5.2 Средстваавтоматизациипроизводства.
Автоматизацияпроизводства–этопроцессвразвитиимашинногопроизводства,прикоторомфункцииуправленияиконтроля,ранеевыполнявшиесячеловеком,передаютсяприборамиавтоматическимустройствам.Введениеавтоматизациинапроизводствепозволяетзначительноповыситьпроизводительностьтрудаикачествовыпускаемойпродукции,сократитьдолюрабочих,занятыхвразличныхсферахпроизводства.
Довнедрениясредствавтоматизациизамещениефизическоготрудапроисходилопосредствоммеханизацииосновныхивспомогательныхоперацийпроизводственногопроцесса.Интеллектуальныйтруддолгоевремяоставалсянемеханизированным(ручным).Внастоящеевремяоперациифизическогоиинтеллектуальноготруда,поддающиесяформализации,становятсяобъектоммеханизациииавтоматизации.
Современныепроизводственныесистемы,обеспечивающиегибкостьприавтоматизированномпроизводстве,включают:
СтанкисЧПУ,впервыепоявившиесянарынкеещев1955г.;ихбыстроераспространениеначалось,однако,лишьсприменениеммикропроцессоров.
Промышленныероботы,впервыепоявившиесяв1962г.;быстроеихраспространениетакжесвязаносразвитиеммикроэлектроники.
Роботизированныйтехнологическийкомплекс(РТК),впервыепоявившиесянарынкеещев1970-80годы.;ихраспространениеначалось,однако,лишьсприменениемпрограммируемыхсистемуправления.
Гибкиепроизводственныесистемы,характеризуемыесочетаниемтехнологическихединицироботов,управляемыеЭВМ,имеющиеоборудованиедляперемещенияобрабатываемыхдеталейисменыинструмента.
Автоматизированныескладскиесистемы(AutomatedStorageandRetrievalSystems—AS/RS).Предусматриваютиспользованиеуправляемыхкомпьютеромподъемно-транспортныхустройств,которыезакладываютизделиянаскладиизвлекаютихоттудапокоманде.
СистемыконтролякачестванабазеЭВМ(Computer-aidedQualityControl—CAQ)—техническоеприложениекомпьютеровиуправляемыхкомпьютерамимашиндляпроверкикачествапродуктов.
Системаавтоматизированногопроектирования(Computer-aidedDesign—CAD)используетсяпроектировщикамиприразработкеновыхизделийитехнико-экономическойдокументации.
ПланированиеиувязкаотдельныхэлементовпланасиспользованиемЭВМ(Computer-aidedPlanning—CAP).
САР-разделяетсяпоразличнымхарактеристикаминазначениям,посостояниюпримерноодинаковыхэлементов.Соединеннаямеждусобойотдельныхэлементовпроисходитпоследующимправилам:
1.Физическаяоднородностьизмеряемыхвеличин
2.Однотипныеканалысвязеймеждуэтимиэлементами
3.Совместимостьсоединенийэлементов.
Восновеорганизациипроизводственногопроцессанакаждомпредприятииивлюбомегоцехележитрациональноесочетаниевпространствеивовременивсехосновных,вспомогательныхиобслуживающихпроцессов.Особенностииметодыэтихсочетанийразличнывразныхпроизводственныхусловиях,однакоестьиобщиепринципы:
специализации
пропорциональности
параллельности
прямоточности
минимумаперерывов
ритмичности[14].
5.3 Прототипирование.
Прототипирование в машиностроении это изготовление модели (компьютерной или физической) изделия с наименьшей затратой средств и времени. Для возможности оценки ее внешнего вида, демонстрации, функциональности и возможности реализации (изготовления) изделия.
Компьютерное прототипирование осуществляется с помощью САПР систем. Строится трехмерное изображение изделия, назначаются материалы, габаритные и конструкторские размеры, проводятся прочностные расчеты, моделируется взаимодействие отдельных деталей изделия, дизайнерская отделка изделия (наложение текстур, картинок, раскраски).
Физическоепрототипированиеможетосуществляетсяразличнымиметодамиитехнологиями.
Технологиипрототипированияпутёмпостепенногонаращивания(добавления)материалаилиизмененияфазовогосостояниявеществавзаданнойобластипространства:
стереолитография(STL—stereolithography);
отверждениенатвёрдомосновании(SGC—SolidGroundCuring);
нанесениетермопластов(FDM—FusedDepositionModeling);
распылениетермопластов(BPM—BallisticParticleManufacturing);
лазерноеспеканиепорошков(SLS—SelectiveLaserSintering);
моделированиеприпомощисклейки(LOM—LaminatedObjectModeling);
технологиямногосопельногомоделирования(MJMMultiJetModeling)
Иммерсионныецентры,илисистемывиртуальнойреальности.
Всеназванныетехнологиипредполагаютналичиетрёхмернойкомпьютерноймоделидетали.БольшинствоизвестныхСАПРобеспечиваютэкспортмоделейвстандартномдлябыстрогопрототипированияформатеSTL.[15]
Методыпрототипирования основанные на использовании механической обработки (фрезерование, точение, сверление) реализуются с помощью настольных фрезерно-гравировальных станков.
РассмотримподробнеемодельстанкаMDX-20.
MDX-15/20—этофрезерныйстанокфирмыRoland.Обладаянебольшимигабаритами,онможетбытьлегкоразмещеннастолеиосуществлятьфункции3D-сканераитрехкоординатнойфрезерноймашины.ПриустановленнойсканирующейголовкеMDX-15/20способеноцифровыватьтрехмерныеобъекты,создаваяихточныекомпьютерныемодели.Еслисменитьсканирующуюголовкунафрезерную,MDX-15/20становитсяполноценнойтрехкоординатнойфрезерноймашиной,спомощьюкоторойможнообрабатыватьювелирныйвоск,модельныематериалы,оргстеклоимягкиеметаллы,такиекакалюминийилатунь.
MDX-15/20обрабатываетакриловоестекло,модельныйвоск,дерево,пластики,латуньиалюминий.
MDX-15/20сканируетширокийдиапазонобъектов,включаястеклянныеизделия,представляющиетрудностьдляоптическихсканеров,атакжемягкиеобъектытакие,какпластилиновыемодели,свежиефруктыипроч.
УстановкафрезерногошпинделяделаетMDX-15/20полноценнойфрезерноймашиной,управляемойскомпьютера.Заменажефрезерногошпинделянаактивнуюпьезосканирующуюголовку(RolandActivePiezoSensor)(RAPS)превращаетMDX-15/20в3Dсканердлясканирования3D-объектовисозданиякомпьютерныхмоделей.
УникальнаятехнологияRAPS,запатентованнаяфирмойRoland,позволяетMDX-15/20сканироватьсточностьюдо0,05мм.
ВкомплектесMDX-15/20поставляетсяпрограмма3DEngrave,котораяпозволяетделатьтрехмернуюгравировку.
ПолностьюуправлятьпроцессомсканированияпозволяетпрограммаDr.PICZA,котораявходитвкомплектMDX-15/20.Программноеобеспечениедлятрехмерногосканированияпозволяет:
изменятьшагсканированияиразмерызоны,
менятьвыпуклость/вогнутостьизображениядлясозданиялитейныхформ,
регулироватьнаклонобъекта,
создаватьзеркально-симметричныеобъектыфункцией«зеркало»,
включатьфункциюсглаживаниякривых,
устанавливатьвысотуповерхности.
ПрограммыDr.PICZAимеетфункциюпредварительногопросмотра,котораяпозволяетпосмотретьполучающееся3Dизображениеподлюбымуглом.Можнотакжезалитьповерхностьобъектацветовойзаливкойилитекстурой.
ФрезерныестанкиMDX-15/20поставляютсясполнымпакетомпрограммногообеспечения,совместимогосбольшинствомпопулярных3Dпрограмм.ВкомплектвходятпрограммыDr.PICZA,MODELAPlayerи3DEngrave,атакжеVirtualMODELA,позволяющаявизуализироватьпроцессобработкисучетомвыбранногоинструментаипоказываетчистотуивремяобработки.ПрограммаVirtualMODELAвизуализируетпроцессобработкисучетомвыбранногоинструментаипоказываетчистотуивремяобработки.ДрайверподWindowsXP/Vista/7такжевходитвпоставку.
СтанкиMDX-15иMDX-20используютдляразличныхприменений,такихкак3Dмоделирование,ювелирноедело,изготовлениепрототиповилитейныхформ,дизайнупаковкиигравировкапоразличнымматериалам.MDX-15/20сканируетобъектысоскоростьюот4до15мм/ссшагомсканированиядо0,05мм.
Рабочаязона:MDX-20=200ммx150ммx60мм.
БлагодарятехнологииRAPS,станкиMDX-15/20могутсканироватьширокийдиапазонобъектов,включаятакиемягкие,какпластилиновыемодели,свежиефруктыилицветы,недоступныедругимконтактнымсканерам.MDXможеттакжесканироватьстеклянныеобъекты,чтовсегдапредставлялосложностьдляоптическихсканеров,т.к.лучипроходилисквозьстекло,неотражаясь.[16]
Для прототипирования (фрезеровании и сверлении) на станке MDX-20 рекомендуется использовать программу ModelaPlayer4. Данный программный продукт обладает рядом преимуществ перед MODELAPlayer которая входит в комплект поставки. Имеет интерфейс виндовс приложения, обладает большим функционалом и визуализацией дальнейшего процесса обработки.
ВпрограммеможнооткрыватьфайлысозданныевСАПРсистемахчерезобменныеформатыфайловdxf,stl,iges.
Программа имеет панель управления позволяющая работать с трехмерным отображением модели, увеличивать, перемещать, поворачивать, менять вид отображения (каркас, поверхность), отображать проекции изделия. Даная программа также имеет встроенную базу данных материалов, инструментов, режимов резания, которую можно редактировать.
В программе предусмотрено4 вида операции обработки:обработкаплоскойповерхности(Surfacing),черноваяобработка(Rooting),чистоваяобработка(Finishing)исверлильная(Drilling).
Последовательность операций и их свойства отображаются в дереве обработки которое находится с правой стороны экран. Под деревом обработки имеются функции перемещения операций по дереву вверх и вниз, отключение операций, перестройка траектории перемещения инструмента.
При наличии установленной программы VirtualMODELA можно посмотреть последовательность перемещения инструмента, результат операции и времени на отработку данной операции.