3. Основы автоматизации машиностроительного производства

Цели автоматизации:

Социальные - высвободить человека от тяжелого, физического, не творческого труда, от труда разрушительно влияющего на здоровье. Следует отметить, что список профессий, признанных вредными для здоровья, постоянно расширяется. Например, новые современные методы обработки, такие как электронно-лучевая, ионная, плазменная, лазерная связаны с вредными для здоровья излучениями.

Экономические - увеличение производительности и, как следствие, снижение себестоимости. Ускорение выпуска новой продукции, повышении ее качества и получения преимуществ на рынке.

Автомат - устройство выполняющее по заданной программе без участия человек все действия в процессах получения, преобразования, передачи и использования материалов, энергии и информации.

Автоматизация - применение технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования материалов, энергии и информации.

3.1.Механические автоматы - машины, в которых все действия, в том числе по управлению, выполняются за счет механической энергии движения частей. Механические автоматы известны много столетий, примером их являются механические часы, различные механические музыкальные

устройства ( шарманка, музыкальные шкатулки,...). Развертывание массового производства товаров потребления в период первой промышленной революции впервые поставило вопрос о применении технологических механических автоматов, первыми из которых стали прядильные и ткацкие станки. Их применение позволило резко повысить производительность труда при производстве тканей.

Естественно, этот опыт пригодился, когда потребовалось производить машины в массовом количестве. Первым предметом потребления, требующим огромных затрат труда, но выпускаемым в массовом

количестве, явился автомобиль.

Надо отметить, что заслуга Генри Форда не только в разработке конструкций автомобиля, в чем он не был первым, а именно в обосновании его массового применения. До него автомобиль рассматривался не более как забавная игрушка.

При производстве автомобиля применяются тысячи разнообразных процессов обработки, поэтому задача автоматизации значительно расширилась и усложнилась. Однако уже на заводах Форда применялись первые обрабатывающие токарные автоматы. (Высокую производительность при массовом выпуске автомобиля обеспечивали за счет применения, также предложенной Фордом, поточной сборки.)

Механический автомат (любой) имеет определенную структуру и состоит: силовой привод – программатор - передаточные механизмы - инструмент

В настоящее время в качестве силового привода используется в основном электропривод ( ранее - энергия ветра, воды, пара,...).

Современное развитие электропривода позволяет получать компактные преобразователи электрической энергии в механическую, легко дозировать энергию, регулировать параметры движения (скорость).

К недостаткам электропривода следует отнести простоту получения только вращательного движения, хотя для технологических целей требуется широкий спектр видов движения инструмента относительно обрабатываемой заготовки.

В качестве инструмента используются режущий инструмент, инструмент для обработки давлением, и другие типы инструмента как, например, в вязальной машине (специальные иглы).

Разнообразие движений инструмента в различных технологических автоматах требует применения специальных механизмов для преобразования вращательного движения силового привода в возвратно-поступательное, возвратно-вращательное, поступательное и другие виды механического движения. Известны тысячи видов таких механизмов, однако широкое применение в механических автоматах нашли только некоторые из них: кулисный механизм, кривошипный, кулачковый, мальтийский, храповой и др.

Для преобразования параметров движения используются также гид-равлический и пневматические приводы, позволяющие получать поступательное движение с плавно регулируемыми параметрами.

Но воздействие на обьект производства инструмент должен производить в строго заданной последовательности. Для этого служит механический программатор, определяющий время работы того или иного механизма, а иногда и характер его движения.

Электромеханические автоматы - отличаются от механических тем, что управление осуществляется последовательно-параллельным распределением электрических сигналов. Преимущество их определяется тем, что электроэнергию значительно проще передавать в заданную точку пространства, чем механическую энергию, устройства переключения могут быть более компактные. Однако каждый исполнительный механизм при этом получает отдельный электропривод, что может существенно удорожать конструкцию.

Как это не парадоксально, механический технологический автомат, освободив человека от рутинного труда, оставил ему наиболее не творческую работу по загрузке. Сложность алгоритмизации этой работы значительно сдерживала применение механических автоматов в технологии.

Для решения этой проблемы были предложены многие оригинальные решения:

- применение групповой заготовки (пруток, лента).

-автоматизированные загрузочные устройства различного вида бункера, позволяющие ориентировать и подавать на обработку изделия. Применение технологических автоматов, выполняющих отдельную

технологическую операцию оказывается не выгодным, если не автоматизируются остальные операции. Поэтому МА обычно объединяют в автоматические линии, состоящие из отдельных механических автоматов, связанных автоматическими системами передачи заготовок.

АЛ - это совокупность технологического оборудования, установленного в последовательности технологического процесса, соединенного автоматическими транспортными и загрузочно-разгрузочными устройствами и одной общей системой управления.

Автоматические линии такого типа создаются для производства конкретных видов продукции и их конструкция (траектория движения инструмента, параметры этих движений, держатели инструмента и заготовок) соответствуют технологии и конструкции данного конкретного изделия.

При изменении характера выпускаемой продукции обычно необходимо построение новой линии. Так как капитальные затраты при этом очень высоки, то такие автоматические линии применяются только для выпуска изделий массового применения (подшипники качения, сигареты, бутылки, продукты питания и т.д.).

Теоретически производительность АЛ может быть беспредельна, но ограничения динамики движения механизмов не позволяют ее сделать сколь угодно большой. Кроме того, существуют ограничения и самих технологических процессов. Так резец не может сколь угодно быстро двигаться относительно заготовки.

Наибольшую производительность, там, где нет существенных ограничений самого метода обработки, обеспечивают роторные линии, в которых транспортное непрерывное движение заготовки совмещено с ее обработкой.

Контрольные вопросы:

1.Что определяет время обработки изделия на механическом автомате?

2.Почему автоматические линии из механических автоматов нашли применение только при массовом выпуске изделий?

3.Какую функцию в механическом автомате выполняют передаточные механизмы?

4.Какую функцию в механическом автомате выполняет распределительный вал?

5.Какими факторами ограничена производительность автоматической линии, состоящей из механических автоматов?

6.Почему роторные автоматические линии обеспечивают значительно большую производительность изготовления?