2. Технологические и производственные процессы как объекты автоматизации

В производственной деятельности человека можно выделить большое число разнообразных технологических процессов и производств. Приведем в качестве примера технологический процесс изготовления широко распространенного технического изделия: сборочной единицы «вал – шестерня» (рис. 3).

Сборочная единица состоит из двух деталей: ступенчатого вала I и шестерни II.

Примерный технологический процесс изготовления данной сборочной единицы может быть представлен в виде трех частных технологических процессов:

1. Технологический процесс изготовления ступенчатого вала I;

2. Технологический процесс изготовления шестерни II;

3. Технологический процесс сборки технического изделия.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Технологический процесс изготовления вала (рис.4) состоит из операций:

1. Изготовление заготовки в заготовительном цехе (отрезка из прутка, литье, горячая штамповка – в зависимости от соотношения диаметра и длины вала)

2. Фрезерно-центровальная операция – подрезка торцов и сверление центровых отверстий 7 и 8;

3. Точение поверхностей 4, 5 и 6;

4. Точение поверхностей 1, 2, 3;

5. Чистовое точение поверхностей 1, 4 и 6 (в центрах 7 и 8);

6. Термообработка (например, закалка);

7. Шлифование поверхностей 1, 4 и 6 для обеспечения требуемой точности диаметров, соосности шеек вала и чистоты их поверхности;

8. Контроль размеров обработанных поверхностей (может иметь место после каждой операции).

Технологический процесс изготовления шестерни (рис.5) включает операции:

1. Получение заготовки (пруток, штамповка, литье);

2. Подрезка торца 2 и черновое обтачивание отверстия 4;

3. Подрезка торца 1 и внешней поверхности 3;

4. Чистовое точение поверхности 4;

5. Нарезание зубьев 3;

6. Термообработка;

7. Шлифование поверхности 4;

8. Шлифование зубьев 3;

9. Контроль размеров обработанных поверхностей.

Технологический процесс сборки включает в себя: перемещение вала и шестерни в зону сборки, напресовка шестерни на вал, контроль и упаковка собранной сборочной единицы, транспортировка ее на склад, либо к месту сборки более сложных сборочных единиц, например, коробки передач.

II

I

I- Вал

II-Шестерня

Назначение поверхностей:

1, 6 – под посадку подшипников;

4 – под посадку шестерни;

2, 3, 5 – свободные поверхности;

7, 8 – центровочные отверстия

Рис.3. Сборочная единица "вал – шестерня"

Рис.4. Вал

Назначения поверхностей:

1,2 – свободные поверхности;

3 – зубья;

4 – под посадку на вал

Рассмотрим более подробно неавтоматизированный процесс обработки вала на токарном станке (например, операцию 4), при котором должны быть выполнены следующие производственные действия (технологические переходы):

– взять заготовку из накопителя заготовок (НЗ) и переместить ее в рабочую зону станка;

– закрепить заготовку на станке;

– включить станок,

– подвести режущий инструмент (резец);

– произвести металлообработку (точение поверхностей 1, 2, 3);

– отвести инструмент;

– выключить станок;

– произвести контроль готовой детали;

– поместить деталь в накопитель деталей (НД).

Изложенная выше последовательность выполнения технологических переходов и операций является наиболее характерной при механической обработке отдельных (штучных) деталей (например, при обработке их резанием на металлорежущих станках).

Введем основные понятия и определения (рис.6), связанные с изготовлением ТИ:

Производственный процесс – это комплекс производственных действий, в результате выполнения которого сырье и исходные продукты, а также энергия и информация превращаются в готовые промышленные технические изделия.

Технологический процесс – это часть производственного процесса (совокупность технологических операций), связанная с преобразованием размеров, формы, состояния (химических или физических свойств) предмета труда и с последующим контролем результатов этого преобразования.

Технологическая операция (ТО) – это часть технологического процесса (совокупность технологических переходов), выполняемая на одном рабочем месте.

Технологическая операция – одно из основных понятий в организации машиностроительного производства, с ней связано планирование производства, нормирование труда, компоновка оборудования, последовательность обработки детали.

Рабочее место – это часть площади цеха (участка), предназначенная для выполнения работы (одной операции) одним рабочим или группой рабочих. На этой площади размещается технологическое оборудование, инструмент, приспособления, накопители для заготовок и готовых деталей.

Технологические переходы (ТП) – это элементарные составляющие части технологической операции. Они делятся на рабочие (t_р) и холостые (t_х).

Все перемещения детали и инструмента, связанные с обработкой, можно разделить на рабочие, выполнение которых относится непосредственно к обработке детали (изменение ее размеров, формы, химических или физических свойств) и холостые, служащие для подготовки рабочих ходов (транспортировка детали из накопителя в зону обработки и обратно, транспортировка детали от станка к станку; подвод инструмента к заготовке и отвод от нее, зажим-разжим заготовки и т.п.).

Обработка одного изделия требует обычно полного комплекса рабочих и холостых ходов, время выполнения которых определяет время рабочего цикла технологической машины:

Т_ц = t_p + t_х ,

где t_p – время рабочих ходов,

t_х – время холостых ходов.

Величина, обратная времени цикла, называется цикловой производительностью.

При ручной обработке рабочие и холостые ходы совершаются рабочим. При механизированной обработке рабочая подача инструмента осуществляется механически специальным самоходным механизмом (например, механическая подача с помощью ходового винта). Обычно рабочие хода современные рабочие машины совершают автоматически (самостоятельно). Если машина самостоятельно выполняет и холостые ходы, то она уже относится к машинам автоматического действия (автоматам).