Методичка к ДЗ (Анцифиров А.А. - Методическое пособие по выполнению домашнего задания)

РАЗРАБОТКА

ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

СИСТЕМЫ ЧПУ ПРОЦЕССОМ И ОБОРУДОВАНИЕМ

ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Методическое пособие по выполнению домашнего задания по курсу

«УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ И ОБОРУДОВАНИЕМ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ»

доц. Анцифиров А.А.

МОСКВА, МГТУ им. Н.Э.Баумана - 2016

Введение

Целью выполнения домашнего задания является выработка навыков практического применения знаний, полученных на лекциях и лабораторных работах для разработки технического задания на проектирование системы числового программного управления (ЧПУ) процессами и машинами технологии обработки давления. Эти знания необходимы инженеру – специалисту по обработке давлением для составления заданий и последующего обсуждения технических предложений со специалистами по управлению при проектировании новых и модернизации кузнечно-штамповочных машин (КШМ) и технологических процессов (ТП).

Задание выполняется студентами параллельно с текущем курсовым проектом по специальности. На основе технологического процесса с ручным управлением, принятым в курсовом проекте, студенты разрабатывают процесс с программным (программно-адаптивным) управлением. Для этого необходимо разработать технологическую программу автоматического процесса на выбранной КШМ, логистику технологического цикла, построить гистограммы требуемых величин деформирующих сил и работы (энергии) деформирования по переходам штамповки.

На основе материалов лекций студенты анализируют степень управляемости технологического процесса и КШМ и назначают стратегию программного управления, требования к качеству поковок. Затем определяют целевую функцию и задачи управления, управляющие параметры машины (робота-манипулятора) и/или процесса, разрабатывают алгоритм и программу процесса, принципиальную схему системы управления, назначают датчики прямой и обратной связи, на базе промышленного компьютера (ПК), программируемого логического контроллера (ПЛК).

Дифференцированная оценка (число баллов) за выполненное задание является интегральной составляющей общего балла в рейтинговой системе проверки и оценки знаний по курсу «Управление процессами и оборудованием обработки металлов давлением».

1. Задание: Разработать техническое предложение на проектирование системы ЧПУ процессом ОМД на автоматизированной КШМ (роботе-манипуляторе)

Примерный текст задания на выполнение домашнего задания.

Для технологического процесса ОМД (например, принятого в курсовом проекте или изученного на производственной практике) разработать техническое предложение на проектирование системы программного (программно-адаптивного) управления процессом и кузнечно-штамповочной машиной (роботом-манипулятором).

Предусмотреть разработку технологической программы автоматического процесса ОМД, например, шестерни из Ст.40Х, на выбранной кузнечно-штамповочной машине с ЧПУ, оборудованной необходимыми средствами автоматизации (автоматическая грейферная или другая подача, робот-манипулятор и т. п.);

Содержание работы по заданию.

1. Назначить реологическую модель материала, параметры заготовки: геометрию формы, объем, температуру нагрева. Привести эскиз заготовки с размерами и перечнем требований к качеству поковки.

2. Разработать переходы штамповки, определить расчетные значения деформирующих сил и работы (энергии) деформирования на основе моделирования в ПК QForm. Привести эскизы формоизменения заготовки по переходам с указанием характерных размеров.

3. Выбрать (назначить) типоразмер кузнечно-штамповочной машины (КШМ). Привести ее основные параметры.

4. Определить и проанализировать степень управляемости процесса и КШМ.

5. Обосновать стратегию ЧПУ (заготовкой, процессом, машиной …) и составить функциональную блок-схему выбранной стратегии;

6. Сформулировать целевую функцию и задачи управления заготовкой, процессом и/или машиной статического (квазистатического) или ударного (квазиударного) действия;

7. Проанализировать возможные управляющие параметры процесса и/или машины и обосновать выбор наиболее целесообразные параметры для управления и обратной связи;

8. Составить диаграмму логистики технологического цикла (цикловую диаграмму) работы КШМ и средств автоматизации для организации циклового управления;

9. Составить гистограмму числовых значений параметров требующихся деформирующих сил и работ (энергии) во время деформирования и нанести ее на цикловую диаграмму;

10. Составить блок-схему алгоритма программного, программно-адаптивного управления процессом, средствами автоматизации, машиной;

11. Выбрать (разработать) схемы исполнительных механизмов (электромагнитных клапанов, распределителей) системы управления и привести их характеристики;

12. Выбрать по каталогам в Интернете датчики прямой и обратной связей и привести их характеристики

13. Составить список адресов входа и выхода контроллера для элементов системы управления;

14. Разработать программу управления на предметно-ориентированном языке LD, FBD, ST или другом;

15. Составить принципиальную схему системы ЧПУ технологическим процессом, средствами автоматизации (подачей, роботом-манипуляторм) и КШМ на основе ПК и ПЛК;

16. Обозначить и дать характеристику всех компонентов на схеме.

17. В заключении сформулировать положительные стороны и недостатки предлагаемой системы ЧПУ, рекомендации по ее применению и совершенствованию;

18. Привести список источников информации, примененных при выполнении задания, включая сайты Интернета.

1. Методические указания

1. Разработка технологической программы

В состав технологической программы входят: чертеж штампуемого полуфабриката, эскизы заготовки, технологических переходов, тип машины и средств автоматизации, логистика технологического цикла, величина требуемых сил и работы деформирования по переходам, по времени цикла.

В соответствии с заданием на курсовой проект привести технические требования, эскиз формы заготовки, размеры, марку (химсостав) и механические свойства материала, эскизы технологических переходов с характерными размерами, обоснование выбора реологической модели деформируемого материала, типа кузнечно-штамповочной машины.

Обозначить количество переходов штамповки, для каждого перехода привести числовые значения требуемых деформирующих сил, деформации и работы деформирования.

Составить в выбранном масштабе времени эскиз логистики технологического цикла работы машины и средств автоматизации (роботов-манипуляторов, подачи, перекладчика и т.п.) и гистограммы требуемых в определенное время цикла деформирующих сил и работ деформирования по переходам. Привести графики перемещения и скорости ползуна.

Необходимо иметь в виду, что цикловое управление (логистику цикла) по времени будет осуществлять микропроцессор по программе, составленной на основе этой гистограммы. При совмещении переходов, выполняемых за один машинный цикл, необходимо просуммировать величину сил и работ деформирования для этого цикла.

В составе технологического цикла необходимо предусмотреть время работы средств автоматизации (подачи, робота, манипулятора и т.п.) по этапам цикла работы этих средств. Например, для грейферной подачи: схват заготовки или полуфабриката (0,1 -0,3 с.), подъем линеек (0,4 - 0.5 с.), перемещение на шаг подачи (0,3- -0,5 с), опускание линеек с заготовкой или полуфабрикатом (0, 3- 0,4 с), разжим схвата (0,1 -0,2 с.), отход линеек (0,3 - 0,4 с.), подъем (0,4 - 0,5 с.), возврат в исходную позицию (0,2 –0,3 с.), цикл приблизительно 2,1-3,1 с.

Для робота-манипулятора с грузоподъемностью 1..3 кг: схват заготовки (0,1-0,2 с), поворот (0,2 - 0,3 с), вход в зону штампа (0,2 – 0,3 с), позиционирование заготовки (0,1 -0,2 с), выход из зоны (0,1 -0,2 с), цикл приблизительно 0,7 – 1,2 с. Для более крупных роботов цикл приблизительно в 1,5 – 2 раза больше.

В соответствие с кинематикой машины необходимо определить возможность совмещения отдельных этапов или всего цикла работы средства автоматизации с этапами цикла работы машины (машинного цикла) или предусмотреть для этого величину технологической паузы в секундах.

1. Разработка стратегии ЧПУ

Для выбранной стратегии управления процессом необходимо составить принципиальную блок-схему.

1. Составление алгоритма программного, программно-адаптивного управления;

Алгоритм должен отражать логистику процесса от начала до конца технологического цикла штамповки изделия (готовой поковки). Например: заготовка, проверка ее параметров, загрузка в нагреватель, проверка параметров температуры, загрузка заготовки в позицию штамповки (подача, робот, манипулятор), проверка правильности загрузки, подача смазочных материалов, команда на рабочий ход, проверка завершения машинного цикла, выгрузка полуфабриката или готового изделия (поковки) из штампа (выталкиватель, подача, робот, манипулятор), охлаждение, очистка штампа (сдув окалины, подача смазочных материалов), перемещение полуфабриката на следующую позицию штамповки (например осадка, предварительная штамповка, окончательная штамповка), контроль параметров изделия (полуфабриката), конец технологического цикла, переход к следующему технологическому циклу. Схема алгоритма должна содержать словесные комментарии каждого действия.

1. Разработка программы управления на одном из предметно- ориентированных языков;

На основе разработанного алгоритма необходимо составить программу работы системы ЧПУ на одном из предметно-ориентированных языков программирования, например LD, или на одном из универсальных, например Delphi и др. Программа должна содержать комментарии к каждому шагу.

Рекомендуется использовать словарь и методику составления программ управления, освоенные в цикле лабораторных работ по курсу «Управление процессами и оборудованием ОМД» /6/. Предусмотреть работу таймеров, счетчиков количества машинных и технологических циклов, систему проверок завершенности команд.

1. Заключение.

На основе выполненного домашнего задания необходимо привести основные положительные стороны предлагаемой системы ЧПУ и ее недостатки, которые следует учесть разработчикам и потенциальным потребителям, рекомендации по дальнейшему совершенствованию системы.

1. Список источников информации

Следует привести наименование использованных источников информации, например из приведенного ниже, наименования каталогов для датчиков и исполнительных механизмов, а так же электронных источников из Internet с соответствующими адресами.

1. Бочаров Ю.А.,Числовое программное управление процессами и машинами обработки давлением // Кузнечно-штамповочное производство, №7, 2000. С. 39-46

2. Bocharov Yu.A.,CNC Strategy in Technology of Plasticity // Advanced Technology of Plasticity, Nuremberg, 1999.

3. Бочаров Ю.А., Методология разработки систем программного управления в ОМД// Процессы и машины кузнечно-штамповочного производства, Сб., М., МГТУ, 1998.

4. Бочаров Ю.А. Кузнечно-штамповочное оборудование. Учебник для ВШ. М.; ИЦ Академия. 2008 г. – С 480

5. Перевертов В.П., Бочаров Ю.А., Маркушин М.Е., Управление кузнечными машинами в ГПС, Куйбышев, Обл. изд-во, 1987.

6. Бочаров Ю.А., Антимонов В.А.,Гладков Ю.А., Управление процессами и машинами обработки металлов давлением, М., изд-во “Промышленные системы”, 1998

7. Бочаров Ю.А.,Антимонов В.А., ЧПУ гидравлическим штамповочным молотом // Кузнечно-штамповочное производство, №3, 2001 г. –с.28-35

8. Балаганский В.И.,Бочаров Ю.А.,Гладков Ю.А., Система программно-адаптивного управления горячештамповочным комплексом. // Кузнечно-штамповочное производство, №6, 2001. – с.26-30

ПРИЛОЖЕНИЕ

Примеры выполнения домашнего задания.

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана.

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.

Содержание:

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