон длин волн принято делить на три поддиапазона — ультрафиолетовую область, область видимого света и область инфракрасного излучения.
Для описания оптических явлений используются три системы величин: энергетическая, световая и квантовая.
Существует два основных метода измерения параметров оптического излучения: метод радиометрии и метод фотометрии.
Метод радиометрии позволяет определять энергию оптического излучения путем ее поглощения и преобразования в соответствующем датчике с последующим определением изменения температуры.
Метод фотометрии основан на зрительном ощущении изменений видимого света, и основным чувствительным элементом в этом случае является человеческий глаз.
Источники и приемники излучения
источником светового излучения
В настоящее время все более широкое применение получают лазерные источники излучения. Лазеры бывают газовыми, твердотельными и полупроводниковыми. Наибольшее распространение получили газовые лазеры, характеризующиеся монохроматичностью и поляризованностью излучаемого ими когерентного света.
Приемники
Существуют приемники излучения, выполненные в виде полоски из двух различных металлов, образующих термопару. Существуют также приемники излучения, выполненные в виде полоски или стержня из металла или полупроводника, который изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры ( болометр ).
Волоконная оптика
В качестве источников света чаще всего используют светодиоды и полупроводниковые лазеры, а в качестве приемников — полупроводниковые фотодиоды.
В основе передачи светового сигнала по оптическому волокну лежит явление полного внутреннего отражения.
Основные конструктивные схемы оптоэлектронных преобразователей
Может быть осуществлена за счет:
- ослабления светового сигнала в среде при изменении коэффициента поглощения;
- изменения поперечного сечения оптического канала;
- генерации дополнительного излучения при воздействии измеряемого физического фактора;
- изменения отражательной или поглощательной способности при изменении показателя преломления или при нарушении полного внутреннего отражения.
Рис. 6. Схема простейшего оптического датчика давления
Суть лазерных методов состоит в том, что луч лазера разделяется в полупрозрачном зеркале на два луча, которые фокусируются в одной точке в пределах прозрачного участка трубопровода. Пройдя через жидкость, рассеянный ею свет попадает на фотоумножитель, где преобразуется в напряжение, пропорциональное измеряемому расходу жидкости.
Основные принципы работы , Электромагнитные преобразователи
Электромагнитные преобразователи характеризуются такими параметрами как величина и направление токов, протекающих через контур, потокосцепление и индуктивность. Выходной величиной для таких преобразователей могут быть индуктивность, электромагнитная сила и индуктируемая в контуре ЭДС.
Рис. 1. Схемы электромагнитных преобразователей
Рис. 1а – принципиальная схема индуктивного преобразователя с ферромагнитным сердечником. Индуктивность L зависит от положения сердечника, что и является входной величиной датчика. Преобразователи, выходная величина которых зависит от внешнего магнитного поля, называются магнитомодуляционными.
Рис. 1 б — принципиальная схема магнитоупругого преобразователя. Под действием приложенной силы происходит деформация ферромагнитного сердечника, в результате чего изменяется его магнитная проницаемость. Такие преобразователи часто используются для измерения сил и давлений.
Рис. 1г — ферромагнитный сердечник втягивается в контур (катушку) с током таким образом, чтобы индуктивность контура была минимальной. Сила втягивания при этом пропорциональна квадрату силы тока. Такие преобразователи используются в электромагнитных измерительных приборах.
Рис. 1 д — показано, как применяют ферромагнитные магнитопроводы, чтобы усилить электромагнитное поле и сконцентрировать его в определенной области. Через обмотку 1 проходит переменный ток, а в рамке 2 наводится ЭДС, величина которой зависит от угла поворота этой рамки.
с переменной величиной зазора
Такой преобразователь нашел широкое применение для измерения деформаций и усилий.
Положительным качеством индуктивных преобразователей является то, что они имеют большой по мощности сигнал на выходе и могут использоваться без усилителя. Индуктивные преобразователи широко используются в устройствах активного контроля размеров обрабатываемой детали, особенно при чистовых методах обработки.
Вихретоковые и магнитоупругие преобразователи
Существует три типа вихретоковых преобразователей:
Вихретоковый преобразователь состоит из катушки, магнитное поле которой искажается при приближении проводящей пластины или проводящего покрытия.
Подобные преобразователи используются для контроля линейных размеров и толщины тонких пластин и покрытий, а также для обнаружения внутренних дефектов и всякого рода трещин, отслоений, царапин и раковин.
Для вихретоковых преобразователей характерны относительно низкая чувствительность и наличие погрешностей, обусловленных изменениями электрических свойств проводящего тела.
Магнитоупругие материалы характеризуются относительной упругой чувствительностью S , которая равна
где Δ / μ — относительное приращение магнитной проницаемости; δ — механическое напряжение в ферромагнитном материале, вызвавшее данное приращение магнитной проницаемости.
Все магнитоупругие преобразователи делятся на две группы.
К первой группе относятся преобразователи, в которых измеряется магнитная проницаемость чувствительного элемента в одном направлении.
В преобразователях второй группы измеряется изменение магнитной проницаемости, происходящее сразу в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Магнитоупругие преобразователи используются для измерения сил, давлений, крутящих моментов. Обладают высокой надежностью, так как не содержат подвижных частей и могут измерять как статические, так и динамические нагрузки.
Вращающиеся трансформаторы и резольверы, линейные и круговые индуктосины
Линейный индуктосин состоит из двух шкал, одна из которых устанавливается на подвижном, а другая на неподвижном узлах станка.
Разработка системы управления асинхронным двигателем с детальной разработкой программ при различных законах управления
Разработка автоматизированного участка изготовления детали «Фланец»
Технологическая реализация системы подготовки обработки детали станка с числовым программным управлением
Разработка технологических процессов на механическую обработку вала первичного
Повышение эффективности процессов обжима трубчатых заготовок давлением импульсного магнитного поля
Усовершенствование технологического процесса механической обработки детали «Стакан»
Проект участка цеха с детальной разработкой единичного технологического процесса изготовления детали Картер
Технологический процесс изготовления корпуса цилиндра типа Г29-3
Продольно-резательный станок производительностью 350 т/сутки
Основные принципы организации и функционирования производства на машиностроительном предприятии
Технология изготовления детали типа «Вал»
Технологический процесс обработки деталей «Крышка» и «Шарнир» при годовой программе выпуска 2000 штук
Устранение слабых сторон заводского технологического процесса
Примеры похожих учебных работ
Оборудование машиностроительного производства
. машиностроительное производство. Машиностроительные заводы ежегодно выпускают сотни тысяч различных станков, машин и технологического оборудования, . с машиной и обеспечивает длительную работу оборудования по обработке деталей одного типоразмера при .
ПО ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ТЕСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
. технологии изготовления продукции. Поэтому исследование технологического процесса производства швейного изделия с целью его совершенствования является актуальной задачей и представляет практический интерес. В курсовой работе, . промышленности . like, по .
Оборудование швейного производства
. длиношовные; полуавтоматы вышивальные и отделочные; Конструкторская классификация швейных машин По виду стежка: челночные; цепные; По . 862 кл. ПО «Подольскшвеймаш» Одноигольная промышленная швейная машина 862 кл. Подольского механического завода им. .
Технология производства изделий из композиционных материалов
. и выходной контроль изделия. 1. Подготовительные технологические процессы Производство изделий из КМ начинается . установки, чистоту валиков, исправность вентиляции. В процессе работы строго соблюдать руководства по эксплуатации установки. Таблица .
Оборудование автоматизированного производства
. в себя часть овеществленного труда, затрачиваемого на основные и вспомогательные материалы, запасные части, электроэнергию, инструменты, топливо, смазочные материалы и т.п., необходимые для производства изделий.; 3) Тж — текущие затраты .
Оборудование пищевых производств
. максимальную эффективность труда и устранить возможную угрозу для здоровья. Еще одно важное требование, специфическое для аппаратов пищевых производств, вытекает из назначении продукции пищевых предприятий. На пищевых производствах должны быть .
- курсовая Автоматизированная система управления складом
- реферат Безопасность автоматизированных систем
- контрольная Ресурсы производства
- Бакалаврская работа Автоматизированная система управления технологическими процессами котлоагрегата Благовещенской ТЭЦ Исполнитель
- курсовая По предмету : Организация производства : «Организация автоматизации банковской деятельности и ее перспективы»
- реферат Применение автоматизированных информационных систем в криминалистике
- курсовая Техническое обслуживание технологического оборудования и средств робототехники в автоматизированном производстве
- реферат Производство деревянных поддонов
- реферат Организация автоматизированного производства
- реферат Методы оптимизации технологического процесса на производстве
- Технологии и технологи
- Инженерные сети и оборудование
- Промышленность
- Промышленный маркетинг и менеджмент
- Технологические машины и оборудование
- Автоматизация технологических процессов
- Машиностроение
- Нефтегазовое дело
- Процессы и аппараты
- Управление качеством
- Автоматика и управление
- Металлургия
- Приборостроение и оптотехника
- Стандартизация
- Холодильная техника
- Архитектура
- Строительство
- Метрология
- Производство
- Производственный маркетинг и менеджмент
- Текстильная промышленность
- Энергетическое машиностроение
- Авиационная техника
- Ракетно-космическая техника
- Морская техника
- Аттестационная работа
- Бакалаврская работа
- Бизнес план
- Бизнес-план
- Дипломная работа
- Домашняя работа
- Контрольная работа
- Курсова робота
- Курсовая работа
- Курсовой проект
- Магистерская работа
- Маркетинговое исследование
- Научный труд
- Отчет по практике
- Реферат
- Семестровая работа
- Сочинение
- Творческая работа
- Часть дипломной работы
- Эссе
- О проекте
- Политика конфиденциальности
- Форма для контактов
Все документы на сайте представлены в ознакомительных и учебных целях.
Вы можете цитировать материалы с сайта с указанием ссылки на источник.Источник https://profithunt.ru/promyshlennost/proektirovanie-avtomaticheskoj-linii-voprosy-avtomatizacii-v-mashinostroenii/
Источник https://tukcom.ru/promyshlennost/proektirovanie-avtomaticheskoj-linii-voprosy-avtomatizacii-v-mashinostroenii/
Источник https://inzhpro.ru/kursovaya/avtomatizatsii/
