Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Анализ объекта - служебная характеристика, анализ поверхностейСтр 1 из 10Следующая ⇒
Введение
Дальнейшее развитие и повышение эффективности машиностроения возможно при существенном росте уровня автоматизации производственного процесса. В последние годы широкое распространение получили работы по созданию новых высокоэффективных автоматизированных механосборочных производств и реконструкции действующих производств на базе использования современного оборудования и средств управления всеми этапами производства. Производственные процессы должны обеспечивать выпуск продукции необходимого качества и требуемое количество изделий в заданный срок при минимальных затратах живого труда и вложенных капитальных затратах. Для успешного решения всех этих задач необходимо, чтобы технологическое оборудование, будучи высокопроизводительным и обеспечивая требуемую точность, было способно к переналадке в процессе его эксплуатации при смене выпускаемого изделия. Автоматическая линия есть сложное многогранное понятие, которое следует рассматривать с нескольких точек зрения. Если первые переналаживаемые автоматические линии были ориентированы, как правило, на ручную переналадку на два-три наименования деталей, то современные переналаживаемые автоматические линии ориентируются, как правило, на автоматическую переналадку на выпуск любой детали, если только она входит в заранее определенную группу. Число деталей в такой группе по мере технического прогресса имеет тенденцию возрастать, а длительность периода между запускаемыми в обработку партиями деталей, как и величины этих партий, - уменьшаться. Автоматические линии машиностроения могут строиться по агрегатно-модульному принципу из комплектов унифицированных узлов, а могут снабжаться сменяемыми в процессе эксплуатации по программе шпиндельными головками, перемещаемыми по базе станка. Необходимо учитывать, что унификация узлов подачи выдвигает свои специфические требования. Применение унифицированных узлов подачи возможно, если обрабатываются одноименные или одинаковые поверхности на различных деталях или же если обрабатываются одноименные или одинаковые поверхности на одной и той же детали, но на разных режимах. При эксплуатации унифицированных узлов подачи возникают следующие три случая: обрабатываются одинаковые поверхности различных деталей. Эти поверхности характеризуются одинаковыми конструктивными и технологическими параметрами, например при обработке отверстий под гильзы в блоках цилиндров автомобильных двигателей одинаковыми являются их длины, диаметры, требования по отклонениям от цилиндричности, параллельности, перпендикулярности к базовой поверхности, шероховатости и др. Разница в расположении этих отверстий у различных блоков цилиндров здесь заключается только в расстоянии этих отверстий от базовой плоскости; обрабатываются различные поверхности у одной или у различных деталей. В этом случае обычно используются узлы, включающие в работу различные инструментальные блоки, такие как револьверные шпиндельные бабки, поворотные шпиндельные головки и т.п. Это узлы, обеспечивающие последовательную и последовательно-параллельную обработку; обрабатывается одна и та же поверхность у одной детали, но режимы обработки во время эксплуатации данной автоматической линии могут изменяться. В этом случае используемый силовой узел подачи должен обладать определенными резервами, допускающими изменение скоростей подач, как правило, заключающееся в их повышении. коническая шестерня унифицированный узел Для проектирования автоматической линии в настоящее время применяются принципы групповой технологии. Это значит, что гибкая автоматическая линия изначально проектируется под определенную номенклатуру деталей, выбранных в качестве представителей. Наибольшим разнообразием отличаются различные корпусные детали, поэтому именно их в первую очередь следует специально распределять по соответствующим группам. Технологические операции механической обработки, выполняемые на станках, образующих автоматическую линию, характеризуются многими параметрами, к числу которых относятся вид данной операции, расположение обрабатываемых на данной операции поверхностей относительно базовых, достигаемая точность, а также режимы, на которых она выполняется. В настоящее время с целью выбора математическими методами деталей - представителей для обработки на автоматических линиях принято рассматривать два основных параметра, используемых для проектирования. К этим параметрам относятся координаты приложения действия режущего инструмента, а также точность позиционирования рабочего органа по этим координатам. Что касается таких параметров операции, как рабочие режимы или вид сменяемых инструментов, необходимость и последовательность их смены, то они задаются по командам от системы управления. Оценка возможности и целесообразности запуска в производство новой детали на существующей переналаживаемой автоматической линии сводится к следующим действиям: - составляется информационная модель новой детали; - производится анализ массогабаритных характеристик новой детали; - производится анализ технологического маршрута обработки новой детали; - производится анализ достигаемой точности и качества обработки новой детали; - производится анализ ожидаемой производительности существующей автоматической линии при выпуске новой детали; - производится анализ экономической эффективности выпуска новой детали на существующей автоматической линии. Составление информационной модели новой детали базируется на анализе рабочего чертежа новой детали и рабочего чертежа ее заготовки. Рабочий чертеж новой детали включает в себя данные о конфигурации новой детали, ограничивающих ее рабочих поверхностях, материале детали и его твердости, твердости некоторых поверхностей детали, например закаливаемых поверхностях, требованиях к точности обрабатываемых поверхностей, требованиях к шероховатости и качеству обрабатываемых поверхностей, о взаимном расположении поверхностей, об " увязке" черновых и чистовых обрабатываемых поверхностей. Технологический процесс, реализованный на действующей автоматической линии обработки детали, помимо всего прочего, для целей проводимой оценки должен включать в себя данные о базовых поверхностях, поверхностях для транспортирования, а также о маршрутной технологии. Эти данные могут быть представлены как совокупность методов обработки детали и совокупность переходов в зависимости от требований к шероховатости, качеству и точности обработки данной поверхности, а также могут привести к определенному группированию переходов обработки данной поверхности. Для анализа требуемой производительности при выпуске новой детали следует исходить из производственной программы выпуска этой детали. Общий фонд времени существующей автоматической линии, который может быть выделен для производства новой детали, складывается из времени, затрачиваемого на перекомпоновку, переналадку, а в случае необходимости, и на модернизацию этой линии, и времени, необходимого для выполнения этой переналаженной автоматической линией рабочих операций нового технологического процесса. Проведя анализ всех этих показателей, можно сделать заключение о целесообразности или нецелесообразности использования для производства новой детали уже существующей автоматической линии. Аналитическая часть
Проектно-пояснительная часть
Выбор промышленного робота На каждую пару станков предлагается установить по одному роботу-манипулятору. Робот производил бы обслуживание двух станков последовательно. В качестве оборудования для обслуживания станков предлагается напольный робот Fanuc-2 L-2400. Основное назначение - для установки заготовок на металлорежущие станки и снятие готовых деталей; штабелирование грузов, обслуживание конвейеров и другие операции. Характеристика промышленного робота Fanuc-2 L-2400 приведены в таблице 3.
Таблица 3
Расчетная часть
Математическая модель Математическая модель системы состоит из системы логических уравнений, описывающих поведение различных исполнительных устройств в зависимости от значений сигналов поступающих с датчиков. Математическая модель составляется по циклограмме работы системы. Здесь приняты следующие обозначения: - входные сигналы, поступающие с датчиков; - управляющие сигналы для исполнительных устройств; Входные сигналы: 1. На промышленном роботе 1 устанавливаются следующие датчики: Сигнал о зажиме/разжиме захватного устройства (ЗУ) манипулятора поступает с датчиков: Х2 - сигнализирует о том что робот 1 находиться в позиции 1; Х3 - сигнализирует о том что робот 1 находиться в позиции 2; Х4 - сигнализирует о том что робот 1 находиться в позиции 3; Х5 - сигнализирует о том что робот 1 находиться в позиции 4; Х6 - датчик, сигнализирующий о подводе ЗУ; Х7 - датчик, сигнализирующий об отводе ЗУ; Х8 - датчик, сигнализирующий о повороте ЗУ на 0°; Х9 - датчик, сигнализирующий о повороте ЗУ на 90°; Х10 - датчик, сигнализирующий о повороте ЗУ на - 90°; Х11 - датчик, сигнализирующий, что рука робота 1 опущена; Х12 - датчик, сигнализирующий, что рука робота 1 поднята; Х13 - сигнализирует о зажиме ЗУ; Х14 - сигнализирует о разжиме ЗУ. 2. На промышленном роботе 2 устанавливаются следующие датчики: Х23 - сигнализирует о том что робот 2 находиться в позиции 5; Х24 - сигнализирует о том что робот 2 находиться в позиции 6; Х25 - сигнализирует о том что робот 2 находиться в позиции 7; Х26 - сигнализирует о том что робот 2 находиться в позиции 8; Х27 - сигнализирует о том что робот 2 находиться в позиции 9; Х28 - датчик, сигнализирующий о подводе ЗУ; Х29 - датчик, сигнализирующий об отводе ЗУ; Х30 - датчик, сигнализирующий о повороте ЗУ на 0°; Х31 - датчик, сигнализирующий о повороте ЗУ на 90°; Х33 - датчик, сигнализирующий, что рука робота 2 поднята; Х34 - датчик, сигнализирующий, что рука робота 2 опущена; Х35 - сигнализирует о зажиме ЗУ; Х36 - сигнализирует о разжиме ЗУ. 2. На промышленном роботе 3 устанавливаются следующие датчики: Х47 - сигнализирует о том что робот 3 находиться в позиции 10; Х48 - сигнализирует о том что робот 3 находиться в позиции 11; Х49 - сигнализирует о том что робот 3 находиться в позиции 12; Х50 - сигнализирует о том что робот 3 находиться в позиции 13; Х51 - сигнализирует о том что робот 3 находиться в позиции 14; Х52 - датчик, сигнализирующий о подводе ЗУ; Х53 - датчик, сигнализирующий об отводе ЗУ; Х54 - датчик, сигнализирующий о повороте ЗУ на 0°; Х55 - датчик, сигнализирующий о повороте ЗУ на 90°; Х56 - датчик, сигнализирующий, что рука робота 3 поднята; Х57 - датчик, сигнализирующий, что рука робота 3 опущена; Х58 - сигнализирует о зажиме ЗУ; Х59 - сигнализирует о разжиме ЗУ. 4. На станках с ЧПУ устанавливаются следующие датчики: Х16 - сигнализирует о зажиме заготовки станком FANUC XD-40; Х17 - сигнализирует о разжиме заготовки станком FANUC XD-40; Х18 - сигнализирует об окончании цикла обработки станком FANUC XD-40; Х19 - сигнализирует о зажиме заготовки станком 16К20РФ3; Х20 - сигнализирует о разжиме заготовки станком 16К20РФ3; Х21 - сигнализирует об окончании цикла обработки станком 16К20РФ3; Х38 - сигнализирует о зажиме заготовки станком 5Б352ПФ2; Х39 - сигнализирует о разжиме заготовки станком 5Б352ПФ2; Х40 - сигнализирует об окончании цикла обработки станком 5Б352ПФ2; Х41 - сигнализирует о зажиме заготовки станком 5А270ВФ3; Х42 - сигнализирует о разжиме заготовки станком 5А270ВФ3; Х43 - сигнализирует об окончании цикла обработки станком 5А270ВФ3; Х44 - сигнализирует о зажиме заготовки станком 5А270ВФ3; Х45 - сигнализирует о разжиме заготовки станком 5А270ВФ3; Х46 - сигнализирует об окончании цикла обработки станком 5А270ВФ3; Х61 - сигнализирует о зажиме заготовки станком ОШ-628Ф3; Х62 - сигнализирует о разжиме заготовки станком ОШ-628Ф3; Х63 - сигнализирует об окончании цикла обработки станком ОШ-628Ф3; Х64 - сигнализирует о зажиме заготовки станком 5А868Ф; Х65 - сигнализирует о разжиме заготовки станком 5А868Ф; Х66 - сигнализирует об окончании цикла обработки станком 5А868Ф; Х67 - сигнализирует о зажиме заготовки станком 3М151Ф2; Х68 - сигнализирует о разжиме заготовки станком 3М151Ф2; Х69 - сигнализирует об окончании цикла обработки станком 3М151Ф2. 5. На загрузочно-ориентирующем устройстве и склизе устанавливаются следующие датчики: Х1 - сигнализирует о наличии заготовки в загрузочно-ориентирующем устройстве1; Х70 - сигнализирует о наличии заготовки в загрузочно-ориентирующем устройстве2; Х22 - сигнализирует о наличии заготовки в склизе; Х71 - включение загрузочно-ориентирующего устройства 1; Х72 - включение загрузочно-ориентирующего устройства 2. Значения входных сигналов ПР1 приведены в таблице 10.
Таблица 11
Значения входных сигналов ПР2 приведены в таблице 12
Таблица 12
Значения входных сигналов ПР3 приведены в таблице 13
Таблица 13
Значения входных сигналов станков приведены в таблице 14
Таблица14
Значения входных сигналов станков приведены в таблице 15
Таблица 15
Выходные сигналы:
Функциональная спецификация Функциональная спецификация определяет функции, которые должна выполнять контроллер для удовлетворения требований пользователей и обеспечения связи с объектом управления и конечным пользователем. Функциональная спецификация состоит из двух основных компонентов: Список функций, выполняемых контроллером. Описание взаимосвязи между контроллером и объектом управления. Описание взаимосвязи необходимо для проектирования устройства связи с объектом (УСО). Представляемая информация должна содержать электрические и иные характеристики выходных сигналов с датчиков и входных сигналов устройств управления (УУ). Описание форматов и характеристик входных сигналов Для управления ходом технологического процесса необходимо на соответствующем оборудовании расставить датчики. Количество и тип датчиков определяется исходя из следующих условий: количество датчиков должно быть достаточным, но не избыточным. При увеличении количества датчиков увеличивается стоимость системы вследствие необходимости установки дополнительных средств сопряжения (реле, усилители, оптроны и т.д.); тип датчика зависит от того, на какие действия он должен срабатывать (перемещение, вращение, угол поворота, наличие объекта в рабочей зоне, изменение различных физических параметров окружающей среды, таких как температура, освещённость, давление и проч.). Сигналы, информирующие о состоянии станков, сведены в таблицу. Параметры сигналов следующие: сигналы, поступающие с УЧПУ станка о состоянии станка (U=24В; I=0, 6А); сигналы, поступающие с датчиков, расположенных на роботе: напряжение питания (постоянное) 24 В, ток нагрузки 20мА. Описание форматов и характеристик выходных сигналов Зажим/разжим заготовки в ЗУ, перемещение руки по порталу, подъем/опускание, подвод/отвод руки ПР, поворот ЗУ робота происходит при помощи пневмоцилиндров. Перемещение робота манипулятора с позиции на позицию осуществляется с помощью двигателя постоянного тока. Сигналы и соответствующие им действия: Т.е. выходные сигналы следующие: сигналы на пневмоцилиндры (U=24B; I=0, 6A); сигналы, поступающие на станок, предназначенные для управления работой механизмов станка (U=24B; I=0, 6A). сигналы поступающие на устройство ориентации поступает на реле нагрузки а далее на электромагнит (U=24B; I=0, 6A). Перечень функций контроллера Ввод данных Информация, поступающая от объекта управления, содержит в себе сигналы от датчиков расположенных на станках, устройстве ориентации, склизе и роботе. С помощью этих данных появляется возможность прослеживать состояние РТУ в любой момент времени. Функция ввода реализуется аппаратно-программным путем. Инициализация: подготовка портов к записи установка адреса для записи входных и выходных данных Чтение данных из порта обработка входных данных: При этом осуществляются следующие подфункции: Формирование уровней ТТЛ (обеспечение номинального тока; ограничение напряжения) Гальваническая развязка входных сигналов Мультиплексирование входных сигналов формирование адреса мультиплексирования определение адреса датчика (запись в порт) формирование сигнала чтения значений Х из порта МП формирование сигнала записи данных в РПД МП Последовательный порт Ввод с последовательного порта декодирование входных сигналов формирование адреса ячейки РПД Вывод с последовательного порта Реализуется аппаратно-программно. Формирование управляющего слова. Эта функция реализуется программным путем. Формирование управляющего слова производится на основании вычислений проведенных по составленным уравнениям (математической модели), которые в явном виде описывают функционирование СУ во всех возможных ситуациях. 1) Расчёт математической модели (вычисление управляющего слова и передача сформированного управляющего воздействия в ячейки оперативной памяти) 2) Подсчёт времени (формирование таймером запроса к исполнительным механизмам и датчикам через промежуток времени определённый временем технологической операции) Формирование сигнала " ОСТАНОВ" (от кнопки) запрет прерываний циклический вывод управляющих воздействий Формирование сигнала - запрет прерывания (в автоматическом режиме) проверка слова состояния текущего процесса запись слова состояния такта аварийной ситуации запрет прерывания циклический вывод управляющих воздействий Вывод данных. Запись в регистр Выбор регистра Формирование адреса регистра (запись в порт) Формирование сигнала чтения (получение адреса регистра) Формирование сигнала записи Усиление мощности Преобразование уровня Гальваническая развязка выходных сигналов Вывод на исполнительные механизмы (прием сигнала на соответствующее действие исполнительных механизмов - и транзисторные ключи)
Описание входных сигналов Описание входных сигналов показана в разделе математическая модель. Модели датчиков и считывание сигналов с исполнительных устройств приведены в таблице 14. Таблица 14
Характеристики датчиков: БВК-200 - бесконтактные путевые переключатели. Рисунок 5.
Рисунок 5
Технические характеристики: Напряжение питания 24 В, Дифференциал хода 3 мм, Время включения 0, 3 мс, Время выключения 0, 6 мс, Потребляемая мощность 0, 5 Вт, Сопротивление нагрузки 91 Ом, Ток нагрузки 0, 1 А. ВКН-1 - путевые конечные выключатели. Рисунок 6.
Рисунок 6
Технические характеристики: Напряжение питания (постоянное) 24 В, Ток нагрузки 0, 4 А, Время переключения контактов 4 мс. ДПИ - 1 - индуктивный бесконтактный датчик положения. Рисунок 7.
Рисунок 7
Технические характеристики: ДПИ-1-18 - диаметр корпуса 18 мм, Напряжение питания от 7 до 30 В постоянного тока; Релейный выходной сигнал; Потребляемая электрическая мощность не более 0, 2 Вт. Маркировка взрывозащиты OExiaIICT5; Зона срабатывания датчика от 1, 5 до 5 мм; Номинальное расстояние переключения датчика от 2 до 6 мм; Погрешность срабатывания +1, 0 мм; Зона возврата не более 1 мм; Предельная длина линии связи между датчиком и источником питания не более 500 м; Габаритные размеры не более D18х61 мм; Масса не более 0, 08 кг; Длина кабельного вывода 2 м. Сигналы, поступающие с УЧПУ, о состоянии станков (работа/ожидание) имеют следующие характеристики U= 24 В и I=0, 6 А.
Описание выходных сигналов Управляющие сигналы, поступающие на электромагниты пневмоцилиндров предназначенные для управления движениями механизмов устройств зажима/разжима захватного устройства руки ПР, втягивание, вытягивание руки ПР принимаются электромагнитным клапаном. Клапан электромагнитный Burkert 2/2 ходовой электромагнитный клапан прямого действия Ду от 1 до 3 мм, давление 0-100 бар, температура от - 40°C до +180°C Среда: сжатый воздух, бытовой газ, вода, гидравлическое масло, загрязненные масло и жир, щелочи, горячие воздух и вода, пар Материал корпуса: латунь, нержавеющая сталь Материал мембраны: EPDM, FPM, PTFE Присоединение: резьбовое G1/4 Особенности: температура среды до +180°C Описание реле нагрузки Релпол RM94: RM94 способны коммутировать ток до 16А (суммарный ток на 2 группах контактов: по 8А в каждой группе). Также отличительной особенностью реле данной серии является расширенный диапазон управляющего напряжения катушки: от 5 до 110VDC. Реле используются в основном в устройствах промышленной автоматики в цепях коммутации переменного тока напряжением до 400В частоты 50 и 60Гц и в цепях коммутации постоянного тока напряжением до 250В и могут иметь 2 NO, NC или C/O группы контактов. RM94 монтируются как на печатную плату, так и в колодки под рейки DIN. Ресурс реле составляет более 30 млн. коммутаций без нагрузки и более 200 тыс коммутаций при полной нагрузке (250VAC). управление нагрузкой напрямую, не требуются дополнительные компоненты; широкий диапазон управляющих напряжений; основание модуля электрически изолировано от силовых цепей, не требуется изоляционная прокладка для монтажа; встроенная защита от высоковольтных импульсов напряжения. Технические характеристики реле нагрузки представлена в таблице 15.
Таблица 15
Управляющие сигналы, поступающие на электродвигатели механизмов поворота и разворота робота, принимаются пускателями типа ПME-112 с характеристиками U=24В. Описание электромагнитных пускателей серии ПМ12. Пускатели электромагнитные предназначены для применения в стационарных установках для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором переменного напряжения 660 В частоты 50 и 60 Гц. При наличии трехполюсных тепловых реле серий РТТ и РТЛ пускатели осуществляют защиту управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Пускатели пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании включающей катушки помехоподавляющим устройством или при тиристорном управлении. Технические данные приведены в таблице 16.
Таблица 16
Выбор элементов СУ
Требования по обеспечению комфортности на рабочем месте Характеристика предприятия Дипломная работа по разработке автоматической линии разрабатывается на основе одного из участков цеха по производству деталей конической шестерни среднего и заднего моста “Агрегатного завода”. Общие сведения о производственном предприятии, в состав которого входит автоматизированный производственный комплекс: санитарный класс предприятия. На основании СанПиН 2.2.1/21.1.1200-03, который разделяет все промышленные предприятия на пять классов, данное предприятие можно отнести к I классу и поэтому санитарно защитная зона должна быть не менее 1000 м.; категория пожарной опасности участка - согласно СНиП II-90-81 [1] можно отнести к категории Д, так как обрабатываются материалы в холодном состоянии; характеристика участка по условиям окружающей среды. Данный участок, характеризующийся незначительными выделением теплоты и категорией работ средней тяжести, удовлетворяет нормам метеорологических условий. В холодный период температура воздуха 15-18 градусов, относительная влажность воздуха не более 80 %, скорость движения воздуха не превышает 0, 5 м/с. В теплый период соответственно 22-25 градусов, 60-75 %, не более 0, 7 м/с; отопление и вентиляция. В холодное время для поддержания нормальной температуры используется водяное отопление. Вентиляция применяется приточно-вытяжная принудительная, искусственного типа; источники шума. Источниками шума являются электродвигатели станков и вспомогательного оборудования; освещение участка местное на самом оборудовании и общее над всем участком, цехом и т.д.; вибрации в пределах нормы 80 дб в основном возникающие при больших силах резания. |
Последнее изменение этой страницы: 2020-02-16; Просмотров: 229; Нарушение авторского права страницы