Технологический процесс обработки детали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Цель и назначение технологического процесса

2. Контроль и управление технологическим процессом

3. Состав технологического оборудования. Электрооборудование и электроприбор технологического процесса

4. Перспективы развития

Список литературы

1. Цель и назначение технологического процесса

Автоматическая линия -- это система автоматически действующих станков, связанных транспортирующими устройствами и имеющая единое. управляющее устройство. Технологический процесс обработки детали осуществляется на автоматической линии без участия человека. Роль последнего сводится к наблюдению, периодической наладке и смене режущих инструментов. На автоматических линиях может быть наиболее полно осуществлена комплексная автоматизация производства. На многих линиях выполняют не только механическую обработку детали, но и процессы получения исходной заготовки, термической обработки и промежуточной сборки. Преимущество обработки деталей на автоматических линиях в том, что все технологические процессы осуществляются непрерывно. Это обеспечивает значительное сокращение цикла производства, уменьшение межоперационных заделов и незавершенного производства и упрощение планирования. Грузопотоки производимой продукции становятся более короткими. Использование автоматических линий повышает качество изделий, снижает трудоемкость и себестоимость их изготовления, высвобождает значйтельное количество рабочей силы, уменьшает потребные производственные площади, улучшает уеловия труда на предприятии. Перечисленные преимущества обработки на автоматических линиях выявляются более полно по сравнению с агрегатными станками и другим автоматическим оборудованием, работающим разрозненно или в составе поточных линий.

Развитие и расширение области применения автоматических линий привело к большому разнообразию их конструктивных решений. В машиностроении применяют линии с поштучным вводом заготовки и поштучной выдачей обработанной детали. Для изготовления некоторых исходных материалов и полуфабрикатов машиностроительного производства (биметаллическая лента для подшипниковых вкладышей, сварные трубы) применяют линии с непрерывной подачей материала и непрерывной выдачей готовой продукции. При производстве метизов, металлокерамических и пластмасеовых изделий применяют линии с непрерывной подачей исходных материалов (проволоки из бунта, порошков) и поштучной выдачей готовых изделий. В других отраслях промышленности используют линии с непрерывной или порционной подачей исходных и непрерьшной или порщюнной выдачей готовой продукции.

Рассмотрим подробнее автоматические линии с поштучной подачей заготовок и поштучной выдачей готовых деталей. По принципу работы эти линии разбиваются на два класса: синхронные (жесткие) и несинхронные (гибкие). В синхронных линиях обрабатываемые заготовкипередаются непосредственно от одного станка к другому при помощи транспортного устройства жесткого типа. Наиболее часто используют шаговые транспортные устройства, перемещающие одновременно все находящиеся на линии заготовки на величину шага . Расстояние между станками линии равуо или кратно величине шага. Линии синхронного типа применяют для крупных, преимущественно корпусных деталей. Их основной недостаток в том, что при отказе одного станка останавливается вся линия. При большой длине линии коэффициент ее использования сильно снижается. Поэтому линии такого типа часто расчленяются на короткие, незавиоимо работающие друг от друга участки.

В линиях несинхронного типа используются промежуточные бункера или магазинынакопители для обрабатываемых заготовок. Таким образом, вея линия состоит из нескольких независимо работающих участков; при вынужденной остановке одного участка последующие продолжают работать, расходуя имеющийся запас заготовок из бункеров или магазиновнакопителей. Такие линии более производительны, так как простои их удается существенно уменьшить. Линии с бункерами применяют для небольших, легко ориентируемых заготовок; линии с магазинаминакопителями для более крупных, сложных и трудно ориентируемых заготовок. Заготовки в магазинынакопители поступают обычно без потери ориентации. Нередко магазиномнакопителем служит достаточно емкий участок транспортирующего устройства, с которого механическая рука берет заготовки для установки на станок.

По характёру установки обрабатываемых заготовок автоматические линии делят на спутниковые и бесспутниковые. На линиях первого типа заготовки устанавливают в приспособленияхспутниках и с ними вместе передаются транспортирующим устройством от станка к станку по всей трассе линии от позиции загрузки до позиции съема готовой детали. На линиях этого типа заготовки обрабатывают с одной установки, прй одной схеме базирования и без изменения своего положения на различных станках. Установочными базами служат предварительно обработанные или черновые поверхности: заготовки. Приспособленияспутники на исходную позицию автоматической линии возвращаются специальным транспортером , расположенным параллельно линии снизу или сбоку от нее. Количествй спутников на линии превышает число рабочих позиций, а сами спутники часто представляют собой достаточно сложные устройства, имеющие точные установочные элементы для перемещения спутников в заданные положения на станках линии. Помимо того на каждом станке должно иметься зажимное устройство (обычно гидравлическое) для закрепления спутника вместе с заготовкой на каждой рабочей позиции автоматической линии. Все это вызывает усложнение и удорожание лшшй с приспособлениямиспутниками на 30%. Тем не менее эти линии широко применяют для обработки сложных по своей конфигурации заготовок, неудобных для автоматического перемещения от станка к станку и_автоматической установки и закрепления в стационарных приспособлениях. Линии со спутниками выполняют синхронного типа, так как спутники непригодны для передачи их в бункера и магазинынакопители.

В линиях бесспутникового типа автоматическое транснортирование осуществляется наиболее просто в тех случаях, когда сами заготовки имеют достаточно развитую и чисто обработанную нижнюю плоскость или цили.ндрическую поверхность, которыми они могут скользить или катиться по направляющим элементам транспортного устройства. При обработке крупных корпусных деталей нет надобности в приспособленияхспутниках. Такие детали имеют предварительно обработанные базоізые плоскости и два отверстия для фиксирующих пальцев. Операции обработки базовых поверхностей обычно выносят из автоматической линии на отдельще станки изза трудностей их автоматизации. Приспособления бесспутниковых линий выполняют хстационарного типа; онй постоянно закреплены на каждом станке линии. Устанавливают заготовки в эти приспособления и удаляют их оттуда после обработки транспортирующими устройствами, автооператорами (механическими руками), по лоткам и другими способами.

По расположению транспортирующего устройства автоматические линии делят на линии со сквозным и несквозным перемевдением заготовок. При сквозном перемещении заготовки проходят через рабочие зоны станков; такие линии наиболее просты по конфигурации. При несквозном перемёщении заготовки проходят в стороне от расположения их зон обработки; в таких линиях используют дополнительные загрузочные устройства (автооператоры, питатели) для перемещения заготовки с транспортера в приспособление и обратно, что усложняет линию. На линиях со сквозным леремещениіем заготовок обрабатывают крупные корпусные детали, а также детали в приспособленияхспутниках. Линии с несквозным перемещением заготовок чаще встречаются при обработке деталей типа тел вращения (валы, зубчатые колеса).

По характеру движения заготовок автоматические линии делят на однопоточные и с разветвляющимся потоком; первые применяют там, где длительность обработки на отдельных позициях линии одинакова (или примерно одинакова); вторые в том случае, когда на отдельных участках линии длительность .обработки из технологических условий возрастает, в результате чего возникает необходймость дублирования станков на этих участках.

Большая часть используемых в машиностроении автоматических линий представляет собой линии периодического (дискретного) действия. На этих линиях обрабатываемые заготовки транспортируются периодически с одной рабочей позиции на другую и во время своего перемещения не обрабатываются. Время перемещения заготовок на этих линиях затрачивается непроизводительно. В автоматических линиях непрерывного действия обрабатываемые заготовки перемещаются непрерывно по всей трассе линии, подвергаясь обработке в процессе этого перемещения (роторные и цепные линии). Технологические возможности этих линий по размерам и сложности обрабатываемых деталей, по характеру обработки значительно уже линий периодического действия. Их преимущество -- болшая производительность и возможность комплексного осуществления технологических процессов.

По типу используемого оборудования автоматические линии могут включать специальные и специализированные станки и установки (например, установки для закалки токами высокой частоты, моечные агрегаты), агрегатные станки" и станки общего назначения (станки универсального типа).

Основные составные части каждой автоматической линии: технологическое оборудование (станкй) для выполнения предусмотренной обработки, приспособления для установки и закрепления обрабатываемых заготовок на рабочих позициях в заданном положении, транспортирующие устройства для перемещения заготовок по трассе линии, загрузочные устройства, механизмы для удаления стружки, средства технического контроля производимой продукции, устройетва управления линией.

Назначение и конструктивные разновидности этих устройств подробно рассматриваются в курсе металлорежущих станков.

Многие из перечисленных устройств в настоящее время нормализованы. Они служат компонентами, из которых по принципу агрегатирования можно комтіоновать проектируемые линии в более сжатые ороки, чем из опециальных узлов и механизмов.

Каждая автоматическая линия представляет собой сложную систему взаимосвязанных техиологических машин (станков) и устройств определенного целевого назначения. От надежности работы элементов этой системы зависит качество выпускаемой продукции, производительность линии и себестоимость выполняемой обработки. С повышением надежности работы линии ее фактическая производительность приближается к теоретической и полнее йспользуются ее технологические возможности .

Отказы в работе различных исполнительных устройств вызывают периодические остановы автоматической линии для восстановления ее работоспособности. Суммарное время простоя линии Гпр по различным причинам составляет за определенный период (например смену) относительно большую величину. Общий коэффициент испольвования автоматической линии во времени

Линии простаивают по следующим четырем основным причинам: 1) отказы в работе оборудования линий (отдельные узлы станков, приспособления, транспортирующие устройства, гидрооборудование, электрооборудование, элементы системы управления); 2) отказы в работе режущих инструментов (замена инструментов при их поломке, смена затупившихся инструментов, подналадка инструментов при их размерном износе; 3) плановопрофилактические остановы линий (осмотр, регулировка и подналадка, уборка и смазка различных устройств); 4) простои по организационным причинам (отсутствие заготовок, инструментов и обслуживающего персонала, дефекты заготовок, перебои подачи электроэнергии и сжатого воздуха).

Отказы в свою очередь можно разбить на две группы. К первой относятся отказы в работе различных механизмов и устройств автоматических линий (несрабатывание устройств, поломки деталей и инструментов, разрегулирование систем, заедание механизмов изза попадания стружки или загрязнений). При возникновении этйх отказов линия останавливается с подачей соответствующих ; световых или звуковых сигналов. Ко второй относятся отказы в результате невыдерживания заданной точности обработки. Эти отказы обнаруживаются измерительными устройствами, дающими команды на останов линии в случае возникновения брака или приближения выдерживаемых размеров к его границам.

Отказы в работе оборудования происходят в два раза чаще отказов в работе инструментов. Отказы в работе оборудования распределяются примерно следующим образом: отказы механических устройств -- 50%, электрооборудования-- 30%, гидросистем -- 15%, пневмосистем -- 5%. Наиболее часты поломки сверл (около 55% всех случаев поломок режущего инструмента), затем резцов (10%), метчиков (6%) и других инструментов. Простои по организационным причинам составляют около 50% всех простоев автоматических линий. В устранении их кроется большой резерв повышения производительности автоматических линий. Простои, связан.ные с плановопрофилактическими остановами линий, по своей продолжительности сравнительнсг невелики и составляют окол 10%. Большую часть этих простоев можно устранить, выполняя профилактические осмотры и регулировку оборудования в нерабочее время (перерывы между сменами, выходные дни). Приведенные данные -- ориентировочные. В практической работе технологи и конструкторы используют более подробные цифровые материалы, на базе которых можно достаточно обоснованно принять то или иное проектное решение. Недооценка технических возможностей оборудования приводит к тому, что при проектировании автоматических линий допускаются значительные резервы, которые при их эксплуатации не используются; при отсутствии резервов линии не могут обеспечить планового выпуска изделий. При высокой стоимости автоматического оборудования и то и друго_е приводит к большим материальным убыткам.

Простои линий зависят от уровней их безотказности и ремонтопригодности в процессе эксплуатации. Повышают безотказность осуществлением комплекса конструкторских и тёхнологических мероприятий, а также применением рациональной системы эксплуатации. Непрерывное совершенствование конструкций и улучшение технологии изготовления автоматических линий, как показывает производственная практика, повышает коэффициент использования и производительность линий с течением времени. Ремонтопригодность повышают совершенствованием конструкции узлов оборудования и использованием систем своевременного обнаружения повреждений при эксплуатации оборудования. Особенно эффективен блочный метод замены дефектных узлов и механизмовс быстроразъединяемыми и соединяемыми коммуникациями. При этом различные отказы по техническим причинам устраняют за корбткое время и коэффициент использования линий заметно повышается. Надёжность работы автоматической линии зависит от конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов, а длительность ее безотказной работы -- случайная величина. Это обусловлено случайным характером возникающих отказов. О надежности работы автоматической линии можно судить по основным параметрам функции распределения вероятности времени ее безотказной работы. Поэтому анализируют и оценивают надежность работы линий вероятностными методами. Для этой цели обрабатывают статистические данные, полученные после проведения производственных или лабораторных испытаний, и устанавливают закон распределения времени безотказной работы линии, зная который, можно решать ряд практических вопросов эксплуатации автоматических лнний. К их числу относятся, в частности, такие вопросы, как определение времени поднастройки станков, величины промежуточных запасов заготовок, времени простоя линии и коэффициента ее использования, выбор метода резервирования работы линии.

Установление надежности целесообразно разбить на две части: определить надежность самой линии как сложной системы устройств различного целевого назначения, а затем надежности работы инструментальных наладок. Первая часть решается в основном для целей проектирования линии, а вторая -- для установления условий ее рациональной эксплуатации.

Другой способ повышения надежности автоматических линий -- это применение резервирования по ее элементам, наиболее подвержецным отказам. 'При параллельном соединении отдельных элементов системы управления можно существенно повысить безотказность ее работы. Такое же мероприятие можно осущес.твить и по другим исполнительным устройствам без большого усложнения их конструкции. В отдельных случаях оправдывает себя разветвление линии на наиболее напряженных участках, а также введения на них запасного ручного управления и обслуживания.

2. Контроль и управление технологическим процессом

Автоматические линии различных конструктивных разновидностей представляют собой результат дальнейшего развития обычных прточных линий обработки в серийном и массовом производствах. Принципы построения технологических процессов в обоих случаях имеют единую базу. Однако в условиях автоматизации существует своя вполне определенная специфика. Она заключается прежде всего в большей глубине проработки и более строгом обосновании принятого технологического варианта. Автоматизация производства связана с большими капитальными затратами. Поэтому все технологические и вытекающие из них конструктивные решения должны быть обоснованы техникоэкономическими расчетами. В основу проекта автоматизированного производства должна закладываться прогрессивная технология, обеспечивающая повышение качества производимых издёлий, снижение их себестоимости и обеспечивающая выпуск в заданных количествах .

При проектировании технологических процессов для автоматических линий необходимо обеспечивать: достижение равной или кратной производительности на отдельных позициях для получения большей синхронизации работы и загрузки линии; автоматизацию не только переходов обработки, но и всех вспомогательных переходов; длительное сохранение заданной точности; высокую надежность и безаварийность работы линии за счет тщательной проработки всёх вопросов контроля; блокировки, сигнализации, резервирования и отвода стружки; удобство транспортировки и базирования обрабатываемой заготовки.

Желательно уменьшение количества станков в лйнии за счет повышения степени концентрации технологических переходов и применение многоинструментного оборудования.

В качестве исходных данных для проектирования технологического процесса механической обработки служат: чертеж детали, технические условия на ее изготовление и программа выпуска деталей. Важно знать сроки выпуска деталей и предполагаемые (возможные) сроки получения оборудования автоматичёской линии и ее стоимость. В самом начале проектирования технологического процесса желательно установить степень полноты автоматизации процесса обработки, помня, что сама автоматизация не является самоцелью. Перед началом проектирования необходимо убедиться на . основе предваритёльных ориентировочных расчетов, что сроки окупаемости средств автоматизации меньше предполагаемой длительности выпуска изделий и что эти сроки лежат в пределах установленных норм (345 лет).

Перед началом проектирования технологического процесса внимательно анализи'руют конструкцию детали и ТУ ее изготовления на предмет возможного улучшения ее технологичности. Особое внимание обращают на выбор. установочных баз. Желательно выдерживать в максимальной степени принцип постоянства баз, а вместе с тем и принцип совмещения технологических и измерительных баз. Это необходимо для того, чтобы обрабатываемая заго товка занимала как можно меньше различных положений на линии. Каждое изменение положения заготовки вызывает необходимость применять кантователь или автооператор, что усложняет линию. При единой технологической базе упрощается также транспортировка обрабатываемой заготовки от одной позиции к другой. При анализе конструкции детали обращают внимание на возможности многоинструментной и многосторонней обработки применения высокопроизводительного многолезвийного инструмента, на легкость удаления стружки и отвода смазочноохлаждающей жидкости. Обрабатываемые поверхности и выдерживаемые при обработке размеры следует располагать и проставлять на чертежах таким образом, чтобьі не требовалось изменять схему базирования заготовки на линии. Конструкция детали должна быть достаточно жесткой в целях обеспечения заданной точности при многоинструментной обработке.

Многие требования к технологичности конструкции, рассмотренные в гл. 4, справедливы и для деталей, обрабатываемых на автоматических линиях.

Детали и заготовки, выдаваемые из бункернозагрузочных устройств, по своей конструкции должны быть удобными для условий автоматической ориентации, а детали, подаваемые из магазиновнакопителей,-- удобными для захвата механической рукой автооператора.

Задача проектирования технологических процессов для автоматических линий отличается сложностью и трудоемкостью; она характерна многовариантностью возможных решений. Проектирование выполняют в несколько последовательных стадий. Вначале делают предваритеяьные наметки технологического процесса; на последующих стадиях их уточняют и конкретизируют на основе детальных технологических расчетов. К окончательному решению приходят после разработки и сравнения нескольких технологических вариантов. Для сокращения числа сопоставляемых вариантов можно, использовать типовые решения, рекомендации нормативных и руководящих материалов и отбрасывать те варианты, от реализации которых не ожидается получить ощутимых положительных результатов. Варианты этапов желательно анализировать и сопоставлять на промежуточных стадиях проектирования.

Процесс проектирования состоит из комплекса взаимосвязанных и выполняемых в определенной последовательности этапов: выбор метода получения заготовки и установленйе предъявляемых к ней требований; расчет темпа выпуска изделий; выбор технологических баз и комплекса последовательно выполняемых методов (маршрута) обработки отдельных поверхностей; составление маршрута обработки детали в целом с определением операций, выполняемых вне автоматической линии; установление необходимых позиций автоматической линии согласно намеченному маршруту обработки; расчет промежуточных припусков; определение технологических допусков и предельных размеров заготовки по технологическим переходам; уточнение содержания обработки по отдельным позициям; выбор оборудования, инструментов и приспособлений; назначение режимов резания; определение настроечных размеров; корректировка схем установки и закрепления заготовки для разработки технического задания на конструктирование приспособлений.

Специфическими для проектирования являются вопросы выбора структуры линии и расчленения ее на участки, расчет емкостей промежуточных накопителей, установление периода групповой смены режущих инструментов и степени концентрации технологических переходов, а также расчеты настроечных размеров.

Выбор метода получения заготовки -- ответственный этап проектирования технологического процесса. Как и в обычном производстве, он определяется технологической характеристикой материала детали, конструктивными формами и размерами заготовки, точностью и качеством поверхностного слоя заготовки, программой и Ісроками выиіолнвния вьгпуска изделий. На выбор метода влияет желаемая степень автоматизации процесса получения заготовки. В заготовительном цехе она может вьшолняться как обычными, так и автоматизированными методами. При выполнении заготовки на данной (комплеисной), линии пригодны только легко автоматизируемые методы ее изготовления: резка из прутка, литье в кокиль, литье под давлением, штамповка высадкой с электронагревом или в холодном состоянии, поперечновинтовая прокатка и некоторые другие методы, легко вписываемые в комплексную автоматическую линию. Требования к заготовкам, обрабатываемым на автоматических линиях, по точности изготовления и качеству поверхности более высокие, чем в обычном производстве. Это способствует повышению стабильности работы, сокращает отказы и простои автоматических линий. Заготовки контролируют более строго. Требования точности вынуждают предусматривать дополнительную обработку вне автоматической линии. Выбранный метод должен обеспечивать наименьшую себестоимость изготовления детали, т. е. издержки на материал, выполнение заготовки и последующую механическую обработку с накладными расходами должны быть минимальными. С повышением точности выполнения заготовки и приближением ее формы к конфигурации готовой детали объем механической обработки заметно снижается. Вместе с тем упрощается структура автоматической линии за счет устранения позиций предварительной, а в некоторых случаях и чистовой обработки; повышается ее надежность и производительность. Повышение точности, однако, усложняет и удорожает технологический процесс выполнения заготовки. В каждом конкретном случае необходимо рассчитывать себестоимость изготовления детали, методика расчета которых излагается в курсах технологии машиностроения.

При выборе заготовки устанавливают: припуокіи на обработку, допуски на размеры обрабатываемых и черных поверхностей; базовые поверхности и требования, предъявляемые к этим поверхностям; термическую обработку и требования к структуре и твердости материала; методы очистки поверхностей заготовки и ее предварительную обработку, выполняемую вне автоматической линии. Указанные сведения приводятся на чертеже заготовки и в технических условиях на ее изготовление.

При выборе технологических баз руководствуются положениями, используемыми в обычном поточном производстве. В условиях автоматизации эти положения приобретают особую и большую значимость. Преж'де всего решается вопрос о предварительных (черновых) базах, которые выбирают так, чтобы при дальнейшей обработке на созданных в начале процесса чистовых базах обеспечивалось снятие равномерного припуска по всем поверхностям детали. Далее решают вопрос о том, будут ли чистовые базы обрабатываться на данной авдоматической линии или вне ее. В большинстве случаев предпочитают второй вариант; при этом упрощается структура линии и повышается ее надежность. Выбирая чистовые базы, стремятся выдержать принципы совмещения, постоянства и в случае необходимости последовательной смены баз. Выполнение принципа совмещения технологической и измерительной баз позволяет повысить точность выдерживаемых при обработке размеров за счет устранения погрешности базирования. Выдерживание принципа постоянства баз повышает точность взаимного расположения поверхностей детали; в то же время облегчается задача перемещения заготовки с позиции на позицию, обеспечивается возможность унификации приспособлений, устраняется необходимость иметь перегружатели и кантователи. Лучший результат получается при одновременном соблюдении принципов совмещения и постоянства 'баз. В целях унификации приспособлений следует стремиться к тому, чтобы на всех позициях линии применялась одна и та же схема базирования и закрепления заготовки. При вынужденной смене установочных баз обязателен переход от менее тйчных к более точными базам.

Выбранные базы должны обеспечивать достаточную устойчивость заготовки не только в процессе обработки, но и при ее перемещении по трассе линии от станка к станку. При обработке корпусных деталей особое значение имеет плоскостность базовых поверхностей и выбор места приложения зажимных усилий, Для уменынения деформаций корпуоных деталей при закреплении установочные и зажимные элементы приспособлений располагают бли>ке к ребрам деталей; в этом случае прогибы их стенок значительно уменьшаются.

Стремление более полно выдерживать принцип постоянства баз приводит к созданию на детали искусственных (вспомогательных) баз (бобышек, центровых гнезд, платиков, поясков и других элементов), а также к выполнению всей обработкн за один установ на базе поверхностей исходной заготовки. Последний случай характерен при обработке деталей в приспо.собленияхспутниках.

При выборе базовых поверхностей должны быть сформулированы требования по их точности и шероховатости. Въібор баз связан с первой наметкой плана обработки детали; он может быть уточнен на последующих этапах проектирававдя технологического процесса. Маршрут обработки отдельных поверхностей детали устаиавливают, исходя из требований рабочего чертежа и принятой заготовки. Методика установления маршрута принципиально не от. личается от применяемой в обычном производстве. В условиях автоматизации целесообразно использовать типовые маршруты. Для уменьшения отказов по причине невыдерживания заданной точности маршрут обработки часто усложняют, вводя дополнительные методы обработки, например, применяя получистовую обработку между предварительной и чистовой, повышают надежность выдерживания заданного размера.

Составление общего маршрута обработки детали -- сложная задача с большим количеством вариантов решения. Его цель -- дать общий план обработки детали на автоматической линии и вне ее (если нет комплексного решения), а также выбрать тип оборудования. Решение этой задачи в обычном производстве рассматривается в курсах технологии машиностроения. При обработке на автоматических линиях учитывают специфические условия автоматизированного производства. Прежде всего стремятся повысить степень концентрации технологических переходов, достигая этим уменьшения количества станков линии и повышения ее надежности. В то же время, учитывая отсутствие на линии рабочихоператоров, предусматривают некоторые дополнительные позиций (контроль тлубины просверленных отверстий для выявления возможной поломки сверл перед нарезанием резьбы, удаление стружки из глухих отверстий, перекантовка заготовки при смене баз). Несмотря на некоторое усложнение линии, эти позиции .необходимы для повышения ее надежности и предупреждения аварийных ситуаций. Из общего маршрута следует исключать трудно автоматизируемые операции обработки. Так, правку заготовок ступенчатых валов в условиях автоматизации обычно не производят, а возможное искривление их на промежуточных стадиях обработки устраняют съемом дополнительного припуска. По всем позициям обработки необходим тщательный анализ надежности на предмет выявления устройств блокировки^, сигнализации и резервирования. Эти устройства применяют после тех позиций обработки, где имеется наибольшая вероятность отказов.

Особое значение имеет определение припусков на обработку и промежуточных размеров заготовки по технологическим переходам. Определение припусков следует производить не по таблицам, а на базе расчетноаналитического метода [7] с учетом конкретных условий построения процесса обработки на автоматической линии. Этим предупреждается как завышение, так и занижение величины припусков.

После установления маршрута обработки отдельных поверхностей детали и маршрута обработки детали в целом выбирают по имеющимся каталогам и нормалям оборудование, режущие инструменты и приспособления по отдельным позициям линии.

Следующий этап проектирования технологического процесса предусматривает установление режимов резания. Методика выполнения этого этапа была разобрана в гл. 4 при раосмотрении вопроса построения операций обработки на станках агрегатного типа. Она полностью применима и в данном случае, Ічак как агрегатный многопозиционный станок принципиально не отличается от автоматической линии. Принятые режимы резания корректируют в соответствии с рекомендуемыми периодами принудительной смены инструментов (12 смены, 1 смена, 2 смены). При этом все инструменты разбиваірт на группы. Для каждой группы период смены должен быть несколько меньше периода возможнЬй стойкости ,инструмента. Получаемый при этом недоиспользованный резерв режущих способностей инструмента невелик; он полностью перекрывается уменьшением простоев линии при разновременной (неорганизованной) смене инструментов.

Нормирование времени производят, находя оперативное время по каждой позиции линии. Наиболее длительное оперативное время определяет длительность цикла работы всей линии, что хорошо видно из циклограммы работы автоматической линии.

При разработке технологического процесса определяют структуру линии и находят количество ее участков. Эту задачу решают с учетом показателей надежности и обеспечения заданной производительности.

При разработке технологии должен быть решен важный вопрос о планировке (размещении) автоматической линии в цехе, о связи ее со смежными производственными участками, о средствах транспорта для подачи заготовок и передаче обработанных деталей на узловую или общую сборку изделий. Необходимо решить вопрос о средствах удаления стружки, размещении промежуточных заделов, расположении пультов управления, стендов для настройки инструментов вне станка и другого вспомогательного оборудования.

Подготовленная технологом исходная документация служит основой для дальнейшей разработки конструкторских задач. Этот этап выполняют в соответствии с действующим в настоящее время общим положением по проектированию и изготовлению автоматических линий.

3. Состав технологического оборудования. Электрооборудование и электроприбор технологического процесса

На автоматических линиях находят применение два типа приспособлений: стационарные и приспособленияспутники.

Стационарные приспособления. Их монтируют на отдельные станки автоматической линии; в них подают, устанавливают, закрепляют и обрзбатывают заготовки с надлежащим направлением режущего инструмента. После обработки заготовку открепляют, удаляют из приспособления и передают на транспортирующее устройство для перемещения на следующий станок.

Обычно используют одноместные однопозиционные приспособления, реже многопозиционные (поворотные) й многоместные. Стационарные приспосо&ления автоматических линий выполняют те же функции, что и обычные. Тем не менее, их конструкция и устройство имеют специфические отличия.

Прежде всего подают и устанавливают заготовки в эти приспособления простейшим движением транспортирующего устройства линии. Весьма часто установочные элементы приспособлений в виде опорных пластинок являются продолжением направляющих планок транспортирующего устройства и располагаются с ними на одном уровне. Ввод заготовок в приспособление по сложным траекториям малопригоден, так как это усложняет и удорожает линию. Исключение составляют автооператоры (механические руки), которые берут заготовку с транспортера, ставят ее в приспособление, снимают после обработки со станка и откладывают на транспортер. Траектория движения заготовки при этом состоит из прямых и дуг окружностей. Автооператоры часто используют для деталей типа тел вращения, устанавливаемых при обработке в патроны или на центра. При этих условиях установочные элементы выгодно делать выдвижными. Так, например, при обработке корпусных деталей их устанавливают на нижнюю плоскость и на два базовых цилиндрических отверстия. В качестве установочных элементов используют опорные планки и два выдвижных пальца с коническими фасками. После ввода заготовки в приспособление шаговым транспортером эти пальцы выдвигаются; их конические элементы выравнивают заготовку, а цилиндрическая часть пальцев точно фиксирует ее положение, в приспособлении. Если установочные элементы неподвижны, то точная фиксация заготовки по ее базам достигается дополнительными прижимающимй устройствами -- досылателями, которые обеспечивают плотный контакт базовых поверхностей заготовки с установочными элементами приспособления .

Для предупреждения брака и аварйй в приспособлениях часто предусматривают автоматический контроль правильности положения заготовки. Контролируют использованием датчиков, проверяющих положение заготовки по ее базовым поверхностям. Нередко контроль осуществляют косвенно -- по положению фиксаторов. Если, напрймер, фиксирующий палец не вошел в базовое отверстие заготовки на нужную глубину, то ее положение считается неправильным и выполнение операции прерывается.

Работа приспособлений должна быть четко согласована с действиями станка и транспортирующего устройства. Вопросы конструирования этих приспособлений непосредственно связаны с проектированием авТоматической линии и разработкой осуществляемого на ней технологического процесса. Приспособления автоматических линийдолжны быть надежными и безотказными в работе. Особое внимание уделяется очистке приспособлений от стружки по наклонным стенкам в корпусах приспособлений, а также принудительным удалением.

Наличие выдвижных установочных элементов и фиксаторов вызывает увеличение погрешности установки заготовки. Для обеспечения заданного качества продукции важно рассчитать обработку на точность и прйнять меры, обеспечивающие выдерживание допуска на заданный размер. В частности, для приспособлений указанного типа большее значение приобретает жесткость и расчет сил зажима. Зажимное устройство должно быть достаточно надежным. Его часто выполняют самотормозящим путем введения клиньев и других запирающих элементов. В этом случае падение давления в магистрали сжатого воздуха, от которой питаются пневмоцилиндры зажимного механизма, не ослабляет крепления заготовки.

Зажимное устройство не .должно вызывать деформаций заготовки, могущих онизить заданную точность обработки. При сложных формах заготовки величину силы зажима и схему закрепления заготовки проверяют эксперименталъно на стадии эсжизной проработки приспособления. При простых формах заготовки деформацию определяют расчетом.

На рис. 5.4 показана схема приспособления для обработки корпусной детали на автоматичёской линии. Заготовка перемещается по планке 2 шаговым транспортером с собачками 3 на строго определенное расстояние. Штанга транспортера проходит снизу под приспособлением, а его планки лежат на одном уровне с рпорными планками приспособления. Окончательно фиксируются заготовки по двум базовым отверстиям выдвижными пальцами 4, а крепятся -- посредством гидроцилиндра 5. Управление гидроцилиндрами шагового транспортера, выдвижных пальцев и зажима производится механизмом синхронизащш автоматической линии.

Приспособления спутники. Они представляют собой устройства, которые сопровождают закрепленные них заготовки еавтоматической линии. При помощи приспособленийспутников достаточно просто решают задачу точного ввода заготовок в рабочую зону различных агрегатов линии. Приспособленияспутники применяют преимущественно для обработки заготовок сложной конфигурации, осуществляя принцип постоянства установочных баз. В качестве послеДних используют достаточно развитые поверхности заготовки, обеспечивающие ее устойчивое положение в приспособлении. Все стадии обработки выполняют при одном закреплении заготовки.

Приспособление спутник в простейшем случае представляет собой плиту прямоугольной формы, которая с закрепленной на ней заготовкой последовательно перемещается по всей линии при помощи шагового или реже цепного транспортера. В начале линии на спутнике устанавливают и закрепляют заготовку; в конце линии ее открепляют и. снимают.

Плита или корпус спутника должны иметь достаточно развитую опорную гоюскость; для направления спутника используют пазы или боковые площадки. Этими элементами он скользит по планкам транспортирующего устройства в процессе своего перемещения. На рис. 5.5, а тюказано ехематичеекое изображение спутника. К корпусу привернуты стальные закаленные планки 2, которыми он направляется по элементам транспортирующего устройства 3. На рис. б.б.б (поперечный разрез) показан другой вариант направления спутника. Плита скользит по опорным планкам 2, а боковое направление обеспечивается пластиной 3. Спутник на рабочей позиции фиксируют при помощи двух (или одного) пальцев 4 с конической частью (рис. 5.5, а). Пальцы выдвигаются гидроцилиндрами и входят в закаленные втулки 5, запрессованные в плиту спутника. В результате этого обеспечивается длительное сохранение высокой точности фйксации.

На рабочей позиции станка плита спутника должна быть прижата к его жесткому основанию пневмо или гидроцилиндром. Часто для болыпей надежности закрепление производится через клиновую самотормозящую систему. Спутники перемещаются при помощи шагового устройства, действие которого аналогично действию устройства, показанного на рис. 5.4. Закрепляют заготовку на плите спутника после ее установки на те или иные базы при помощи винтовых прихватов (рис. 5.5, а) вручную или вспомогательными агрегатами. В качестве последних чаще всего используют электро или пневмовинтозавертывающие устройства (гайковерты), смонтированные на стационарных стойках в начале и в конце (для открепления заготовок) линий. Применение пневматических или гидравлических зажимных устройств затруднено, так как подвод сжатого воздуха или жидкости к движущемуся спутнику весьма сложен.

На рис. 5.5, в показан другой способ крепления заготовки на плите спутника при помощи пружинных Гобразных прихватов 2. При установке и снятии заготовки эти прихваты отжимаются вверх при помощи пневмо или гидроцилиндра 3. Этот спосрб крепления обеспечивает постоянную, но недостаточно большую силу зажима.

На рис. 5.5, г показана принципиальная схема устройства для затяжки винтового зажима спутника. На валу 4 по скользящей шпонке перемещается муфта 2 с торцовым ключом. Вращение на вал передается от электродвигателя 7 через пару конических и пару цилиндрических зубчатых колес. На промежуточном валу 6 смон 1 тирована фрикционная муфта 5, пёредающая на вал 4 заранее установленный крутяший момент. При подаче масла в верхнюю полость гидроцилиндра 8 через рычажную систему 9 подводится ключ и включается электродвигатель от пускового устройства 3. Через определенный промежуток времени подается масло в нижнюю полость цилиндра. Ключ отводится в исходное положение, иэлектродвигатели останавливается.

В более совершенных системах заготовку устанавливают и закрепляют, а также освобождают и снимают со спутника при помощи специальных автоматических устройств. Кроме рассмотренных простейших встречаются спутники поворотные для многопозиционной обработки, а также спутники для многоместной обработки. технологический деталь автоматическая линия

Применение приспособленийспутников облегчает установку заготовок и повышает надежность их ориентации на всех участках линии. Вместе с тем улучшается доступность подвода рабочих инструментов к заготовке с разных сторрн, а также облегчаются условия очистки приспособлений от стружки.

К недостаткам автоматических лийий со спутниками следует отнести некоторое усложнение транспортирующих устройств из за необходимости возврата спутников в исходное положение, увеличение общей стоимости установки в результате применения этих . устройств и сравнительно большого количества спутников; большее количество стыков и сопряжений в технологичеекой системе при использовании спутников снижает точнбсть обработки; весьма затруднительно создание промежуточных заделов ва отдельных участках линии. Работа последней обычно выполняется с жесткими транспортными связями.

Находят применение приспособленияспутники для групповых и переменнопоточных (переналаживаемых) автоматических линий. В конструкциях этих спутников предусматривается возможность установки и закрепления различных заготовок. Они имеют соответствующие установочные элементы и зажимные устройства. Последние выполняют постоянными или сменными. Постоянные зажимные устройства позволяют закреплять различные, обрабатываемые с помощью данного приспособления заготовки. Их конструкция зависит от размеров и конструктивных особенностей обрабатываемых заготовок. В отдельных. случаях они имёют быстросменные детали в виде подкладных шайб, планок и других элементов. На рис. 5.6, г показана схема приспособленияспутника для обработки двух однотипных деталей 1 и 2 различных размеров. Устанавливают на два базовых отверстия, а закрепляют одним зажимом.

Приспособления автоматических линий с промежуточными накопителями-- основная часть сложного комплекса устройств, включающего в себя накопители, механизмы загрузки и съема заготовок, транспортеры, отсекатели и механизмы для изменения положения заготовок. На рис. 5.7, а показана схема участка автоматической линии для обработки зубчатых . колес с двумя венцами. Заготовки попарно закладываются в гнезда револьверного магазина и передаются на зубофрезерный станок 2 для обработки венцов а. Механическая рука 3 после обработки передает их в разделительное устройство 4. По лотку 5 заготовки в одинаковом поло жении поступают к зубодолбежному станку 7 для обработки венца. Подъем заготовок в рабочую зону станка осуществляет механическая рука 6. Далее заготовки по лотку поступают на станок 9 для снятия заусенцев и на устройство 10 для контроля зубчатых венцов. Приспособления на всех станках линии действуют автоматически.

На рис. 5.7,6 показана схема автоматической линии для обработки корпусных деталей. Установочной базой служат предварительно обработанные нижняя шюскость и два,отверстия. Перемещаются заготовки шаговым устройством с последующей фиксацией и закреплением на каждой позиции. Устройство 1 служит для изменения положения заготовок ца линии, устройство 2 -- для контроля отверстий после сверления на предмет выявления возможных поломок инструмента. Устанавливают и снимают заготовки вручную, На нижних проекциях показаны положения заготовки 3 до.и после поворота устройством .

Инструментальная оснастка для автоматических линий отличается от обычной как по конструкции, так и по техническим условизм на изготовление. Для режущих инструментов автоматических линий применяют более качественные материалы. Эти инструменты должны обеспечивать быструю наладку и подналадку станков, быть взаимозаменяемыми, обладать высокой стойкостью, формировать и дробить стружку для стабилизации времени цикла обработки,. обеспечивать высокую степень концентрации технолбгических переходов. Для этих инструментов характерно применение приспособлений для настройки на размер вне станка, применение устройств для отвода режущей части в целях устранения рисок на обработанной поверхности при обратном ходе суппорта или стола, а. также устройетв для автоматической компенсации износа режущих элементов.

Инструмент для автоматических линий, качество которого на класс выше стандартного инструмента, в большинстве случаев изготовляют по отраслевым нормалям. Так, в технических условиях

Волжского автомобильного завода оговаривается допускаемая карбидная неоднородность (2ч3 балла), а в ГОСТах это не предусмотрено; там же нормируется твердость хвостовиков инетрумента, чего не в ГОСТах. До 70% всего инструмента изготавливают , из твердых сплавов, причем около 80% твердосплавного инструмента составляет инструмент с механическим креплением неперетачиваемых пластин (резцы, фрезы, расточные головки, протяжки, специальный инструмент). Для перестановки или смены пластин часто не требуется снятие инстру.мента со станка; упрощается задача наладки и подналадки инструмента на выдерживаемый размер. На базе неперетачиваемых пластин легко создаются сборные многолезвийные инструменты. На многих заводах применяют спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком диаметром до 30 мм и специальной лапкой на заднем торце для передачи крутящего момента. Применение лапки исключает проворот сверл и их поломку. Для дробления стружки используют сверла со специальной подточкой.

Перспективно применение твердосплавных метчиков. При высокой однородности материала э,ти метчики нарезают до 400 тыс. резьб в чугунных деталях. Для лучшего удаления стружки из зоны резания применяют метчики со спиральными канавками. Высокая степень концентрации переходов обработки достигается использованием как сборных многолезвийных инструментов (например, расточных скалок для ступенчатых отверстий), так и многолезвийных инструментов с выдвигающимися режущими элементами. На , рис. 5.8, в показана конструкция расточной скалки с выдвижным резцом для подрезки торца детали радиальной подачей. Сначала растачивают отверстие резцом с неперетачиваемой твердосплавной пластинкой на .заданную длину. Затем осевая подача скалки . прекращается и включается осевое перемещение штока 4, передающего движение на стержень 3. Последний, имея рифления, расположенные под углом 45°, перемещает ползун 2 с подрезным резцом (на схеме не показан) в радиальном направлении.

Для осёвого инструмента применяют удлинители с цилиндрическим хвостйвиком и лыской для закрепления их в патроне. Эти удлинители позволяют регулировать положение инструмента по длине после его переточки. Конструкдии удлинителей обеспечивают настройку инструмента вне станка и быструю установку на шпиндель. В автоматизированном производстве используют болыпое количество других приспособлений для точной установки и надежного закрепления режущего инструмента. Конструкции этих приспособлений нормализованы в ряде отраслей машиностроения.

4. Перспективы развития

В настоящее время в промышленности используется свыше 6000 автоматических линий для механической обработки деталей, что высвободило около 300 тыс. рабочих и дало экономию около 300 млн. руб. Потребности в автоматических линиях растут, однако заводы станкостроения нё обеспечивают нужды всех отраслей промышленности. Поэтому производством автоматических линий (в меньшем, чем в станкостроительной промышленности количестве) заняты и другие отрасли машино и приборостроения. Некоторая часть потребных автоматических линий поступает за счет импорта из стран народной демократии и капйталистических стран. Многие заводы проектируют и изготовляют автоматические линии своими силами, используя для этой цели универсальные станки, станки, подвергнутые модернизации, и в меньшей степени специальные станки.

Применение автоматических линий в отечественной промышлен ности началось еще в предвоенные годы. Однако в то время количество действующих линий было невелико. Большое развитие автоматизация производства на базе автоматических линий получила в послевоенные годы и особенно за последнее десятилетие. К настоящему времени создана и продолжает развиваться производственная база по выпуску автоматических линий. Научноисследовательскими и. проектноконструкторскими организациями (ЭНИМС, СКБ1, СКБ6, НИИтавтопром, НИИтракторселЪхозмаш, НИАТ и др.) проделана большая работа по созданйю агрегатных станков, автоматов и полуавтоматов и автоматических линий. Проводится разработка нормализованных узлов и исполнительных механизмов автоматических линий различного целевого назначения, оозданы нормативные и руководящие технические материалы по расчету и конструированию автоматического оборудования. Накоплен большой опыт по конструированию, производству и эксплуатации автоматических линий. К настоящему времени выполнены большие исследования отечественных и иностранных автоматических линий, позволившие выявить их недостатки и наметить пути дальнейшего совершенствования качеств этого оборудования. В частности, выявлено недостаточно эффективное использование автоматических линий на производстве, простои по разным причинам (некачественный режущий инструмент, некачественные заготовки, несовершенство отдельных устройств линии), которые еще велики. Примерно у одной трети действующих автоматических линий отношение коэффициента фактической загрузки к коэффициенту загрузки при проектировании составляет 0,80,95; у остальной части линий это отношение еще ниже.