гибкие производственныесистемы (ГПС)ТЕРМИЧЕСКОГО И СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВ
В состав названных ГПСвходят: ГПС отжига, ГПС закалки и отпуска, ГПС сварки. Рассмотрим состав,структуру и принципы функционирования ГПС сварки и термической обработки науровне их реализации в Виде ГПМ.
ГПМ сварочного производства элементов конструкции МЭА
Выбор вида и способа сварки, где применение ПР наиболеецелесообразно и оправдано, должно проводиться с учетом предварительносформулированных критериев и оценок. К ним следует отнести: степеньраспространенности данного вида и способа сварки; невозможность пребываниячеловека в зоне сварки; необходимость выполнения комплекса движенийдинамических характеристик (скорость, точность, величина перемещения масс) идр.
Конструкторско-технологическаяхарактеристика свариваемых деталей
Основными способами сварки, отличающимися по характерувнешнего воздействия на свариваемые детали, являются:
1. холодная иультразвуковая сварка, осуществляемая под давлением;
2. электронно-лучеваяи лазерная сварка, осуществляемая под воздействием теплоты на свариваемыедетали
3. диффузионнаятермокомпрессионная сварка, осуществляемая под Одновременным воздействиемтеплоты и давления непосредственно или косвенно на свариваемые детали.
Каждый из перечисленных способов требует точного (в пределах1-5 %) соблюдения параметров (толщина материала, мощность излучения,температура, давление, усилие, скорость) и условий сварки. Соединяемые деталидолжны иметь точные (в пределах ±0,2 мм) геометрические размеры и точное (в пределах±0,01 мм) относительное расположение.
Состав и структура ГПМ сварки
На сварочных операциях используются ГПМ сварки, которыеподразделяются на следующие виды: модули с использованием универсальных ПР длязагрузки-разгрузки сварочных автоматов; модули с использованием универсальныхПР для загрузки-гаразгрузки контактных сварочных машин; модули с использованиемспециальных ПР для автоматизации процесса дуговой и контактной сварки. ПРиспользуются на вспомогательных операциях и управляют ходом ТП. На рис.1приведена типовая структура ГПМ для загрузки-разгрузки контактных сварочныхмашин модели 1C. Указанная модель ГПМ предназначена для загрузки-разгрузкиконтактных сварочных полуавтоматов.
В рассматриваемом ГПМ ПР берет первую деталь измагазина-питателя и устанавливает ее в приспособление, закрепленное наэлектроде машины для рельефной сварки. Затем ПР берет вторую деталь изсоответствующего магазина-питателя и устанавливает ее в первую деталь. Покоманде от системы программного управления робота включается сварочная машина.По окончании сварки ПР снимает сваренный узел и укладывает его в тару.
/>
Рис. 1 — ГПМ сварки 1 — контактная сварочная машина; 2 — СПУПР; 3 — тара для сварочных узлов; 4 — ПР; 5 — СУ ГПМ; 6 — магазин-питатель
/>
Рис.2. ГПМ термической обработки 1 — камерная печь; 2, 6 —ПР; 3 — подающее устройство; 4 — СПУ ПР; 5 — пресс закалоч ный; 7 — подающееустройство для оправок; 8 — моечная машина; 9 — устройство для сушки схвата ПР;10 — шкаф электроавтоматики ГПМ/>
Рис 3 — ГПМ гальванического производства: 1 — ПР; 2 — автооператор (перегрузочное устройство); 3 — пост монтажа и демонтажа; 4-линия АГ-42-2; 5 — транспортируемое устройство
ГПМ термического производства
Особенности ГПМ термообработки, его состав и структураопределяются многообразием ТП термической обработки деталей, используемогооборудования, конфигурацией деталей, материалов, организационных видовпроизводств и т. д.
Существуют следующие основные виды термической обработкидеталей (рис. 2): отжиг, нормализация, улучшение, закалка, отпуск, старение. Кхимико-термической обработке стальных деталей относятся: цементация,азотирование, цианирование, алитирование и др.
Результаты термической и химико-термической обработки изделийоцениваются по твердости обрабатываемых изделий. Получение требуемой твердостистальных деталей после термической обработки достигают за несколько операций. Сначалавыполняется закалка на более высокую твердость, после чего производитсяпредварительный отпуск для снятия ^внутренних напряжений, затем — окончательныйотпуск. Очень часто между термическими (закалка и отпуск). осуществляют механическиеоперациии — по снятию заусенцев, фрезерованию, шлифовке, полировке и др. Ктермической обработке стальных деталей помимо обеспечения установленнойтвердости предъявляют еще и другие требования:
1. поверхностьтермообработанной детали должна оставаться светлой чистой; окалина и цветапобежалости на поверхности детали не допускаются;
2. не должно бытьобезуглероживания поверхностного слоя детали и ее перегрева; излом детали долженбыть мелкозернистый;
3. не должно быть деформированиядетали под собственным весом.
Состав и структура ГПМ термообработки
Сущность ТП термообработки детали заключается в том, чтонагретую деталь зажимают между частями штампа, укрепленного на прессе, иавтоматически погружают в закалочную жидкость. Подобная закалка является однойиз тяжелых и монотонных операций в термических цехах, так как связана споштучным переносом нагретых деталей от печи к прессу при сохранениипостоянного высокого темпа закалки на протяжении всей рабочей смены. На рис. 2приведен типовой ГГШ термообработки деталей модели IT, который включает в свойсостав: камерную печь, два закалочных пресса, два ПР типа ,, Универсал-15".
ГПМгальванического производства
Отличительной особенностью ГПМ гальванических покрытийдеталей МЭА является применение в составе модуля, наряду с ПР и транспортнойсистемой, двухрядных малогабаритных многопредметных переменно-поточныхгальванических линий типа АГ-42, ЛГ-44-2. В зависимости от требуемойпроизводительности и назначения модуля гальвано-покрытий, число ванн покрытий идлина линии может меняться. Указанные линии выполняются из унифицированныхагрегатов, обеспечивающих выполнение группы близких по назначениютехнологических операций, что позволяет разделить линию гальванопокрытий нафункционально законченные части. Так линия ЛГ-44-2, предназначенная дляхимической и гальванической металлизации деталей (в том числе печатных плат),состоит из трех агрегатов: агрегата химической металлизации; агрегата гальваническойметаллизации; агрегата технологических емкостей трех модификаций. На рис. 3приведен ГПМ гальванопокрытий модели 1ГП
Указанная модель ГПМ предназначена для нанесениягальванопокрытий с автоматическим транспортированием деталей и катодных штанг.ГАЦ гальванопокрытийдеталей МЭА
Краткая технологическая характеристика основных видовгальванических (металлических) покрытий. Среди металлических покрытийнаибольшее применение находят следующие: цинковое, кадмиевое, медное,никелевое, оловянное, хромовое, серебряное и др. По своему назначениюметаллические покрытия делятся на защитные, защитно-декоративные, специальные.К особым свойствам можно отнести высокую твердость и способность противостоятьгорению, повышенную электропроводность, повышенную стойкость к морской воде,магнитные свойства. Для обеспечения защитных свойств металлических покрытий иих долговечности основное значение имеет правильный выбор толщины покрытия.Государственные и отраслевые стандарты устанавливают минимальную толщинукаждого покрытия в зависимости от материала детали, условий эксплуатации ихранения (см. например, рис. 4). По числу наносимых слоев металлическиепокрытия могут быть однослойные и многослойные. Однослойные — это покрытияодним каким-либо металлом определенной толщины, наносимое за одинтехнологический цикл. Например цинковое покрытие толщиной 15 мкм, кадмиевое — толщиной 30 мкм и др. Многослойные покрытия — это последовательно нанесенныедруг на друга слои различных металлов. Они могут быть двухслойными (медь 9 мкм— никель 6 мкм) и трехслойными (медь 9 мкм — никель 6 мкм — хром 1 мкм).
Для прочного соединения металла покрытия с металлом деталинеобходимо непосредственно перед нанесением покрытия производить подготовкуповерхности детали, заключающуюся в удалении пленок окислов, жира, загрязненийодним из способов: механически, химически, электрохимически. Основнымипараметрами гальванического покрытия являются: допустимая рабочая температура, С;микротвердость, МПа; толщина, мкм.
Типовой ТП нанесения гальванических покрытий включает в себя следующие операции:подготовка деталей под гальванопокрытие одним из способов, нанесение требуемогопокрытия (в один или несколько слоев), промывка детали после покрытия, сушкадетали, контроль качества покрытия детали.
Состав и типовая структура ГАУ нанесения гальваническихпокрытий. Проблема высокой автоматизации гальванического производства напредприятиях с крупносерийным и массовым выпуском продукции практически решенаприменением автоматических линий жесткого цикла, позволяющих в определенныхпределах изменять программу, а также использованием автооперативных многопредметных переменно-поточных линий. Для гальванических цехов, характерных дляприборостроения, мелко- и среднесерийных производств с годовыми объемамипокрытий на 150000 м2 и частой обновляемостью продукции, разработан ГАУ„Гальваника", участок на базе многопредметных, переменно-поточныхавтоматических гальванических линий, роботов-манипуляторов для загрузки(разгрузки) деталей на технологические спутники, перегрузки последних с цеховыхтранспортных средств на загрузочно-разгрузочные позиции гальванических линий,транспортных средств подачи деталей из зон, находящихся вне гальваническогоцеха, системы транспортных устройств, обеспечивающей передачу технологическихспутников к технологическому оборудованию из помещения монтажа-демонтажа, атакже возврат их; оборудования для очистки стоков гальванических цехов ирегенерации из сточных вод серебра; золота, хрома, никеля, меди, кадмия, цинкаи других цветных металлов. Применение этого оборудования в составе ГАУспособствует уменьшению выноса вредных веществ в окружающую среду и возвратуценных компонентов в производство. По своей организации он обеспечиваетоптимизацию всех производственных процессов, в том числе поступление деталей научасток, их монтаж на технологические спутники и демонтаж, транспортированиетехнологических спутников по операциям
Автоматизированная система управления ГАУ нанесения гальваническихпокрытий
Автоматизированнаясистема управления ГАУ „Гальваника" — многоуровневая. На нижнем уровнеорганизуются локальные системы управления модулями и транспортными средствами.Предусматривается возможность наращивания функций системы, особенно поуправлению технологическими параметрами, с применением соответствующих датчикови исполнительных механизмов.
Программыуправления для данной системы могут быть введены из вышестоящего уровняуправления. Перечисленные системы реализуются на базе микропроцессорной техникии микро-ЭВМ.
Наверхнем уровне управления локальными системами обеспечивается синхронизацияработы отдельных систем, перестройка их на требуемые технологические режимы,маршруты, программы обработки. На этот уровень возлагается также решение задачобщего характера с выдачей соответствующих документов. Рассмотримфункциональную структуру, технологическое, программное и организационноеобеспечение АСУ ГАУ на несения гальванических покрытий.
Основнойцелью АСУ ГАУ нанесения гальванических покрытий является повышениепроизводительности автоматических операторных линий типа АГ-42, объединенных вучасток или цех, при точном соблюдении технологических маршрутов и режимов.
ФункцииАСУ ГАУ объединены в функциональные группы: „Контроль", „Анализ",„Принятие решений и реализация управляющих воздействий". Функциональнаягруппа „Контроль" осуществляет формирование информации о состояниитехнологического объекта управления (ТОУ), необходимой для реализациипоследующих этапов управления. Назначением функциональной группы „Анализ"является выработка информации, характеризующей состояние ТОУ и ходтехнологического процесса. Функциональная группа „Принятие решений и реализацияуправляющих воздействий" вырабатывает решения по управлению, формированиюи реализации управляющих воздействий.
Комплекстехнических средств (КТС) АСУ ГАУ состоит из управляющего вычислительногокомплекса (УВК) типа М-600, датчиков и аппаратуры управления, входящей вкомплект поставки АГ-42. УВК имеет в своем составе процессор,оперативно-запоминающее устройство, таймер, устройства ввода перфоленты, выводана перфоленту, печати с клавиатурой, видеотерминал (СИД-1000), комплекс вводадискретных сигналов (А622-1/1, А622-2, А622-2/12), комплекс вывода дискретнойинформации (А641-2, А641-5, А641-11), комплекс ввода аналоговой информации(А611 -8/2, А612-2, А612-9, БН-9А).
Источникамиинформации в системе являются датчики наличия (ДН), датчики положения (ДП),датчики крайнего верхнего положения (ДКВ), датчики крайнего нижнего положения(ДКН), характеризующие соответственно положение катодных штанг (КШ),автооператоров (АО) и их консолей; датчики технологических параметров; пультручного ввода информации (ПРВИ) и пульт заявки на возврат (ПЗВ). ДН,установленные на позициях загрузки и разгрузки АГ-42, сигнализируют о наличииКШ на этих позициях. ДКВ и ДКН, размещенные на АО, совместно с ДП,установленными на каждой рабочей позиции линии, позволяют контролироватьвыполнение рабочих ходов АО. ПРВИ, находящийся у позиции загрузки, предназначендля ввода информации о номере технологического маршрута и номере позиции, скоторой начинается обработка загруженной КШ. ПЗВ предназначен для ввода заявокна возврат разгруженных КШ на позицию загрузки.
Список литературы
1. Харченко А.О.Станки с ЧПУ и оборудование гибких производственных систем: Учебное пособие длястудентов вузов. – К.: ИД «Профессионал», 2004. – 304 с.
2. Р.И. Гжиров, П.П.Серебреницкий. Программирование обработки на станках с чпу. Справочник, — Л.: Машиностроение, 1990. – 592 с.
3. Роботизированные технологическиекомплексы / Г. И. Костюк, О. О. Баранов, И. Г. Левченко, В. А. Фадеев – Учеб.Пособие. – Харьков. Нац. аэрокосмический университет «ХАИ», 2003. – 214с.