2.экон-техн.асп. (Все лекции)

Научные основы автоматизации развиваются по трем основным направлениям:

Первое - включает в себя изучение закономерностей теории пластического деформирования материала. На этой основе осуществляется разработка технологических процессов, оборудования и средств автоматизации. Эти задачи решаются исследователями, конструкторами и технологами - специалистами в области ОМД.

Второе - определяет экономическую целесообразность автоматизации КШМ, с помощью этих методов тщательно обосновывается цель и средства автоматизации КШП. Причем конкретизация цели зависит от технико-экономических и социальных условий. При этом решаются задачи:

-достижения максимальной производительности,

-стабильности высокого качества заготовок,

-снижение затрат на штучную заготовку,

-достижения наибольшей рентабельности использования энергии, исходного материала и оборудования.

Третье - создание инженерных методов наиболее простого, надежного и эффективного воплощения структуры и конструкции средств автоматизации. При этом используется теория алгоритмов, автоматов, математической логики и теория релейных систем.

Степень автоматизации.

Степень автоматизации это коэффициент, характеризующий насколько, автоматизирована машина или производство.

Степень автоматизации машины подразделяют на цикловую, рабочую и эксплуатационную.

Цикловая степень автоматизации определяется по формуле:

где

время работы машины,

время цикла.

Рабочая степень автоматизации рассчитывается по формуле:

где

время изготовления единицы продукции на данной машине без учета потерь времени по организационным причинам и на естественные надобности,

время ручной работы человека, обслуживающего машину, приходящуюся на одну деталь (складывается из времени, затраченного на настройку машины перед началом работы, установку и снятие детали, измерение ее при изготовлении, управление машиной, замену инструмента, регулировку и переналадку машины, удаление отхода и т.д.)

Эксплуатационная степень автоматизации определяется:

где

времени работы машины за эксплуатационный период,

расчетный эксплуатационный период работы машины (месяц, год).

Степень автоматизации производства подразделяют на общую и комплексную.

Общая степень автоматизации выражается:

где

количество автоматизированного оборудования на участке, в цехе,

общее количество оборудования.

Комплексная степень автоматизации определяется:

где

количество машин, встроенных в автоматические линии.

Организационно - технические и технологические основы автоматизации КШМ

1.Одним из главных условий определяющих необходимость автоматизации ОМД, а также способ ее осуществления является объем производства поковок и штамповок - поскольку ОМД высокопроизводительный процесс, поэтому программа загрузки автоматизированного оборудования должна быть такой, чтобы обеспечить рентабельность штамповки.

2. Номенклатура штампуемых поковок или деталей влияет не только на выбор оптимального техпроцесса, но и на тип применяемого оборудования.

Так оптимальным видом оборудования для автоматизации производства детали штамповкой будет:

а) При массовом производстве - автоматы с жесткой программой при номенклатуре выпуска 1-2 детали,

б) При крупносерийном производстве - универсальные автоматы, автоматизированные комплексы при номенклатуре выпуска 5-10 наименований,

в) При мелкосерийном производстве - автоматизированное оборудование с программным управлением с номенклатурой выпуска до 100 наименований деталей.

3. Поточность изготовления детали штамповкой определяется последовательностью расположения операций в одном направлении.

Рассмотрим типовой технологический процесс штамповки шестерни на КГШП.

Рис. 1, Штамповка шестерни на КГШП:

а — схема расположения ручьев на прессе; б —характер перемещения изделия и переходы штамповки.

Нагретая заготовка от индукционного нагревателя подается в рабочую зону пресса. Штамповщик устанавливает заготовку на операцию осадки, потом переносит ее в предварительный ручей и затем в окончательный. Отштампованная заготовка подается на обрезной пресс для обрезки заусенца и прошивки отверстия.

Расположение ручьев выбирается исходя из того, что наиболее нагруженная операция должна располагаться в центре штампа, это приводит к тому, что нарушается последовательность расположения операций в направлении перемещения изделия, т.е. нарушается поточность.

Этого можно избежать, если производить штамповку в закрытых штампах, поскольку значительно снизится усилие штамповки.

Рис. 2. Без облойная штамповка шестерен:

а — схема расположения ручьев на прессе; б —характер перемещения изделия и переходы штамповки

Кроме этого из-за отсутствия заусенца операцию прошивки становится возможным выполнить также на КГШП, тем самым уменьшить количество необходимого оборудования. Однако повышается требования к точности по объему заготовки.

В случае, когда деталь изготовляется на нескольких машинах, установленных в определенной последовательности по технологическому процессу, поточность нарушается или за счет применения оборудования, нерационального для непрерывного процесса, или неправильного и нерационального его расположения.

Рис. 3. Схема расположения оборудования:

а - Неудовлетворяющая и б - Удовлетворяющая требованиям проточности: 1 - прессы; 2 – на сборку

4. При автоматизации и механизации технологических процессов КШП необходимо проводить типизацию технологических процессов - группировка деталей по общим технологическим признакам, к которым можно отнести общность формы размеров и технологического процесса. При объединении изделий в группы нужно учитывать, что штампуемые на одной линии детали, должны проходить наименьшее число раз в одних и тех же местах операции кантовки, поворота и наклона.

5. При разработке автоматизированных и механизированных процессов возможна интенсификация технологических процессов - сокращение технологического маршрута обработки, объединение в одном штампе или в одной машине нескольких операций (штампы последовательного и совмещенного действия), а также повышение степени деформации за счет применения более прогрессивного технологического процесса. Создание машин-автоматов, объединяющих несколько различных операций, тем самым удается сократить число машин и средств автоматизации, обслуживающих данный технологический процесс.

6. Устойчивость технологического процесса - технологический процесс устойчив, если колебания его параметров не нарушает работу автомата в течение времени требуемого для обработки партии заготовок. Надежность процесса определяется длительностью бесперебойной работы штампа, пресса, автоматической линии. Следует заметить, что требование устойчивости и надежности является обязательным и для неавтоматизированного технологического процесса. Однако в условиях автоматизации в эти показатели вкладывается более глубокий смысл, так как нарушение технологического процесса может привести к остановке всей автоматической линии, т.е. нарушение всего технологического цикла.

7. Технологичность конструкции детали (чем меньше трудоемкость, металлоемкость и себестоимость тем технологичней деталь).

Автоматизация процессов требует осуществления взаимосвязи режима работы основного технологического оборудования со вспомогательными средствами с характером течения технологического процесса, а также обеспечения надежных блокировок, гарантирующих в период деформирования вывод средств автоматизации из рабочей зоны пресса.

Развитие автоматизации кузнечно - штамповочного производства имеет свою специфику, заключающуюся в том, что при осуществлении технологических процессов ковки и штамповки на машинах, имеющих жесткий ход (кривошипные кузнечно - прессовые машины), нельзя оказывать влияние на ход течения металла, т.е. создавать саморегулируемые, самонастраивающиеся процессы, использующие принцип обратной связи. Штамповка происходит за один ход ползуна пресса в течение долей секунды, а конструкция штампа исключает возможность его под настройки в процессе деформирования заготовок.

Поэтому усилие проектировщиков автоматизированных технологических процессов ковки и штамповки должны быть направлены на создание надежных устройств и средств. Механизирующих вспомогательные операции, такие как подача материала в рабочие позиции штамповки, удаление готового изделия и отхода, операции стапелирования и транспортирования между переходами, операции подсчета и контроля правильности подачи материала и качества штампуемых изделий, контроль за состоянием оборудования и средств автоматизации.

Метод автоматизации

Метод автоматизации для конкретных производственных условий во многом зависит от характера производства. В одних случаях бывает целесообразным применение автоматических линий, в других - применение поточных механизированных легко переналаживаемых линий с применением универсальных механизмов.

При выборе метода автоматизации КШП исходят из следующих основных показателей:

1.Номенклатуры штамповочных деталей, закрепленных за машиной (линией),

2. Программа выпуска и размера партии,

3. Цикличности штамповки,

4. Индивидуальных особенностей деталей и технологических процессов.

Автоматизация технологических процессов ковки и штамповки развивается как за счет применения специализированных машин - автоматов, так и за счет оснащения средствами автоматизации универсального оборудования. Применение специализированных машин оправдывается лишь в крупносерийном и массовом производстве. Основным направлением автоматизации процессов ковки и штамповки является автоматизация на базе универсальных машин, к которым предъявляются дополнительные требования. Характер этих требований обуславливается особенностями технологии и метода автоматизации.

Обзор современных автоматизированных средств КШО.

1. Для заготовительных операций по разделки листового и сортового проката - листовые и сортовые ножницы, оборудованные автоматизированными стеллажами и рольгангами.

2. Для листовой штамповки

а. Автоматизированные комплексы на базе однокривошипных прессов с нижним приводом или двухкривршипных прессов (правильно-разматывающих устройств, пресс - ножницы для резки обходов).

б. Многопозиционные листоштамповочные автоматы с верхним приводом

в. Пробивные прессы с ЧПУ и автоматической подачей листа