1.2. Классификация оборудования и процессов.

По степени участия человека автоматические рабочие машины могут быть разделены на циклические, рефлекторные, самонастраивающиеся.

1) Циклические машины (и линии) - выполняют, не имея свободы выбора, жестко заданную программу производственного цикла, не контролируя ход его выполнения. За человеком остается контроль, наблюдение, регулирование, программирование технологического процесса.

1.2.1. Определение темпа штамповки и типа цикла

автоматической работы.

Последовательный цикл предполагает работу штамповочного оборудования в режиме одиночных ходов с выполнением транспортно-загрузочных (и выгрузочных) операций в паузах между рабочими ходами пресса.

Рис.1.

Достоинства:

1. Свобода движения средств автоматизации.

2. Установка автоматизации на универсальные процессы.

3. Компановка универсальных прессов в линии без синхронизации чисел ходов.

Темп штамповки:

Недостатки:

1. Снижение производительности оборудования.

2. Трудность фиксации заготовок во время транспортировки.

3. Тяжелые условия работы системы включения пресса (муфты и тормоза).

Совмещенный цикл предполагает работу технологического оборудования в режиме неприрывных ходов и совмещение времени работы средств автоматизации с машинным временем пресса.

Достоинства

1. Высокая производительность.

2. Отсутствие переключений муфты и тормоза.

Рис.2.

t_Т = t_МАШ

Недостатки:

1. Сложность осуществления и повышенные требования к блокировкам.

Комбинированный цикл (усовершенствованный, последовательный).

Достоинства:

Производительность выше, чем у цикла с последовательным темпом штамповки.

Рис. 3.

2) Рефлекторные машины (линии) - управление и контроль ходом технологического процесса осуществляется самой автоматической системой в соответствии с заданной постоянной программой. Изменение программы осуществляет человек.

3) Самонастраивающиеся машины (линии) - по заданным конечным па­раметрам технологического процесса в зависимости от условий автома­тически отыскивается и осуществляется необходимое (или даже опти­мальное) управление процессом без участия человека.

Применяются счетно-решающие устройства и устройства для управ­ления и контроля.

1.3 Уровни и ступени автоматизации

Степень автоматизации технологического процесса в штамповочном производстве определяется уровнем и ступенями автоматизации. Средства автоматизации и механизации (САМ) состоят из механизмов и установок. К механизмам относятся САМ, уста­навливаемые на корпусе КПМ и работающие от ее привода, или кинематически связанные с ней. Установки САМ имеют индиви­дуальную станину, привод и размещаются отдельно от КПМ в технологической последовательности выполняемых операций. Обычно установки САМ имеют свою систему управления, предусматривающую связь с системой управления КПМ.

Выпускаемое промышленностью штамповочное оборудо­вание по степени автоматизации можно разделить на пять основ­ных групп:

1. — универсальные КПМ,

2. — автоматы штамповочные,

3. — автоматические (автоматизированные) комплексы,

4— автоматические (автоматизированные) обрабатываю- щие центры,

5— гибкие производственные модули.

Основным технологическим оборудованием каждой группы яв­ляется одна кузнечно-прессовая машина. Группы различаются уровнем автоматизации технологических процессов, выполняемых на одной КПМ.

Можно выделить три уровня автоматизации:

1 — полуавтоматический (автоматизированный);

2 — автоматический;

3 — гибкий автоматический.

Первый уровень обеспечивают полуавтоматы и автоматизиро­ванные комплексы. Когда для изготовления деталей применяется полуавтомат, оснащенный механизмами САМ, то для осуществле­ния таких технологических операций, как подача материала, уста­новка заготовок, удаление отходов и др., требуется ручной труд.

Использование автоматизированного комплекса позволяет осу­ществлять большую часть технологического процесса автомати­чески, но операции наладки выполняются оператором.

Второй уровень автоматизации обеспечивают автоматы, авто­матические комплексы, а также часть обрабатывающих центров. К штамповочным автоматам относятся автоматы, и универсальные прессы, оснащенные САМ для автоматизации загрузки, перемещения обрабатываемого материала на шаг, удаления заготовок и др. Кроме того, в группу штамповочных автоматов входят универсальные прессы, на которых установлены штампы-автоматы, несущие в себе САМ.

Автоматический комплекс отличается от автоматизированного более полной автоматизацией технологического процесса, кроме операций наладки, контроля и устранения отказов. Автоматы должны быть оснащены механизмами подачи материала (МПМ), механизмами удаления деталей (МУД) и отходов (МУО). При­способлением для съема штампов (ПСШ) оснащаются некоторые виды прессов, особенно тяжелых.

Автоматы, собранные на базе универсальных прессов и САМ, изготовляемых отдельно, могут поставляться в собранном виде или комплектоваться непосредственно на заводах. Если в составе САМ, применяемых совместно с КПМ, есть хотя бы одна установ­ка, то такой набор является комплексом. В общем случае кузнечно-прессовый комплекс состоит из КПМ и САМ. В состав послед­них обязательно входят установки, предназначенные для выполне­ния взаимосвязанных технологических операций, обеспечивающих непрерывность процесса изготовления детали, работа которых синхронизирована с циклом выхода детали.

Автоматические комплексы в зависимости от требований тех­нологии штамповки, усилия пресса, размеров детали могут комп­лектоваться как механизмами, так и установками САМ. Иногда для отдельных операций САМ не применяют, в этом случае комп­лексы превращаются в автоматизированные и обеспечивают пер­вый уровень автоматизации.

Рис.4. Схема штамповочных комплексов трех уровней

автоматизации

В состав автоматического комплекса АК1 (рис. 1) входят установки подачи материала (УПМ), удаления отходов (УУО) и деталей (УУД), а также установки смены штампов (УСШ). Кро­ме того, комплексы оснащаются датчиками контроля технологи­ческого процесса (ДКТП).

Автоматические комплексы АК2 дополнительно комплектуются установками подготовки и ориентации материала (УПОМ), складирования и удаления деталей (УСУД) или отходов (УСУО).

Если в комплексах предусмотрена автоматическая смена штампов и обрабатываемого материала, а также автоматическая регулировка параметров комплекса, то такой комплекс является обрабатывающим центром.

Кузнечно-прессовый центр (КПОЦ) – это многооперационная машина. Обычно в его состав входит комплекс из числа n машин с автоматическим управлением режимами обработки, переналадки технологической оснастки и инструмента по заданной программе для производства заготовок и изделий обработкой металлов давлением и другими способами обработки

КПОЦ используют при изготовлении небольших партий однотипных деталей, когда при переходе с одного типа на другой требуется частая переналадка инструмента и режимов обработки.

Обрабатывающие центры создаются в настоящее время в основном для изготовления деталей из полос или штучных заго­товок. Это объясняется прежде всего более простой, по сравнению со штамповкой деталей из рулонного материала, автоматизацией операций смены штампов и замены материала. Такие центры обычно предусматривают некоторую долю ручного труда при на­ладке и управлении. Если центры не имеют системы программ­ного управления, то их нельзя использовать в качестве гибкого производственного модуля (ГПМ). В этом случае они обеспечи­вают второй уровень автоматизации производства.

Третий уровень автоматизации обеспечивают КПОЦ, выпол­няющие все основные и наладочные операции автоматически и имеющие систему управления, позволяющую программировать последовательность работы центра, а также предусматривающую связь с ЭВМ1 (первого уровня), т. е. КПОЦ являются ГПМ.

В отличие от уровня автоматизации ступень автоматизации характеризуется числом технологических операций листовой штам­повки, последовательно выполняемых на одной или группе КПМ.

Первая ступень автоматизации — автоматизация на базе одной КПМ. Ее образуют полуавтоматы, автоматы, автоматизированные и автоматические комплексы, автоматизированные и автоматиче­ские обрабатывающие центры, гибкие производственные модули. Следовательно, все три уровня автоматизации одной КПМ отно­сятся к первой ступени автоматизации.

Вторая ступень автоматизации включает автоматизированные, гибкие автоматизированные и автоматические линии. Автоматизированные линии состоят из полуавтоматов, автома­тов, автоматизированных и автоматических комплексов типа АК1, АК2, т. е. включают оборудование первого уровня автоматизации и САМ, обеспечивающее автоматизацию межагрегатных операций (установки накопления и передачи деталей — УНПД, рис. 2). Автоматические линии комплектуют из оборудования только вто­рого уровня автоматизации и УНПД.

Гибкие автоматизированные линии (ГАЛ) состоят из несколь­ких гибких производственных модулей, объединенных автомати­зированной системой с программным управлением (ЭВМ2), уста­новленных в технологической последовательности операций.

В зависимости от конструкции гибких производственных моду­лей и входящих в их состав накопителей, а также требований тех­нологии гибкая автоматизированная линия может состоять только из необходимого числа ГПМ, УНПД и ЭВМ2 (второго уровня).

Рис.5. Схема листоштамповочных комплексов

трех ступеней автоматизации

В отдельных случаях для переналадок ГАЛ в течение одной смены без наладчика (обеспечивающего заполнение накопителей заго­товками, смены кассет с деталями, отходами и т. д.), необходима гибкая автоматическая связь с автоматическими складами мате­риалов (АСМ), штампов (АСШ), деталей (АСД), а также со складом или участком хранения и переработки отходов (УХПО), осуществляемая транспортными средствами с программным управ­лением (ТСПУ). Функции такого транспортного средства обычно выполняют роботокар или транспортер. Операции автоматической выдачи, приема материала, штампов, деталей, удаления отходов по заданной программе возможны, если ЭВМ2 связана програм­мами с автоматическими системами инструментального обеспечения (АСИО), удаления отходов (АСУО) и автоматической транспортно-складской системой (АТСС).

Кроме того, все элементы ГАЛ должны быть связаны с ЭВМ2 автоматизированной системой управления производством (АСУП).

Третья ступень автоматизации достигается применением авто­матизированных и автоматических участков, гибких автоматизи­рованных участков (ГАУ), цехов (ГАЦ), гибких производствен­ных комплексов (ГПК), гибких автоматизированных производств (ГАП).

В общем случае можно считать, что автоматизированные и автоматические участки состоят из АК1, АК2, КПОЦ, УНПД, автоматизированных и автоматических линий, необходимых для того или иного технологического процесса.

Гибкие автоматизированные участки, цехи, комплексы состоят из ГПМ, ЭВМ2, УНПД, включая АСД, АСШ, АСМ, УХПО, ТСПУ и системы управления АСУП, АТСС, АСИО, АСУО. Они могут включать в себя ГАЛ и ряд ГПМ. Тот или иной набор гибких про­изводственных систем (ГПС) и систем управления диктуется тре­бованиями технологии.

В состав ГАП, кроме любой из гибких производственных си­стем и систем управления, обязательно входят системы автома­тизации проектных работ (САПР), технологической подготовки производства (АСТПП), автоматического контроля (САК), что позволяет автоматизировать весь производственный процесс от разработки детали до ее изготовления.

Таким образом, анализ существующего штамповочного производства и различных видов оборудования показывает, что степень автоматизации производства должна характеризоваться уровнем автоматизации оборудования и комплексов на базе одной КПМ и ступенями автоматизации связанных с помощью САМ и общих систем управления КПМ, комплексов и ГПМ.

Вопросы для самоподготовки:

• Что называется механизацией?

• Что называется автоматизацией?

• Уровни и ступени автоматизации?

• Как делятся автоматические машины по степени участия человека в работе?

• Как определяется цикл автоматической машины?