Автоматизация технологических и производственных процессов

  

Оглавление

Введение 3

Цель и задачи работы 4

1.  Задание 5

2. Определение объекта автоматизации 6

3. Разработка укрупненного технологического процесса 6

4. Выбор оборудования 7

Выбор станка. 7

Выбор промышленного робота. 9

Выбор загрузочно-накопительного устройства. 10

5. Выбор технологической операции из ТП для автоматизации 11

6. Проектирование компоновки РТК 12

7. Разработка блок-схемы функционирования РТК 13

8. Разработка циклограммы работы РТК 14

9. Разработка сети Петри 15

10. Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ 17

Вывод 19

Список литературы 20

 

 

 

Введение

Автоматизация технологических  и производственных процессов в  машиностроении предполагает замену труда  рабочего трудом автоматических или  автоматизированных устройств.

Автоматизация процессов  в машиностроении предполагает использование  таких автоматизированных и гибких систем, как робототехнологические  комплексы (РТК), гибкие производственные модули (ГПМ), которые состоят из технологического оборудования (металлорежущих станков с ЧПУ), промышленного  робота (ПР), загрузочно-накопительного устройства (ЗНУ) для хранения и выдачи деталей и ряда других элементов автоматизации.

Автоматизированное оборудование типа РТК и ГПМ относится к  разряду дорогостоящих и поэтому, на начальной стадии работ по автоматизации  необходимо, прежде всего, провести анализ и разработать техническое задание, подкрепленное рядом моделей.

Процесс автоматизации ТП заключается в последовательном решении ряда задач. Конечным результатом  является выдача рекомендаций по оснащению  рабочего места необходимыми средствами автоматизации и документов управляющего характера. К таким документам относятся:

• блок-схема работы автоматизируемой системы;
• циклограмма работы системы;
• результаты моделирования системы;
• управляющие программы.

Данная курсовая работа, если рассматривать реальное производство с его многочисленным разнообразием  номенклатуры выпускаемых изделий  в машиностроении, особенностью организации  производства, факторами, имеющими непостоянную природу событий, является приближенной моделью автоматизации технологического процесса.

 

Цель и задачи работы

         Целью курсовой работы является автоматизация технологического процесса операции                     механической обработки.

Задачи курсовой работы        

1. Ознакомление с чертежом детали.
2. Определение объекта автоматизации (рабочее место, участок, комплекс оборудования).
3. Разработка укрупненного ТП.
4. Выбор оборудования (металлорежущий станок с ЧПУ или обрабатывающий центр, промышленный робот, ЗНУ).
5. Выбор технологической операции из ТП для автоматизации.
6. Проектирование компоновки РТК или ГПМ.
7. Разработка блок-схемы функционирования РТК или ГПМ.
8. Разработка циклограммы работы РТК или ГПМ.
9. Разработка сети Петри, отражающей функционирование РТК или ГПМ.

10. Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ на все поверхности, обрабатываемые на операции.

 

1.  Задание

Исходные данные.

№	Фамилия И.О.	№ вар	Поверхности						Размеры
			1	2	3	4	5	6	l1	l2	M1/R
9	Файзуллин И И	26	+	+	+	+			194	120

Рис.1. Вариант детали

 

 

2. Определение  объекта автоматизации

Объектом автоматизации  является операция ТП. Исходя из задания, определяем, что технологической операцией является операция фрезерования. Для обработки данной детали достаточна одна операция.

3. Разработка  укрупненного технологического  процесса

Технологический процесс  разрабатывается только на выбранные  поверхности и контуры детали, укрупнено:

1. Установление деталь в приспособлении на столе станка
2. Фрезерование контура 1
3. Снятие детали

№ операции	Обрабатываемые поверхности и контуры	Инструмент
2	Контур 1	Фреза концевая с цилиндрическим хвостовиком

Контур 1 обрабатывается удлиненной твердосплавной концевой фрезой.

Параметры выбранной фрезы:

Обозначение	D, мм	l, мм	L, мм	D, мм
P6M5 Z=4	10	15	60	10

 

Рис.2. Концевая фреза

 

 

4. Выбор  оборудования

Выбор оборудования заключается  в выборе:

• станка с ЧПУ;
• промышленного робота;
• загрузочно-накопительного устройства;
• других средств автоматизации.

Выбор станка.

           Для обработки предложенной детали выберем консольно-фрезерный станок «WF 1 E»

 

Рис.3. Консольно-фрезерный станок WF 1 E

 

Более высокая рабочая  точность, низкая пoгpeшнocть,  выcoкaя тoчнocть фyнкциoниpoвaния, сyщecтвенная экoнoмия вpeмeни, пoвышeннaя пpoдyктивнocть тpyдa, удoбнo cчитывaeмый индикaтop, удoбныe для пoльзoвaтeля фyнкции, нaгляднo ycтpoeннaя клaвиaтypa позволяют данному виду универсальных станков производить изготовление деталей, соответствующих необходимым требованиям.

 

 

 

 

 

 

Выбор промышленного робота.

            Выбираем ПР напольного типа модели «Kawasaki - FS45N D Control» , работающий в цилиндрической системе координат.

Рис.4. Промышленный робот

Характеристики робота:

 

 

 

 

 

Рис.5.Конструктивная схема промышленного робота

 

Рис.6.Кинематическая схема промышленного робота

 

 

 

Выбор загрузочно-накопительного устройства.

В качестве загрузочно-накопительного устройства было выбрано ЗНУ в  виде транспортера с горизонтальной ориентацией заготовок на плоскости  транспортной ленты. Движения ориентации деталей – в плоской системе  координат. Этот тип ЗНУ используется для загрузки различных станков  деталями средних размеров.

Рис.7. Загрузочно-накопительное устройство

5. Выбор технологической операции  из ТП для автоматизации

Обработка исходной детали состоит из одной технологической  операции – операции фрезерования. Для операции фрезерования будет  разрабатываться компоновка, модель и управляющая программа. Для  операции необходимо составить временную  структуру.

Анализ временной структуры.

Время для обработки детали:

 

 - время обработки

- время загрузки  партии деталей

- время разгрузки  партии деталей

- время переналадки  станка

- время подналадки  станка

- время установки  детали

- время снятия  детали

- время чтения  чертежа

- время отдыха

- время простоя

- время передвижения робота

С целью упрощения примем:

 

6. Проектирование  компоновки РТК

Для выбранного оборудования, хода технологического процесса и операций спроектировали компоновку РТК.

РТК включает в себя:

1. Консольно-фрезерный станок WF 1 E;
2. ПР напольного типа модели «Kawasaki - FS45N D Control»;
3. ЗНУ револьверного типа.

Рис.8. Компоновка РТК

7. Разработка  блок-схемы функционирования РТК

Рис.9. Блок-схема функционирования РТК

8. Разработка циклограммы работы  РТК

При построении циклограммы  работы РТК отразили все элементы РТК и их движения. Масштаб циклограммы  отражен приближенным.

Рис.10. Циклограмма работы РТК

 

9. Разработка  сети Петри

Сеть Петри отражает порядок  функционирования системы в виде графа с переходами и условиями  переходов.

Рис.11. Сеть Петри

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица состояний и переходов

Состояния	Значения условий переходов
А0 - Исходное состояние	Х0 - Включение РТК
А1 - Подьем руки ПР в т. 0’	Х1 - Рука ПР в т. 0’
А2 - Поворот руки  ПР в т.1’	Х2 - Рука ПР в т. 1’
А3 - Раскрытие схвата ПР	Х3 - Схват ПР раскрыт
А4 - Опускание руки ПР в т.1	Х4 - Рука ПР в т. 1
А5 - Закрытие схвата	Х5 - Схват ПР закрыт
А6 - Подъем руки ПР в т.1’	Х6 - Рука ПР в т.1’
А7 - Поворот руки ПР в т. 0’	Х7 - Рука ПР в т. 0’
А8 - Выдвижение руки ПР в т. 2’	Х8 - Рука ПР в т. 2’
А9 - Опускание руки ПР в т. 2	Х9 - Рука ПР в т. 2
А10 - Зажатие заготовки МРС	Х10 - Заготовка зажата
А11 - Раскрытие схвата ПР	Х11 - Схват ПР раскрыт
А12 - Подъем руки ПР в т. 2’	Х12 - Рука ПР в т. 2’
А13 - Втягивание руки ПР в т. 0’	Х13 - Рука ПР в т.0’
А14 - Обработка по УП	Х14 - Обработка детали завершена
А15 - Выдвижение руки ПР в т. 2’	Х16 - Рука ПР в т. 2’
А16 - Опускание руки ПР в т. 2	Х17 - Рука ПР в т. 2
А17 - Закрытие схвата ПР	Х18 - Схват ПР закрыт
А18- Разжатие детали МРС	Х19 - Деталь разжата
А19 - Подъем руки ПР в т. 2’	Х20 - Рука ПР в т. 2’
А20 - Втягивание руки ПР в т. 0’	Х21 - Рука ПР в т.0’
А21 - Поворот руки ПР в т. 1’	Х22 - Рука ПР в т. 1’
А22 - Опускание руки ПР в т. 1	Х23 - Рука ПР в т. 1
А23 - Раскрытие схвата ПР	Х24 - Схват ПР раскрыт
А24 - Подъем руки ПР в т. 1’	Х25 - Рука ПР в т. 1’
А25 - i = n	Х26 - Истинно/ложно
А26 - Поворот ЗНУ на один шаг	Х27 - Поворот ЗНУ выполнен
А27 - Поворот руки ПР в т. 0’	Х28 - Рука ПР в т. 0’
А28 - Опускание Рука ПР в т. 0	Х28 - Рука ПР в т. 0
А29 - Закрытие схвата ПР	Х29 - Схват ПР закрыт
А30 - Выключение РТК	Х30 - РТК Выключен

 

 

10. Разработка  управляющей программы для станка  с ЧПУ

Разработка УП проводилась  в программном пакете PEPS. Результаты работы программы представлены в виде текста программы и образа экрана.

view xy

win x-0 y-0 z-0 x300y300 z300

p1 x20 y20

p2 x216 y20

p3 x20 y70

p4 x216 y70

p5 x206 y80

p6 x30 y80

p7 x63 y80

p8 x173 y80

p9 x163 y90

p10 x73 y90

p11 x73 y125

p13 x103 y125

p14 x133 y125

p15 x163 y125

s1=p1 p2

s2=p1 p3

s3=p2 p4

s4=p6 p7

s5=p5 p8

s6=p10 p11

s7=p9 p15

c1=x30y70 10

c2=x63 y90 10

c3=x88 y125 15

c4=x118 y125 15

c5=x148 y125 15

c6=x173 y90 10

c7=x206 y70 10

win1

k1 p1 ts1 ts3 ac7 ts5 tc6 ts7 ac5 tc4 ac3 ts6 tc2 ts4 ac1 ts2 p1 ek

era

dra k1

too 1 d10

fed h100 v100

spi 1000

fro x5 y5

got x15 y15

off r

pau 1

pro p1 ts1 ts3 ac7 ts5 tc6 ts7 ac5 tc4 ac3 ts6 tc2 ts4 ac1 ts2 p1

goh

end

Рис.12. Управляющая программа в системе PEPS

 

Вывод

В ходе выполнения данной курсовой работы была произведена автоматизация  укрупненного технологического процесса механической обработки заданной детали. В частности был разработан сам  технологический процесс, было выбрано  оборудование, промышленный робот и  ЗНУ, для его осуществления и  на основе выбранных средств автоматизации  была разработана компоновка робототехнического комплекса в целом. Помимо этого  была разработана управляющая программа  обработки заданной детали в системе  PEPS.

 

 

Список литературы

1. Загидуллин, Р.Р. Автоматизация технологических и производственных процессов в машиностроении: учебная программа / Уфа: Изд-во  УГАТУ. –  2008. – 19 с
2. Загидуллин, Р.Р., Зориктуев, В.Ц. Автоматизация технологических и производственных процессов в машиностроении: учебное пособие / Уфа: Изд-во  УГАТУ. –  2008. – 164 с.
3. Автоматизация технологических процессов и производств: учебник для студентов технических вузов / В.Ц. Зориктуев , Р.Р. Загидуллин , А.Г. Лютов А.Г. и др.; под общ. ред. В.Ц. Зориктуева. – М.: Машиностроение. – 2008. – 428 с.
4. Ресурсы сети Internet.