СУПО / РГР

Задание

Домашнее задание по курсу «Управление процессами и машинами обработки металлов давлением»

Домашнее задание по курсу «Управление процессами и машинами обработки металлов давлением» по теме: Разработка технического предложения на проектирование системы КЧПУ процесса горячей объемной штамповки детали “вал демультипликатора” на кривошипном горячештамповочном прессе. 2003 г.

Содержание:

1.Разработка технологической программы 2. Разработка и обоснование стратегии ЧПУ 3.Разработка состава и структуры системы ЧПУ 4. Описание алгоритма работы системы 5. Программа управления на языке …. 6. Принципиальная схема системы ЧПУ 7. Заключение 8. Список используемой литературы

1. Разработка технологической программы

В курсовом проекте по курсу “Горячая объемная штамповка” необходимо разработать технологический процесс получения поковки вала демультипликатора на КГШП. Ниже представлены чертежи детали и поковки.

Рис. 1. Чертеж детали Заготовка для изготовления поковки показана на рисунке 2

Рис. 2. Заготовка.

Материал заготовки – сталь 45 (ГОСТ 4543-71), с содержанием углерода 0,45%. Механические свойства стали 45 (при нормальной температуре): ; Температурный интервал штамповки - 1200 оС.

Выбираем идеально-пластичную модель деформируемого материала, так как она лучше соответствует процессам горячей объемной штамповки:

Рис 3. Идеально-пластичная модель деформируемого материала

Поковку получаем за три перехода. Сначала идет осадка, предварительная штамповка, а затем окончательная штамповка поковки. Затем происходит обрезка заусенца в штампе для обрезки.

Штамповку производим на КГШП с номинальной силой Рном=40 МН, обрезку облоя - на обрезном прессе с номинальной силой Рном=2.5 МН. В качестве средства автоматизации процесса выбираем двурукий робот-манипулятор “Ритм 05.01”.

Рис. 4. Чертеж горячей поковки.

Моделирование процесса и получение информации о деформирующих силах, деформации и распределении температуры проведено с использованием программного комплекса QForm. В программе QForm осуществляется расчет по трем последовательным переходам. Соответствующие значения максимальных деформирующих сил, работы деформирования и времени деформирования представлены ниже.

1. Осадка

2. Предварительная штамповка:

3.Окончательная штамповка:

Общее время деформирования:

Штамповка производится на горячештамповочный прессе КГШП 40 МН

Рис 6. Цикловая диаграмма работы КГШП.

Учитывая, что производительность КГШП 40 МН составляет приблизительно 5-6 поковок в минуту, находим время одного технологического цикла: tц=60/5-6=10-12 с.

Время машинного цикла tm=60/n=1c, где n=60 1/с –быстроходность пресса. Транспортировку и перекладку заготовки по позициям штамповки осуществляем с помощью двурукого робота-манипулятора “Ритм 05.01”.

Распишем цикл работы по времени:

1. схват заготовки tсхв=0,3 с; 2. подъем заготовки tпод=0,2 с; 3. перемещение на шаг подачи tпер=0,4 с; 4. опускание tоп=0,2 с; 5. разжим схвата tраз=0,2 с; 6. отход tотх=0,4 с. 7. подъем tпод=0,4 с. 8. возврат в исходную позицию tвоз=0,4 с Общее время работы робота: Время машинного цикла: Время цикла одной операции: Общее время технологического цикла: Расчетная производительность 60 : 10.5 = 5,7 поковок в минуту.

2. Разработка и обоснование стратегии ЧПУ

Степень управляемости КГШП очень низкая вследствие его жесткой кинематики. Процессом ГОШ управлять невозможно. Поэтому выбираем стратегию управления заготовкой. Можно управлять ее объемом, формой, размерами, массой или температурой. Используем стратегию управления длиной заготовки, подаваемой на нагрев, и ее температурой после нагрева. Блок-схема приведена на рисунке 7.

Рис 7. Принципиальная блок-схема стратегии управления длиной заготовки и температурой.

Целью управления является стабилизация деформирующей силы, что приводит к стабилизации упругой деформации системы машина-штамп и повышению точности высотных размеров поковок, а также и к более равномерному износу деформирующего инструмента.

Cила деформирования зависит от многих факторов: чFдч= Fд (L, T0, Vз, m, хим.состав, μ, модель мат-ла, мех. св-ва мат-ла, Vдеф,…)

В качестве управляемых параметров выберем длину заготовки и ее температуру, что является самым рациональным в данном случае. При использовании для штамповки более точных по длине заготовок заполнение штамповой полости приближается к необходимой. Регулировка длины заготовки осуществляется за счет перемещения упора в нужную сторону при отрезке заготовки. Температура является подходящим параметром для управления деформирующей силой, так как температура, до которой греется заготовка, довольно легко регулируется, изменяя время нахождения ее в индукторе. Нельзя управлять свойствами материала, поскольку все свойства материала зависят в некоторой степени от того, где и в каких условиях были изготовлены, хранились и транспортировались прутки для последующего получения заготовок. Также нет возможности управлять химическим составом поставляемой в цех партии прутков, но входной контроль необходим.

3. Разработка состава и структуры системы ЧПУ

Для КГШП 40 МН разрабатывается одноуровневая система ЧПУ, которая состоит из 1-го уровня управления - управления заготовкой (её длиной и температурой) и как следствие - управление процессом (деформирующей силой).

Для создания такой системы используем следующее оборудование: - персональный компьютер IBM PC совместимый под управлением MS-DOS; - промышленный логический контроллер типа FESTO-202(404); - датчик длины; - датчик температуры; - конечные выключатели (2 шт.); - контактные датчики (2 шт.); - мессдозы с выводом на АЦП (3 шт); - распределительные клапаны (8 шт.).

Полный список занятости всех устройств и датчиков с указанием портов ввода/вывода: Устройства системы управленияВходВыход Кнопка “Пуск”I0.0 Включение муфтыO0.0 Ползун вверху (ВК1) I0.1 Подача заготовкиO0.1 Конец отрезки (ВК2)I0.2 Перенос заготовки в индукторO0.2 Пруток подан до упораI0.3 Отрезка заготовкиO0.3 Длина заготовки не в допускеI0.4 Регулировка положения упораO0.4 Температура заготовки не в допускеI0.5 Выброс в заготовки в отходO0.5 Наличие заготовки в штампе I0.6 Работа выталкивателейO0.6 Работа толкателяO0.7 Тормоз отключенO0.0 Перенос заготовки в полость штампа роботом-манипуляторомO0.8

4. Описание алгоритма работы системы

Зададимся расчетной длиной и необходимой длиной заготовки, а также учтем возможные отклонения от заданных значений в процессе работы.

После нажатия кнопки “Пуск”, начинается работа механизма подачи заготовки и продолжается до тех пор, пока не сработает контактный датчик, включение которого показывает, что заготовка подана до упора. Приходит в движение нож, отрезающий заготовку. Заготовка подается на позицию измерения длины. Здесь производится обмер и в случае, если длина не в допуске, заготовка идет в отход, а упор передвигается на величину, равную разнице между длиной отрезанной заготовки и заданной длиной. Происходит возвращение на стадию подачи заготовки и далее идет по тому же алгоритму. В противном случае, заготовка загружается в индуктор. Продвижение по индуктору осуществляется посредством работы толкателя. После нагрева происходит измерение температуры заготовки датчиком температуры. Если измеренная температура не попадает в допуск, заданный изначально, то заготовка идет в отход, и рассчитывается отклонение величины измеренной температуры от заданной. В зависимости от полученной величины отклонения, необходимо изменить время нагрева (время пребывания заготовки в индукторе) на соответствующую величину. Это осуществляется за счет изменения скорости толкателя, продвигающего заготовку внутри индуктора. Далее процесс начинается заново с подачи заготовки. В случае, когда отклонение температуры попадает в заданный допуск, заготовка перемещается в штамп – на позицию штамповки. При попадании заготовки в полость штампа срабатывает контактный датчик и включается муфта, а также выключается тормоз (постоянно замкнутый). После осуществления рабочего хода ползун приходит в верхнее положение и включает конечный выключатель, при включении которого приходит сигнал на отключение муфты и включение тормоза и запуск цикла работы робота-манипулятора.. Нет Да

Рис.8 Схема алгоритма

5. Программа управления на языке AWL-FESTO

STEP 2 THEN LOAD V200 TO TP1 STEP 4 THEN LOAD V300 TO TP2 STEP 6 IF I0.0 THEN NOP STEP 8 THEN SET O0.1 STEP 10 IF I0.3 THEN RESET O0.1 STEP 12 THEN SET O0.3 STEP 14 IF I0.2 THEN RESET O0.3 STEP 16 IF I0.4 THEN JMP TO 18 OTHRW JMP TO 24 STEP 18 THEN SET O0.5 STEP 20 THEN SET O0.4 STEP 22 THEN JMP TO 8 STEP 24 THEN SET O0.2 THEN RESET O0.2 STEP 26 THEN SET O0.7 STEP 27 THEN RESET O0.7 STEP 28 IF I0.5 THEN JMP TO 30 OTHRW JMP TO 34 STEP 30 THEN SET O0.5 STEP 32 THEN JMP TO 8 STEP 34 THEN SET O0.2 STEP 35 THEN RESET O0.2 STEP 36 THEN SET O0.8 STEP 37 IF I0.6 THEN SET O0.0 STEP 38 THEN SET T1 STEP 40 IF N T1 THEN NOP STEP 42 IF I0.1 THEN RESET O0.0 STEP 38 THEN SET T1 STEP 40 IF N T1 THEN NOP STEP 42 IF I0.1 THEN RESET O0.0 STEP 44 THEN SET T2 STEP46 IF N T2 THEN NOP STEP 48 THEN JMP TO 8

6. Принципиальная схема системы ЧПУ КГШП 40МН

Рис.9 Принципиальная схема системы ЧПУ КГШП 40 МН

7.Заключение

Представленная система ЧПУ позволяет поддерживать постоянную длину и температуру заготовок при отрезке и нагреве в индукторе, соответственно. Постоянная длина поддерживается за счет регулирования положения упора при подаче заготовки на отрезку. Необходимая температура достигается в результате изменения скорости толкателя, продвигающего заготовку внутри индуктора. Возможность поддержания постоянной длины, получаемой при отрезке и температуры заготовки (на выходе из индуктора) является преимуществами данной системы, так как это влечет за собой выравнивание объема заготовки и стабилизацию силы деформирования. Это обеспечивает уменьшение отклонений упругой деформации системы пресс-штамп и получение поковок с наименьшими отклонениями величины высотного размера и более равномерный износ штампов. К преимуществам предлагаемой системы можно также отнести возможность усовершенствований за счет установки различного рода регуляторов и датчиков . Повышения производительности до 7-8 поковок в минуту можно достигнуть применением грейферной подачи с независимым, управляемым по программе приводом.

8. Список используемой литературы

1.Бочаров Ю.А., Методические указания по выполнению домашнего задания// Управление процессами и машинами обработки металлов давлением//Разработка технического предложения на проектирование системы ЧПУ. Электронная версия МТ6, МГТУ.- 2003 г. 2.Бочаров Ю.А., Методология разработки систем программного управления в ОМД// Процессы и машины кузнечно-штамповочного производства, Сб., М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998. 3.Банкетов А.Н., Бочаров Ю.А., Добринский Н.С. и др., Кузнечно-штамповочное оборудование, М. Машиностроение, 1982, - 576 с. 4.Бочаров Ю.А. Лекции по курсу: “Управление процессами и машинами ОМД”, 2003.