авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

УДК 681.5(075.8)

ББК 32.965;

- 5-05*3,1)я73

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

У 91

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА»

(ФГБОУ ВПО «ПВГУС») Кафедра «Сервис технических и технологических систем»

Рецензент д.т.н., проф. Горшков Б. М.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по дисциплине «Автоматизированные линии, оборудование, ГПС»

для студентов направления подготовки 151000.68 «Технологические машины и оборудование»

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Автома У 91 тизированные линии, оборудование, ГПС» / сост. Н. П. Ба харев. – Тольятти : Изд-во ПВГУС, 2013. – 168 с.

Для студентов направления подготовки 151000.68 «Тех нологические машины и оборудование».

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Автоматизированные Одобрено линии, оборудование, ГПС» составлен в соответствии с требованиями Учебно-методическим ФГОС ВПО по направлению подготовки 151000.68 «Технологические Советом университета машины и оборудование». Знакомит магистранта с автоматизацией технологических процессов машиностроительного производства, в том Научно-техническим числе рассматриваются металлорежущие станки, станки с числовым Советом университета программным управлением, автоматы, автоматические линии, про мышленные роботы, гибкие производственные системы, системы управления станками, линиями и производством.

Составитель Бахарев Н. П.

УДК 681.5(075.8) ББК 32.965;

- 5-05*3,1)я © Бахарев Н. П., составление, Тольятти © Поволжский государственный университет сервиса, СОДЕРЖАНИЕ 1. Рабочая программа………………………………………………………………………. 1.1. Цели освоения дисциплины………………………………………………………............. 1.2. Место дисциплины в структуре ООП специальности (направления)…………….……. 1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины…………………………………………………………………………….…… 1.4. Структура и объём дисциплины………………………………………………….………... 1.5. Содержание дисциплины (распределение фонда времени по темам и видам занятий)………………………………………………………………………………… 1.6. Образовательные технологии…………………………………………………….……….. 1.7. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов………………..... 2. Конспект лекций по дисциплине………………………………………………………... Тема 1. Технологические процессы в автоматизированном производстве …………………………………………………………..……………….…...…. 1.1. Проектирование технологических процессов……………………........................…..…. 1.2. Типовые и групповые технологические процессы …………………………………...... 1.3. Особенности проектирования технологических процессов изготовления деталей на автоматических линиях и станках с ЧПУ …………………..….. 1.4. Требования к технологии механической обработки в переналаживаемых ГПС ……………………………………………….…….……………… 1.5. Разработка технологических процессов при автоматизированной и роботизированной сборке ……………………………………………….……………….… 1.6. Методика выбора технологического оборудования и промышленных роботов для автоматизированного производства ………….………………………….……. Тема 2. Технологичность конструкции - основа автоматизации……………………..…….. 2.1. Технологический контроль конструкторской документации ………..………………... 2.2. Влияние технологических способов изготовления литых заготовок на их конструктивные формы …………………………………………………..... 2.3. Технологичность заготовок, получаемых горячим пластическим деформированием и холодной штамповкой ……………………………..…. 2.4. Технологичность конструкций механически обрабатываемых деталей ………………………………………………………………..……….…………….…. 2.5. Технологичность изделий при сборке …………………………………..…………….… Тема 3. Автоматизация процессов механической обработки ………………………………... 3.1. Технологические основы металлообработки резанием ……………………………..….. 3.2. Автоматизация подачи и закрепления заготовок и инструментов …………………………………………………………………………..…….… 3.3. Механизация установочных и размерных перемещений рабочих органов станков …………………...……………………………………………………...…...... 3.4. Автоматизация токарных работ …………………………………………………………... 3.5. Автоматизация фрезерных и зубофрезерных работ ………………………………..……. 3.6. Автоматизация шлифовальных работ ………………………………..……………….…... Тема 4. Системы управления станками ……………………………...……………………….… 4.1. Функциональные принципы построения АСУ металлообработкой…………………….. 4.2. Следящие и копировальные системы ………………………………………….…..…….... 4.3. Системы числового программного управления металлорежущими станками ……………………………………………………….….……….. 4.4. Микропроцессоры и мини-ЭВМ в станках с ЧПУ ………………………..……………... Тема 5. Автоматы и автоматические линии …………………………………………....……… 5.1. Основные определения ……………………………………………………………….……. 5.2. Машины-автоматы …………………………………………………………………………. 5.3. Автоматические линии ………………………………………………………….…………. 5.4. Выбор технологических методов и маршрута обработки ……………………….…......... 5.5. Функции системы управления …………………………………………………………..… 5.6. Роторные конвейерные линии ………………………………………………………….…. Тема 6. Применение промышленных роботов и роботизированных технологических комплексов ………………………………….…………………….………… 6.1. Общие сведения о роботах ……........................................................................................... 6.2. Составные части и конструкции промышленных роботов ……………………………... 6.3. Технические характеристики промышленных роботов ……………………………….... 6.4. Манипуляционная система промышленных роботов ………………….………………... 6.5. Примеры промышленных роботов ……………………………….…………………….… 6.6. Общие сведения о робототехнологических комплексах …………….…………...….….. 6.7. Роботизированные технологические комплексы для механической обработки деталей ……………………………………………………………………………… 6.8. Промышленные роботов для кузнечно- прессового оборудования, красочных работ и гальванопокрытий……………..……………………...…………………... Тема 7. Автоматизация технологических процессов сборки ……………................................ 7.1. Технологичность конструкций для условий автоматической сборки ……………………………………………………………….………… 7.2. Базирование при автоматической сборке ………………………….……………………. 7.3. Автоматическая сборка методом искания ………………………………………………. 7.4. Вибрационный способ совмещения деталей при сборке ………………………………. 7.5. Автоматическая селективная сборка ………………………………………………..…... 7.6. Электромагнитная сборка соединений по цилиндрическим поверхностям ……………………………………………………………………………..…… 7.7. Автоматизация сборки соединений с натягом на основе теплового метода …………………………………………………………….………………………….… 7.8. Исполнительные механизмы для автоматической сборки цилиндрических соединений ………………………………..………………..………………. Тема 8. Гибкие производственные системы – новая концепция автоматизации производства в машиностроении ……………….…………………………………………….. 8.1. Перспективы развития и прогноз выпуска гибких производственных систем в мире ……………………………………………………………………………..…… 8.2. Гибкое производство — новая концепция автоматизации производства …………………………………………………………………………..….…… 8.3. Основные термины и показатели ГПС ………………………...…..……………………. 8.4. Преимущества ГПС и проблемы их внедрения ………………………………….……... 8.5. ГПС в механообрабатывающем производстве …………………………………….….... 8.6. Выбор деталей для изготовления в ГПС и отработка их на технологичность ……………………………………………………………………………….. 8.7. Типовые гибкие производственные модули механообработки ……………………….. 8.8. Гибкий сборочный модуль…………………………….………………………………….. 8.9. Эффективность применения ГПС …………………………………….…………………. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины………………….... 3. Практические и лабораторные занятия……………………………………………..…. 3.1. Практические занятия……………………………………………………………..... 3.2. Лабораторные занятия…………………………………………………………….... 3.3. Методические указания по выполнению лабораторных работ…………….…….. 4. Самостоятельная работа………………………………………………………………..… 5. Методические рекомендации для преподавателя…………….………………...…....... 6. Методические рекомендации для студентов по изучению дисциплины………………………………………………………….………………..….... 7. Методические указания и темы для выполнения курсовых проектов………………………………………………………….……………...………... 7.1. Основные положения………………………………………………………….…………. 7.2. Этапы выполнения курсового проекта…………………………………………..……… 7.3. Рекомендации по выполнению основных разделов проекта……………………..…… 7.4. Выбор роботов………………………………………………………………………….… 7.5. Выбор транспортной системы…………………………………………………….…….. 7.6. Построение базовых планировок ГАК…………………………………………….….... 7.7. Составление алгоритмов работы ГАК………………….................................................. 7.8. Определение параметров циклограмм и выбор оптимальной компоновки ГАК………………………….…………………………………………....…. 7.9. Методические указания по разработке и оформлению курсового проекта……………………………………………………................................. 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины………………..……………… 9. Технологические карты дисциплины…………………………….….………………… Приложения к выполнению курсового проекта………………………………………… Рабочая учебная программа дисциплины 1.1. Цели освоения дисциплины Целью освоения дисциплины «Автоматизированные линии, оборудование, ГПС (гибкие производственные системы)» является формирование компетентности магистранта в области автоматизации технологических процессов в автоматизированном машиностроительном производстве, включающего в себя различные металлорежущие станки, в том числе и станки с числовым программным управлением, автоматы, автоматические линии, промышленные роботы, гибкие производственные системы, системы управления станками, линиями и всем автоматизированном производством.

Задачи дисциплины «Автоматизированные линии, оборудование, ГПС (гибкие производственные системы)»:

- сформировать у магистранта знания по конструкциям и принципам работы станков, автоматов, автоматических линий, промышленных роботов, автоматизированных линий, гибких производственных систем, а также сформировать умения, позволяющие вести самостоятельную разработку механических систем, соответствующих современному мировому уровню развития машиностроительного производства;

- сформировать у магистранта компетентность по проектированию и обслуживанию систем управления станками, систем числового программного управления, систем автоматизированных линий;

- сформировать у магистранта компетентность в области применения методик научно обоснованного выбора оборудования и промышленных роботов при проектировании гибких производственных систем в механосборочном производстве.

1.2. Место дисциплины в структуре ООП специальности (направления) Дисциплина «Автоматизированные линии, оборудование, ГПС (гибкие производственные системы)» относится к блоку дисциплин по выбору в части дисциплин направления устанавливаемых вузом. Освоение данной дисциплины базируется на дисциплинах и модулях дисциплин основной образовательной программы подготовки бакалавров по направлению 151000.62 – Технологические машины и оборудование:

- основы технологии машиностроения;

- теория механизмов и машин;

- технология конструкционных материалов;

- технология производства БМП;

- детали машин и основы конструирования;

- инновационные технологии в производстве.

Базируется на дисциплинах, разделах (модулях), изучаемых в рамках основной образовательной программы подготовки магистров по направлению 15.1000. «Технологические машины и оборудование»:

- материаловедение и технологии современных перспективных материалов;

- микропроцессорные системы (продвинутый уровень);

- прогрессивные методы и технологии обработки материалов;

- методы повышения работоспособности машин и их элементов.

Для успешного освоения дисциплины магистрант должен:

- обладать знаниями и умениями проектирования, создания и эксплуатации автоматизированных линий, ГПС в машиностроительном производстве;

- уметь организовывать, проводить и анализировать результаты экспериментальных научных и промышленных исследований в сфере автоматизированного производства.

Знания и умения, полученные при изучении дисциплины “Планирование экспериментов и автоматизированная обработка экспериментальных данных” необходимы для успешного освоения дисциплин:

- научно-исследовательская практика;

- прогрессивные методы и технологии обработки материалов;

- при выполнении курсовых проектов и при подготовке и написании магистерской диссертации по тематике посвящённой разработке и исследованию автоматизированных технологий создания машин и устройств машиностроительного производства, в том числе и для бытовых нужд.

1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В процессе освоения дисциплины «Автоматизированные линии, оборудование, ГПС» у обучаемого формируются компетенции необходимые для осуществления организационно – управленческой, научно – исследовательской и педагогической, проектно – конструкторской деятельности. В результате студент должен:

владеть:

- навыками применения аналитических и численных методов при разработке математических моделей машин, приводов, оборудования, систем, технологических процессов в машиностроении (ОК-6);

- навыками разработки технических заданий на проектирование и изготовление машин, приводов, систем нестандартного оборудования и средств технологического оснащения, навыками выбора оборудования и технологической оснастки (ПК-1);

- навыками разработки норм выработки и технологических нормативов на расход материалов, заготовок, топлива и электроэнергии (ПК-2);

- навыками разработки методических и нормативных материалов, а также предложений и мероприятий по осуществлению разработанных проектов и программ (ПК 4);

- навыками обеспечения управления программами освоения новой продукции и технологий, проведения оценки производственных и непроизводственных затрат на обеспечение требуемого качества продукции, анализа результатов деятельности производственных подразделений (ПК-14);

- навыками подготовки технических заданий на разработку проектных решений, разработки эскизных, технических и рабочих проектов технических разработок с использованием средств автоматизации проектирования и передового опыта разработки конкурентоспособных изделий, непосредственного участия в рассмотрении различной технической документации, подготовки необходимых обзоров, отзывов, заключений (ПК 23);

- навыками составления описания принципов действия и устройства проектируемых изделий и объектов с обоснованием принятых технических решений (ПК-24);

- навыками применения новых современных методов разработки технологических процессов изготовления изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности с определением рациональных технологических режимов работы специального оборудования (ПК-26);

уметь:

- применять аналитические и численные методы при разработке математических моделей машин, приводов, оборудования, систем, технологических процессов в машиностроении (ОК-6);

- разрабатывать технические задания на проектирование и изготовление машин, приводов, систем нестандартного оборудования и средств технологического оснащения, выбирать оборудование и технологическую оснастку (ПК-1);

- разрабатывать нормы выработки и технологические нормативы на расход материалов, заготовок, топлива и электроэнергии (ПК-2);

- разрабатывать методические и нормативные материалы, а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ (ПК-4);

- обеспечивать управление программами освоения новой продукции и технологий, проводить оценку производственных и непроизводственных затрат на обеспечение требуемого качества продукции, анализировать результаты деятельности производственных подразделений (ПК-14);

- подготавливать технические задания на разработку проектных решений, разрабатывать эскизные, технические и рабочие проекты технических разработок с использованием средств автоматизации проектирования и передового опыта разработки конкурентоспособных изделий, участвовать в рассмотрении различной технической документации, подготавливать необходимые обзоры, отзывы, заключении (ПК-23);

- составлять описания принципов действия и устройства проектируемых изделий и объектов с обоснованием принятых технических решений (ПК-24);

- применять новые современные методы разработки технологических процессов изготовления изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности с определением рациональных технологических режимов работы специального оборудования (ПК-26);

знать:

- аналитические и численные методы, применяющиеся при разработке математических моделей машин, приводов, оборудования, систем, технологических процессов в машиностроении (ОК-6);

- методики и технологии по разработке технических заданий на проектирование и изготовление машин, приводов, систем нестандартного оборудования и средств технологического оснащения, по выбору оборудования и технологической оснастки (ПК 1);

- методики по разработке норм выработки и технологических нормативов на расход материалов, заготовок, топлива и электроэнергии (ПК-2);

- методики разработки методических и нормативных материалов, а также предложений и мероприятий по осуществлению разработанных проектов и программ (ПК 4);

- закономерности управления программами освоения новой продукции и технологий, проведения оценки производственных и непроизводственных затрат на создание требуемого качества продукции, последовательность анализа результатов деятельности производственных подразделений (ПК-14);

- методику подготовки технических заданий на разработку проектных решений, разработки эскизных, технических и рабочих проектов технических разработок с использованием средств автоматизации проектирования и передового опыта разработки конкурентоспособных изделий, порядок участия в рассмотрении различной технической документации, подготовки необходимых обзоров, отзывов, заключений (ПК-23);

- правила и порядок составления описания принципов действия и устройства проектируемых изделий и объектов с обоснованием принятых технических решений (ПК 24);

- методику применения новых современных методов разработки технологических процессов изготовления изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности с определением рациональных технологических режимов работы специального оборудования (ПК-26).

1.4. Структура и объём дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц (1 семестр – 2 з.е, 2 семестр – 3 з.е.), 180 часов.

Распределение фонда времени по семестрам, неделям и видам занятий Количество часов в Самостоят.

Количество часов по плану неделю работа № Число Самост.

занятия занятия Лекции Лекции неделю работы Лабор.

Лабор.

Практ.

Практ.

работа работа Всего Всего семестра недель В в сем.

1 17 8 18 46 72 1 1 46 2 21 8 28 14 31 81 1 1 1 31 Итого 16 46 14 77 180 1.5. Содержание дисциплины (распределение фонда времени по темам и видам занятий) Распределение фонда времени по темам и видам занятий Виды учебной работы, включая Формы текущего самостоятельную работу студентов и контроля трудоемкость (в часах) успеваемости (по Раздел Сем Неделя № неделям дисциплины естр семестр семестра).

п/ Форма п Самост.

занятия занятия Лекции промежуточной Лабор.

Практ.

работа аттестации (по семестрам) Введение Устный опрос;

Технологические решение 1 процессы в 1 1,2,3,4 2 практически автоматизир. П примеров производстве Технологичн. Устный опрос;

конструкции – решение 2 1 5,6,7,8 2 основа практически П автоматизации примеров Автоматизация Решение процессов 9,10,11, практически 3 1 2 механической 12 примеров;

П обработки устный опрос Решение Системы 13,14,15 практически 4 управления 1 2,16,17 примеров;

станками П контр. работа Итого за сем. 1 8 18 46 Зачёт Решение Автоматы и практически 5 автоматические 2 1,2,3,4.5 2 7 примеров;

линии Выполнение П курсового проекта Применение промышленных Решение роботов и практически 6,7,8,9, 6 роботизированн 2 2 8 примеров ых выполнение П технологических курсового проекта комплексов.

Выполнение и Автоматизация защита технологических 11,12,13 лабораторной 7 2 2 8 7 процессов,14,15 работы;

сборки выполнение П7 Л курсового проекта Гибкие Защита курсового производственны проекта;

е системы – 16,17, выполнение и 8 новая концепция 2,19,20,2 2 8 защита автоматизации лабораторной производства в П8 Л работы машиностроении Итого за семестр 8 28 14 31 Экзамен Всего 2 12 46 14 1.6. Образовательные технологии Показатель Требования ФГОС, % Фактически, % 1. удельный вес активных и интерактивных форм проведения занятий Не менее 20 (компьютерных симуляций, деловых и ролевых игр, разбор конкретных ситуаций, психологические и иные тренинги), % При реализации программы дисциплины «Автоматизированные линии, оборудование, ГПС (гибкие производственные системы)» используются различные образовательные технологии - во время лекционных и практических, лабораторных аудиторных занятий, контекстное обучение, метод проектов, интерактивное обучение, «мозговой штурм», занятия проводятся в виде лекций с применением ПК и компьютерного проектора.

Большинство лекций (более 75%) проводятся с применением мультимедийных компьютерных средств;

практические занятия проводятся с применением компьютерных презентаций при наличии аудио и мультимедиа технологий в интерактивном режиме, что позволяет проводить достаточно глубокий научный анализ полученных результатов.

Самостоятельная работа студентов предусматривает творческую работу, как под управлением преподавателей (консультации), так и самостоятельно (вне аудитории) на ПК по разработанным на кафедре компьютерным практическим заданиям. Консультации проводятся по компьютеру в режимах on-line, Skype или по электронной почте.

Как следует из приведённых выше методических предложений главенствующую роль среди имеющихся в настоящее время образовательных технологий при освоении дисциплины «Автоматизированные линии, оборудование, ГПС (гибкие производственные системы)» играют информационно-коммуникационные технологии. Данная область технологий соприкасается с одной стороны, к педагогическими и психологическими проблемами, с другой стороны с результатами, достигнутыми в таких научно-технических направлениях, как телекоммуникационные технологии и сети;

компьютерные системы обработки, визуализации информации и взаимодействия с человеком;

искусственный интеллект;

автоматизированные системы моделирования сложных процессов;

автоматизированные системы принятия решений, структурного синтеза и многие другие.

В результате в процессе обучения преподаватель и студент имеют неограниченный доступ к отечественным и зарубежным учебным материалам, к цифровым электронным библиотекам, способность интерактивного взаимодействиям в рамках локальных и интернет сетей. Интернет технологии, как самый высший уровень сетевого взаимодействия, используется в обучении на 3-х уровнях.

1. Поддержка обучения лицом к лицу. Для многих преподавателей Интернет является средой, представляющей дополнительные учебные ресурсы, позволяющие продолжить дискуссии и консультации вне аудитории.

2. Поддержка дистанционного обучения (особенно важно для заочной формы обучения).

3. Полное обучение в режиме On-Line. В отличии от заочной формы обучения учебные материалы и результаты выполненных работ студентов передаются в электронной форме через Интернет. Учебные материалы представляются в форме аудио и видеозаписей. Взаимодействие между студентами и преподавателями происходит через электронную почту, форумы, компьютерные конференции.

1.7. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Требования к промежуточной аттестации магистрантов:

- регулярное посещение лекционных, лабораторных и практических занятий;

- активная самостоятельная внеаудиторная работа: выполнение домашних заданий и проекта, подготовка выступлений на практических занятиях, в том числе, в форме компьютерных презентаций;

- активная работа на лекциях: ответы на проблемные вопросы преподавателя и на практических занятиях: решение задач, выступление с презентациями о выполнении домашних заданий;

- проведение лекционного или практического занятия по теме определённой совместно с преподавателем с написанием плана-конспекта занятия;

- регулярная работа по составленному графику над выполнением курсового проекта.

Промежуточная аттестация выставляется по четырёхбальной системе (неудовлетворительно, удовлетворительно, хорошо и отлично) согласно набранному рейтингу.

Итоговая аттестация по дисциплине проводится в форме зачёта, экзамена по билетам и защиты курсового проекта.

Промежуточная аттестация по дисциплине может проводиться в форме компьютерного тестирования.

Текущая учебная работа студента в семестре определяется по рейтинговой системе оценки уровня сформированности знаний и умений по шкале в 100 единиц.

Величина рейтинга по каждой контрольной точке в семестре определяется по технологической карте дисциплины. Перевод величины по рейтинговой оценки в бальную проводится по таблице:

Зачтено - 51 и более баллов;

Не зачтено – 50 и менее баллов.

50 и менее баллов «неудовлетворительно»;

51 – 69,9 баллов «удовлетворительно»;

70 – 85,9 баллов «хорошо»;

86 – 100 баллов «отлично».

Оценка сформированности у студента знаний, умений и владений по данной дисциплине осуществляется преподавателем диагностическими средствами, описанными в ОПОП по результатам выполненных теоретических и практических заданий.

1.7.1. Вопросы к зачёту 1. Какими факторами обусловлена специфика разработки технологических процессов автоматизированного производства?

2. Каковы преимущества стандартизации и унификации изделий, оборудования, технологических процессов?

3. Каковы основные требования, предъявляемые к технологии сборки в условиях мелкосерийного автоматизированного производства?

4. Каковы подходы к проектированию технологии изготовления изделий в АПС?

5. Перечислите основные принципы построения технологии в АПС, укажите их назначение и пути реализации.

6. Что является основой типизации ТП и где применяют типовые ТП?

7. Назовите основные направления, которые используются при типизации ТП.

8. Каковы различия классификации деталей в мелкосерийном и крупносерийном производствах?

9. Перечислите критерии оценки технологичности изделий. Для чего проводится отработка конструкций изделий на технологичность?

10. Объясните основы построения групповой технологии. Где она применяется?

11. Приведите примеры использования методов типизации и групповой технологии при обработке типовых деталей.

12. Что такое «модульная технология»?

13. Каково назначение технологического контроля конструкторской документации?

14. Какие существуют общие правила отработки конструкции на технологичность?

15. Каковы основные требования, предъявляемые к конструкции?

16. Каковы основные характеристики технологичности конструкции?

17. Как влияют технологические способы изготовления литых заготовок на их конструктивные формы?

18. Какие требования технологичности предъявляются к заготовкам, получаемым горячим пластическим деформированием и холодной штамповкой?

19. Как производится отработка на технологичность конструкций деталей, получаемых механической обработкой?

20. В чем состоят особенности отработки изделий на технологичность при их сборке?

21. В чем суть технологических основ металлообработки резанием?

22. Как осуществляется подача и закрепление заготовок на станках?

23. Чем обеспечивается механизация установочных и размерных перемещений рабочих органов станка?

24. Какими способами осуществляется автоматизация токарных работ?

25. Каковы особенности автоматизации фрезерных и зубофрезерных работ?

26. Каковы основные направления автоматизации шлифовальных работ?

27. Как осуществляется автоматизация цикла шлифования?

28. Каковы функциональные принципы построения АСУ металлообработкой?

29. Как работают следящие и копировальные системы?

30. По каким принципам функционируют электрокопировальные следящие системы?

31. В чем сущность систем числового программного управления станками?

32. Каковы области применения различных систем ЧПУ?

33. Какие основные характеристики используются при выборе систем ЧПУ?

34. Каким образом используются микропроцессоры и мини-ЭВМ в типовых структурах ЧПУ?

35. Что такое «полуавтомат», «автомат», «автоматическая линия», «автоматический цех»?

36. По каким основным принципам классифицируются современные рабочие машины?

37. В каких условиях целесообразно применять специализированные и специальные автоматы и полуавтоматы?

38. Для чего используются агрегатные станки?

39. Каково назначение и каковы области применения многооперационных станков?

40. Как выглядит типовая планировочная схема автоматической линии?

41. Как выбираются технологические методы и маршруты обработки для автоматических линий?

42. Каковы функции систем управления станками-автоматами?

43. Что из себя представляет структура роторной машины?

44. Какие существуют основные конструкции роторных машин?

45. Как работает роторная автоматическая линия?

46. Как автоматизируются процессы металлообработки на роторных линиях?

47. Для каких целей применяются промышленные роботы в современном производстве?

48. По каким признакам классифицируются ПР?

49. Из каких составных частей состоят ПР и каково их назначение?

50. Какие основные технические характеристики характеризуют ПР?

51. Что из себя представляет манипуляционная система ПР?

52. Как построена кинематическая схема типового ПР?

53. Что такое робототехнологический комплекс и каково его назначение?

54. Как используются РТК для механической обработки деталей?

55. Как организованы РТК для кузнечнопрессового оборудования?

56. Каковы особенности РТК для окрасочных работ и для гальванопокрытий?

57. В чем состоят особенности технологичности конструкции изделий для условий автоматической сборки?

58. Как оценивается технологичность изделия (сборочной единицы)?

59. Как осуществляется базирование при автоматической сборке?

60. Как производится автоматическая сборка методом искания?

61. Каково назначение вибрационного способа перемещения деталей при сборке?

62. Как осуществляется автоматическая селективная сборка?

63. Как обеспечивается электромагнитная сборка по цилиндрическим поверхностям?

64. Как производится автоматизация сборки соединений с натягом на основе теплового метода?

65. Какими исполнительными механизмами обеспечивается автоматическая сборка?

66. Что такое «гибкая производственная система» (ГПС) и в каких случаях целесообразно ее создание?

67. Каковы перспективы применения ГПС в машиностроительном производстве?

68. Почему ГПС является новой концепцией в машиностроении?

69. В чем сущность этой концепции?

70. Какими показателями характеризуется ГПС?

71. Какие подсистемы включает в себя система обеспечения функционирования 72. ГПС и каково их назначение?

73. Как организована транспортно-складская система ГПС?

74. В чем состоят основные преимущества ГПС?

75. Какое место занимают ГПС в механообрабатывающем производстве?

76. Как осуществляются выбор деталей для изготовления в ГПС и их обработка на технологичность?

77. От каких факторов зависят техническая, организационная и экономическая эффективность ГПС?

78. Какие существуют типовые компоновки гибких производственных модулей?

1.7.2. Вопросы к экзамену 1. Определение производственного и технологического процессов. Элементы производственного процесса.

2. Определение качества и производительности производственного процессов. Типы и виды производств. Поточное и непоточное производство.

3. Что такое автоматизация производственного процесса. Основное отличие автоматизации от механизации. Показатели уровня автоматизации. Перечислите отличия автомата от полуавтомата.

4. Отличия автоматического производственного процесса от автоматизированного.

Преимущества автоматизированного производства.

5. Особенности проектирования технологических процессов в условиях автоматизированного производства. Принципы проектирования автоматизированных производственных систем.

6. Количественные показатели технологичности конструкции, позволяющие определить коэффициенты стандартизации и унификации изделия.

7. Основные мероприятия для сокращения вспомогательного времени на операцию и обслуживание. Основные мероприятия для сокращения машинного времени на операцию.

8. Понятия «Цикловая производительность автомата», «Технологическая производительность автомата», «Фактическая производительность автомата».

Специфика разработки технологических процессов автоматизированного производства.

9. В чём преимущества стандартизации и унификации изделий, оборудования, технологических процессов? Требования к технологии сборки в условиях мелкосерийного автоматизированного производства.

10. Подходы к проектированию технологии изготовления изделий в АПС.

Принципы построения технологии в АПС, пути их реализации.

11. Основа и принципы типизации технологических процессов. Критерии оценки технологичности изделия. Необходимость проведения отработки конструкции изделий на технологичность.

12. Основы построения групповой технологии, область её применения.

Примеры применения методов типизации и групповой технологии. Модульная технология.

13. Классификация заготовок для автоматического питания станка.

Автоматическое питание станков бунтовым, ленточным, и прутковым материалом.

14. Технология и особенности применения магазинных питающих устройств.

Основные отличия бункерных загрузочных устройств от магазинных.

15. Работа крючковых бункерных загрузочных устройств, и для каких деталей они применяется. Конструкция шиберных бункерных загрузочных устройств и тип применяемых для них деталей. Производительность бункерных загрузочных устройств, её зависимость от внешних факторов.

16. Конструкция вибрационного бункера, его технологические преимущества.

Способ ориентации деталей в вибробункере и регулирование движения деталей.

17. Способы ориентации и базирования заготовок на станках. Способы ориентации и базирования приспособлений на станках.

18. Виды установочных элементов для установки детали. Способы регулирования установки детали. Назначение и принцип работы универсальных зажимных устройств. Способы их переналадки. Преимущества быстропереналаживаемых гидравлических зажимных устройств.

19. Назначение и способы кодирования инструмента. Устройства для смены инструмента. Назначение и порядок технологического контроля конструкторской документации. Общие правила отработки конструкции на технологичность.

20. Основные требования, предъявляемые к конструкции. Основные характеристики технологичности конструкции. Влияние технологических способов изготовления литых заготовок на их конструктивные формы. Перечень требований технологичности, предъявляемый к заготовкам, получаемым горячим пластическим деформированием и холодной штамповкой.

21. Порядок отработки на технологичность конструкций деталей, получаемых механической обработкой. Особенности отработки изделий на технологичность при их сборке.

22. Основные направления автоматизации в литейных цехах. Особенности автоматизации технологических процессов в кузнечно-штамповочных цехах.

23. Автоматы, полуавтоматы и другое автоматизированное оборудование, применяемое при сварке и резке металлов. Для чего применяются манипуляторы в сварочных установках?

24. Суть технологических основ металлообработки резанием. Как осуществляется подача и закрепление заготовок на станках?

25. Механизация установочных и размерных перемещений рабочих органов станка. Способы автоматизации токарных работ.

26. Особенности автоматизации фрезерных и зубофрезерных работ. Основные направления автоматизации шлифовальных работ. Как осуществляется автоматизация цикла шлифования?

27. Функциональные принципы построения АСУ металлообработкой. Работа следящих и копировальных систем. По каким принципам функционируют электрокопировальные следящие системы?

28. Сущность систем числового программного управления станками. Области применения различных систем ЧПУ. Основные характеристики для выбора систем ЧПУ.

29. Основные функции микропроцессоров и мини-ЭВМ в типовых структурах ЧПУ. Определение «полуавтомата», «автомата», «автоматической линии», «автоматического цеха». В каких условиях целесообразно применять специализированные и специальные автоматы и полуавтоматы?

30. Назначение агрегатных станков. Назначение и области применения многооперационных станков.

31. Изобразите типовую планировочную схему автоматической линии. Способы выбора технологических методов и маршрутов обработки для автоматических линий.

32. Функции систем управления станками-автоматами. Структура роторной машины. Конструкции роторных машин. Как работает роторная автоматическая линия? Автоматизация процессов металлообработки на роторных линиях.

33. Цели применения промышленных роботов в современном производстве.

Признаки классификации ПР. Основные составные части ПР и их назначение.

Основные технические характеристики ПР.

34. Устройство манипуляционной системы ПР. Кинематическая схема типового ПР.

35. Определение и назначение робототехнологического комплекса. Применение РТК для механической обработки деталей. Организация РТК для кузнечнопрессового оборудования. Особенности РТК для окрасочных работ и для гальванопокрытий.

36. Особенности технологичности конструкции изделий для условий автоматической сборки. Оценка технологичности изделия (сборочной единицы).

37. Базирование изделий при автоматической сборке. Автоматическая сборка методом искания. Назначение вибрационного способа перемещения деталей при сборке. Автоматическая селективная сборка.

38. Электромагнитная автоматическая сборка по цилиндрическим поверхностям. Особенности автоматизации сборки соединений с натягом на основе теплового метода. Исполнительные механизмы, обеспечивающие автоматическую сборку.

39. Определение и назначение «гибкой производственной системы» (ГПС).

Перспективы применения ГПС в машиностроительном производстве. (ГПС новая концепция в машиностроении).

40. Основные показатели ГПС. Какие подсистемы включает в себя система обеспечения функционирования ГПС и, каково их назначение?

41. Организация транспортно-складской системы ГПС. Основные преимущества ГПС.

42. Место ГПС в механообрабатывающем производстве. Порядок выбора деталей для изготовления в ГПС и их обработка на технологичность.

43. Основные факторы технической, организационной и экономической эффективности ГПС. Типовые компоновки гибких производственных модулей.

44. Гибкий сборочный модуль. Эффективность применения ГПС.

45. Структура и принципы проектирования ГПС.

46. Анализ и синтез ГПС с использованием имитационного моделирования.

47. Последовательность построения имитационной модели производственного процесса в ГПС.

48. Критерии оценки и последовательность выполнения проектных решений ГПС. Проектирование схем размещения оборудования в ГПС.

2. Конспект лекций по дисциплине Тема 1. Технологические процессы в автоматизированном производстве Введение Развитие современной конкурентоспособной экономики и, как следствие, формирование среднего класса невозможно без наличия в стране постоянно совершенствующего машиностроения на основе передовых мировых достижений в области науки и техники.

Основой машиностроения является всесторонняя комплексная автоматизация технологических процессов от идеи до производства готовой продукции, анализа ее использования с целью постоянного улучшения качества.

Создание современных технологических систем невозможно без развития таких областей науки и техники, как технология машиностроения, электроники, вычислительной техники и программирования, информатики, математики, экономики, автоматизации управления производством и др.

Автоматизация это системы различных машин, приборов, оборудования, выполняющие основные, вспомогательные и обслуживающие процессы.

В новых экономических условиях успешным является только такое производство, которое активно и динамично реагирует на возникающие различные проблемные технические задачи.

Как показывает анализ развития мирового промышленного производства именно гибкие производственные системы (ГПС) сегодня наилучшим образом удовлетворяют требованиям заказчика, решают проблемы конкурентоспособности продукции на мировом рынке, обеспечивают высокую рентабельность производства и его эффективность.

Данные системы позволяют избежать производства ненужной продукции и позволяют эффективно расходовать все виды ресурсов.

Необходимость ускорения обновления продукции, повышения её качества требует немедленного перехода машиностроения от автоматизации отдельных модулей производственного процесса к комплексной автоматизации всех уровней производства и применения ГПС как в условиях единичного, так и серийного, массового производства.

Базой для решения сложной и противоречивой производственной задачи явиляются особые свойства гибких производственных систем: их способность к быстрой перестройке на выпуск новой продукции за счет гибкости и мобильности;

наличия высокого технического уровня оборудования, способного реализовать прогрессивные технологические процессы на основе высокой степени интеграции производства;

выпуска конкурентоспособной и высокоэкономичной продукции.

Необходимость применения современных, высокоавтоматизированных гибких производственных систем на машиностроительных предприятиях России ставят перед высшей школой важнейшую и трудную задачу подготовки специалистов по разработке и эксплуатации таких систем.

Гибкая автоматизация производства сегодня изменяет общую тенденцию развития производственных процессов в направлении их интеграции путем:

1) объединения стадий конструирования изделий, подготовки их производства и непосредственного изготовления;

2) интеграции процессов производства и управления;

3) интеграции процесса изготовления продукции на основе автоматизации основных и вспомогательных процессов, а также концентрации переходов в операциях с использованием многоцелевого оборудования.

Изучаемый в вузах материал по системам ГПС основывается на современных методах теории базирования, теории размерных цепей, а также достижениях в области теории управления технологическими и производственными процессами на основе использования ЭВМ, систем адаптивного управления и систем диагностики состояния производственного оборудования.

Мобильность производственной системы в значительной мере определяется ее гибкостью, т. е. способностью адаптации к условиям изготовления изделий, которая основывается на следующих принципах:

1) содержание понятия «гибкость» конкретно для каждого производства и заданных условий его функционирования;

2) свойства гибкости имеют иерархическую структуру;

3) комплект свойств, характеризующих конкретное содержание гибкости, должен быть минимально необходимым;

4) в каждой конкретной ситуации имеется лимитирующее свойство, от которого зависит гибкость всей производственной системы;

5) гибкость производства должна устанавливаться на оптимальном уровне с учетом принятых критериев и ограничений.

Повышение уровня проектных решений, их эффективности и качества можно осуществлять только при условии непрерывного совершенствования методологии процесса проектирования. Данное обстоятельство определяет необходимость коренного преобразования технологии и организации самого процесса проектирования, основой которого в современных условиях является его автоматизация не базе моделирования работы производственных систем с использованием теории массового обслуживания и имитационного моделирования.

В настоящее время можно выделить следующие основные группы моделей описания функционирования ГПС:

- аналитические модели, использующие аппарат теории массового обслуживания;

- имитационные модели, которые имитируют функционирование ГПС с помощью специальных программ;

гибридные или комбинированные модели, включающие как аналитические, так и имитационные модели.

В современных условиях именно моделирование является средством, позволяющим без значительных затрат решить проблемы построения эффективных сложных систем, к которым относятся ГПС.

Как показывают результаты анализа существующих машиностроительных производств, среднее время изготовления детали на станке составляет лишь 5% общего цикла ее изготовления. При этом только 1,5% времени затрачивается непосредственно на процесс ее формообразования, а остальное время тратится на вьшолнение вспомогательных операций таких как транспортирование, складирование, контроль качества детали, наладку оборудования и инструмента и др. В этих условиях приобретают особое значение вспомогательные системы, которые являются главным резервом повышения эффективности производства.

Особенностью вспомогательных систем гибких автоматизированных производств является их гибкость, т. е. возможность своевременного обеспечения основного оборудования необходимым инструментом, автоматического контроля качества изделий различных наименований, возможность транспортирования и хранения полуфабрикатов.

Процесс выбора состава и количества основного оборудования, входящего в гибкое автоматизированное производство, оборудования для транспортирования изделий и инструмента, средств контроля качества изделий, средств диагностики состояния оборудования, элементов управления вычислительного комплекса является глубоко творческим процессом и включает в себя технико-экономическое обоснование вариантов компоновки и планировки структурных подразделений, разработку технических заданий на нестандартное оборудование, технологическую оснастку и программное обеспечение управления производством.

При создании гибких автоматизированных производств особое внимание следует уделять вопросам оптимизации материальных, энергетических и информационных потоков, которые в значительной мере определяют мобильность и эффективность таких производств.

Гибкие автоматизированные производства являются системами значительной технической сложности, и проектирование их связано с весьма значительными затратами интеллекта, времени, денежных средств.

Все это требует принципиально нового подхода к решению задач проектирования гибких автоматизированных производств: использования новой методологии создания таких производств, новых технологических решений, моделирования процессов проектирования и эксплуатации.

Учебное пособие составлено на основе материала приведённого в [1, 2, 4, 5,,6, 7, 8, 12, 13] и рекомендуется студентам направления подготовки 151000.68 «Технологические машины и оборудование», а также может быть полезным для студентов, аспирантов и научных работников, изучающих вопросы конструирования и проектирования автоматизированного производства и комплексов.

1.1. Проектирование технологических процессов Основой автоматизации любого производства являются технологические процессы (ТП), которые обеспечивают высокую производительность, надежность, качество изготовления изделий.

При разработке ТП автоматизированного производства (АП) все его элементы рассматривают комплексно: загрузку-выгрузку, базирование, закрепление, контроль, межоперационное транспортирование и складирование изделий.

Проведём классификацию ТП. Самым важным свойством ТП обработки и сборки является ориентация деталей относительно обрабатывающих инструментов в рабочем процессе (первый класс ТП).

Термообработка, сушка, окраска и другие процессы, в отличие от обработки и сборки, не требующие строгой ориентации деталей, относятся ко второму классу ТП.

ТП также подразделяют на дискретные и непрерывные.

Для дискретных процессов характерна прерывистость и строгая последовательность рабочих и холостых движений.

Непрерывные процессы изменяются плавно, без скачков. Большинство ТП сочетают в себе одновременно дискретность и непрерывность.

ТП автоматизированного производства по сравнению с технологиями неавтоматизированного производства обладают особенной спецификой, обусловленной следующими факторами:

1. Автоматизированные ТП включают в себя, совокупность таких операций как механическая обработка резанием, обработка давлением, термообработка, сборка, контроль, упаковка, транспортировка, складирование и другие.

2. Требования гибкости и автоматизации производственных процессов требуют комплексной и детальной проработки технологии, анализа всех объектов производства, проработки маршрутной и операционной технологии, обеспечения надежности и гибкости процесса изготовления изделий с заданным качеством. Степень подробности технологических решений обычно доводится до уровня подготовки управляющих компьютерных программ для всего оборудования.


3. Возможность многовариантности технологических решений при широкой номенклатуре выпускаемых изделий.

4. Высокая степень интеграции работ, выполняемых различными технологическими подразделениями.

Автоматизация производства требует нового подхода к проектированию ТП — с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР). Эффективность автоматизированной разработки ТП определяется рациональным сочетанием типовых и индивидуальных технологических решений на всех стадиях проектирования, а также высоким уровнем стандартизации и унификации выпускаемых изделий, оборудования и самих ТП.

Гибкие технологии, использование средств ЭВМ, роботов позволяет быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий, что является актуальным в условиях мелкосерийного и серийного производств, преобладающих в отечественном машиностроении.

Рассмотрим основные принципы проектирования технологии автоматизированных гибких производственных линий, систем (ГПС) и комплексов.

1. Принцип завершенности. Предполагает выполнение всех операций в пределах одной ГПС, без промежуточной передачи полуфабрикатов в другие подразделения или вспомогательные отделения. Реализация данного принципа возможна, если обеспечить технологичность изделий;

разработать новые унифицированные методы обработки и контроля;

расширить и обосновать тип оборудования с требуемыми технологическими свойствами.

2. Принцип малооперационной технологии. Формирование ТП с максимально возможным укрупнением операций и минимальным числом операций и установок.

Реализации данного принципа возможна при выполнении тех же мероприятий, что и для реализации первого принципа, плюс оптимизация маршрутов и операционных технологии с применением методов автоматизированного проектирования ТП.

3. Принцип «малолюдной» технологии. Обеспечение автоматической работы ГПС в пределах всего производственного цикла. Реализации данного принципа возможна при стабилизации отклонений входных технологических параметров ГПС (заготовок, инструментов, станков, оснастки), расширении и повышении надежности методов операционного информационного обеспечения, переходе к гибким адаптивным системам управления (СУ).

4. Принцип «безотладочной» технологии. Разработка ТП, не требующих отладки на рабочих позициях, что особенно актуально для широкономенклатурных ГПС.

5. Принцип активноуправляемой технологии. Реализация данного принципа возможна при организации управления ТП и коррекции проектных решений на основе рабочей информации о ходе протекания ТП. Корректироваться могут как технологические параметры, формируемые на этапе управления, так и исходные параметры технологической подготовки производства (ТПП). Для реализации этого принципа необходимы разработка методов и алгоритмов адаптивного управления ТП и методов статистической коррекции базы данных для создания самообучающихся ГПС.

6. Принцип оптимальности. В процессе производства изделия необходимо иметь возможность принимать решения на каждом этапе ТПП и управлять ТП на основе единого критерия оптимальности. Для реализации данного принципа необходимо использовать методы оптимизации ТП;

разрабатывать алгоритмы оптимизации для условий работы ГПС;

применять или разрабатывать специальные технические, аппаратные, программные средства реализации указанных алгоритмов.

Помимо рассмотренных принципов проектирования технологий ГПС имеются и другие. Все эти принципы объединяются в единую систему ТПП и управления, что позволяет создавать принципиально новую технологию, раскрывающую технические и технологические возможности ГПС.

1.2. Типовые и групповые технологические процессы Типизация технологических процессов для групп деталей предусматривает их изготовление по основным наиболее совершенным методам обработки, обеспечивающим достижение наивысшей производительности, экономичности и качества. Основа типизации — правила обработки отдельных элементарных поверхностей и правила назначения очередности обработки этих поверхностей.

В отличие от типизации ТП при групповой технологии общим признаком объединения деталей в группы является общность обрабатываемых поверхностей и их сочетаний, т.е. общность оборудования, необходимого для обработки детали или отдельных ее поверхностей. Очевидно, что в состав группы могут включаться заготовки различной конфигурации.

Типизация ТП и метод групповой технологии являются основными направлениями унификации технологических решений, повышающими эффективность производства. Для их реализации необходима классификация деталей, отработка их конструкций на технологичность с одновременной унификацией элементов этих деталей.

Технологичность конструкций изделий Оценка и отработка конструкций изделий на технологичность — один из важнейших этапов технологической подготовки производства, особенно автоматизированного.

Конструкция изделия считается технологичной, если для его изготовления и эксплуатации требуются минимальные затраты материалов, времени и средств. Оценка технологичности проводится по качественным и количественным критериям отдельно для заготовок, обрабатываемых деталей, сборочных единиц.

Типизация ТП и метод групповой обработки деталей.

Проведение типизации ТП для сходных по конфигурации и технологическим особенностям деталей предусматривает их изготовление по одинаковым технологиям.

Типовые процессы разрабатываются на изготовление в конкретных производственных условиях типовых групп изделий, обладающих общими конструктивно-технологическими признаками. К типовым группам относят те изделия, обработка которых требует наибольшего числа операций, характерных для рассматриваемых изделий.

Типовые ТП находят применение в крупносерийном и массовом производствах.

Типизация ТП является одним из основных направлений технологической унификации наряду с групповым методом обработки деталей. Групповые ТП распространены в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производств. Частично они применяются в крупносерийном и массовом производствах для деталей с коротким производственным циклом.

К классификационным признакам деталей относятся: конфигурация (форма), размер, точность, качество обработанных поверхностей, материал.

Классификация построена по схеме класс — подкласс — группа — тип. На рис. 1. приведена схема классификации реек [6, 7]. Конечная цель классификации деталей — установление типов деталей, имеющих в данных производственных условиях общий технологический процесс.

Целью же разработки типовых технологических процессов является их систематизация для обработки однотипных деталей.

Групповые ТП — второе направление унификации ТП, широко применяющееся в различных отраслях промышленности. За основу метода, так же как и при типизации ТП, принимают технологическую классификацию деталей, заканчивающуюся формированием групп. Однако построение классификации деталей для групповой обработки существенно отличается от классификации деталей при типизации ТП.

При групповой обработке основным признаком объединения деталей в группы по отдельным технологическим операциям является общность обрабатываемых поверхностей или их сочетаний, т.е. общность оборудования, необходимого для обработки детали или отдельных ее поверхностей.

Рис. 1.1. Схема классификации реек В состав группы включают заготовки различной конфигурации (рис. 1.2). Понятие группы значительно шире понятия типа деталей, являющегося основой построения типового процесса. Поэтому групповые методы обработки характерны для обработки деталей с широкой номенклатурой, типичной для единичного и мелкосерийного производств.

При формировании групп деталей учитывают следующие признаки: общность обрабатываемых поверхностей, их точность и шероховатость, однородность материала заготовок, близость их размеров, позволяющая обрабатывать детали на одном и том же оборудовании в однотипных приспособлениях, серийность выпуска и трудоемкость обработки деталей.

В условиях единичного и мелкосерийного производства в группы объединяют до 60...80 деталей. В настоящее время групповые процессы разрабатываются для обработки деталей на токарных автоматах, револьверных, агрегатных и многооперационных станках («обрабатывающих центрах»).

Рис. 1.2. Примеры группы деталей, изготавливаемых по одному ТП Типизация ТП, методы групповой обработки деталей позволяют существенно сократить трудоемкость технологической подготовки производства, снизить затраты на оборудование и оснастку и обеспечить максимальную загрузку станков (загрузка станков с ЧПУ повышается в 2,4 раза), повысить серийность деталей.

1.3. Особенности проектирования технологических процессов изготовления деталей на автоматических линиях и станках с ЧПУ Автоматическая линия (АЛ) — это непрерывно действующий комплекс взаимосвязанного оборудования и системы управления, требующий полной временной синхронизации операций и переходов.

Наиболее эффективными методами синхронизации являются концентрация и дифференциация ТП.

Дифференциация технологического процесса, упрощение и синхронизация переходов — необходимые условия надежности и производительности. Однако есть свои рациональные пределы дифференциации ТП и упрощения переходов. Чрезмерная дифференциация приводит к усложнению обслуживающего оборудования, увеличению площадей и объема обслуживания.

Целесообразная концентрация операций и переходов, может быть осуществлена путем агрегатирования, применения многоинструментальных наладок.

Для синхронизации работы в автоматической линии (АЛ) определяется лимитирующий инструмент, лимитирующий станок и лимитирующий участок, по которым устанавливается реальный такт АЛ (мин.).

, = где Ф — действительный фонд работы оборудования, ч;

N —программа выпуска, шт.


Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) обеспечивают высокую степень автоматизации и широкую универсальность, сокращая путь от чертежа до готовой детали в условиях как единичного, так и серийного производства.

Станки с ЧПУ дают высокую точность и качество изделий и могут использоваться при обработке сложных деталей с точными ступенчатыми или криволинейными контурами. При этом снижается себестоимость обработки, квалификация и число обслуживающего персонала.

Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ определяются особенностями самих станков и, в первую очередь, их системами ЧПУ, которые обеспечивают:

• сокращение времени наладки и переналадки оборудования, включая время программирования, что важно для режима переналадки ГПС;

• увеличение сложности циклов обработки, что в наибольшей степени реализуется на многооперационных станках с ЧПУ (обрабатывающих центрах) при обработке сложных деталей со многими обрабатываемыми поверхностями;

• возможность реализации ходов цикла со сложной траекторией, что позволяет обрабатывать детали любой сложности;

• возможность унификации систем управления станков СУ с другого оборудования, например промышленных роботов, транспортеров, накопителей, автоматизированных складов, что позволяет использовать станки с ЧПУ в составе ГПС и реализовать в этих автоматизированных производственных системах роботизированные ТП;

• возможность использования микропроцессорных контроллеров и ЭВМ для управления станками с ЧПУ, входящими в состав ГПС, что позволяет расширить технологические возможности и увеличить сложность деталей, обрабатываемых в ГПС.

1.4. Требования к технологии механической обработки в переналаживаемых ГПС Для разработки технологии в ГПС характерен комплексный подход — детальная проработка не только основных, но и вспомогательных операций и переходов, включая транспортировку изделий, контроль, складирование, испытания, упаковку.

Для быстрой переналадки при серийном и мелкосерийном производствах в ГПС для каждой детали (изделия) или для типоразмера должна быть разработана подробная технология изготовления и созданы специальные или универсальные приспособления.

Транспортировка, контроль, испытания, упаковка должны быть запрограммированы., что необходимо для быстрого перехода с одного изделия на другое.

Для стабилизации и повышения надежности обработки применяют два основных метода построения ТП:

• использование оборудования, обеспечивающего надежную обработку без участия оператора;

• регулирование параметров ТП на основе контроля изделий в ходе самого процесса.

Для повышения гибкости и эффективности в ГПС используют принцип групповой технологии, позволяющий обрабатывать на одном и том же оборудовании большую группу разнотипных деталей с минимальными затратами на переналадку.

При обработке корпусных деталей предпочтение отдается многоинструментальным станкам с ЧПУ типа «обрабатывающий центр».

Обработка деталей в форме тел вращения проводится в основном на токарных станках с ЧПУ и гибких модулях на их основе.

Всю поверхность заготовки представляют в виде основных и дополнительных поверхностей. Основные поверхности: цилиндрические, конические поверхности с криволинейными образующими, неглубокие канавки. Дополнительные поверхности:

канавки на внутренних и наружных поверхностях, резьбовые поверхности.

При изготовлении деталей крупными сериями в форме тел вращения на токарных станках имеют место следующие особенности:

• увеличение производительности за счет широкого применения комбинированного инструмента;

• использование осевого мерного инструмента (развертки, зенкеры);

• упрощение траекторий перемещения инструментов;

• сокращение числа поверхностей, обрабатываемых одним режущим элементом (резцом), переход к многоинструментальным наладкам последовательного и параллельного действия.

1.5. Разработка технологических процессов при автоматизированной и роботизированной сборке Автоматизированная сборка изделий выполняется на сборочных автоматах и АЛ.

Важным условием разработки ТП автоматизированной сборки является унификация и нормализация соединений, что позволяет в сборочных единицах и изделиях разработать типовые сборочные процессы (операции и переходы), выполняемые на типовом сборочном оборудовании с использованием типовых инструментов и приспособлений.

Главным отличием роботизированного производства является замена сборщиков сборочными роботами и выполнение контроля контрольными роботами или автоматическими контрольными устройствами.

Роботизированная сборка обычно выполняется по принципу полной или групповой взаимозаменяемости. Исключается возможность подгонки, регулировки. Строго соблюдаются принципы выбора и постоянства баз, которые и определяют качество собираемых изделий, надежность работы сборочных роботизированных технологических комплексов (РТК).

Выполнение операций сборки проходит по принципу от простого к сложному:

детали — в подузлы, подузлы — в узлы, узлы — в агрегаты и агрегаты — в изделие. В зависимости от сложности и габаритных размеров изделий выбирается форма организации сборки: стационарная или конвейерная.

Стационарная сборка возможна без перемещения изделия, с подводом сборочных узлов и деталей к базовой сборочной единице (детали, узлу и т.д.).

Конвейерная сборка возможна, когда роботы обслуживают рабочие места с различной ориентировкой и погрешностью позиционирования деталей и узлов.

При разработке ТП сборки в РТК предпочтительна высокая концентрация операций, определяющая модели роботов, их функции, точность, оперативность, быстродействие.

Необходимо построение циклограмм как отдельных роботизированных рабочих мест и ПР, так и всего РТК в целом. На основе операционной технологии и циклограмм РТК может быть проведена подготовка управляющих программ для сборочных роботов с ЧПУ и для всего РТК.

1.6. Методика выбора технологического оборудования и промышленных роботов для автоматизированного производства Выбор технических средств для АП — один из важнейших этапов, определяющих структурно-компоновочные решения, организационные и технологические возможности, эксплуатационные расходы и другие показатели производства.

Исходной информацией для выбора оборудования и промышленных роботов являются сведения об изготовляемых деталях и организационно-технологических условиях их изготовления. Подбор и группирование деталей для изготовления на автоматизированном участке производится с учетом следующих характеристик:

• конструктивно-технологическое подобие деталей, т.е. сходство по габаритным размерам, массе, конфигурации, характеру конструктивных элементов, требованиям к точности обработки и качеству обрабатываемых поверхностей, числу обрабатываемых поверхностей;

• максимальная степень завершенности маршрута обработки деталей на автоматизированных участках (АУ) без прерывания маршрута обработки для выполнения каких-либо специфических операций (термообработки, доводки и др.);

• подобие используемой оснастки и инструментов;

• наличие у деталей четко выраженных признаков ориентации однородных по форме и расположению поверхностей для базирования в приспособлениях-спутниках или захвата захватными устройствами ПР.

Подобранная группа деталей с учетом годовой программы выпуска, размеров, частоты повторяемости каждого типоразмера и числа переналадок должна обеспечить загрузку оборудования при двух- или трехсменной работе.

На основе подобранной группы деталей с учетом видов обработки и трудоемкости проводится выбор типа требуемого оборудования, приспособлений, промышленных роботов, характера и маршрута транспортирования деталей. На этом этапе определяется компоновка автоматизированного производственного участка, проводится расчет вместимости автоматизированного склада, числа спутников, оптимизация пространственного расположения оборудования.

Для определения состава оборудования, включаемого в автоматизированные переналаживаемые системы, необходима показательная проработка ТП всех деталей, обрабатываемых в системе.

В первую очередь, разрабатывают ТП на деталь, имеющую наибольшее число обрабатываемых поверхностей;

намечается первоначальная специализация оборудования и выявляются необходимые технологические характеристики для оборудования (станков) с ЧПУ. Технологические процессы для остальных деталей группы строят в соответствии с принятым типовым маршрутом и с учетом намеченной специализации оборудования.

Исходя из разработанных ТП, выявляют технологические характеристики станков, на основании которых проводят подбор станков из имеющегося парка (в соответствии с каталогом станков с ЧПУ) или разрабатывают и используют специализированное оборудование с ЧПУ.

При подборе станков необходимо учитывать возможность их встройки в ГПС. Для этого они должны иметь однотипные автоматические устройства для загрузки и закрепления спутников, одинаковые устройства ЧПУ и достаточную вместимость магазинов инструментов.

Следовательно, в состав ГПС включают станки с ЧПУ, параметры которых обеспечивают реализацию ТП обработки определенной группы деталей. В порядке исключения можно встраивать в ГПС и универсальные станки или специализированное оборудование, не оснащенное ЧПУ, а также станки, не имеющих устройств автоматической загрузки деталей.

Выбор технологического оборудования.

Анализ многообразия деталей, подлежащих автоматизированной обработке, и известных автоматизированных участков показывает, что можно выделить два основных типа производственных участков, отличающихся оборудованием, средствами автоматического транспортирования, структурно-компоновочным решениями:

- автоматизированные участки для изготовления деталей типа тел вращения (например, валов) и - корпусных деталей.

Технологически маршрут изготовления деталей (тел вращения) обычно состоит из предварительной или окончательной токарной обработки, сверлильно-фрезерных операций, термообработки и шлифования. Для автоматизированного изготовления таких деталей неприемлем способ закрепления их в приспособлениях – спутниках, так как при обработке детали закрепляются в патронах и получают вращение вокруг оси.

Автоматизация процесса обработки тел вращения рекомендуется при использовании станков с ЧПУ и ПР.

Заготовки располагаются на призмах или в пазах в накопителях без жесткого закрепления. Выбор токарных станков с ЧПУ проводится в зависимости от габаритов и массы заготовок [1, 2, 3, 6, 7]. Частично в таблицах 1.1 и 1.2 приводятся рекомендации по выбору станков для обработки валов и дисков.

Фрезерные, сверлильные, протяжные, зубообрабатывающие, шлифовальные станки дополняют токарные и выбираются в зависимости от технологических маршрутов изготовления деталей группы.

Автоматизированные участки для обработки корпусных деталей в основном состоят из многооперационных станков с ЧПУ типа «обрабатывающий центр», объединенных системой автоматической транспортировки деталей с автоматизированным складом. На автоматизированных участках также используют координатно-измерительные, моечные машины и другое дополнительное оборудование.

Конструктивно-технологические характеристики корпусных деталей и рекомендуемые модели серийно изготавливаемых многооперационных станков с ЧПУ приведены в табл. 1.3.

Корпусные детали в основном закрепляют в одноместных или многоместных приспособлениях-спутниках и транспортируют при помощи рольгангов или конвейеров между станками и автоматическим складом. Промышленные работы для транспортирования корпусных деталей используются редко, за исключением случаев, когда корпусные детали имеют небольшие габаритные размеры и развитые базы.

Приспособления-спутники имеют форму прямоугольной плиты, на верхней части которой закрепляются, обрабатываемы детали, а нижняя часть имеет специальные пазы и отверстия для базирования на накопителях, транспортных средствах или рабочих столах станков. Таким образом, спутники имеют функцию не только станочных приспособлений, но и приспособлений для транспортирования и хранения деталей на складе.

Таблица 1. Таблица 1. Выбор промышленных роботов для обслуживания технологического оборудования.

ПР чаше всего применяют для автоматизации загрузки-выгрузки изделий, смены инструмента и контроля изделий [6].

Таблица 1. При этом ПР должны иметь:

• достаточный технический уровень для обслуживания сложного технологического оборудования;

• соответствующие технические характеристики (грузоподъемность, скорость срабатывания, точность позиционирования, тип программного устройства);

• стыкуемость с обслуживаемым оборудованием по всем параметрам;

• высокую надежность, достаточную универсальность, малое время переналадки;

• возможность повышения технико-экономических показателей обработки (низкий уровень брака, высокая производительность).

При выборе ПР необходимо учитывать:

• соответствие массы манипулируемого объекта грузоподъемности ПР;

• соответствие зоны, в которой должно проводиться манипулирование, рабочей зоне робота;

• соответствие траектории, скорости и точности движений кинематическим и точностным возможностям ПР;

• возможность захватывания детали захватным устройством;

• возможность построения траектории перемещения схвата робота между заданными точками в рабочей зоне.

Для автоматизированного участка целесообразно использовать группу однотипных ПР, так как упрощается их обслуживание и наладка.

При выборе ПР можно руководствоваться рекомендациями, приведенными в [1,2,6].

Литература: [1, 2, 5, 6, 7, 11].

Тема 2. Технологичность конструкции – основа автоматизации 2.1. Технологический контроль конструкторской документации Технологическим контролем называется контроль конструкторской документации, при котором проверяют соответствие разрабатываемой конструкции изделия требованиям ее технологичности.

Технологичность конструкции изделия — это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте при заданном качестве, объеме выпуска и при выполнении определённых условий работ.

Конструкторская и технологическая документация не регламентирует методы и способы изготовления изделия. Информация, содержащаяся в конструкторской документации, требует обязательного согласования на предмет технологических требований и учёта их в технологической документации.

Технологические требования в конструкторской документации разработчик учитывает до начала проектирования технологических процессов. Проверка и точный учет конструктором данных требований и составляет задачу технологического контроля.

При решении основной задачи — отработки конструкции изделия на технологичность — каждое изделие следует рассматривать как объект проектирования, объект производства и объект эксплуатации (рис. 2.1) [6].

Между характеристиками технологичности конструкции и предъявляемыми к ней основными требованиями существует определенная взаимосвязь (табл. 2.1).

Следовательно, технологичность является основой повышения технико экономических показателей качества изделия и его изготовления по заявленным требованиям и условиям. Достижение технологичности является основной целью технологической отработки конструкции в период подготовки производства.

Правила отработки конструкции изделия на технологичность.

Характер и содержание отработки конструкций на технологичность зависят от стадии проектирования и конструирования изделия, от типа производства и объема выпуска, вида изделия и его назначения, уровня современных рациональных технологических методов изготовления, качества оборудования и оснастки.

Рис. 2.1. Классификация технологичности конструкции изделия Таблица 2. Характеристики Требования к конструкции изделия технологичности коэффициента обработка, автоматическая сборка использования производственных Сокращение производственного Степень взаимозаменяемости Сокращение номенклатуры Уменьшение припусков на Снижение трудоёмкости Уменьшение затрат на Изготовления изделия Типизация, групповая Экономия материала производство Механизация Увеличение мощностей заготовку цикла Стандартизация, унификация, 1 1 1 1 1 1 1 1 1 типизация Соответствие материала и 0 1 0 1 1 1 0 1 1 заготовок форме детали Рациональность 0 1 1 1 1 1 1 1 1 конфигурации Удобство механической 0 1 0 0 0 1 1 1 1 обработки, сборки и контроля Рациональность 0 1 0 0 0 1 0 1 1 технологического маршрута и учёт производственных мощностей Технологичность размеров, 0 1 1 1 1 1 1 1 1 допусков и шероховатостей поверхностей Взаимосвязь характеристик технологичности и требований к конструкции Примечание: «1» - взаимосвязь проявляется, «0» - не проявляется Конструкция изделия обязательно должна разрабатываться с учетом её технологичности.

Отработка конструкции на технологичность происходит параллельно с созданием рабочей конструкторской документации. Отработка на технологичность это составная часть разработки конструкции изделия, начиная с момента формирования технического задания, до окончания процесса разработки всех стадий конструкторской документации и изготовления, опытных образцов изделий.

В зависимости от организации работ различают следующие основные формы технологического контроля.

Внутренний контроль выполняют во время разработки конструкторской документации специалисты организации, занимающейся этой разработкой. Внутренний контроль следует проводить в три этапа.

Первый этап — консультация и предварительный контроль — выполняют в подразделениях разработчиков или на рабочем месте контролера.

Второй этап — проверка графической и текстовой документации, выполненной в оригиналах. Все оригиналы, представляемые на контроль, должны иметь подписи:

исполнителей и технологических контролеров.

Третий этап — проверка и подписание окончательно оформленных подлинников графических и текстовых документов.

Не допускается исправлять и изменять подписанные технологом подлинники без разрешения технолога.

Внешний контроль выполняют специалисты предприятия - изготовителя во время разработки конструкторской документации.

Входной контроль выполняют после завершения рабочего проекта специалисты предприятия-изготовителя, которое получает конструкторскую документацию.

Исправления и изменения, выявленные при входном контроле, вносят в конструкторскую документацию по согласованию с организацией - разработчиком.

При отработке конструкции на технологичность в процессе проектирования и конструирования изделия должны обязательно участвовать конструкторы и технологи различных специальностей или по видам работ (литье штамповка, механическая обработка, термическая обработка и т.д.).

Совместная работа конструктора и технолога дает положительные результаты при создании технологичных конструкций.

Методика оценки технологичности конструкции изделий.

Для планирования технологичности изделия в процессе разработки конструкций и управления формированием признаков технологичности, устанавливается количественная оценка технологичности, основанная на системе показателей:

• базовые показатели технологичности, устанавливаемые в техническом задании на проектируемое изделие;

• показатели технологичности, достигнутые при разработке конструкций;

• уровень технологичности (отношение достигнутых показателей к базовым).

2.2. Влияние технологических способов изготовления литых заготовок на их конструктивные формы Для повышения уровня технологичности литых деталей в процессе их конструирования выполняют конструктивно - технологическую доработку на основе поэлементного анализа конструкции по следующей методике.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.