9. Инструменты автоматизированного произв-ва.

Под инструментальной оснасткой для автоматиз-ого произв-ва понимают комплекс из режущего и вспом-ого инструментов и приборов настройки вне станка. Она отличается от обычной по конструкции и техн. условиям на изготов-я. Для обеспечения заданной точности при обработке широкой номенклатуры сложных и часто дорогих деталей без применения специальных приспособлений режущий инструмент для этих станков должен обладать: высокой режущей способностью и надёжностью, достигаемыми испол-ем для изготов-ия инструмента наиболее совершенных инструментальных материалов; повышенной точностью, достигаемой за счёт изгот-ия по специальным технич. условиям (до 2 раз более жесткими, чем по действующим стандартам); универсальностью, позволяющей обрабатывать сложные детали за один автоматич-й цикл. Это достигается применением многоцелевого, комбинированного и регулируемого инструмента; элементами для устойчивого формирования и дробления стружки, не мешающей автоматич-ому циклу работы станков. Вспом-й инструмент для станков с ЧПУ должен обеспечивать возможность быстрой и точной замены режущего инструмента, его настойку на размер вне станка, регулирование положений режущей кромки, возможность закрепления режущего инструмента в стандартном и специальном положении. Эти требования удовлетворяются за счёт создания специального вспом-го инструмента с точными базовыми и присоединительными поверхностями, повышенной жесткости и с элементами регулирования и закрепления, а также применением нормализованного вспом-го инструмента, но изготовленного по специальным техн. условиям (переходные и регулируемые втулки, сверлильные патроны и др.). Для максимального сокращения простоев станков с ЧПУ режущий и вспом-й инструмент предварительно настраивают на размер вне станка. Широкая номенклатура инструмента, применяемого на каждом станке, и высокая точность предварительной настойки требует во многих случаях применения точных универсальных оптических приборов. Для относительно простых станков и узкой номенклатуры обрабатываемых деталей могут применяться оптико-механические приборы, а также упрощённые материальные приспособления. Инструм-ая оснастка для станков с ПУ имеет свою специфику по конструктивному оформлению, кач-ву и точности изготов-я. Она выпускается с жесткими требованиями по условиям взаимозаменяемости; На станках токарной группы с ПУ применяются резцы с многогранными неперетачиваемыми твердосплавными пластинками с механическим креплением. Испол-т пластинки трёхгранной формы, ромбические и чашечные. Пластинки выпускаются со шлифованными боковыми сторонами и с допусками на основные размеры ±0,025 мм. (±0,01). Появление пластинок с покрытием из карбида титана толщиной 6 мкм повысило их стойкость в 2-3 раза. Позже стали применять дополнительное покрытие из окиси алюминия толщиной 1 мкм. (=50% стойкости). Перспективными считаются инструменты на основе нитрида бора и с алмазными вкраплениями. На станках с ПУ применяются также резцы, Стационарные и приспособления-спутники.Стационарные монтируются на отдельные станки АЛ, в них подают, устанавл. закрепляют и обраб-т заготовки с надлежащим напр-м режущего инст-та. После обр-ки загот-ку снимают, передают на другой станок.

10. Автоматизация контроля изделий машиностроения. При изготов-и деталей массового или серийного произв-ва широко испол-тся контрольные и контрольно-сортировочные автоматы, к-рые разбраковывают детали на годные и бракованные. Они примен-ся для классификации бракованных деталей по верхнему и нижнему пределам, на исправимый и неисправимый брак, для предупреждения брака и для сортировки изделий по группам в зависимости от размера. Автоматы, как правило, состоят из загрузочного устр-ва, измерительной системы(станции), транспортирующего, сортировочного и запоминающего устр-в. Измерительные станции служат для получения информации о контролируемом изделии и формирования сигнала в форму, удобную для дальнейшего преобразования и передачи. Транспортирующие устр-ва должны иметь простую кинем-ую схему, состоящую из малого числа звеньев, и обеспечивать высокую производ-ть. Сортировочные устр-ва служат для разводки деталей по сортировочным отсекам. Они д.б. удобны для наладки, а также для разводки деталей по бункерам. Запоминающие устр-ва служат для сохранения и передачи информации о номере сортировочных групп, зафиксированной датчиком. Они д.б. просты в обращении и д.б. обеспечен доступ ко всем их элементам. В условиях ГАП для обеспечения надежного функционирования системы машин, входящих в состав ГАП, необходимо обеспечить автоматич-й контроль и диагностирование состояния всех звеньев этой системы от режимов работы технол. оборуд-я до правильности выпол-я всех программ в вычислит-й сети системы управ-я, к-рые осущ-ся в реальном времени производ-го цикла. Техн. ср-вами контроля в ГАП яв-ся: 1. измерительные преобразователи (датчики)-ср-во измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной инф-ции в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем;

2. АЦП и процессоры электрических сигналов, к-рые обеспечивают преобразование аналоговых сигналов, поступающих с измерительных преобразователей, в эквивалентные значения цифрового кода для последующей обработки и завершения операций контроля)

3. сенсорные подсистемы техн. зрения, позволяющие оценивать обстановку в рабочей зоне и состояние объекта.

4. автоматич. тестеры - авт-е контрольно-измерительные комплексы различных сложности и назначения, в к-рых основной метод контроля состоит в подаче с помощью внешней ЭВМ тестирующих воздействий с послед-ым контролем (путем сравнения с заранее заданным результатом) ответных реакций контролируемого объекта;

Т.о. выполнение ф-ий контроля в условиях ГАП требует испол-ия новых «интеллектуальных» средств, реализующих не только ф-ии непосредственного измерения или восприятия уровня сигналов для сравнения (контроль), но и другую важную ф-ю управ-я оценку состояния объекта.

11. Автоматические линии машиностроительного произв-ва.

Автоматизация производ-х процессов, создание и внедрение автоматиз-го технол. оборуд-я во всех отраслях произв-ва выдвинули большое кол-во научно-технологических проблем, положили начало целому ряду новых научных направлений. Универсальное неавтоматиз-ое оборуд-е, как правило, по своим конструктивно-компоновочным решениям маловариантно. Так, все токарные станки имеют слева шпиндельную бабку, коробку скоростей и подач, а справа - заднюю бабку; подача прутка производится с лева направо, а рабочая подача суппорта - справа налево, вращение шпинделя при обточке - против часовой стрелки и т.д. Это обусловлено тем, что конструкция и компоновка таких станков десятилетиями, а иногда и столетиями складывалось и отрабатывалось из условия совместной работы системы человек-машина применительно к возможностям человека, максимальному удобству обслуживания. Поэтому можно утверждать, что и в будущем не произойдёт коренных преобразований конструкции и компоновки токарных станков, например перехода на конструкции и компоновки токарных станков, например переход станков с вертикальной осью, потому что это прежде всего создает неудобства в работе. Внедрение полуавтоматов и автоматов, тем более автоматических систем машин, снимает любые ограничения в реализации ТП, конструкций и компоновок, связанные с непосредственным участием человека в производ-х процессах обработки, контроля или сборки. Поэтому при проект-и автоматиз-го оборуд-я возможно большое кол-во вариантов построения машин и систем машин.Так, автоматич. машины одинакового технол-го назначения для обработки одних и тех же изделий отличающихся друг от друга: 1) характером выполняемого ТП (методы, маршрут, режимы обработки, степень дифференциации и концентрации операций), 2)принципом действия (последов-е, парал-е, послед.-парал-е, непрерывное или дискретное), 3) числом рабочих и холостых позиций обработки; 4)направлением геометрической оси (вертик-е, горизонт-е, наклонное); 5) компановочным решением, например расположение позиций по окружности или прямой линии, 6) степенью автоматизации (полуавтомат, автомат, линия), 7) степенью универсальности; 8) степенью унификации конструкции.

Автоматич. линии, кроме того, имеют вариантность выбора числа парал-ых потоков и числа участков-секций, типа и емкости межоперационных накопителей и т.д. Следует при этом отметить, что ни одна из задач выбора оптимального варианта проектируемого автомата или автоматич-й линии не м.б. решена с помощью общепринятых прочностных и кинемат-х расчётов конструирование станков. Следует при этом отметить, что любую продукцию, обрабатываемую на автоматах и АЛ, можно получить и на универсальном неавтоматиз-ом оборуд-и. Цель автоматизации - прежде всего повышение производ-ти машин и сокращение кол-ва обслуживающих рабочих, а в конечном счёте-получение экономического эффекта. Уровень приведенных затрат Unp определяется себест-ю С и коэф. приведенных капит-х затрат. Unp=Ccp+Е Кпр; K=f(Jма); Чем выше Jма тем больше нужно кап. затрат. Спр= f(Jма). Чем выше Jма тем ниже С. Суммируем эти графики. Осн. фактором повыш-я произв-ти труда в любой отрасли пр-ва яв-ся рост произв-ти машин, кач-ва и кол-ва выпускаемой продукции. В основе теории произв-ти м. и т. лежат след. осн. положения: 1.Каждая работа треб-т затрат врем, и труда. 2. Производ.-м затраченным счит-ся то время, кот. расход-ся на осн. процессы. 3. Машина счит-ся идеальной, если при выс.потенциале произв-ти, кач-ве продук-и отсутств. потери врем, на х.х. Важн. фактором произв-ти труда явл-ся затраты труда на создание, обсл-е и экспл-ю раб. машины

Т - время работы машины (в теч-е к-рого произв-ся продукция)

tpx - время рабочих ходов машины; txx-время х. х. машины (цикловые потери времени) .Т = tpx * txx . Произв-ть раб. машины - кол-во прод-ии, выдаваемое в ед. времени Q=P/T [шт/мин] [м/час] [Г/с]; Цикловая произв-ть - за 1 цикл работы раб. машина производит 1 ед. прод-ии: Qц = 1/(tрх+tхх) [шт/мин] [шт/с]. Нельзя уменьшать tpх, т. к. это задано и разработано технологом (ухудшается кач-во, стойкость деталей; износ обор-я). Если tpх сделать = 0, то Q=1/t=k; технол. производ-ть, к – это идеальная производ-ть, к к-рой нужно стремиться. Рабочее время для мех. обработки: t = l/nS = ?dl/1000VS, l – длина раб. хода инструмента, мм/об; S- подача, мм/об; n- частота вр-я шпинделя, об/мин; V- скорость рез-я, м/мин; d – диаметр.

Обрабабатыв. детали k = 1000VS/?dl. Техн. прозвод-ти маш. и труда. позв. количественно связывать эконом. критерии: рост произ-ти общественного труда, сроки окупаемости с технико-эк. показателями работы машин (пр-ть, надежность, ст-ть, эк-ть, срок службы). Т. пр-ти позв. решать след, задачи расчета и проект-я: 1 .Выбирать эк-ки наиболее эфф. вариант на основе инж. анализа тех.-эк параметров сравниваемых вариантов; 2. Пр-ть какими тех. хар-ми должны обл. проектируемые автоматы и авт. линии; 3. Оптимизировать тех. хар-ки проектируемых машин по эк. критериям.

12. Принцип действия и архитектура вычислит-й машины. Принцип действия: ЭВМ содержит след-е осн-е устр-ва: АЛУ (арифметическо-логическое устр-во), устр-во управ-я, память, устр-во ввода данных в машину и вывода из неё, пульт ручного управ-я. АЛУ производит арифметич. и логические преобр-я над поступающими машинными словами, т.е. кодами определенной длины, представляющими собой числа или другой вид инф-ции. Память хранит инф-ю, передаваемую из др.устр-в и выдает во все другие устр-ва инф-ю, необходимую для протекания выч.процесса. Состоит из быстродействующей (основной) или оперативной (внутренней) памяти (ОП) и сравнительно медленно дейст-й, но способной хранить больший объем инф-и внешней памяти (ВП) Операт-я память содержит некоторое число ячеек, каждая из к-рых служит для хранения машинного слова. Ячейки нумеруются, номер ячейки наз-ся адресом. Автоматич-е управ-е процессом решения задачи достигается на основе принципа программного управ-я, являющегося основной особенностью ЭВМ. Другим важнейшим принципом яв-ся принцип хранимой в памяти программы. Согласно этому принципу программа, закодированная в цифровом виде, хранится в памяти наравне с числами. В команде указ-ся не сами участвующие в операциях числа, а адреса ячеек ОП, в к-рых они нах-ся, и адрес ячейки, куда помещается результат операции. Сложность соврем-х ЭВМ привела к понятию архитектура ВМ. охватывающей комплекс общих вопросов её построения для пользователя, интерес-го возможностями машины, а не её техническим исполнением. Круг вопросов, подлежащих решению при разр-ке архитектуры ЭВМ, это: вопросы общей структуры, организация вычислит-го процесса, вопросы логической организации хранения и представления инф-ции, вопросы логической орган-ии совместной работы различных устр-в, аппаратурных и программ-х средств машины. Устройства Ввода – Вывода: клавиатура, мышь, сканер, фото и видео камеры и т.д. (ввод), принтеры, плоттеры, графопостроители (вывода).

13. Аппаратные средства вычислительных машин.

Аппаратные ср-ва - это внешние устр-ва: дисковод, CD-Rom (для чтения инф-ии с носителей), монитор (для изображения текстовой и графической информации), системный блок. Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он яв-ся в компьютере «главным». В нем располагаются все основные узлы компьютера: • электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств); • блок питания, к-рый преобразует электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

• накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты); • накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер); • другие дополнительные устройства

К системному блоку компьютера IBM PC можно подключать различные устр-ва ввода-вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности.

Внешние устр-ва. Многие устр-ва располагаются вне системного блока компьютера и подсоединяются к нему через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока. Такие устр-ва обычно наз-ся внешними. Кроме монитора и клавиатуры, такими устр-вами яв-ся: • принтер — для вывода на печать текстовой и граф-й инф-ии; • мышь — устр-во, облегчающее ввод инф-ии в компьютер; • джойстик — манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употреб-ся в основном для компьютерных игр; • другие устр-ва.

Внутренние устр-ва. Некоторые устр-ва могут вставляться внутрь системного блока компьютера (поэтому они часто наз-ся внутренними), например: • модем или факс-модем — для обмена инф-ей с другими компьютерами через телефонную сеть (факс-модем может также получать и принимать факсы); • дисковод для компакт-дисков, он обеспечивает возм-ть чтения данных с компьютерных компакт-дисков и проигрывания аудиокомпакт-дисков; • стример — для хранения данных на магнитной ленте;

• звуковая карта —для воспроизведения и записи звуков (музыки, голоса и т.д.). Впрочем, модемы, факс-модемы, стримеры, дисководы для компакт-дисков и др. устр-ва могут выпускаться и во внешнем исполнении. Как правило, устр-ва во внутреннем исполнении стоят дешевле — для них не надо изготавливать корпус и их не надо снабжать своим блоком питания. Контроллеры и устройства. Для управ-ия работой устр-в в IBM PC-совместимых компьютерах испол-ся электронные схемы — контроллеры. Различные устр-ва используют разные способы подключения к контроллерам: • некоторые устр-ва (дисковод для дискет, клавиатура и т.д.) подключаются к имеющимся в составе компьютера стандартным контроллерам; • некоторые устр-ва (звуковые карты, многие факс-модемы и т.д.) выполнены как электронные платы, т.е. смонтированы на одной плате со своим контроллером; • остальные устр-ва используют следующий способ подключения: в системный блок компьютера вставляется электронная плата (контроллер), управляющая работой устр-ва, а само устр-во подсоединяется к этой плате кабелем.

Микропроцессор. Самым главным элементом в компьютере, его «мозгом», яв-ся микропроцессор — небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку инф-ии. Микропроцессор умеет выполнять сотни различных операций и делает это со скоростью в несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду.

Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту – чем выше тактовая частота, тем выше производ-ть и цена микропроцессора. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц).

14.Базовая структура, основные характеристики микропроцессорных систем. Процессором является определенная функционально полная совокупность устройств, которая регулирует, управляет и контролирует соответствующий рабочий процесс. В ПК таким рабочим процессом является процесс обработки данных, а са-ма совокупность устройств называется процессором. С развитием микроэлектронной технологии и увеличением степени интеграции элементов размещенный в одной электронной схеме (кристалле-чипе) «про-цессор» стал далее называться «микропроцессором» (МП). По мере развития МП его состав, архитектура и параметры естественно меня-лись. Центральный процессор ПК IBM и совместимых с ними может быть реализован на микросхемах фирмы Intel, AMD, Cyrix (VIA) или совместимых (поддерживающих набор команд 80x86). В состав микропроцессора входят несколько типовых компонентов. Устройство управления (УУ) формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и ре-зультатами предыдущих операций; формирует адреса слов (ячеек) памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответст-вующие блоки компьютера; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выпол-нения арифметических (обычно это короткие операции - с фиксированной точкой, ФТ) и логических операций над числовой и символьной информацией. Микропроцессорная память (МПП, или кэш-память 1-го уровня - L1 cache) предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в ближайшие такты работы машины. Интерфейсная система микропроцессора предназначена для сопряжения и связи с другими устройствами ПК. Генератор тактовых импульсов (internal clock) генерирует последова-тельность электрических импульсов, частота которых определяет тактовую частоту микропроцессора - электронные часы реального времени, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени. Таймер подключается к автономному источнику питания – аккумулятору, и при отключении машины от электросети продолжает работать.

15. ПО микропроцессорных систем и микроконтроллеров. Строго говоря, всё, что так или иначе связано с компьютером или другой вычисл-й системой, делится на 2 большие части: аппаратное обеспечение (физическая составляющая любой системы, т.н. «железо») и программное обеспечение. Любое ПО в свою очередь делится на несколько основных частей. Однако, прежде всего, необходимо условится, о какой именно вычисл-й системе пойдёт речь: о микропроцессорной (обыкновенный персональный компьютер, ПК), или о самом микроконтроллере (МК).

ПО ПК. Самой главной, или самой значимой частью ПО ПК яв-ся операционная система (ОС). ОС яв-ся некой программной средой, в к-рой работают все остальные программы. Попросту говоря, ОС - это всего лишь программа, способная управлять работой других программ, и распределением ресурсов ПК. По сути, ОС яв-ся промежуточным звеном м/у аппаратным обеспечением и прикладным ПО (пример: все поколения Windows, Unix (Linux, Red Hat), OS/2, MacOS, BeOS). Всё остальное ПО наз-ся прикладным, поскольку работает под управлением ОС. Сюда относятся различного рода редакторы (т.е. ПО для создания и редактирования, электронных документов): текстовые (Word, Notepad), графические (растровая графика (Adobe Photoshop, Photo Canvas), векторная графика (Corel Draw, Adobe Illustrator, Kompas), редак-ры электронных таблиц (Excel, SuperCalc), видео и звуковые р-ры (Adobe Premiere, EZ Video Editor, WaveLab, Sound Forge, Cool Edit), а также ПО для создания электронных презентаций (Power Point), и т.д. К прикладным программам также относятся языки программ-ия (Basic, Pascal, С, Delphi, Java), игровые и мультимедийные программы, утилиты (различного рода полезные программы для облегчения работы с ПК), антивирусные программы, архиваторы, Интернет-приложениям многое-многое другое.

ПО МК. По сути ПО МК сводится к программам, к-рые задают алгоритм работы того или иного МК. Иными словами, для выполнения какой-либо конкретной задачи с помощью МК, необходимо задать параметры, послед-ть команд, режим работы и т.д. Всё вышеописанное м.б. заданно как программно (написанием программы на ассемблере или каком-нибудь другом языке, с условием её трансляции (интерпретации или компиляции) и последующим её вводом в память (ОЗУ или ПЗУ)) или аппаратно (в этом случае работой МК управляет микросхема, в к-рой заложена («прошита») программа управления МК). Некоторые МК способны работать с внешними носителями инф-ии, такими как перфокарты, или магнитные ленты. В этом случае изначально составленная и записанная на такой источник программа считывается при помощи специального устр-ва и переводится при помощи микросхемы трансляции (в к-рой заложен алгоритм перевода программы с языка на носителе на язык, понятный МК) или без неё в некую послед-ть команд для выполнения МК.