Характеристики технологических процессов автоматизированного производства

Технологические процессы по характеру ориентации заготовок относительно инструментов с целью обеспечения однозначной кинематической связи их взаимного движения при обработке можно подразделить на два класса.

К первому классу относятся процессы, при осуществлении которых требуется обязательная ориентация заготовок относительно рабочего инструмента, а характер их взаимного движения обусловлен строгой кинематической зависимостью. К этому классу относится большинство процессов механической обработки и сборки. Автоматизация технологических процессов первого класса наиболее сложная и трудоемкая.

Ко второму классу причисляют процессы, при выполнении которых не требуется ориентация заготовок, а рабочий инструмент представляет собой активную обрабатывающую среду. К таким процессам можно отнести термическую обработку мелких деталей, выполняемую в специальной таре; мойку, сушку, травление в кислотных ваннах; окрашивание методом погружения; очистка деталей в галтовочных барабанах; полирование в свободном абразиве и т.п. Так как при выполнении таких процессов отсутствует кинематическая связь между движением инструмента (среды) и заготовки, а также необходимость ориентации в пространстве последних, автоматизация процессов второго класса более проста.

Существуют и технологические процессы промежуточного класса. В одном случае заготовки должны занимать в пространстве строго определенное положение, а рабочий инструмент представляет собой активную обрабатывающую среду (промежуточный класс 1/2). К таким процессам можно отнести окрашивание методом пульверизации, напыление покрытий, некоторые виды термической обработки, например, длинных валов в вертикальном положении или в «заневоленном» состоянии в специальном приспособлении и т.п. В других случаях обрабатываемый материал подается без ориентирующих движений в рабочую зону инструмента, занимающего строго определенное, зафиксированное положение в пространстве (промежуточный класс 2/1). Примерами таких технологических процессов могут служить прессование заготовок из пластмасс, литье в песчаную форму станин металлорежущих станков (направляющими вниз, так как в нижней части отливки будет наиболее качественный и плотный металл, а шлаки как более легкие фракции накапливаются в менее ответственной части станины).

С точки зрения непрерывности технологические процессы можно разделить на три вида:

· дискретные;

· непрерывные и

· роторные.

Первый вид технологических процессов выполняется на станках-автоматах и полуавтоматах дискретного действия, характеризующихся строгой цикличностью выполняемых операций (или переходов). Для этого вида технологических процессов обязательно наличие вспомогательного неперекрываемого времени в структуре циклового (операционного) времени на обработку. То есть время, затрачиваемое на выполнение вспомогательных переходов загрузки-выгрузки, холостого перемещения рабочих органов, деления, смены позиций и т.д. в дискретных автоматических машинах не совмещены полностью с временем выполнения основных переходов. Таким образом цикловая производительность дискретных технологических машин составляет

,

где t_М и t_В - соответственно машинное (основное) и вспомогательное времена.

Повышение производительности в дискретных технологических машинах и системах возможно за счет сокращения машинного времени путем форсирования режимов обработки, уменьшения рабочих ходов, а также за счет сокращения вспомогательного времени при уменьшении количества и величин холостых ходов рабочих органов, совмещения их во времени с рабочими ходами.

В пределе, при полном совмещении вспомогательных переходов с основными, машины дискретного действия превращаются в технологические автоматы непрерывного действия, реализующие второй вид технологических процессов. При этом обработка или сборка осуществляются в течении определенного промежутка времени без периодической остановки оборудования для выполнения вспомогательных переходов установки заготовок и съема деталей (изделий). По непрерывным технологическим процессам могут осуществляться:

· волочение проволоки или прутков;

· непрерывная безоправная навивка спиральных пружин;

· пескоструйная или дробеструйная очистка заготовок от окалины;

· травление, лужение или эмалирование проводов;

· торцовое фрезерование плоскостей деталей на карусельно-фрезерных станках;

· конвейерное протягивание наружных поверхностей;

· бесцентровое шлифование;

· нарезание резьб гаечными метчиками и т.д.

На рис. 1.6. приведены примеры некоторых из перечисленных непрерывных технологических процессов.

Для этого вида автоматизированных технологических процессов производительность определяется зависимостью

,

где V_Т - скорость технологического движения, например скорость подачи V_S при бесцентровом шлифовании или скорость резания V при непрерывном конвейерном протягивании;

l, l_P - соответственно размер обрабатываемой поверхности и конструктивный или технологический разрыв между смежными заготовками в направлении вектора скорость технологического движения.

Наивысшая производительность машин непрерывного действия, равная технологической производительности метода обработки, будет иметь место при движении заготовок через рабочее пространство непрерывным потоком, то есть при l_P=0.

Данный вид технологических процессов характеризуется высокой производительностью и возможностью относительно легкой автоматизации по сравнению с дискретными процессами. Он достаточно широко применяется в массовом и крупносерийном автоматизированных производствах относительно несложных деталей.

Третий вид технологических процессов осуществляется на автоматическом технологическом оборудовании роторного или роторно-конвейерного типа. Главной особенностью таких машин является взаимодействие заготовки и инструмента в процессе непрерывного транспортного перемещения в пространстве с одинаковой скоростью по радиусным траекториям (в роторно-конвейерных линиях по радиусным и линейным траекториям - рис. 1.7).

В многопереходных (многопозиционных) роторных линиях заготовка последовательно автоматически передается с одного инструментального ротора на другой с помощью транспортных роторов или цепного непрерывного конвейера. Производительность роторной автоматической линии определяется более высокой транспортной скоростью движения заготовки V_ТР:

,

где Р - линейный шаг расположения заготовок в рабочих и транспортных роторах (конвейере) линии.

Рис. 1.6. Примеры непрерывных технологических процессов: а - бесцентровое шлифование; б - нарезание резьб гаечным метчиком; в - плоское конвейерное протягивание; 1- заготовка; 2 - инструмент; 3 - элементы средств технологического оснащения.

Рис. 1.7. Схемы роторной (а) и роторно-конвейерной (б) автоматических линий: 1 - технологические роторы; 2 - транспортные роторы; 3 - вспомогательные роторы.

Роторные технологические процессы, обладая очень высокой производительностью, обеспечивают меньшую точность обработки, чем непрерывные и тем более дискретные процессы. Это обусловлено влиянием кинематических и динамических погрешностей, возникающих при транспортном совместном движении заготовки и инструмента в процессе их формообразующего взаимодействия. Кроме того роторное оборудование обладает меньшей жесткостью. Другим недостатком этого вида технологических процессов является их слабая гибкость - возможность переналадки на выпуск новой продукции. Вследствие конструктивной сложности, заложенной в самом принципе действия роторных машин, наибольшая их эффективность наблюдается при массовом производстве достаточно простых деталей и изделий, требующих для кинематической связи инструмента и заготовки в процессе обработки простых движений.

Перечисленные классы и виды технологических процессов имеют различный удельный вес и некоторые особенности в условиях различных типов автоматизированного машиностроительного производства. Так роторные автоматические линии находят применение только в массовом производстве продукции устойчивого спроса. Примерами могут служить производства одноразовых медицинских шприцев, швейной фурнитуры, патронов, деталей крепежа (болтов, винтов, заклепок, шурупов и т.п.). Широко применяют роторное автоматическое оборудование в пищевой и медицинской промышленности. Требования массового автоматизированного производства невелируют главные недостатки роторных машин - малую гибкость и простоту объектов производства - за счет эффективной эксплуатации преимуществ - очень высокой производительности при компактности оборудования.

Автоматы и автоматические линии с непрерывным технологическим процессом также находят наиболее широкое применение в массовом производстве. Удельный вес таких процессов здесь наивысший, так как преимущества машин непрерывного действия наиболее полно отвечают требованиям массового автоматизированного производства, они превосходят роторные в точности, гибкости и стоимости, а дискретные - в производительности. Достаточно широко используется целый ряд непрерывных технологических процессов в серийном производстве (при любой серийности) ввиду наличия универсальных и специализированных станков непрерывного действия: бесцентрово-шлифовальных, карусельно- и барабанно-фрезерных, карусельно-шлифовальных, гайконарезных, вертикальных многошпиндельных полуавтоматов и др.

Тем не менее в серийном производстве преобладает дискретная технология, отличающаяся высокой точностью, качеством, мобильностью, большими резервами по режимам обработки и базирующаяся на более универсальном, гибком, жестком и дешевом оборудовании. Особое место в серийном производстве занимает оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). Именно этот тип оборудования послужил фундаментом для эффективной автоматизации средне- и мелкосерийных производств, создания гибких автоматизированных систем. Станки-автоматы и полуавтоматы с ЧПУ, автоматические линии на их базе и гибкие производственные системы начинают занимать доминирующее положение при автоматизации современного серийного машиностроительного производства за счет очень высокой гибкости, концентрации технологических возможностей, скоростных режимов обработки, использования преимуществ от САПР, АСТПП и возможности управления от ЭВМ.

Рис. 1.8. Примерные зоны эффективного использования технологического оборудования различной универсальности и автоматизированности: 1 - роторные и роторно-конвейерные автоматические линии; 2 - автоматические линии из специальных станков; 3 - переналаживаемые агрегатные автоматические линии; 4 - цикловые автоматы и полуавтоматы; 5 - гибкие производственные системы (ГПС); 6 - автоматы и полуавтоматы с ЧПУ; 7 - станки с ручным управлением.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 864; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!