Методы и средства автоматизации 13 страница

Рисунок 84 – Схемы магазинных накопителей

УПРАВЛЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКИМИ ЛИНИЯМИ

Изготовление деталей на автоматических линиях происходит без участия человека, функции которого заменены средствами управления, контроля и регулирования. Несмотря на то, что в современных автоматических линиях эти средства могут быть механическими, пневматическими, гидравлическими, электро-гидравлическими и электрическими, в большинстве случаев управление станками линий, транспортными средствами, загрузочными, зажимными, контрольными и другими механизмами осуществляется с помощью электрических систем. Используются и электронные вычислительные машины, не только управляющие работой линии, но и производящие некоторую корректировку режимов работы станков.

Что же касается электрогидравлических и гидравлических устройств, то они используются главным образом в качестве приводов.

На рис. 85 показана панель центрального пульта управления одной из автоматических линий. В верхней части панели дана схема расположения станков линии. В нижней части находятся переключатели режимов работы линии и транспортера.

Во время работы на наладочном режиме отдельные устройства линии перемещаются не автоматически, а при нажатии соответствующей кнопки на пульте управления.

Переключатели работы электромеханических ключей служат для выключения или включения питания электрических механизмов ключей, а также включения или выключения поочередно ключей. Кроме того, на панели пульта имеются кнопки управления для пуска или останова постоянно работающих деталей гидронасоса, транспортера, шнека и охлаждения; управления для зажима и разжима детали в спутнике, для отмены ранее заданной команды; для отвода головок в исходное положение; аварийная «Стоп»; контроля исходного положения механизмов линии; включения «Сирены», привлекающей внимание персонала линии для принятия срочных мер, как например, отключение линии при необходимости подналадки станка и т. д.

Рисунок 85 – Панель центрального пульта автоматической линии

Кроме звуковой линия снабжена световой сигнализацией для контроля: исходного положения силовых головок, электромеханических ключей и их контрольных приспособлений; диаметров под резьбу и поломки сверл; принудительной смены инструмента, который заменяется через определенные промежутки времени; готовности линии к работе; наличия сжатого воздуха и величины его давления.

Аналогично контролируется пробой диодов, начало цикла работы линии, включения постоянно работающих двигателей, фиксации и расфиксации транспортера. В центре пульта расположен счетчик для учета количества обработанных деталей.

Рассмотрим управление автоматической линией по производству подшипников качения (рис. 86).

Поскольку эта линия состоит из ряда прецизионных станков и оборудования, которые требуют индивидуального подхода, а также большой протяженности транспортных средств, применение центрального пульта управления здесь нецелесообразно. Управление данной линией рассредоточено по отдельным участкам.

Разбивка линий на участки зависит от ряда различных факторов. Чаще всего участок составляется из станков, выполняющих одну и ту же операцию, или станков, выполняющих различные операции, но объединенных общим транспортером.

Иногда признаком участка является группа станков, питающаяся из одного бункера или магазина. В некоторых случаях участок компонуется в зависимости от количества станков, которые должен обслуживать один наладчик.

Для управления участком автоматической линии предусматриваются участковые пульты управления, на которых сосредоточены кнопки группового пуска и выключения электродвигателей транспортеров, подъемников и других транспортных устройств. Кроме того, на участковом пульте имеются кнопки пуска технологического оборудования участка, кнопки включения и выключения автоматической работы станков и транспортеров. Кроме группового оборудования станков участка предусматривается также и индивидуальное управление станками. При наладке станка управление с пульта отключается.

Потребность в наладочном цикле работы станка линии объясняется необходимостью проследить ход обработки детали, цикл работы станка, проверить качество первой изготовленной детали и т. д.

Рисунок 86 – Структурная схема участков автоматической линии: I—токарный; II—термический; III—плоскошлифовальный; IV—наружно-шлифовальный; V—внутришлифовальный; VI—завершающих операций; 1—бункер; 2, 21, 25— станки для черновых операций; 3, 6, 26, 27—транспор-теры-распределители; 4, 8—отводящие транспортеры; 5, 22, 28—станки для чистовых операций; 7—пресс клеймения; 9, 16, 19— магазины; 10. 23— укладчик; 11—печи нагревательные под закалку: 12—закалочные ванны; 13, 30—моечные машины; 14— холодильные машины; 15—печи для отпуска; 17—станки; 18—демагнитизатор; 20—механизмы загрузки; 24, 31, 34—контрольные автоматы; 29—стол контроля; 32—склад; 33—сборочная машина; 35—антикоррозионное устройство; 36—упаковочная машина.

Участковые органы управления рекомендуется устанавливать в местах, откуда лучше обозревается весь участок. Для экономии места пульты можно встраивать в крышки шкафов с участковой аппаратурой. Кроме кнопок управления на участковых пультах сосредотачивается необходимая сигнализация работающих транспортеров подъемников и других транспортных средств. Основным показателем эксплуатационной надежности работы автоматической линии является коэффициент использования.

Следовательно, задачи управления автоматической линией сводятся к созданию такой системы, при которой задержки одной машины, транспортера, участка или части транспортера не вызывали бы немедленного прекращения работы последующих или предыдущих станков или участков. Этому основному условию должны быть подчинены схемы электрического и гидравлического привода и управления станками.

Как видно из структурной схемы автоматической линии, изображенной на рис. 86, построение отдельных участков линии весьма различно. Для токарных и внутришлифовальных участков характерными являются параллельно работающие станки, так как производительность отдельных станков, входящих в эти участки, ниже требуемой производительности линии. На остальных участках оборудование установлено последовательно и работает в темпе линии или несколько быстрее. Вся же линии представляет собой комбинацию параллельно и последовательно работающего автоматического оборудования. Столь различная компоновка оборудования должна была бы привести к сложным взаимосвязям станков и транспортеров.

Для упрощения этих связей и большей гибкости управления необходимо, чтобы: взаимосвязь и блокировка между смежными устройствами осуществлялась посредством контроля наличия обрабатываемых деталей на участках с последовательным расположением оборудования на стыке транспортеров участка не было транспортеров других участков; каждый станок или агрегат, транспортер или магазин управлялся автоматически, а также работали управлялся самостоятельно; транспортеры и лотки были максимально использованы в качестве накопителей обрабатываемых деталей.

Рисунок 87 – Токарный участок автоматической линии

Остановимся на управлении токарным участком (рис. 87) этой автоматической линии. Участок с параллельно работающими станками связан транспортером-распределителем и отводящим транспортером. Транспортер-распределитель имеет замкнутую цепь с толкателями, которые перемещают детали с верхней ветви на нижнюю, откуда они распределяются по приемным лоткам станков. Датчик 1КД, служит для подачи команды электромагниту, который управляет отсекателем, осуществляющим поштучно подачу заготовок в рабочую зону станка.

Датчики 1КДН и 2КДН контролируют наполняемость отводящего лотка. При переполнении последнего датчики отключают станок на определенный промежуток времени, для того чтобы по истечении этого промежутка снова включить. Приемные лотки, играющие роль магазинов, все время поддерживаются наполненными. Следовательно, при случайных задержках в подаче деталей или при кратковременной остановке питающего транспортера станки продолжают работать.

Особенность отводящих лотков заключается в том, что они не плотно заполнены деталями, поэтому при переполнении отводящего транспортера станки продолжают работать.

Привод транспортера-распределителя, отводящего транспортера и подъемника осуществляется от отдельных электродвигателей. Транспортер-распределитель и подъемник работают непрерывно. При заполнении ячеек подъемника последний не принимает заготовок. Отводящий транспортер также работает непрерывно. Подъемник снабжен контролирующим устройством, которое прекращает его работу при наполнении транспортера - распределителя. Для этой цели установлены датчик ЗКДН и путевой выключатель ПВ. При переполнении транспортера-распределителя датчик ЗКДН подает сигнал путевому выключателю ПВ, и последний отключает подъемник.

Рисунок 88 – Гидрокинематическая схема нормализованного привода шагового

конвейера заготовок

Для перемещения деталей или деталей со спутниками на автоматических линиях, состоящих из агрегатных станков, в большинстве случаев используются шаговые транспортеры, привод которых изображен на рис. 88. Каретка 1, связанная со штоком дифференциального цилиндра 8, перемещает посредством ускоренной реечной передачи 2 подвижную платформу 9, па плоскость которой устанавливается кронштейн, связывающий привод со штангой, несущей толкающие собачки. Применение ускоряющей реечной передачи позволяет уменьшить габариты привода и одновременно увеличить скорость транспортирования при том же расходе масла.

Рисунок 89 – Гидрокинематическая схема нормализованного поворотного

стола автоматической линии

Штанга вместо собачек может иметь флажки, захватывающие деталь или приспособление-спутник. В этом случае штанга должна периодически поворачиваться посредством дополнительного цилиндра на 90—180°, вводя и выводя флажки из соприкосновения с заготовками. На рис. 89 показана схема цилиндра-поворота. Шток-рейка 2 поворачивает зубчатое колесо 3, несущее поворотную плиту 1 или планшайбу, на которой устанавливается заготовка. Торможение привода поворотного стола перед его остановкой достигается при помощи демпферов 4 переменного сечения. Если конвейер нуждается в замедлении движения перед упором 3, 7 (см. рис. 88), это осуществляется путевыми дросселями 4 и 6.

ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ

ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ

Общие требования к проектированию технологических процессов на автоматических линиях. Под технологическим процессом обработки деталей машин на автоматических линиях следует понимать выполнение, без участия человека, ряда последовательных операций для получения готовой детали в соответствии с требованиями чертежа и технических условий при максимальной для данных условий производительности и наименьшей себестоимости.

Особенность проектирования технологических процессов на автоматических линиях заключается в том, что разработанная для автоматических линий технология должна обеспечить приблизительно одинаковую величину такта на всех операциях. Последовательность разработки технологического процесса для автоматической линии в основном не отличается от обычной практики.

Проектирование технологического процесса обработки начинается с рассмотрения чертежа и технических условий. В данном случае чертеж должен содержать кроме необходимых видов разрезов и сечений подробные технические условия и допуски на размеры, в том числе и на размеры с непроставленными отклонениями в технических условиях. Чертеж должен быть тщательно проработан как конструктором, так и технологом на технологичность конструкции.

Важен анализ взаимной координации поверхностей на чертеже и наличие поверхностей, которые могут служить технологическими базами. В случае отсутствия таковых приходится проектировать приспособления-спутники. Базирование детали должно быть таким, чтобы наибольшее число операций технологического процесса можно было построить в соответствии с принципом совмещения баз.

Деталь, обрабатываемая на автоматической линии, должна быть технологичной. Ряд технологических требований конструктор предусматривает в чертеже. В процессе проектирования технологического процесса для автоматических линий очень часто требуется технологическая отработка чертежа, выражающаяся в пересчете ряда чертежных размеров, переходе с одних баз на другие, а в некоторых случаях и в изменении конструкции детали.

Выбор заготовки. Следующим этапом является выбор заготовок. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы форма и размеры заготовки возможно ближе приближались к форме и размерам готовой детали. Нужно добиваться, чтобы величина общего припуска позволяла вести обработку за один рабочий ход.

Кроме того, при проектировании технологических процессов для автоматических линий следует стремиться к концентрации технологических операций, выбирать прогрессивные методы получения заготовок и более совершенную технологию, в технологических картах указывать операционные размеры и допуски.

Выбор технологических баз. При выборе технологических баз необходимо: стремиться к совмещению конструкторских и технологических баз, чтобы базовая поверхность обеспечивала надежную устойчивость заготовки; соблюдать принцип постоянства технологических баз; иметь возможность автоматически очищать базовые поверхности от стружки.

Следует обратить внимание на соблюдение постоянства технологических баз, так как каждая смена базовых поверхностей сопровождается появлением дополнительных погрешностей, поэтому перемена положения заготовки в процессе ее обработки нежелательна.

Рисунок 90 – Компоновка агрегатных станков для обработки корпусных деталей

Выбор станков. После того как определены базы, производится выбор типа металлорежущих станков и технологической оснастки. Для обработки тел вращения в большинстве случаев применяются специалированные станки, например, фрезерно-центровальные станки, токарные многорезцовые, шлифовальные и т. п. Корпусные детали, детали типа кронштейнов, вилок и т. п., обрабатываются преимущественно на агрегатных станках. На рис. 90 приведены основные способы компоновки агрегатных станков, предназначенных для обработки указанных деталей.

Приспособления, применяемые на автоматических линиях, должны обеспечивать удобную установку и снятие обрабатываемой детали; сохранять ориентировку обрабатываемых деталей в процессе транспортирования и обработки; фиксировать положение обрабатываемой детали относительно режущих инструментов; быть экономически оправданными.

Типичными приспособлениями в автоматических линиях является так называемые приспособления-спутники. Приспособления-спутники применяются для установки и закрепления заготовок сложной формы, не имеющих удобных базирующих поверхностей. Приспособления-спутники перемещаются вместе с заготовкой. Этим приспособлениям придается форма, которая позволяет легко фиксировать и закреплять заготовки. В конце автоматической линии детали извлекаются из приспособлений-спутников, а последние возвращаются к началу линии для загрузки в них необработанных заготовок.

Рисунок 91 – Приспособление-спутник Рисунок 92 – Приспособление для настройки

инструмента

На рис. 91,а показано приспособление-спутник для обработки удлинителя картера коробки передач. Спутник представляет собой массивную стальную плиту 7, имеющую плоскую установочную поверхность 8 для передвижения по транспортеру. Заготовка устанавливается в призмы и в осевом направлении фиксируется упором 5. Вильчатые рычаги 10 и 12 под действием подпружиненных пальцев 11 выравнивает лапы 2 детали в горизонтальной плоскости. Закрепляется деталь коромыслом 3 с помощью откидного болта и гайки 4. Устанавливает деталь в приспособлении на загрузочной позиции рабочий. Гайка 4 завертывается электромеханическим ключом, расположенным над загрузочной позицией. Приспособление-спутник вместе с закрепленной в нем деталью передвигается от одного станка к другому при помощи гидравлического транспортера. Направляющие транспортера плоские.

На рабочих позициях линии установлены приспособления для точной остановки и закрепления спутников. При подходе приспособления-спутника к рабочей позиции транспортер замедляет свое движение и останавливается в тот момент, когда фиксаторы 1, 5 (рис. 91,б) входят в отверстия втулок 9 (рис. 91,а) приспособления-спутника. После остановки плита спутника прижимается прихватами 2, 6, которые опускаются коромыслом 4 под действием штока гидроцилиндра (рис. 91,б). Один гидропривод используется как для перемещения фиксаторов, так и для закрепления приспособления-спутника. При своем движении приспособление-спутник направляется планкой 1 (рис. 91,в), которая входит в паз 8 (рис. 91,а) плиты спутника. В исходном положении деталь занимает положение, показанное на рис. 91,в. Затем спутник с деталью поворачивается на поворотном приспособлении на угол 90° в горизонтальной плоскости, и последующая обработка ведется со сторон 1 и 6 (рис. 91,а). После обработки приспособления-спутники освобождаются, фиксаторы выводятся из отверстий, и транспортер перемещает приспособления-спутники с деталями на следующие позиции линии. Для возврата приспособления-спутника к началу линии с последней позиции он опускается на возвратный транспортер, расположенный под главным, и возвращается вместе с деталью к началу линии, где снова поднимается, на уровень главного транспортера. Здесь обработанная деталь снимается и вместо нее устанавливается заготовка. Таким образом, разгрузочная позиция совмещена с загрузочной, и линия может обслуживаться одним рабочим, в то время как на линиях без приспособлений-спутников должно быть не менее двух рабочих: один на загрузочной, другой на разгрузочной позиции.

Режущий инструмент автоматических линий должен обладать высокой теплостойкостью, иметь высокую размерную стойкость, быстро налаживаться и подналаживаться.

Остановимся на последнем требовании, так как быстрая установка резцов при наладке и подналадке позволяет значительно повысить производительность автоматической линии. Для установки резцов при наладке пользуются эталонами, представляющими собой копию обрабатываемой детали, изготовленной с более высокой точностью. Резцы устанавливают по эталону в положение, которое соответствует концу обработки.

Для сокращения времени на установку инструментов при наладке и подналадке широко применяют конструкции с регулировочными винтами. На рис. 92 показана конструкция, снабженная регулировочными винтами, и приспособление, при помощи которого инструмент настраивается на заданный размер. Резец устанавливают в приспособлении до упора, после чего завинчиванием или вывинчиванием регулировочного винта устанавливают наладочный размер.

При изготовлении деталей на автоматических линиях рекомендуется стремиться к концентрации операций, которая дает возможность использовать агрегатные станки, станки-комбайны и автоматические многопозиционные станки; уменьшает количество приспособлений и перестановок детали; сокращает длительность производственного цикла; упрощает планирование и пооперационный учет.

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ

Надежность —это способность линии сохранять свою работоспособность в определенных условиях эксплуатации в течение заданного срока службы.

Под работоспособностью понимается такое состояние линии, при котором она в данный момент времени соответствует всем требованиям, установленным в отношении основных параметров, характеризующих нормальное выполнение заданных функций.

Надежность работы линии является комплексным свойством, которое обусловлено безотказностью, ремонтопригодностью и долговечностью автоматической линии. Свойство линии непрерывно сохранять свою работоспособность при определенных режимах и условиях эксплуатации называется безотказностью.

В технической и экономической литературе понятие «безотказность» часто отождествляется с «надежностью». Безотказность работы линии зависит от большого количества факторов. Решающее значение имеют количество деталей и устройств станков; качество исходных материалов и полуфабрикатов; соблюдение технологической дисциплины и обеспечение стабильности технологических процессов; уровень конструктивного решения по обеспечению безотказности работы; условия эксплуатации, технического обслуживания и ремонта. Малейшая ошибка в процессе проектирования, изготовления или эксплуатации машины может привести к отказу, т. е. к полной или частичной потере работоспособности.

Безотказность линии можно оценить с помощью ряда показателей. Наиболее распространенными показателями безотказности являются вероятность безотказной работы в течение определенного периода времени, средняя наработка на отказ и коэффициент эксплуатационной готовности.

Вероятность безотказной работы автоматической линии согласно теории вероятности определяется как произведение вероятностей безотказной работы ее отдельных станков (при последовательном соединении последних).

Вероятность безотказной работы отдельных станков, в свою очередь, определяется как произведение вероятностей безотказной работы отдельных элементов (при последовательном соединении).

Средняя наработка на отказ — среднее значение продолжительности или объема работы объекта между отказами за установленный интервал времени.

Коэффициент готовности — отношение продолжительности безотказной работы к сумме продолжительностей безотказной работы и времени, затраченному на ремонт, т. е. к среднему времени восстановления.

ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ

В МАШИНОСТРОЕНИИ

Автоматическая линия для обработки тринадцати типоразмеров ступенчатых шлицевых валов показана на рис. 93. На линии принят следующий технологический процесс: 1) получение заготовки; 2) фрезерование торцов; 3) зацентровка; 4} токарное черновое обтачивание с одной стороны; 5) токарное черновое обтачивание с другой стороны; 6) токарное чистовое обтачивание; 7) шлифование двух правых шеек; 8) шлифование левой шейки; 9) шлифование широкой шейки; 10) шлифование средней шейки; 11) строгание шлицов на одной шейке; 12) строгание шлицев на другой шейке; 13) мойка валов.

Такт линии равен 30—60с в зависимости от формы и размера обрабатываемого вала. Транспортер линии представляет собой У-образный лоток, по которому собачки перемещают детали от станка к станку.

Рисунок 93 – Автоматическая линия для обработки шлицевых валов

Автоматическая линия, изображенная на рис. 94, предназначена для изготовления десяти типоразмеров одновенцовых зубчатых колес диаметром венца от 100 до 220 мм, диаметром отверстия от 28 до 50 мм и модулем от 1,5 до 5 мм.

Рисунок 94 – Автоматическая линия для обработки зубчатых колёс

Технологический процесс изготовления зубчатых колес включает операции: 1) обтачивание заготовки с одной стороны и предварительная обработка отверстия; 2) обтачивание заготовки с другой стороны и получистовая обработка отверстия; 3) протягивание отверстия; 4) чистовое обтачивание заготовки; 5) фрезерование зубьев; 6) зубозакругление; 7) зубошевингование.

Автоматическая линия, изображенная на рис. 95, предназначена для обработки головки блока цилиндров автомобильного двигателя. Для увеличения производительности и обеспечения заданного такта обработка головок ведется в два параллельных потока.

Рисунок 95 – Общий вид и схема автоматической линии

для обработки корпусных деталей

На каждой позиции сдвоенными агрегатными станками обрабатывается по две головки. Перед обработкой специальное контрольное устройство проверяет расположение фиксирующих отверстий относительно обрабатываемых поверхностей.

В позиции I предварительно фрезеруется верхняя плоскость. Затем заготовка поступает на поворотный стол С1, где поворачивается на 180°. На позиции II осуществляется черновое и чистовое фрезерование нижней плоскости. Далее снова поворот на столе С2 на 180° для чистового фрезерования верхней плоскости на позиции III. После позиции III заготовка поступает на поворотный стол С3 и оттуда на позицию IV, где отрабатываются отверстия. На позициях V и VI (после поворота на столе С4) обрабатываются остальные плоскости головки, а на последней позиции VII окончательно фрезеруется нижняя плоскость головки.

На рис. 96 показана схема автоматической линии, предназначенной для обработки корпуса трансмиссии трактора. Корпус трансмиссии представляет собой коробчатую деталь, в стенках которой на платиках необходимо обработать ряд отверстий. Заготовкой служит чугунная отливка. На линию заготовка поступает с подготовленными технологическими базами—нижней, плоскостью и двумя перпендикулярными к ней отверстиями. На позициях обработки заготовка зажимается самоустанавливающимися гидравлическими прихватами.

Рисунок 96 – Компоновка автоматической линии для обработки

корпуса трансмиссии трактора

Линия состоит из четырех участков: I—IV. На первом участке, где заготовки транспортируются в двух параллельных потоках, производится обработка торцов. Четырехшпиндельные фрезерные станки 1, расположенные между потоками деталей, обеспечивают одновременную обработку четырех деталей. На поворотном столе 2 детали поворачиваются на 180°. Затем на станке 3 фрезеруются противоположные торцы. Далее детали поступают на поперечный транспортер 4, перемещаются по нему к поворотному столу 5; поворачиваются на 90° и подаются на станки 7 и 8 для фрезерования боковых сторон. На станках 9 и 10 производится сверление и развертывание отверстий и на станке 11 нарезание резьбы. Перед резьбонарезным станком установлено контрольное приспособление 12, для обнаружения непросверленных отверстия или обломков сверл в отверстиях. Такой контроль необходим для предотвращения поломок резьбонарезного инструмента.

После поворота на столе 18 производится сверление отверстий в боковых стенках на станке 14, затем сверление и развертывание отверстий на станке 15, далее на станках 16 и 17—черновое и получистовое растачивание больших отверстий. После контроля отверстий на приспособлении 12 выполняется нарезание резьб в мелких отверстиях на станке 18. Поперечный транспортер 19 подает детали на четвертый участок линии. Здесь поворотный барабан 20 опрокидывает деталь набок и в таком положении подает ее на станки 21 и 22 для сверления мелких отверстий. После контрольной операции на станке 23 производится нарезание резьбы в мелких отверстиях на станке 24.

Для управления работой отдельных участков линии предусмотрены пульты управления 6. Производительность линии 20 деталей в час. Обслуживают линию два оператора. Один в начале линии устанавливает на нее заготовки, другой — в конце линии снимает обработанную деталь.

Дата добавления: 2015-09-29