7. Конструкторско-технологическое обеспечение гпс для заготовительного производства

В таких направлениях заготовительного производства как литейное и кузнечно-прессовое гибкая автоматизация еще только начинается. Определенные достижения имеются в прессовании и сварке, где созданы и успешно применяются гибкие модули на основе листоштамповочных пробивных прессов и гибкие робототехнические комплексы для контактной сварки штампосварных конструкций. Роботизация начинает внедряться и в области дуговой шовной сварки, где программируются не только перемещения робота, но и режимы сварки в зависимости от изменяющихся условий сварки.

В литейном производстве гибкость связана с многооперационными процессами изготовления моделей, приготовления стержневых и формовочных смесей, изготовления стержней, формовки, сборки форм, заливки форм металлом; сложными процессами отвода образующихся газов, охлаждения форм, выбивкой форм, очисткой заготовок, обрезкой литников, заусенцев, сортировкой отливок и др. Еще не решены многие вопросы автоматизации ручного труда, создания высокопроизводительных машин формовки. При этом проблемы усугубляются усложнением форм заготовок и требованиями повышения их качества и точности. Фактически серийное литейное производство не ориентируется еще на автоматизацию.

Ускорение решения задач автоматизации литейного производства может быть обеспечено созданием автоматических машин различного технологического назначения с учетом требований гибкости производства. На каждой автоматической машине литейного производства выполняются свои отличающиеся по физическим явлениям процессы.

Создание ГПС в литейных цехах пойдет не по пути автоматизации существующих, а на основе разработки новых технологий, соответствующих гибкому производству. Например, возрос интерес к методу литья по газифицируемым пенополистироловым выжигаемым моделям, позволяющему устранить применение стержней, заменить многокомпонентные формовочные смеси кварцевым песком, повысить выход годного литья, улучшить точность и качество отливок. В сочетании с системой автоматического управления на базе микропроцессоров и роботами процесс позволяет создать гибкое производство, эффективное как для крупных, так и для мелких серий. Этому способствуют такие особенности данной технологии, как использование единой опоки-контейнера для различных по размерам моделей; упрощение системы транспортировки и выбивки опок, рециркуляции формовочного песка (применяемого без связующих); использование относительно недорогих алюминиевых пресс-форм для получения пенополистироловых моделей и т.п.

Решение многих вспомогательных процессов литейного производства, таких, как, например, складирование и своевременная подача опок, инструмента и другой литейной оснастки к формовочным машинам, требует только надлежащей организации известных средств автоматизации; они тождественны другим производствам и смогут решаться на основе общих принципов гибкой автоматизации.

Однако гибкая автоматизация основных процессов литейного производства требует решения значительных научно- технических задач. Можно ожидать, что в ближайшие годы будет достигнут прогресс и в этой области в результате поиска новых решений и возможного отказа от трудно поддающихся гибкой автоматизации литейных процессов, замены отливок, например, сварными конструкциями из проката или штамповкой жидкого металла.

Гибкость при обработке давлением главным образом характеризуется взаимосвязью технологической машины, периферийного вспомогательного оборудования, автоматической транспортировки обрабатываемого материала, а также взаимосвязью динамики машин с динамикой формообразования (дозирование кинетической энергии в зависимости от массы и истинной температуры, скорости деформации и др.). Процессы обработки давлением могут быть составной частью ГПС механообработки, например, накатка резьбы, обкатка поверхностей и т.п.

Гибкие модули обработки давлением могут быть составной частью смешанных ГПС, в которых используются различные виды обработки; они могут быть и самостоятельными ГПС, состоящими только из машин обработки давлением. Гибкость процесса обработки давлением зависит в равной степени от формы обрабатываемого изделия и адаптационных возможностей инструмента и машины. В процессах, подобных свободной ковке с неограниченным течением материала, гибкость можно достигнуть сменой инструмента или автоматическим управлением ступенчатым перемещением инструмента и заготовки при местной деформации.

Управление движением инструмента и заготовки обеспечивается ЧПУ. Имеющиеся и разрабатываемые в настоящее время системы дискретной обработки давлением с ЧПУ: гибка в валках и роликах, ротационный обжим, радиальная ковка являются весьма подходящими для применения в ГПС. Перспективны также методы пробивки отверстий и формовки взрывом.

В процессах штамповки с ограниченным течением материала гибкость достигается в основном сменой штампов (известна гибка в штампах с вертикальным магазином пуансонов и горизонтальной подачей матриц, фирма «Ментеле», ФРГ). Универсальность заготовки (лист разной толщины и размера) позволяет обеспечить автоматическую загрузку штамповочных модулей без каких-либо специальных приспособлений, максимально использовать лист при штамповке из него разных деталей и сокращать отходы. Однако имеются и свои трудности, например, при штамповке различных деталей из одного листа, снятие различных деталей и их пакетирование, большие габариты штамповок создают трудности автоматизации их складирования и транспортировки.

С использованием ЭВМ легко решается проблема экономного раскроя листа в целях наибольшей утилизации материала и уменьшения отходов. ЭВМ анализирует все заданные штамповки по форме и количеству и рассчитывает наиболее экономный раскрой листа. Эта операция получила название гнездование.

Гибкая кузнечно-штамповочная система для объемных поковок состоит из ряда целевых машин-модулей:

- гибкая машина для получения заготовки под обработку давлением (подготовка исходного материала);

- установка для нагрева заготовки перед обработкой давлением (пламенный или индукционный нагрев);

- гибкий ковочный или штамповочный модуль (обработка заготовки давлением) ;

- обрезной модуль (установка для обрезки заусенцев);

- гибкий модуль для термической обработки (снятие внутренних напряжений в металле, отжиг поверхности, понижение твердости).

Без всех этих составляющих невозможно централизованно, т.е. в одной системе получить окончательную заготовку. Гибкость этих модулей обеспечивает получение поковок различных деталей в одной системе.

Перспективным для ГПС является получение объемных заготовок точных размеров и форм и готовых к сборке деталей из порошковых материалов и переработанной металлической стружки. Такие свойства этого процесса, как высокая точность, исключающая финишную механическую обработку, управляемость распределенном масс и объемов, высокая прочность и твердость, экономия материалов, дают возможность упростить авто» метизацию и обеспечить высокую степень гибкости процесса и оборудования.

Прогрессивность технологических процессов обработки давлением подтверждается многолетней практикой. Они обеспечивают оптимальное использование материалов, улучшают его свойства и свойства деталей, сокращают время технологического цикла, повышают производительность, содействуют уменьшению габаритов машин. Однако из-за сравнительно высокой стоимости оборудования и инструмента минимальная экономически целесообразная партия изделий все еще очень велика. В настоящее время разрабатываются гибкие автоматизированные производственные процессы, которые позволят существенно понизить величину партионности за счет гибкого и недорогого инструмента и совершенствования программирования многоплунжерной свободной ковки, что сократит еще больше производственный цикл за счет быстрой адаптации процессов получения готовых для сборки деталей или требующих минимальной механической доработки.