63359

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Лекция

Производство и промышленные технологии

Автоматизация производства – средство повышения производительности общественного труда и снижения себестоимости изготовления продукции, улучшения ее качества, высвобождения большого количества рабочих...

Русский

2014-06-19

192.5 KB

2 чел.

  1.  ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Автоматизация производства – средство повышения производительности общественного труда и снижения себестоимости изготовления продукции, улучшения ее качества, высвобождения большого количества рабочих, сокращения производственных площадей и коренного улучшения условий труда.

Автоматизация производства обеспечивает повышение качества за счет уменьшения или устранения субъективных факторов. Квалификация обслуживающих рабочих не влияет на точность, шероховатость и другие параметры качества. Качество изделий зависит от класса применяемого оборудования и от квалификации наладчиков. Брак изделий сокращается при использовании средств активного контроля. В отдельных случаях качество может быть обеспечено только в условиях автоматизированного производства.

При автоматизации производства освобождается значительное количество обслуживающих рабочих, а также высвобождаются производственные площади. Это происходит в результате более концентрированного построения технологических процессов, когда на станках выполняется большое количество переходов.

Автоматизация производства облегчает условия труда и снижает производственный травматизм, человек полностью устраняется от соприкосновения с опасной зоной.

Автомат – рабочая машина, при осуществлении технологического процесса на которой, все элементы рабочего цикла выполняются автоматически, а повторение цикла осуществляется без участия человека.

Полуавтомат – рабочая машина, цикл работы которой в конце выполняемой операции автоматически прерывается, для его возобновления необходимо вмешательство человека.

Комплексная автоматизация – высшая форма автоматизации, при которой из технологического и вспомогательного оборудования компонуются автоматические линии, цеха, заводы, где в едином потоке осуществляются процессы получения заготовок, механической обработки, контроля, термообработки, сборки и контроля.

Особенности автоматизированных процессов в зависимости от типа производства.

Массовое производство.

Необходимым условием эффективности является строгая поточность технологических процессов.

Для автоматизации процесса массового производства целесообразно широкое применение комплексного оборудования, совмещающего механическую обработку с отдельными заготовительными операциями, термообработкой, контролем, сборкой, и др.

Серийное производство.

Автоматизация целесообразна на основе типизации технологических процессов. Создаются групповые участки и поточные линии из быстропереналаживаемых одно- и многопозиционных станков.

Основа автоматизации серийного производства - групповая обработка и сборка - принцип разделения деталей на группы в зависимости от: технологических, функциональных, конструктивных признаков.

Агрегатирование – оборудование компонуют из нормализованных узлов. Используются агрегатные станки и станки с ЧПУ.

Единичное производство.

Используются станки и установки с ЧПУ. Особенно эффективна обработка на таких станках деталей со сложнопрофильными поверхностями и большим числом точно координированных отверстий (отсутствует необходимость изготовления копиров, кондукторов и другой оснастки).

Автоматизация в единичном производстве наиболее эффективна при большой длительности и сложности технологических операций, что характерно для тяжелого машиностроения.

Системы автоматизации и их технологическая характеристика.

В автоматизированном производстве применяется несколько систем технологического оборудования:

  1.  работающего по принципу циклической автоматики.

Многоинструментальная однопроходная как предварительная, так и отделочная обработка, высокая производительность и высокая точность.

Техпроцесс осуществляется по заранее жестко установленной программе, продолжительность цикла постоянна (распределительный вал с кулачками и упорами "командоаппарат", программа). По этой системе работают металлорежущих автоматов и полуавтоматов и станки с ЧПУ.

Не реагирует на отклонения от качества изделий.

  1.  работающего по принципу рефлекторной автоматики.

Многопроходная обработка (использование различных средств активного контроля), однопроходная обработка (использование конечных выключателей), более высокая точность обработки.

Техпроцесс осуществляется по заранее намеченной программе, продолжительность цикла не постоянна, отдельные этапы цикла начинаются после того, как получен сигнал об окончании предыдущего этапа (датчик срабатывает при достижении определенного размера).

Рефлекторная автоматика часто применяется для блокировки и предупреждения поломок технологического оборудования.

  1.  самонастраивающиеся (адаптивные системы) по принципу стабилизации силы резания. Средства активного контроля с автоматическим подналадчиком (системы с обратной связью).

Одноинструментальная обработка, меньшая надежность и меньшая производительность, самая высокая точность.

Наиболее эффективны, когда установление оптимальных условий работы технологического оборудования зависит от нескольких технологических факторов, нестабильных по своей величине.

  1.  ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА В АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

На всех этапах технологического процесса изготовления изделий неизбежны различного рода погрешности: погрешности размеров, искажения формы поверхностей, ошибка взаимного расположения поверхностей, отклонения от заданного качества поверхностей деталей. Погрешности, возникающие на различных этапах техпроцесса, взаимосвязаны, поэтому вопросы точности должны решаться комплексно для всего технологического процесса.

Значение точности весьма велико для автоматизированного производства: повышение точности заготовок снижает трудоемкость последующей механической обработки, сокращает расход материала; повышение точности механической обработки – важная предпосылка автоматизации сборки благодаря устранению пригонки и обеспечению взаимозаменяемости. Заданное качество получают в результате соответствующего построения техпроцесса и за счет стабильной работы технологического оборудования.

Точность в автоматизированном производстве обеспечивается методом автоматического получения размеров на предварительно настроенном станке. Точность зависит от квалификации наладчика, определяется также жесткостью станка и не зависит от квалификации рабочего.

Погрешности механической обработки в автоматизированном производстве имеют свою специфику, связанную с тем, что обслуживающий персонал редко участвует в поднастройке и регулировке технологической системы. Возможность получения заданной точности подтверждается расчетами с учетом коэффициента запаса точности k: для предварительной обработки k=1,0÷1,1, для окончательной k =1,1÷1,3.

Составляющие погрешности механической обработки.

Все погрешности, определяющие точность изготовления можно разделить на погрешности установки заготовок, погрешности настройки станка и погрешности, возникающие непосредственно в процессе обработки.

  1.  Погрешность установки заготовки на станке.

Погрешность установки ξу состоит из погрешности базирования ξб, погрешности закрепления ξз и погрешности приспособления (положения) ξпр.

Погрешность базирования – разность предельных расстояний от измерительной базы обрабатываемой заготовки до установленного на размер режущего инструмента возникает при несовпадении измерительной и технологической (установочной) баз, зависит от допуска на размер, связывающий измерительную и технологические базы и погрешности формы последней.

Погрешность базирования ξб может быть значительно уменьшена соответствующим выбором установочной схемы или сведена к нулю при выполнении принципа совмещения измерительной и технологической баз. Особое значение имеет правильная простановка выдерживаемых размеров.

Погрешность закрепления ξз – возникает в результате смещения заготовок под действием зажимной силы.

Для партии заготовок эта погрешность постоянна, и может быть скорректирована настройкой станка. При обработке заготовок на автоматических линиях в приспособлениях-спутниках погрешность возникает в результате закрепления самого спутника в рабочей позиции на станке.

Значительная и обычно основная часть смещения происходит в результате контактных деформаций в местах касания установочных элементов и базовой поверхности заготовки.

Погрешность закрепления ξз может быть значительно уменьшена рациональным выбором конструкции, размеров и расположения опор приспособления, места приложения и направления зажимной силы (сила резания должна прижимать деталь к установочным элементам), повышением жесткости несущих элементов приспособления, использование зажимных механизмов, обеспечивающих постоянство зажимной силы (пневматические и гидравлические силовые приводы). Применение самотормозящихся механических устройств в приспособлениях-спутниках не обеспечивает постоянство зажимной силы.

Погрешность приспособления ξпр – возникает в результате неточного изготовления приспособления ξуп, износа его установочных элементов ξи, а также погрешности установки приспособления на станке ξс.

Составляющая ξуп характеризует неточность положения установочных элементов приспособления. При использовании приспособления на одном станке она представляет собой систематическую постоянную погрешность и может быть устранена соответствующей настройкой станка. При использовании приспособлений-спутников эта величина не компенсируется. Составляющая ξуп находится в пределах 0,01÷0,005 мм.

Погрешность износа установочных элементов ξи характеризует изменение положения контактных поверхностей установочных элементов в результате их износа в процессе эксплуатации приспособления. Интенсивность износа его установочных элементов зависит от их конструкции и размеров, материала и веса заготовки, состояния ее базовой поверхности, а также условий установки и снятия заготовки. Допустимая величина ξи обычно не превышает 0,015 мм.

Износ установочных элементов приспособлений в автоматизированном производстве часто бывает больше, чем в обычном, что связано с установкой заготовки простым поступательным движением, тогда как обычном производстве заготовка устанавливается сверху.

Уменьшение износа можно достигнуть:

  •  увеличивая несущие поверхности пластинок на участке наибольшего износа (для тяжелых заготовок);
  •  выполняя установочные элементы из твердого сплава.

Погрешность установки приспособления на станке ξс возникает в результате смещений и перекоса корпуса приспособления на столе, планшайбе или шпинделе станка. В массовом производстве при однократном закреплении приспособления эта величина постоянна и может компенсироваться настройкой станка. В серийном производстве ξс превращается в случайную величину, так как имеет место многократная периодическая смена приспособлений. Аналогичное явление наблюдается при применении приспособлений-спутников. Применение направляющих элементов и рациональное назначение зазоров в их сопряжениях уменьшает величину ξс до 0,01÷0,02 мм.

Распределение ξуп и ξс близко к нормальному закону, а ξи к закону равной вероятности, при этом условие:

Приняв распределение погрешностей ξб, ξз, ξпр по нормальному закону, найдем величину погрешности установки ξу:

Для размеров, связывающие поверхности, обработанные при одном закреплении заготовки, погрешность установки равна нулю (обработка деталей из прутка на автоматах или обработка на агрегатных станках).

Для автоматизированного производства характерно более полное выполнение принципа постоянства баз. Повышая степень концентрации технологических переходов, можно уменьшить погрешность обработки, устраняя на ряде операций погрешность установки.

В условиях автоматизации важно обеспечить очистку приспособлений от стружки и грязи (стационарные установки обдувки сжатым воздухом и установки для смывания стружки СОЖ).

  1.  Погрешность настройки и поднастройки станка.

Методы настройки станка:

  •  динамическая (по пробным деталям) – режущий инструмент устанавливают последовательным приближением к заданному настроечному размеру в результате обработки на станке пробных деталей, размеры которых проверяются универсальными измерительными инструментами;
  •  статическая (по эталону) – режущий инструмент устанавливают на станке в требуемое положение по эталону или предварительно обработанной детали, или вне станка на специальных приборах (при использовании сменных суппортов и других устройств).
  •  комбинированная.

Динамическая настройка обеспечивает высокую точность, но очень трудоемка. При малом количестве пробных деталей точность резко снижается. В условиях автоматизации этот метод применяют для сравнительно простых станков с малым количеством инструментов и небольших дешевых деталей (часть пробных деталей идет в брак).

Погрешность настройки рассчитывается по формуле:

,

где: k1, k2, k3 – коэффициенты, учитывающее отклонение закона распределения от нормального (значения изменяются в пределах 1,0÷1,5);

ξизм – погрешность измерения пробных деталей (погрешность измерительного инструмента);

ξрег – погрешность регулирования положения режущего инструмента при настройке станка;

ξсм – погрешность метода расчета смещения режущего инструмента.

Настройка статическим методом менее трудоемка и обеспечивает лучшее использование средств автоматизации, удобна при высокой степени концентрации технологических переходов. Для настройки не требуются наладчики высокой квалификации, так как средства контроля точности просты и надежны.

Погрешность настройки по эталону:

где: ξэт – погрешность изготовления эталона (значения изменяются в пределах 10÷20 мкм);

ξуст – погрешность фиксирования режущего инструмента по эталону (значения изменяются в пределах 20÷30 мкм).

Погрешность настройки режущих инструментов вне станка при использовании современной оптической аппаратуры может быть существенно уменьшена по сравнению с настройкой по эталону. Эта погрешность найдется как:

где: ξвыв – погрешность выверки инструмента вне станка (значения изменяются в пределах 10÷20 мкм);

ξпоз – погрешность позиционирования (фиксации) инструментального блока на станке (значения изменяются в пределах 10÷20 мкм).

Настройка вне станка удобна для обработки с многоинструментальным оснащением и сокращает простои оборудования на смену режущих инструментов. Эта погрешность несколько больше, чем погрешность настройки по пробным деталям.

  1.  Погрешность от деформации технологической системы под действием сил резания.

Эти погрешности вызываются погрешностями формы обрабатываемых деталей в результате неоднородности снимаемого припуска и податливости технологической системы. Вследствие недостаточной жесткости технологической системы происходит копирование первоначальных погрешностей на обработанную поверхность.

Технологическая система состоит из станка, приспособления, инструмента и детали. Жесткость станка зависит от следующих факторов:

  1.  жесткости отдельных элементов станка:
  •  предпочтительнее литая станина, чем сварная;
  •  предпочтительнее станина большей массы.
  1.  количество и величина зазоров в узлах станка:
  •  лучшая точность и лучшее качество деталей станка;
  •  предпочтительнее более простой станок;
  •  специальные приспособления, позволяющие уменьшать или регулировать величину зазоров.

Такие приспособления как расточные штанги, при их большом вылете при консольном закреплении, имеют значительную податливость.

Жесткость инструмента зависит от его вылета.

Схема закрепления и отношение длины детали к ее диаметру также влияют на жесткость. Для токарной обработки максимальную жесткость имеет схема закрепления в патроне с подпором заднего центра. Для увеличения жесткости длинных деталей используют люнеты, т.е. дополнительные опоры.

Погрешность от деформации технологической системы имеют большое значение при предварительной обработке вследствие значительной толщины снимаемого припуска. На чистовых операциях их удельный вес в суммарной погрешности уменьшается.

Для повышения точности необходимо увеличить жесткость технологической системы, повысить точность исходных заготовок. Для многоинструментальной обработки также необходимо устранить по возможности разновременный вход и выход режущих инструментов из работы, так как это приводит к появлению ступенек на обрабатываемых поверхностях детали.

  1.  Погрешность износа режущего инструмента.

В процессе механической обработки наблюдается износ режущих инструментов, что приводит к возникновению погрешности обработки. При обработке партии небольших деталей размерный износ инструмента влияет только на точность их размеров. Погрешности формы при этом весьма незначительны. Погрешность от износа режущих инструментов Δи является систематической и может быть рассчитана для резцов:

где: инач – величина начального износа;

и0 – величина относительного износа, мкм;

L – длина пути резания, м.

Влияние размерного износа можно уменьшить, применяя режущий инструмент из более стойки материалов (твердый сплав, минералокерамика, алмаз, эльбор) улучшая геометрию режущей части инструментов (резцы с широкой режущей кромкой), контролируя и поднастраивая инструмент.

В условиях автоматизации применяют инструмент с неперетачиваемыми сменными пластинами из твердого сплава с покрытием.

При обработке отверстий, пазов, резьб, фасонных поверхностей мерным инструментом (сверла, метчики, дисковые фрезы и т.д.) происходит копирование размеров инструмента на обрабатываемые поверхности.

В условиях автоматизированного производства применяют более точные режущие инструменты, чем в обычном производстве. Этим гарантируется повышение точности обработки деталей, создается запас точности и уменьшается вероятность появления брака продукции

  1.  Погрешность тепловых деформаций технологической системы.

Выделение тепла в зоне резания, в узлах трения от электродвигателей, и внешних источников и вследствие этого неравномерный нагрев отдельных частей технологической системы приводит к возникновению систематической погрешности тепловых деформаций.

Уменьшение тепловых деформаций станка обеспечивают выносом встроенных основных электродвигателей, охлаждением масла гидросистем станка, защитой винтов подачи от теплового воздействия, а также работа станка в режиме теплового равновесия (предварительный прогрев оборудования).

Тепловые деформации заготовок наиболее ощутимы при многоинструментальной обработке, больших размеров обрабатываемых поверхностей, малой массе заготовок (тонкостенные детали), ведение обработки без охлаждения. Часть теплового потока при обработке уходит в режущий инструмент, при этом происходит его удлинение, что влияет на размер детали.

Для уменьшения тепловых деформаций достигают обильным подводом СОЖ в зону обработки, повышением скорости резания (большая часть тепла уходит в стружку), разделение черновых и чистовых операций с промежуточным охлаждением детали.

  1.  Погрешности, возникающие вследствие геометрических неточностей станка.

Геометрические неточности вызывают постоянные систематические погрешности формы и взаимного расположения поверхностей обрабатываемых заготовок. Уменьшить эти погрешности можно повышением точностной характеристики станка, т.е. улучшением его конструкции, применением более качественных материалов, и совершенствованием технологии его изготовления.

Проблема повышения точности связана с задачей обеспечения малых перемещений узлов станков. При использовании направляющих скольжения плавные перемещения трудно осуществимы из-за скачкообразного характера трения-скольжения. В современном оборудовании применяют направляющие качения, шарико-винтовые пары, специальные масла в узлах трения-скольжения. Также важно уменьшать зазоры в сопряжениях или производить их выборку.

  1.  Погрешности, возникающие при обработке на станках с ЧПУ.

При обработке на станках с ЧПУ возникают дополнительные погрешности, связанные с подготовкой и воспроизведением управляющей программы. Погрешность подготовки программы Δподг для партии заготовок величина постоянная, включающая в себя погрешности аппроксимации и интерполяции.

Погрешность аппроксимации возникает в результате замены криволинейного контура между опорными точками обрабатываемого профиля близким к нему прямолинейным или криволинейным контуром.

Погрешность интерполяции возникает в результате замены аппроксимирующих прямых или криволинейных отрезков ступенчатой линией или неточной работой различных устройств интерполяторов.

Вся величина Δподг не превышает 0,2÷0,25 допуска на обработку детали.

Погрешность воспроизведения ξвос программы случайная величина, зависит от конструкции привода подач рабочих органов станка и системы программного управления. Величина ξвос включает в себя погрешности обработки от потери импульсов и погрешности положения органов станка (погрешность позиционирования ξпоз), возникающей под влиянием нестабильности сил и моментов трения в направляющих при пуске и остановке. Погрешность позиционирования оказывает существенное влияние на точность обработки. На ξпоз существенное влияние оказывает скорость перемещения и подачи рабочего органа (больше 100 мм/мин), в этом случае применяют ступенчатое торможение. Применение систем управления с обратной связью уменьшает ξпоз до 0,005 мм.

При обработке на агрегатных станках и автоматических станочных линиях, когда заготовки перемещаются из одной позиции в другую, также имеют место погрешности позиционирования из-за неточного исполнения и износа индексирующих устройств оборудования.

При обработке на многопозиционных автоматах и полуавтоматах, агрегатных станках и автоматических линиях возникают нарушения преемственности рабочих позиций оборудования (оси инструментов не занимают идентичного положения относительно заготовки). Следствием этого является возникновение погрешности позиционирования ξпоз.

Суммарная погрешность обработки найдется по формуле:

,

где: λ1, λ2, λ3, λ4 – коэффициенты, учитывающие форму кривых распределения соответствующих погрешностей;

t – коэффициент, определяющий процент риска получения брака при обработке (принимают t=3, при этом процент брака 0,27);

ξу – погрешность установка заготовки;

ξн – погрешность настройки станка;

ξупр – погрешность упругих перемещений технологической системы;

ξвос – погрешность воспроизведения;

Δи – погрешность от износа режущего инструмента;

Δт – погрешность от тепловых деформаций технологической системы;

Δст – погрешность неточностей станка;

Δподг – погрешность подготовки программы для станков с ЧПУ.

  1.  ОБРАБОТКА НА СТАНКАХ С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Технологические преимущества станков с ЧПУ.

  1.  Высокая степень автоматизации и широкая универсальность выполняемой обработки.
  2.  Небольшое время перенастройки станка.
  3.  Повышение производительности.
  4.  Повышение точности и качества обработанных изделий.

Производительность станков с ЧПУ выше в 4÷6 раз (до 10) по сравнению с универсальным оборудованием вследствие:

  1.  сокращения подготовительно-заключительного времени на каждую партию деталей:
  •  совершенствование приспособлений-спутников и оснастки;
  •  сокращение времени на формирование управляющих программ.

  1.  уменьшение времени на смену режущего инструмента (у станков с автоматической сменой инструмента) за счет повышения динамических характеристик и усовершенствования системы управления.
  2.  сокращения основного времени за счет повышения скоростей резания и увеличения мощности привода.
  3.  сокращения времени на смену заготовки:
  •  система приспособлений-спутников;
  •  многопозиционные устройства автоматической смены обрабатываемых деталей.

Точность и надежность станков с ЧПУ.

Важнейшие составляющие общей погрешности станка:

  •  ошибки позиционирования;
  •  геометрические погрешности станка;

Станки с ЧПУ имеют в среднем на 40÷50% более высокую жесткость по сравнению с универсальными станками.

  •  упругие перемещения несущей системы под действием сил резания.

При обработке криволинейного контура необходимо учитывать все составляющие сил резания: Рx Рy Рz.

Экономическая точность станков с ЧПУ 6÷9 квалитет.

Значительная стоимость оборудования требует интенсивного использования во времени (2х и 3х сменная работа без простоев), что требует повышенной надежности.

Классификация станков с ЧПУ:

  1.  по виду основных операций обработки:
  •  токарные;
  •  фрезерные;
  •  сверлильные;
  •  координатно-расточные;
  •  сверлильно-фрезерные;
  •  фрезерно-расточные;
  •  сверлильно-фрезерно-расточные;
  •  шлифовальные;
  •  многооперационные.

  1.  по принципу управления движением:
  •  позиционная система ЧПУ (Ф2 по прямолинейным траекториям в заданных координатах);
  •  контурная система ЧПУ (Ф3 по сложной криволинейной и непрерывной траектории);
  •  комбинированная система ЧПУ – Ф4.

  1.  по количеству используемого инструмента:
  •  одноинструментальные;
  •  многоинструментальные (меньше 12 инструментов);
  •  многоцелевые (больше 12 инструментов), наличие стола с периодическим или непрерывным движением.

  1.  по виду системы управления:
  •  разомкнутая система управления;
  •  замкнутая СУ (перемещение контролируется датчиком и сравнивается с управляющей программой, точность повышается в 2÷3 раза).

Инструмент и приспособления для станков с ЧПУ.

Требования к режущим инструментам:

  1.  стабильные режущие свойства (инструментальные материалы – твердые сплавы).
  2.  удовлетворительное формирование и отвод стружки.
  3.  высокая точность инструмента для обеспечения точности обработки.
  4.  универсальность (обработка типовых поверхностей различных деталей на различных моделях станков).
  5.  быстросменность при переналадке или замене затупившегося инструмента.
  6.  возможность предварительной наладки на размер вне станка (применение точных универсальных оптических приборов).

Резцы с многогранными (трехгранные, ромбические и т.д.) неперетачиваемыми твердосплавными пластинами (шлифованные боковые грани с допуском ±0,01 мм на размер) с механическим креплением с покрытием (окись алюминия, нитрид титана, нитрид бора, карбид титана).

Виды резцов:

  •  полномерные;
  •  резец-вставка;
  •  укороченный резец-вставка.

Фрезы: концевые фрезы имеют более высокую жесткость и точность исполнения, облегчение выхода стружки, уменьшение вибраций (несимметричное расположение режущих кромок).

Сверла: для уменьшения увода имеют шлифованные канавки, более точную заточку.

Вспомогательный инструмент.

Режущий инструмент базируется или непосредственно в резцедержателях суппортов и револьверных головках или с применением переходных (вспомогательных) элементов. Станки с автоматической сменой инструмента оснащены комплектом вспомогательного инструмента в магазине (накопителе) станка.

Требования к вспомогательному инструменту:

  1.  быстрая и точная замена режущего инструмента;
  2.  настройка на размер вне станка;
  3.  регулирование положения режущей кромки;
  4.  возможность закрепления стандартного и специального инструмента;
  5.  большая жесткость, массивность, виброустойчивость;
  6.  большая точность и качество, а также взаимозаменяемость.

Приспособления станков с ЧПУ.

Требования к приспособлениям:

  1.  большая точность установки заготовок, чем на приспособлениях к универсальным станкам;
  2.  приспособления не должны снижать жесткость технологической системы (легированные стали с термообработкой рабочих поверхностей, модифицированные чугуны);
  3.  необходимость точной ориентации приспособления на столе станка в поперечном и продольном направлении (отсутствие кондукторных втулок);
  4.  установочные и зажимные элементы приспособлений не должны препятствовать подходу режущего инструмента к обрабатываемым поверхностям;
  5.  обеспечение быстрой переналадки станка, ориентации и закрепления на станке легкое отсоединение (присоединение) приспособления к пневмо-гидросистеме станка.

Требования к технологичности деталей:

  1.  свободный доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям;
  2.  размеры деталей должны быть в прямоугольной системе координат, привязанные к координатам станка;
  3.  базовые поверхности должны совмещаться с координатными плоскостями.

  •  для цилиндрических деталей:
  1.  приближение формы заготовки к форме детали;
  2.  унификация канавок и выточек под уплотнения;
  3.  согласование размеров торцевых поверхностей детали с номенклатурой центрирующих узлов;
  4.  объединение нескольких простых элементов в одну сложную форму.

  •  для корпусных и плоских деталей:
  1.  унификация радиусов сопряжений элементов деталей (обработка одним инструментом);
  2.  высокая точность при консольной обработке, т.к. борштанги не используются из-за неудобства хранения в магазине;
  3.  применение симметричных конструкций деталей.

  1.  ОБРАБОТКА НА АГРЕГАТНЫХ СТАНКАХ

Агрегатные станки – скомпонованные из унифицированных узлов и механизмов определенного целевого назначения (80–90%).

Сроки окупаемости (1–3 года) по сравнению со специальными станками малы за счет значительного снижения себестоимости изготовления.

Преимущества агрегатно-модульного принципа построения технологического оборудования:

  •  увеличение гибкости;
  •  переход к типовому проектированию, сокращение сроков разработки конструкторской документации;
  •  снижение себестоимости изготовления (серийное изготовление унифицированных элементов оборудования);
  •  увеличение надежности;
  •  высокая степень концентрации выполняемых операций (вся обработка за один установ).

Компоновка агрегатных станков:

  1.  узлы, обеспечивающие взаимное пространственное перемещение инструмента и обрабатываемой детали – столы прямого и кругового перемещения.
  2.  узлы, обеспечивающие требуемую скорость и силу резания – шпиндельные бабки.

  1.  обрабатываемая деталь.

Специфика режущего инструмента для агрегатных станков:

Вследствие высокой концентрации технологических переходов применяется многолезвийный сборный и комбинированный инструмент (расточные скалки с наборами резцов, сборные фрезы, сверло-зенкер, и т.д.). Так как стандартный инструмент имеет недостаточную надежность, то используется специальный инструмент с повышенным качеством изготовления.

Требования к приспособлениям для агрегатных станков:

  •  повышенная надежность закрепления заготовок вследствие больших суммарных сил резания при большом количестве одновременно работающих инструментов;
  •  высокая точность исполнения;
  •  быстродействие (применение пневматических и гидравлических зажимов).

Вследствие того, что на агрегатных станках осуществляются простые кинематические движения, обработка сложных поверхностей часто невозможна. Применяются специальные приспособления, позволяющие нарезать резьбу в сквозных и глухих отверстиях (реверсивные и предохранительные устройства), расточить конические отверстия (копиры) и т.д.

Требования к технологичности деталей, обрабатываемых на агрегатных станках:

  •  обработка должна осуществляться только осевой подачей инструмента;
  •  соосное расположение обрабатываемых отверстий;
  •  параллельное расположение осей обрабатываемых отверстий;
  •  избегается пересечение осей инструментов, т.к. при этом невозможна их одновременная обработка несколькими инструментами;
  •  возможность применения многолезвийного режущего инструмента;
  •  возможность обработки отверстий за один установ;
  •  шпоночные канавки открытые, прорезаются дисковой фрезой;
  •  площадки прямоугольной формы заменяются бобышками круглой формы.

ВЫБОР СТЕПЕНИ КОНЦЕНТРАЦИИ ОБРАБОТКИ.

С увеличением количества инструментов в наладке производительность повышается до определенного предела, т.к. растут затраты времени на смену и регулировку инструментов, а также при большом количестве инструментов снижается скорость резания, усложняется станок, снижается надежность его работы.

Влияние многоинструментальной обработки на режимы резания:

Глубина резания определяется припуском на обработку.

Подачи должны выбираться максимально возможными. Величину подачи ограничивает:

  •  прочность механизма привода и подачи станка;
  •  прочность инструмента;
  •  прочность заготовки;
  •  жесткость технологической системы;
  •  шероховатость поверхности.

Общая подача выбирается так, чтобы ни для одного инструмента технически допустимая подача не была превышена. При работе на многосуппортных станках подача нелимитирующих суппортов снижается до таких величин, при которых время работы всех суппортов станет одинаковым.

Для твердосплавных резцов существует минимум допустимой подачи 0,04–0,05 мм/об.

Скорости резания принимаются одинаковыми с одноинструментальной обработкой при:

  •  обработке чистовым инструментом, когда изменение скорости приводит к увеличению шероховатости;
  •  обработке сталей аустенитного класса, имеющих резко выраженный оптимум скорости.

Скорости резания снижаются:

  •  при заданном соотношении между скоростями;
  •  для обеспечения технологически допустимых подач для всех инструментов;
  •  при недостаточной мощности станка;
  •  для повышения стойкости инструментов;
  •  если необходима одинаковая минутная подача или одинаковое машинное время обработки.

Минимальные скорости для твердого сплава 40–50 м/мин.

Скорости резания повышаются:

  •  если инструменты должны работать с одинаковой длиной хода;
  •  для операций, лимитирующих по такту выпуска продукции.

Ограничения, вводимые на режимы обработки:

  •  для станков, работающих резцами, закрепленными на одном суппорте длина хода всех инструментов должна быть одинаковой;
  •  для многошпиндельных головок соотношение между величинами подач отдельных инструментов постоянно;
  •  для многорезцовых токарных станков, комбинированного осевого инструмента, расточных скалок с наборами резцов все инструменты работают с одной частотой вращения шпинделя;
  •  для продольно-строгальных станков все инструменты работают с одной скоростью резания.

  1.  ОБРАБОТКА НА АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ

Автоматическая линия – система автоматически действующих станков, связанная транспортирующими устройствами и имеющая единое управляющее устройство.

Технологические процессы на автоматических линиях осуществляются непрерывно, что обеспечивает значительное сокращение цикла производства, уменьшение межоперационных заделов и незавершенного производства.

Классификация автоматических линий:

  1.  По подаче материала (выдаче продукции):
  •  непрерывные;
  •  поштучные.

  1.  По гибкости:
  •  синхронные (жесткие) – заготовки передаются непосредственно от одного станка 4 к другому при помощи транспортного устройства жесткого типа 1;

  •  несинхронные (гибкие) – используются промежуточные бункера 2 или магазины-накопители 3.

  1.  По характеру обрабатываемых заготовок:
  •  спутниковые (дороже на 10–30%);
  •  бесспутниковые.

  1.  По расположению транспортирующего устройства:
  •  сквозное перемещение заготовок;
  •  несквозное перемещение заготовок.

  1.  По характеру движения заготовок:
  •  однопоточные;
  •  с разветвляющимся потоком (если необходимо дублировать станки на отдельных участках –долбление).

  1.  По типу используемого оборудования: специальные и специализированные станки, агрегатные станки, станки общего назначения, станки с ЧПУ.

  1.  По характеру обработки заготовок:
  •  периодического (дискретного) действия – заготовка не обрабатывается во время движения;
  •  непрерывного действия (роторные линии).

Надежность автоматических линий является важнейшей проблемой, так как 1/3 всех линий имеет фактический коэффициент загрузки 0,8–0,95 по отношению к проектному. Это связано с простоями линий из-за:

  1.  режущего инструмента (замена при поломке и износе – поломка сверл 55%, резцов 10%, метчиков 5%);
  2.  несовершенства отдельных узлов линии (узлы станков, приспособлений 55%, гидрооборудование 15%, пневмооборудование 5%, электрооборудование 30%, транспортных систем, систем управления);
  3.  планово-профилактические остановы (осмотр, регулировка, подналадка, уборка, смазка – 10%);
  4.  организационные причины (отсутствие заготовок, инструментов и обслуживающего персонала, дефекты заготовок, перебои подачи электроэнергии, сжатого воздуха – 50%).

Надежность работы линии зависит от надежности каждого из элементов, их количества и схемы соединения. Деление линии на участки повышает ее надежность и производительность в целом, однако растут производственные площади и стоимость линии в связи с применением магазинов-накопителей. Надежность работы линии также можно повысить резервированием по элементам, наиболее подверженных отказам (параллельное соединение отдельных элементов системы управления, введение запасного ручного управления). Создание линий из нормализированных унифицированных узлов по принципу агрегатирования снижает себестоимость и сроки изготовления.

В настоящее время проектную производительность достигают только за счет интенсификации режимов резания.

При проектировании автоматических линий необходимо обеспечить:

  1.  равную или кратную производительность на отдельных позициях для получения большей синхронизации работы линии;
  2.  автоматизацию не только переходов обработки, но и всех вспомогательных переходов;
  3.  длительное сохранение заданной точности;
  4.  высокую надежность и безаварийность работы за счет высокой организации контроля, блокировки, сигнализации, резервирования и отвода стружки;
  5.  удобство транспортировки и базирования заготовки.

Требования к заготовкам:

  1.  метод получения заготовки должен быть легко автоматизированным: резка из прутка, литье в кокиль, литье под давлением, штамповка высадкой, поперечная винтовая прокатка и др.
  2.  повышенные требования к точности заготовок (м.б. дополнительная обработка вне линии).

Требования к приспособлениям:

  1.  автоматический контроль правильности положения заготовки;
  2.  надежность и безотказность;
  3.  зажимное устройство не должно вызывать деформацию заготовки.

Применение приспособлений-спутников облегчает установку и повышает надежность работы.

Недостатки приспособлений-спутников:

  •  усложнение транспортирующих устройств из-за необходимости возврата спутников в исходное положение;
  •  большее количество стыков снижает точность обработки.

Требования к инструментам:

  1.  более качественные инструментальные материалы;
  2.  настройка на размер вне станка;
  3.  использование неперетачиваемых тв.сплавных пластин с механическим креплением;
  4.  повышенная точность инструмента.

Основная масса продукции машиностроительного производства изготавливается серийно. Появление автоматических линий из станков с ЧПУ сделало возможным применение автоматических линий в серийном производстве.

  1.  ОРГАНИЗАЦИЯ ГИБКОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА

В настоящее время наблюдается уменьшение доли массового и увеличение доли серийного производства, сочетающего как большую гибкость, так и высокую производительность.

Гибкая производственная система – совокупность отдельных единиц оборудования и систем обеспечения их функционирования в автономном режиме, обладающая свойство автоматической переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах их характеристик.

Организация гибкого производства основана на применении групповых методов обработки.

Группа – совокупность деталей, характеризующаяся при обработке общностью оборудования, оснастки, построения всего техпроцесса или его отдельных операций.

Групповой техпроцесс – совокупность операций, обеспечивающая обработку различных деталей группы по общему маршруту, разрабатываемому для комплексной детали.

Комплексная деталь – реальная или условная деталь, содержащая в своей конструкции все основные элементы, характерные для деталей данной группы. Конструирование комплексной детали осуществляется путем наложения дополнительных элементов на наиболее характерную деталь группы.

Методы разделения деталей на группы:

  1.  По конструкторско-технологическому сходству (типовые методы обработки).
  2.  По преобладающим видам обработки, единству технологического оснащения и общности наладки.
  3.  По модульному принципу (любая деталь может быть представлена совокупностью модульных поверхностей для выполнения определенных служебных функций: базирующие, рабочие и связующие поверхности). Каждый модуль может быть получен в результате типового техпроцесса.

Критерии качества разделения деталей на группы:

  1.  наборы инструментов и технологической оснастки пригодны для всей группы;
  2.  применяемое оборудование должно обеспечивать высокую производительность при минимальных затратах на переналадку;
  3.  маршрут должен обеспечивать обработку любой детали.

Состав гибкой производственной системы

В качестве технологического оборудования используются:

  •  станки (токарные) с ЧПУ;
  •  многоцелевые станки с ЧПУ (обрабатывающие центры);
  •  агрегатные станки с ЧПУ.

Рекомендации по выбору основного технологического оборудования:

  1.  оборудование должно обладать запасом технологических возможностей для расширения номенклатуры обрабатываемых деталей;
  2.  для повышения надежности устанавливается однотипное оборудование;
  3.  для максимальной концентрации обработки на одном рабочем месте используются обрабатывающие центры;
  4.  для интенсификации производства за счет использования параллельных схем обработки, используются агрегатные станки с ЧПУ;
  5.  применяется оборудование с многоинструментальными головками.

Для автоматической загрузки и разгрузки станков используются промышленные роботы (тела вращения); корпусные детали устанавливаются в приспособления-спутники вручную.

Автоматизированная транспортно-накопительная и складская система – предназначена для укладки, хранения, временного накопления, разгрузки и доставки заготовок и технологической оснастки.

Технические средства системы:

  •  транспортные устройства;
  •  склады и накопители;
  •  вспомогательные средства (ориентиры, кантователи и т.д.);
  •  средства вычислительной техники.

Транспортные устройства: конвейеры, транспортные роботы, краны-штабелеры.

Конвейеры имеют ряд недостатков: загромождают проезды и проходы, при остановке конвейера останавливается весь участок.

Транспортные роботы делятся на:

  •  напольные рельсовые (сохраняют недостатки конвейеров, применяются при линейной структуре участка для тяжелых заготовок);
  •  напольные безрельсовые (самая высокая гибкость, высокая надежность и производительность);
  •  подвесные портальные (применяются для межоперационного транспортирования или в составе гибких модулей);
  •  подвесные монорельсовые (транспортирование межучастков).

Склады состоят из следующих участков:

  •  участок связи с внешним транспортом;
  •  участок связи с внутренним транспортом;
  •  зона хранения грузов;
  •  участок укладки деталей в тару или на спутники.

Накопители служат для временного хранения грузов и устанавливаются около станков.

Складская система может быть централизованной (с центральным складом), децентрализованной (с пристаночными накопителями) и комбинированной.

Система инструментального обеспечения – предназначена для приемки, контроля и хранения режущего и вспомогательного инструмента; настройки инструмента; доставки инструмента станкам и загрузка инструментальных магазинов.

Состав системы:

  •  участок приема, сборки, настройки инструмента;
  •  инструментальный склад;
  •  инструментальные накопители у станков;
  •  транспортная система и манипуляторы для доставки и загрузки инструмента.

Система контроля – обеспечивает контроль качества и точности обработки а также контроль за состоянием инструмента и оборудования. Контроль осуществляется с помощью: косвенных (мощность и сила резания, вибрации) и прямых методов (контактные или фото датчики).

Система сервисного обслуживания – выполняет следующие функции: сбор и удаление стружки, подача СОЖ.

Система управления – состоит из средств вычислительной техники и программного обеспечения.


Отдельные станки

с ЧПУ

Агрегатные станки

Обрабатывающие центры

Жесткие автоматические линии

Специальные автоматические линии

Номенклатура деталей

исло выпускаемых деталей

1

2

3

3

2

2

1

1

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

3

3

3

3

3

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ

ТРАНСПОРТНО-НАКОПИТЕЛЬНАЯ

И СКЛАДСКАЯ СИСТЕМА

1

1

1

ГИБКАЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ

СИСТЕМА

3

4

4

4

4

2

1

4

4

1

4

СИСТЕМА

ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО

ОБЕСПЕЧЕНИЯ

СИСТЕМА

УПРАВЛЕНИЯ

СИСТЕМА

СЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

СИСТЕМА

КОНТРОЛЯ

ИСПОЛНИТЕЛЬНАЯ

СИСТЕМА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

ПРОМЫШЛЕННЫЕ

РОБОТЫ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53736. Сжатое изложение 36 KB
  Слайд 2 Попробуйте догадаться о ком идёт речь. Слайд 3 Слайд 4 Рыжик Однажды лесник подобрал в лесу оленёнка. Слайд 5 Кого однажды подобрал лесник в лесу Какая беда случилась у оленёнка Кому лесник отдал малыша Что сделали ребята Чем закончилась история с оленёнком Слайд 6 Лексикостилистическая работа. Слайд 7 Однажды лесник подобрал в лесу оленёнка.
53737. Правописание местоимений с предлогами 48.5 KB
  Задачи: 1 формировать умение правильно употреблять и писать местоимения 1 2 3 лица навык раздельного написания местоимений с предлогами; 2 отработать навык определения падежа личных местоимений единственного и множественного числа; воспитывать интерес к изучению русского языка. 3 вопроса Перечисли все падежи русского языка Перечисли личные местоимения множественного числа Мы вы они Вместо какой части речи употребляются имена существительные. Итак ребята тема нашего сегодняшнего урока: Личные местоимения с предлогами. Знаете ли...
53738. Распознавание частей речи. Местоимение 58.5 KB
  Задачи: закрепление знаний об основных частях речи и развитие умения определять часть речи слов по вопросу; формирование общего понятия о местоимении как части речи; совершенствование навыка разбора предложения по членам; развитие умения правильно употреблять разные части речи в предложении. К какому новому большому разделу вы перешли на прошлом уроке...
53739. Распознавание рода у имен существительных множественного числа 58 KB
  Цель урока: Научить учащихся определять род у имен существительных стоящих во множественном числе. Задачи: совершенствование навыка изменения имен существительных по числам; закрепление знаний о роде имен существительных и развитие умения определять род имени существительного с помощью опорных слов местоимений; формирование и закрепление умения...
53740. Часть речи – прилагательное 34 KB
  Цель: Ознакомить с новой частью речи именем прилагательным его ролью в речи. Ознакомить с существенными признаками имени прилагательного как части речи. Что вы для этого сделали изменили окончания О чем это говорит Это говорит о том что эти слова зависят от имени прилагательного Знаете ли вы к какой части речи относятся слова 2 столбика Значит какую цель мы ставим перед собой на этом уроке узнать о новой части речи.
53741. Правописание гласных против шипящих 41.5 KB
  Что же нам нужно сделать Щука в озере жила Червячка с крючка сняла Наварила щука щей Пригласила всех ершей Говорили всем ерши: Щи у Щуки хороши Давайте запишем наше упражнение в тетрадь. Запись в тетрадь. Нам нужно вставить пропущенные буквы и записать его в тетрадь. Разбор с учителем стихотворения запись его в тетрадь.
53742. Подготовка к сочинению-рассуждению 36 KB
  Цели урока: познакомить с работами писателей посвящённых русскому языку; развивать речевые умения и навыки; прививать любовь к родному краю к малой и большой Родине. В гостях у нас учителя русского языка и литературы. Мы будем говорить о русском языке.
53743. Обобщающий урок по теме “Природа”. Урок - КВН 51 KB
  Природа Да все что нас окружает это природа. Природа прекрасна в любое время года. Весной мы можем наблюдать как вся природа просыпается от зимней спячки.
53744. Роль имени прилагательного в русском языке 88.5 KB
  Цель: Обучающая учить детей правильно использовать имена прилагательные в речи находить прилагательные и по существенным признакам определять предмет; Развивающая развивать критическое мышление умение ставить проблемные вопросы выдвигать гипотезы анализировать и сравнивать обобщать полученные данные и делать выводы; развивать устную и письменную речь учащихся; Воспитывающая создать условия для формирования познавательного интереса к русскому языку воспитания культуры общения в группе со сверстниками; воспитывать...