1769
.pdf140
автоматизации процессов обработки является программное управление оборудованием.
Работа автоматического устройства характеризуется цикличностью. Время каждого цикла слагается из рабочего и вспомогательного времени. Основное условие работы автоматической машины – выполнение элементов цикла без вмешательства человека. Так, например, в металлорежущих станках автоматизируют включение и выключение подач, быстрые подводы и отводы частей станков, загрузку заготовок и т. д.
Автоматизацию процесса резания обеспечило применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Преимущество станков с ЧПУ состоит, прежде всего, в сокращении вспомогательного времени обработки и устранении погрешностей обработки, вызванных недостаточной квалификацией рабочего. Значительным этапом автоматизации механической обработки явилось создание многооперационных станков. Многооперационные станки представляют собой станки с ЧПУ, дополнительно оснащенные передающейся шпиндельной бабкой, столами координатного перемещения и поворота оси детали на необходимый угол, устройствами (магазинами) для размещения и автоматической замены инструмента. Это позволило последовательно выполнять большое число операций обработки разными режущими инструментами без снятия заготовки со станка при одной базе, тем самым снизив погрешности обработки, вызванные установкой детали. В магазинах станка размещается до 300 инструментов. Режущий инструмент подается в рабочее положение с помощью рукиманипулятора по заданной программе. Такие станки позволяют обрабатывать сложные корпусные детали с четырех-пяти сторон, проводя сверление, фрезерование, растачивание и т. д. и превращая заготовку в готовую деталь без съема со станка. Система программного управления производит необходимое изменение режима обработки, управляет вспомогательными движениями рабочих органов, подачей смазочно-охлаждающей жидкости, контролем и рядом других команд.
8.2. Создание гибкого автоматизированного производства
Одним из перспективных направлений развития технологии получения и обработки заготовок деталей машин являются создание и внедрение высокоавтоматизированных технологических комплексов оборудования на базе станков с ЧПУ, функционирующих без участия или с минимальным участием человека.
Развитие подобных комплексов и переход на безлюдную технологию в условиях многономенклатурного серийного производства, характерного для современного машиностроения, возможны на основе создания гибких производственных систем.
141
Гибкая производственная система (ГПС) – это совокупность или отдельная единица технологического оборудования и системы обеспечения его функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.
ГПС состоят из исполнительной и единой управляющей системы. Исполнительная система включает станки, роботы, устройства для транспортирования заготовок деталей и отходов производства, контрольноизмерительные устройства, склады заготовок и готовой продукции. Все элементы исполнительной системы программно управляемы. Единая управляющая система состоит из средств вычислительной техники, которые управляют как отдельными станками, роботами и технологическими установками, так и всем производством в целом.
Организационная структура ГПС приведена на рис. 8.1.
Гибкие производственные системы (ГПС)
Гибкие производ- |
|
Гибкие автома- |
|
Гибкие автома- |
ственные модули |
|
тические линии |
|
тические участ- |
(ГПМ) |
|
(ГАЛ) |
|
ки (ГАУ) |
|
|
|
|
|
Гибкие автоматизированные цеха (ГАЦ)
Гибкие автоматизированные заводы (ГАЗ)
Рис. 8.1. Организационная структура ГПС
Первой ступенью автоматизации ГПС является создание гибких производственных модулей (ГПМ) и гибких производственных комплексов (ГПК). Второй (высшей) ступенью автоматизации ГПС является создание гибкого автоматизированного производства (ГАП).
ГАП представляет собой развитую автоматизированную систему, управляемую ЭВМ. Структура ГАП приведена на рис. 8.2.
В эту структуру входят: АТСС – автоматизированная транспортноскладская система подачи, хранения и удаления заготовок и стружки; АСИО – автоматизированная система инструментального обеспечения; САК – система автоматизированного контроля; САПР – система автоматизированного проектирования конструкции выпускаемых изделий; АСТПП
– автоматизированная система технологической подготовки производства; АСНИ – автоматизированная система научных исследований; АСУП – автоматизированная система управления производством.
|
142 |
|
|
|
|
|
|
Гибкое автоматизиро- |
|
Комплекс обрабаты- |
|
ванное производство |
|
вающего оборудова- |
|
|
|
||
(ГАП) |
|
ния |
|
|
|
|
|
Системы автоматизированного проектирования (САПР)
Автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП)
Автоматизированная система научных исследований (АСНИ)
Автоматизированная система управления производством (АСУП)
Автоматизированная транспортноскладская система (АТСС)
Автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО)
Система автоматизированного контроля (САК)
Рис. 8.2. Структура ГАП
Гибкое автоматизированное производство (ГАП) характеризуется высокой степенью автоматизации технологических процессов обработки, обслуживания и управления непрерывностью многономенклатурного мелкосерийного производства. ГАП делает возможным круглосуточную эксплуатацию технологического оборудования при необязательном участии человека в функционировании системы.
Однако создание ГАП еще не означает осуществления производства с полностью безлюдной технологией. Определенная часть персонала должна оставаться на операциях контроля, комплектования заготовок и инструмента, общего наблюдения за ходом производства.
Внедрение ГАП позволяет повысить общую производительность труда не менее чем в пять – шесть раз при двух- и трехсменной работе. При этом люди освобождаются от тяжелых, вредных и монотонных работ, в том числе работ по загрузке оборудования и транспортированию заготовок.
Одной из главных особенностей ГАП является его высокая гибкость, которая позволяет:
1) в условиях мелкосерийного и серийного многономенклатурных производств в любой момент прекратить изготовление освоенной продукции и в короткий срок с минимальными затратами приступить к выпуску новой продукции;
143
2)осуществить обработку на станках различных по конфигурации заготовок установленной группы при разных размерах операционных партий, чередующихся в любом порядке (после партии в 50 шт. может обрабатываться 1...2 шт., затем 30 шт. и т. д.); в обычных условиях мелкосерийного производства затраты времени на переналадку станков для обработки других деталей приводят к потерям до 30 % достижимой продуктивности станков;
3)заменить отказавший станок гибкого комплекса другим исправным станком, не задерживая хода технологического процесса;
4)нарушить прямолинейность перемещения обрабатываемых заготовок внутри технологического комплекса и возвратить их для последующей обработки на станки, на которых выполнялись первоначальные операции; это существенно сокращает число потребных станков в системе и повышает коэффициент их использования.
Исходной единицей гибкого автоматизированного производства является гибкий производственный модуль.
Гибкий производственный модуль (ГПМ) – это гибкая производст-
венная система, состоящая из единицы технологического оборудования, оснащенная автоматизированным устройством программного управления
исредствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные циклы и имеющая возможность встраивания в систему более высокого уровня.
Вобщем случае средства автоматизации ГПМ могут включать в себя: накопители, спутники, устройства загрузки и выгрузки, замены технологической оснастки, удаления отходов, автоматизированного контроля, включая диагностирование, а также устройство переналадки и т. д.
Частным случаем ГПМ может быть роботизированный технологический комплекс, встраиваемый в систему более высокого уровня.
Режущий инструмент гибкого производственного модуля, установленный в специальных державках, хранится в магазинах емкостью 30...80 гнезд, откуда с помощью манипулятора он подается и устанавливается на станке в рабочем положении.
Смена инструмента на станке производится:
– при переналадке на обработку следующей заготовки по сигналу управляющей программы (УП);
– по истечении периода расчетной стойкости по сигналу УП;
– по достижении предельного износа, устанавливаемого устройствами для автоматических измерений размеров обрабатываемой заготовки или режущего инструмента;
– при недопустимом затуплении инструмента, которое фиксируется специальными устройствами.
Уровень автоматизации современного производства постоянно повышается. Появились ГПС, которые состоят из самых разнородных, но не-
144
обходимых для изготовления данного изделия оборудования и установок. Например, одна из интегрированных ГПС включает склад – накопитель заготовок, инструментальный склад, склад готовых изделий, машину для литья под давлением, установку для плазменной резки, отрезной станок, металлообрабатывающие станки, сварочный робот, участки сборки, окрасочный робот, конвейер для расположения приспособлений, необходимых для обработки, установку для заточки инструментов и станцию контроля.
Заключение
Современное производство во многом определяет уровнем своего развития научно-технический и экономический потенциал страны. Из изученного курса становится ясно, что проектирование рациональных, конкурентоспособных изделий, организация их производства невозможны без соответствующего технологического обеспечения и достаточного уровня знаний в области технологии конструкционных материалов.
Студенты механических специальностей вузов могут с помощью настоящего учебного пособия составить представление о традиционных и перспективных технологических методах формообразования и обработки заготовок деталей машин, на которых основано производство.
Учебное пособие написано коллективом преподавателей СибАДИ с учетом опыта преподавания курса «Технология конструкционных материалов».
Библиографический список
1.Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей вузов / Под общ. ред. А. М. Дальского. – М.: Машиностроение, 1985. – 448 с.
2.Дальский А. М. Технология конструкционных материалов: Учебное пособие для вузов / А. М. Дальский, В. С. Гаврилюк, Л. Н. Бухаркин и др. – М.: Машиностроение, 1990. – 352 с.
3.Вайс С. Д. Металлорежущий инструмент и станки: Учеб. пособие / С. Д. Вайс, Л. К. Гирин, А. А. Какойло, В. С. Терган. – М.: Издательство стан-
дартов, 1987. – 320 с.
4.Горбунов Б. И. Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки: Учебное пособие для вузов. – М.: Машиностроение, 1981. – 287 с.
5.Подураев В. Н. Технология физико-химических методов обработки. – М.: Машиностроение, 1985. – 264 с.
Учебное издание
Борис Алексеевич Калачевский, Борис Иванович Калмин, Борис Григорьевич Колмаков, Михаил Сергеевич Корытов
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Учебное пособие
Редактор Н. И. Косенкова
Лицензия ИД № 00064 от 16. 08. 99. Подписано к печати 2003. Формат 60 х 90 1/16. Бумага ксероксная. Гарнитура Таймс.
Оперативный способ печати. Усл. п. л. 9, уч.-изд. л. 8,9. Тираж 400 экз. Заказ Цена договорная.
Издательство СибАДИ 644099, Омск, ул. П. Некрасова, 10
Отпечатано в ПЦ издательства СибАДИ 644099, Омск, ул. П.Некрасова, 10