Файл: А.Н. Трусов Автоматизация производственнных процессов в машиностроении.pdf

2

производств, в том числе формулировать задачи автоматизации, выбирать методы и средства автоматизации;

- обосновывать требования к технологическим процессам, технологичности конструкции изделия, разрабатываемому оборудованию и оснастке, средствам автоматизации.

2.3. Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения данного курса

"АПП в машиностроении" относится к завершающим обучение курсам и для своего изучения требует знаний по следующим дисциплинам: "Информатика", "Основы робототехники", "Теория механизмов", "Электроника и микропроцессорная техника", "Теоретические основы электротехники", "Теория автоматического управления", "Нормирование точности", "Основы технологии машиностроения", "Оборудование машиностроительного производства", "Процессы формообразования и инструмент", "Технология автоматизированного производства".

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЕЕ ИЗУЧЕНИЮ

3.1. Введение

Место, значение и содержание курса. Этапы развития автоматизации машиностроения. Перспективные направления автоматизации. Термины и определения в области автоматизации производства. Качественные и количественные оценки уровня механизации и автоматизации производства.

Литература: [1, с. 3-7; 3, с. 5-9; 9; 10; 12, с. 8-17].

Методические указания

Вэтом разделе необходимо обратить внимание на место, значение

иобщее содержание курса. Комплексно-автоматизированные и меха-

3

низированные производства рассматриваются сейчас как основная форма для всех типов машиностроительного производства. Отсюда вытекают новые требования к знаниям и умениям современного технолога машиностроения.

Также необходимо рассмотреть основные этапы автоматизации машиностроения, направления автоматизации для различных типов производств, терминологию в области автоматизации. Качественная и количественная оценка уровня механизации и автоматизации производственных процессов регламентируется ГОСТ [9].

Контрольные вопросы

1.Дайте определение терминам ″АПП″, ″ГПС″, ″Автоматическая

линия″.

2.Что должен знать технолог – специалист по разработке автоматизированных ТП?

3.Как развитие противоречия ″гибкость - производительность″ влияло на развитие автоматизации в машиностроении?

4.Появление каких факторов можно считать определяющим для автоматизации серийного производства?

5.Объясните качественную систему оценки состояния механизации и автоматизации производственных процессов.

3.2.Целевые механизмы АПП (ЦМ)

3.2.1.Классификация ЦМ

Классификация ЦМ по целевому признаку. Целевые механизмы рабочих ходов, холостых ходов, управления. Особенности расчета ЦМ холостых ходов (ЦМХХ).

3.2.2.Транспортные механизмы

Транспортные механизмы для автоматических линий (АЛ) с жесткой и гибкой межагрегатными связями. Характеристика, особенности конструкции и эксплуатации транспортных механизмов: шаговых транспортеров, транспортеров-подъемников, транспортеровраспределителей, лотковых систем, отводящих транспортеров.

4

3.2.3.Механизмы питания

Общая характеристика механизмов питания.

Магазинные загрузочные устройства. Конструкции, состав. Расчет на производительность и незаклинивание. Бункерные загрузочные устройства. Типы бункеров: с возвратно-поступательным движением стержня; карманчиковый; ножевой и пр. Вибрационные бункеры. Конструкции, методика расчета, достоинства и недостатки.

Ориентирование заготовок в вибробункерах. Пассивное и активное ориентирование. Ключи ориентации. Конструкции ориентаторов. Синтез ориентирующего устройства. Вторичные ориентирующие устройства.

Дополнительные элементы загрузочных устройств: лотки, отделители, питатели, датчики наличия заготовок и пр.

Литература: [1, с. 7-32; 2; 3, с. 226-239, с. 257-260, с. 269-301; 6, с. 87-97, с. 130-210, с. 317-344; 8, с. 198-232].

Методические указания

При рассмотрении классификации ЦМ следует выделить основную роль группы ЦМХХ, зависимость их состава и конструкций от типа АЛ (с жесткой и гибкой межагрегатными связями). Рассмотрите обобщенную структуру ячейки АЛ с гибкой мехагрегатной связью, ее достоинства и недостатки. Определите, почему расчет ЦМХХ на производительность является основным.

При изучении транспортных механизмов АЛ подробнее рассмотрите 2-3 конструкции типовых механизмов (например шаговые транспортеры с собачками, с поворотной штангой и флажками; транспорте- ры-подъемники толкающего и элеваторного типов и т.д.), их достоинства и недостатки.

Рассмотрение механизмов питания следует начать с классификации заготовок [2], необходимости их ориентации в пространстве и во времени. В связи с ориентацией механизмы питания делятся на полуавтоматические (магазины) и автоматические (бункеры). Также подробнее рассмотрите 2-3 типовых конструкции, например магазины – лотковые, штыревые, трубчатые, бункеры – с возвратно-поступательным движением стержня, карманчиковый, ножевой. Уясните состав этих

5

механизмов, принцип действия, как осуществляются ориентация и выдача заготовок, особенности расчета.

При изучении вибрационных бункеров необходимо кроме особенностей конструкций обязательно рассмотреть схему действия сил на заготовку, режимы работы вибробункера (без отрыва заготовки, с отрывом заготовки), способы управления производительностью бункера.

Изучение ориентирующих устройств начинается с определения их функций, понятия ″способ ориентации″. Важнейшими понятиями в этой теме также являются: ″активное и пассивное ориентирование″, ″различимое и неразличимое положение заготовки″, ″ключ ориентации″ (используются пять ключей ориентации), ″коэффициент выдачи ориентатора″, ″систематизация потока заготовок″. Приведите примеры технической реализации ориентаторов, использующих различные способы ориентации. При рассмотрении вторичных ориентирующих устройств (вне бункера) рассмотрите принцип действия 1-2 устройств, работающих по принципу активного и пассивного ориентирования [2].

Контрольные вопросы

1.Что такое ″целевой механизм″, ″исполнительный механизм″?

2.Особенности расчета ЦМХХ?

3.Поясните конструкции и принципы действия, особенности расчета шаговых транспортеров, транспортеров-подъемников, транспор- теров-распределителей, магазинных загрузочных устройств, бункерных загрузочных устройств?

4.Расчет магазинных загрузочных устройств на производитель-

ность.

5.Расчет магазинных загрузочных устройств на незаклинивание.

6.Основные типы конструкций вибробункеров.

7.Схема действия сил, действующих на заготовку в вибробунке-

ре.

8.Определение производительности вибробункера и способы ее регулирования.

9.Дайте определение понятиям ″способ ориентации″, различимое положение″, ″ключ ориентации″, ″коэффициент выдачи″, ″систематизированный поток″.

6

10.Приведите примеры технической реализации ориентаторов, использующихся в вибробункере.

11.Приведите примеры вторичных ориентирующих устройств.

3.3.Теория производительности машин (ТПМ)

3.3.1.Общая характеристика ТПМ

Значение ТПМ. Использование математических моделей в ТПМ. Общая характеристика ТПМ.

Основные постулаты ТПМ.

Анализ различных путей повышения производительности.

3.3.2. Инженерные методы расчета экономической эффективности автоматизации производства

Вывод математической модели экономического эффекта от вариационных параметров. Анализ модели. Примеры использования.

3.3.3.Методы расчета производительности

Основные показатели производительности. Два способа учета простоев: с коэффициентом использования, с внецикловыми потерями. Составление моделей производительности машин-автоматов. Получение и анализ моделей: автоматов последовательного действия, автоматов параллельного действия, обрабатывающих центров (ОЦ). Производительность АЛ при различных структурных вариантах. Баланс производительности.

3.3.4. Основы оптимального проектирования автоматических систем машин

Понятие об оптимальном проекте. Терминология. Методика проектирования компоновки АЛ и гибких производственных систем (ГПС) (общая последовательность). Два основных этапа: формирование множества вариантов и отбор оптимального варианта.

Методика оценки целесообразности создания ГПС (с АСУ ГПС).

3.3.5.Элементы теории надежности

Основные термины и определения. Качественные и количественные показатели надежности. Расчет показателей надежности. Методи-

7

ка расчета надежности систем с последовательно - параллельной структурой. Метод свертки структуры.

Литература: [1, с. 32-67; 3, с. 46-68, с. 74-82, с. 83-111, с. 338-349, с. 368-382, с. 383-421; 7].

Методические указания

Данный раздел очень важен, так как ТПМ является научной основой при проектировании автоматических машин и их систем. Основой ТПМ являются математические модели, связывающие технические, технологические, эксплуатационные параметры машин с их экономическими характеристиками. Следует обратить внимание на постулаты ТПМ, на структуру понятия ″производительность″ как отношения продукции к затратам. Важное место в моделях ТПМ занимают вариационные параметры (коэффициенты) ϕ, σ, ε, δ, характеризующие сравниваемые варианты по отдельным составляющим производительности. Анализ возможных путей автоматизации показывает важнейшее место среди них коэффициента ϕ.

При изучении инженерных методов расчета эффективности автоматизации необходимо рассмотреть вывод модели экономического эф-

фекта Э = f(ϕ, σ, ε, δ), уяснить понятие ϕmin при Э = 0, рассмотреть примеры использования данной модели [7].

При рассмотрении видов и моделей производительности следует хорошо разобраться с классификацией простоев оборудования, методами их расчета (с применением коэффициента использования, с учетом внецикловых потерь). Подробно необходимо рассмотреть вывод и анализ моделей производительности для автоматов последовательного действия, для автоматов параллельного действия, для ОЦ с ЧПУ по интегральным характеристикам обрабатываемых деталей. Далее рассмотреть, как изменяется модель АЛ последовательного действия при различных структурных вариантах АЛ. Следует обратить также особое внимание на построение и анализ баланса производительности машин. При рассмотрении методики оценки целесообразности создания ГПС студенты должны обратить внимание на то, что основным источником эффекта является повышение производительности. Также следует разобраться с методикой поэлементного расчета составляющих в формуле

При изучении основ оптимального проектирования систем автоматических машин прежде всего следует рассмотреть основные понятия: ″оптимальный проект″, ″целевая функция″, ″управляющие переменные″, ″управляемые переменные″и др. Решение задачи оптимального проектирования складывается из решения двух подзадач: формирование множества возможных вариантов; отбор оптимального варианта по заданной целевой функции. Методики решения этих подзадач следует рассмотреть на примере проектирования АЛ и ГПС [21].

Основные термины и показатели надежности объектов рассмотрены в [18], методика расчета надежности систем с нагруженным ресурсом с использованием метода свертки структуры – в [1].

Контрольные вопросы

1.Использование математических моделей в ТПМ.

2.Определите понятия ″производительность″, ″темпы роста производительности″.

3.Сравните эффективность различных путей автоматизации (ϕ - путь, σ - путь, ε - путь).

4. Какие задачи могут решаться с использованием модели

Э= f(ϕ, σ, ε, δ)?

5.Какие виды производительности используются в ТПМ?

6.Как определяется фактическая производительность с применением коэффициента использования, с учетом внецикловых потерь?

7.Как меняется модель производительности АЛ при учете ее различных структурных усложнений?

8.Как строится баланс производительности?

9.Какие капитальные затраты учитываются в методике оценки целесообразности создания ГПС?

10.Как здесь определяется значение ожидаемого роста производительности?

11.Как можно определить множество возможных вариантов

АЛ, ГПС?

12.Поясните такие показатели надежности, как ″вероятность безотказной работы″, ″частота отказов″, ″интенсивность отказов″.