Гибкие производственные системы (ГПС) термического и сварочного производств

гибкие производственные системы (ГПС) ТЕРМИЧЕСКОГО И СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВ

В состав названных ГПС входят: ГПС отжига, ГПС закалки и отпуска, ГПС сварки. Рассмотрим состав, структуру и принципы функционирования ГПС сварки и термической обработки на уровне их реализации в Виде ГПМ.

ГПМ сварочного производства элементов конструкции МЭА

Выбор вида и способа сварки, где применение ПР наиболее целесообразно и оправдано, должно проводиться с учетом предварительно сформулированных критериев и оценок. К ним следует отнести: степень распространенности данного вида и способа сварки; невозможность пребывания человека в зоне сварки; необходимость выполнения комплекса движений динамических характеристик (скорость, точность, величина перемещения масс) и др.

Конструкторско-технологическая характеристика свариваемых деталей

Основными способами сварки, отличающимися по характеру внешнего воздействия на свариваемые детали, являются:

1. холодная и ультразвуковая сварка, осуществляемая под давлением;

2. электронно-лучевая и лазерная сварка, осуществляемая под воздействием теплоты на свариваемые детали

3. диффузионная термокомпрессионная сварка, осуществляемая под Одновременным воздействием теплоты и давления непосредственно или косвенно на свариваемые детали.

Каждый из перечисленных способов требует точного (в пределах 1-5 %) соблюдения параметров (толщина материала, мощность излучения, температура, давление, усилие, скорость) и условий сварки. Соединяемые детали должны 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, которые подразделяются на следующие виды: модули с использованием универсальных ПР для загрузки-разгрузки сварочных автоматов; модули с использованием универсальных ПР для загрузки-гаразгрузки контактных сварочных машин; модули с использованием специальных ПР для автоматизации процесса дуговой и контактной сварки. ПР используются на вспомогательных операциях и управляют ходом ТП. На рис.1 приведена типовая структура ГПМ для загрузки-разгрузки контактных сварочных машин модели 1C. Указанная модель ГПМ предназначена для загрузки-разгрузки контактных сварочных полуавтоматов.

В рассматриваемом ГПМ ПР берет первую деталь из магазина-питателя и устанавливает ее в приспособление, закрепленное на электроде машины для рельефной сварки. Затем ПР берет вторую деталь из соответствующего магазина-питателя и устанавливает ее в первую деталь. По команде 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 - СПУ ПР; 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 — подающее устройство 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 структура определяются многообразием ТП термической обработки деталей, используемого оборудования, конфигурацией деталей, материалов, организационных видов производств и т. д.

Существуют следующие основные виды термической обработки деталей (рис. 2): отжиг, нормализация, улучшение, закалка, отпуск, старение. К химико-термической обработке стальных деталей относятся: цементация, азотирование, цианирование, алитирование и др.

1. поверхность термообработанной детали должна оставаться светлой чистой; окалина и цвета побежалости на поверхности детали не допускаются;

2. не должно быть обезуглероживания поверхностного слоя детали и ее перегрева; излом детали должен быть мелкозернистый;

3. не должно быть деформирования детали под собственным весом.

Состав и структура ГПМ термообработки

Сущность ТП термообработки детали заключается в том, что нагретую деталь зажимают между частями штампа, укрепленного на прессе, и автоматически погружают в закалочную жидкость. Подобная закалка является одной из тяжелых и монотонных операций в термических цехах, так как связана с поштучным переносом нагретых деталей от печи к прессу при сохранении постоянного высокого темпа закалки на протяжении всей рабочей смены. На рис. 2 приведен типовой ГГШ термообработки деталей модели IT, который включает в свой состав: камерную печь, два закалочных пресса, два ПР типа ,,Универсал-15".

ГПМ гальванического производства

Отличительной особенностью ГПМ гальванических покрытий деталей МЭА является применение в составе модуля, наряду с ПР и транспортной системой, двухрядных малогабаритных многопредметных переменно-поточных гальванических линий типа АГ-42, ЛГ-44-2. В зависимости от требуемой производительности и назначения модуля гальвано-покрытий, число ванн покрытий и длина линии может меняться. Указанные линии выполняются из унифицированных агрегатов, обеспечивающих выполнение группы близких по назначению технологических операций, что позволяет разделить линию гальванопокрытий на функционально законченные части. Так линия ЛГ-44-2, предназначенная для химической и гальванической металлизации деталей (в том числе печатных плат), состоит из трех агрегатов: агрегата химической металлизации; агрегата гальванической металлизации; агрегата технологических емкостей трех модификаций. На рис. 3 приведен ГПМ гальванопокрытий модели 1ГП

Указанная модель ГПМ предназначена для нанесения гальванопокрытий с автоматическим транспортированием деталей и катодных штанг.

ГАЦ гальванопокрытий деталей МЭА

Краткая технологическая характеристика основных видов гальванических (металлических) покрытий. Среди металлических покрытий наибольшее применение находят следующие: цинковое, кадмиевое, медное, никелевое, оловянное, хромовое, серебряное и др. По своему назначению металлические покрытия делятся на защитные, защитно-декоративные, специальные. К особым свойствам можно отнести высокую твердость и способность противостоять горению, повышенную электропроводность, повышенную стойкость к морской воде, магнитные свойства. Для обеспечения защитных свойств металлических покрытий и их долговечности основное значение имеет правильный выбор толщины покрытия. Государственные и отраслевые стандарты устанавливают минимальную толщину каждого покрытия в зависимости от материала детали, условий эксплуатации и хранения (см. например, рис. 4). По числу наносимых слоев металлические покрытия могут быть однослойные и многослойные. Однослойные — это покрытия одним каким-либо металлом определенной толщины, наносимое за один технологический цикл. Например цинковое покрытие толщиной 15 мкм, кадмиевое - толщиной 30 мкм и др. Многослойные покрытия — это последовательно нанесенные друг 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 детали необходимо непосредственно перед нанесением покрытия производить подготовку поверхности детали, заключающуюся в удалении пленок окислов, жира, загрязнений одним из способов: механически, химически, электрохимически. Основными параметрами 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 требуемого покрытия (в один или несколько слоев), промывка детали после покрытия, сушка детали, контроль качества покрытия детали.

Состав и типовая структура ГАУ нанесения гальванических покрытий. Проблема высокой автоматизации гальванического производства на предприятиях с крупносерийным и массовым выпуском продукции практически решена применением автоматических линий жесткого цикла, позволяющих в определенных пределах изменять программу, а также использованием автооперативных много предметных переменно-поточных линий. Для гальванических цехов, характерных для приборостроения, мелко- и среднесерийных производств с годовыми объемами покрытий на 150000 м2 и частой обновляемостью продукции, разработан ГАУ „Гальваника", участок на базе многопредметных, переменно-поточных автоматических гальванических линий, роботов-манипуляторов для загрузки (разгрузки) деталей на технологические спутники, перегрузки последних с цеховых транспортных средств на загрузочно-разгрузочные позиции гальванических линий, транспортных средств подачи деталей из зон, находящихся вне гальванического цеха, системы транспортных устройств, обеспечивающей передачу технологических спутников к технологическому оборудованию из помещения монтажа-демонтажа, а также возврат их; оборудования для очистки стоков гальванических цехов и регенерации из сточных вод серебра; золота, хрома, никеля, меди, кадмия, цинка и других цветных металлов. Применение этого оборудования в составе ГАУ способствует уменьшению выноса вредных веществ в окружающую среду и возврату ценных компонентов в производство. По своей организации он обеспечивает оптимизацию всех производственных процессов, в том числе поступление деталей на участок, их монтаж на технологические спутники и демонтаж, транспортирование технологических спутников по операциям

Автоматизированная система управления ГАУ нанесения гальванических покрытий

Автоматизированная система управления ГАУ „Гальваника" — многоуровневая. На нижнем уровне организуются локальные системы управления модулями и транспортными средствами. Предусматривается возможность наращивания функций системы, особенно по управлению технологическими параметрами, с применением соответствующих датчиков и исполнительных механизмов.

Программы управления для данной системы могут быть введены из вышестоящего уровня управления. Перечисленные системы реализуются на базе микропроцессорной техники и микро-ЭВМ.

На верхнем уровне управления локальными системами обеспечивается синхронизация работы отдельных систем, перестройка их на требуемые технологические режимы, маршруты, программы обработки. На этот уровень возлагается также решение задач общего характера с выдачей соответствующих документов. Рассмотрим функциональную структуру, технологическое, программное и организационное обеспечение АСУ ГАУ на несения гальванических покрытий.

Основной целью АСУ ГАУ нанесения гальванических покрытий является повышение производительности автоматических операторных линий типа АГ-42, объединенных в участок или цех, при точном соблюдении технологических маршрутов и режимов.

Функции АСУ ГАУ объединены в функциональные группы: „Контроль", „Анализ", „Принятие решений и реализация управляющих воздействий". Функциональная группа „Контроль" осуществляет формирование информации о состоянии технологического объекта управления (ТОУ), необходимой для реализации последующих этапов управления. Назначением функциональной группы „Анализ" является выработка информации, характеризующей состояние ТОУ и ход технологического процесса. Функциональная группа „Принятие решений и реализация управляющих воздействий" вырабатывает решения по управлению, формированию и реализации управляющих воздействий.

Комплекс технических средств (КТС) АСУ ГАУ состоит из управляющего вычислительного комплекса (УВК) типа М-600, датчиков и аппаратуры управления, входящей в комплект поставки АГ-42. УВК имеет в своем составе процессор, оперативно-запоминающее устройство, таймер, устройства ввода перфоленты, вывода на перфоленту, печати с клавиатурой, видеотерминал (СИД-1000), комплекс ввода дискретных сигналов (А622-1/1, А622-2, А622-2/12), комплекс вывода дискретной информации (А641-2, А641-5, А641-11), комплекс ввода аналоговой информации (А611 -8/2, А612-2, А612-9, БН-9А).

Источниками информации 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; пульт ручного ввода информации (ПРВИ) и пульт заявки на возврат (ПЗВ). ДН, установленные на позициях загрузки и разгрузки АГ-42, сигнализируют о наличии КШ на этих позициях. ДКВ и ДКН, размещенные на АО, совместно с ДП, установленными на каждой рабочей позиции линии, позволяют контролировать выполнение рабочих ходов АО. ПРВИ, находящийся у позиции загрузки, предназначен для ввода информации о номере технологического маршрута и номере позиции, с которой начинается обработка загруженной КШ. ПЗВ предназначен для ввода заявок на возврат разгруженных КШ на позицию загрузки.

Список литературы

2. Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий. Программирование обработки на станках с чпу. Справочник, - Л.: Машиностроение, 1990. – 592 с.

3. Роботизированные технологические комплексы / Г. И. Костюк, О. О. Баранов, И. Г. Левченко, В. А. Фадеев – Учеб. Пособие. – Харьков. Нац. аэрокосмический университет «ХАИ», 2003. – 214с.