гнучкі виробничі системи (ГВС) ТЕРМІЧНОГО і зварювального виробництва
До складу названих ДПС входять: ДПС відпалу, ДПС гарту і відпустки, ДПС зварювання. Розглянемо склад, структуру та принципи функціонування ДПС зварювання і термічної обробки на рівні їх реалізації в Віді ГПМ.
ГПМ зварювального виробництва елементів конструкції МЕА
Вибір виду і способу зварювання, де застосування ПР найбільш доцільно і виправдано, повинно проводитися з урахуванням попередньо сформульованих критеріїв та оцінок. До них слід віднести: ступінь поширеності даного виду і способу зварювання; неможливість перебування людини в зоні зварювання; необхідність виконання комплексу рухів динамічних характеристик (швидкість, точність, величина переміщення мас) і ін
Конструкторсько-технологічна характеристика деталей, що зварюються
Основними способами зварювання, що відрізняються за характером зовнішнього впливу на деталі, що зварюються, є:
холодна і ультразвукове зварювання, здійснювана під тиском;
електронно-променева та лазерна зварка, здійснювана під впливом теплоти на деталі, що зварюються
дифузійна термокомпрессіонная зварювання, здійснювана під Одночасним впливом теплоти і тиску безпосередньо або опосередковано на деталі, що зварюються.
Кожен з перерахованих способів вимагає точного (у межах 1-5%) дотримання параметрів (товщина матеріалу, потужність випромінювання, температура, тиск, зусилля, швидкість) і умов зварювання. З'єднуються деталі повинні мати точні (в межах ± 0,2 мм) геометричні розміри і точне (в межах ± 0,01 мм) відносне розташування.
Склад і структура ГПМ зварювання
На зварювальних операціях використовуються ГПМ зварювання, які поділяються на такі види: модулі з використанням універсальних ПР для завантаження-розвантаження зварювальних автоматів; модулі з використанням універсальних ПР для завантаження-гаразгрузкі контактних зварювальних машин; модулі з використанням спеціальних ПР для автоматизації процесу дугового і контактного зварювання . ПР використовуються на допоміжних операціях і керують ходом ТП. На рис.1 наведена типова структура ГПМ для завантаження-розвантаження контактних зварювальних машин моделі 1C. Зазначена модель ГПМ призначена для завантаження-розвантаження контактних зварювальних напівавтоматів.
У розглянутому ГПМ ПР бере першу деталь з магазину-живильника і встановлює її в пристосування, закріплене на електроді машини для рельєфного зварювання. Потім ПР бере другу деталь з відповідного магазину-живильника і встановлює її в першу деталь. За командою системи програмного управління робота включається зварювальна машина. Після закінчення зварювання ПР знімає зварений вузол і укладає його в тару.
Рис. 1 - ГПМ зварювання 1 - контактна зварювальна машина, 2 - СПУ ПР; 3 - тара для зварювальних вузлів; 4 - ПР, 5 - СУ ГВМ; 6 - магазин-живильник
Рис.2. ГПМ термічної обробки 1 - камерна піч, 2, 6 - ПР, 3 - подаючий пристрій, 4 - СПУ ПР, 5 - прес закалоч ний; 7 - подаючий пристрій для оправок, 8 - мийна машина; 9 - пристрій для сушки схвата ПР; 10 - шафа електроавтоматики ГПМ
Рис 3 - ГПМ гальванічного виробництва: 1 - ПР; 2 - автооператор (перевантажувальний пристрій); 3 - пост монтажу і демонтажу; 4 - лінія АГ-42-2, 5 - транспортується пристрій
ГПМ термічного виробництва
Особливості ГПМ термообробки, його склад і структура визначаються різноманіттям ТП термічної обробки деталей, використовуваного обладнання, конфігурацією деталей, матеріалів, організаційних видів виробництв і т. д.
Існують такі основні види термічної обробки деталей (рис. 2): відпал, нормалізація, поліпшення, гарт, відпустка, старіння. До хіміко-термічній обробці сталевих деталей відносяться: цементація, азотування, ціанування, алітування та ін
Результати термічної і хіміко-термічної обробки виробів оцінюються по твердості оброблюваних виробів. Отримання необхідної твердості сталевих деталей після термічної обробки досягають за декілька операцій. Спочатку виконується гарт на більш високу твердість, після чого проводиться попередній відпустку для зняття ^ внутрішніх напружень, потім - остаточний відпустку. Дуже часто між термічними (гарт і відпустка). здійснюють механічні операції - по зняттю задирок, фрезеруванню, шліфовці, поліровці та ін До термічній обробці сталевих деталей крім забезпечення встановленої твердості пред'являють ще й інші вимоги:
поверхню термообробленою деталі повинна залишатися світлою чистої; окалина і кольори мінливості на поверхні деталі не допускаються;
не повинно бути зневуглецювання поверхневого шару деталі і її перегріву; злам деталі повинен бути дрібнозернистий;
не повинно бути деформування деталі під власною вагою.
Склад і структура ГПМ термообробки
Сутність ТП термообробки деталі полягає в тому, що нагріту деталь затискають між частинами штампа, укріпленого на пресі, і автоматично занурюють в гартівних рідина. Подібна гарт є однією з важких і монотонних операцій в термічних цехах, так як вона пов'язана з поштучним перенесенням нагрітих деталей від печі до пресу при збереженні постійного високого темпу гарту на протязі всієї робочої зміни. На рис. 2 наведено типовий ГГШ термообробки деталей моделі IT, який включає у свій склад: камерну піч, два гартівних преса, два ПР типу,, Універсал-15 ".
ГПМ гальванічного виробництва
Відмінною особливістю ГПМ гальванічних покрить деталей МЕА є застосування у складі модуля, поряд з ПР і транспортною системою, дворядних малогабаритних багатопредметні змінно-потокових ліній гальванічних типу АГ-42, ЛГ-44-2. У залежності від необхідної продуктивності і призначення модуля гальвано-покриттів, число ванн покриттів і довжина лінії може змінюватися. Зазначені лінії виконуються з уніфікованих агрегатів, які забезпечують виконання групи близьких за призначенням технологічних операцій, що дозволяє розділити лінію гальванопокриттів на функціонально закінчені частини. Так лінія ЛГ-44-2, призначена для хімічної та гальванічної металізації деталей (в тому числі друкованих плат), складається з трьох агрегатів: агрегату хімічної металізації; агрегату гальванічної металізації; агрегату технологічних ємностей трьох модифікацій. На рис. 3 наведено ГПМ гальванопокриттів моделі 1ГП
Зазначена модель ГПМ призначена для нанесення гальванопокриттів з автоматичним транспортуванням деталей і катодних штанг.
ГАЦ гальванопокриттів деталей МЕА
Коротка технологічна характеристика основних видів гальванічних (металевих) покриттів. Серед металевих покриттів найбільше застосування знаходять такі: цинкове, кадмієві, мідне, нікелеве, олов'яне, хромове, срібне і ін За своїм призначенням металеві покриття діляться на захисні, захисно-декоративні, спеціальні. До особливих властивостей можна віднести високу твердість і здатність протистояти горінню, підвищену електропровідність, підвищену стійкість до морської води, магнітні властивості. Для забезпечення захисних властивостей металевих покриттів та їх довговічності основне значення має правильний вибір товщини покриття. Державні та галузеві стандарти встановлюють мінімальну товщину кожного покриття залежно від матеріалу деталі, умов експлуатації та зберігання (див. наприклад, рис. 4). За кількістю шарів, що наносяться металеві покриття можуть бути одношарові і багатошарові. Одношарові - це покриття одним будь-яким металом певної товщини, що наноситься за один технологічний цикл. Наприклад цинкове покриття товщиною 15 мкм, кадмієві - товщиною 30 мкм і ін Багатошарові покриття - це послідовно нанесені один на одного шари різних металів. Вони можуть бути двошаровими (мідь 9 мкм - нікель 6 мкм) і тришаровими (мідь 9 мкм - нікель 6 мкм - хром 1 мкм).
Для міцного з'єднання металу покриття з металом деталі необхідно безпосередньо перед нанесенням покриття виробляти підготовку поверхні деталі, яка полягає у видаленні плівок окислів, жиру, забруднень одним із способів: механічно, хімічно, електрохімічно. Основними параметрами гальванічного покриття є: допустима робоча температура, С; мікротвердість, МПа; товщина, мкм.
Типовий ТП нанесення гальванічних покриттів включає в себе наступні операції: підготовка деталей під гальванопокриття одним із способів, нанесення необхідного покриття (в один або декілька шарів), промивка деталі після покриття, сушка деталі, контроль якості покриття деталі.
Склад і типова структура ГАУ нанесення гальванічних покриттів. Проблема високої автоматизації гальванічного виробництва на підприємствах з крупносерійним і масовим випуском продукції практично вирішена застосуванням автоматичних ліній жорсткого циклу, що дозволяють в певних межах змінювати програму, а також використанням автооператівних багато предметних змінно-потокових ліній. Для гальванічних цехів, характерних для приладобудування, дрібно-і середньосерійному виробництв з річними обсягами покриттів на 150000 м2 і частої оновлюваність продукції, розроблений ГАУ "Гальваніка", ділянка на базі багатопредметні, змінно-потокових автоматичних гальванічних ліній, роботів-маніпуляторів для завантаження (розвантаження ) деталей на технологічні супутники, перевантаження останніх з цехових транспортних засобів на завантажувально-розвантажувальні позиції гальванічних ліній, транспортних засобів подачі деталей із зон, що знаходяться поза гальванічного цеху, системи транспортних пристроїв, що забезпечує передачу технологічних супутників до технологічного устаткування з приміщення монтажу-демонтажу, а також повернення їх; обладнання для очищення стоків гальванічних цехів і регенерації з стічних вод срібла; золота, хрому, нікелю, міді, кадмію, цинку та інших кольорових металів. Застосування цього устаткування в складі ГАУ сприяє зменшенню виносу шкідливих речовин в навколишнє середовище і поверненню цінних компонентів у виробництво. По своїй організації він забезпечує оптимізацію всіх виробничих процесів, в тому числі надходження деталей на ділянку, їх монтаж на технологічні супутники і демонтаж, транспортування технологічних супутників за операціями
Автоматизована система управління ГАУ нанесення гальванічних покриттів
Автоматизована система управління ГАУ "Гальваніка" - багаторівнева. На нижньому рівні організовуються локальні системи управління модулями і транспортними засобами. Передбачається можливість нарощування функцій системи, особливо з управління технологічними параметрами, із застосуванням відповідних датчиків і виконавчих механізмів.
Програми управління для даної системи можуть бути введені з вищестоящого рівня управління. Перераховані системи реалізуються на базі мікропроцесорної техніки і мікро-ЕОМ.
На верхньому рівні управління локальними системами забезпечується синхронізація роботи окремих систем, перебудова їх на необхідні технологічні режими, маршрути, програми обробки. На цей рівень покладається також рішення задач загального характеру з видачею відповідних документів. Розглянемо функціональну структуру, технологічне, програмне та організаційне забезпечення АСУ ГАУ на несення гальванічних покриттів.
Основною метою АСУ ГАУ нанесення гальванічних покриттів є підвищення продуктивності автоматичних операторних ліній типу АГ-42, об'єднаних в ділянку або цех, при точному дотриманні технологічних маршрутів та режимів.
Функції АСУ ГАУ об'єднані у функціональні групи: "Контроль", "Аналіз", "Прийняття рішень та реалізація керуючих впливів". Функціональна група "Контроль" здійснює формування інформації про стан технологічного об'єкта управління (ТОУ), необхідної для реалізації подальших етапів управління. Призначенням функціональної групи "Аналіз" є вироблення інформації, що характеризує стан ТОУ і хід технологічного процесу. Функціональна група "Прийняття рішень та реалізація керуючих впливів" виробляє рішення з управління, формування та реалізації керуючих впливів.
Комплекс технічних засобів (КТЗ) АСУ ГАУ складається з керуючого обчислювального комплексу (НВК) типу М-600, датчиків та апаратури управління, що входить в комплект постачання АГ-42. УВК має у своєму складі процесор, оперативно-запам'ятовуючий пристрій, таймер, пристрої введення перфострічки, виведення на перфострічку, печатки із клавіатурою, відеотермінал (СІД-1000), комплекс вводу дискретних сигналів (А622-1 / 1, А622-2, А622- 2 / 12), комплекс виведення дискретної інформації (А641-2, А641-5, А641-11), комплекс вводу аналогової інформації (А611 -8 / 2, А612-2, А612-9, БН-9А).
Джерелами інформації в системі є датчики наявності (ДН), датчики положення (ДП), датчики крайнього верхнього положення (ДКВ), датчики крайнього нижнього положення (ДКН), що характеризують відповідно положення катодних штанг (КШ), автооператором (АТ) та їх консолей; датчики технологічних параметрів; пульт ручного введення інформації (ПРВІ) і пульт заявки на повернення (ПЗВ). ДН, встановлені на позиціях завантаження і розвантаження АГ-42, сигналізують про наявність КШ на цих позиціях. ДКВ і ДКН, розміщені на АТ, спільно з ДП, встановленими на кожній робочій позиції лінії, дозволяють контролювати виконання робочих ходів АТ. ПРВІ, що знаходиться у позиції завантаження, призначений для введення інформації про номер технологічного маршруту та номер позиції, з якої починається обробка завантаженої КШ. ПЗВ призначений для введення заявок на повернення розвантажених КШ на позицію завантаження.
Список літератури
Харченко А.О. Верстати з ЧПУ та обладнання гнучких виробничих систем: Навчальний посібник для студентів вузів. - К.: ВД «Професіонал», 2004. - 304 с.
Р.І. Гжіров, П.П. Серебреніцкій. Програмування обробки на верстатах з чпу. Довідник, - Л.: Машинобудування, 1990. - 592 с.
Роботизовані технологічні комплекси / Г. І. Костюк, О. О. Баранов, І. Г. Левченко, В. А. Фадєєв - Учеб. Посібник. - Харків. Нац. аерокосмічний університет «ХАІ», 2003. - 214с.