А.Г.Схиртладзе В.Ю.Новиков
Вешопотест
мтшосгротшьных npomoipTB
Под редакцией
члена-корреспондента РАН Ю. М.Соломенцева
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и специальностям: «Технология машиностроения» и «Металлообрабатывающие станки и комплексы»
Москва «Высшая школа» 2002
УДК 621 ББК 34.5-4
С 92
Р е ц е н з е н т - кафедра «Технология машиностроения» Челябинского го сударственного технического университета (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф.
С Н. Корчак)
Схиртладзе, А.Г.
С 92 Технологическое оборудование машиностроительных произ водств: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов/А.Г. Схиртладзе, В. Ю. Новиков; Под ред. Ю.М. Соломенцева.- 2-е изд., перераб. и доп.-- М.: Высш. шк., 2001 - 407 с: ил.
ISBN 5-06-003667-7
Рассмотрены основные понятия и определения, управление, электроприво ды, гидрооборудование металлообрабатывающих станков, универсальные, токар ные, фрезерные, резьбообрабатывающие станки, станки сверлильно-расточной группы; рассмотрены устройство, кинематика, наладка, основные положения и принципы конструирования металлорежущих станков строгально-протяжной, шлифовальной, зубообрабатывающей групп, агрегатных, многоцелевых, станков для электрохимической и электрофизической обработки, а также вопросы при емки, эксплуатации и обслуживания.
Первое издание вьшшо в 1997 г.
Для студентов машиностроительных специальностей вузов. Может быть пользовано студентами техникумов и колледжей, а также инженерно-техничес работниками машиностроительных предприятий.
Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства «Высшая шко ла», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия издатель ства запрещается.
Введение | ||
1. Основные понятия о металлообрабатывающих станках | ||
1.1. Общие сведения о металлообрабатывающих станках | ||
1.2. Типовые механизмы металлообрабатывающего оборудования. . . . | ||
1.3. Общая методика наладки металлообрабатывающих станков | ||
1.4. Электроприводы металлообрабатьшающих станков | ||
1.5. Гидрооборудование металлообрабатьгоаюишх станков | ||
2. Общие сведения о станках с программным управлением (ПУ) . . . | ||
2.1. Назначение станков с программным управлением | ||
2.2. Типы систем программного управления станками | ||
2.3. Общие сведения о цикловом программном управлении станками | ||
2.4. Общие сведения о числовом программном управлении станками. . . | ||
2.5. Классификация систем числового программного управления | ||
2.6. Классификация и конструктивные особенности станков с ЧПУ. . . | ||
2.7. Основные блоки и узлы УЧПУ | ||
3. Металлообрабатывающие станки: устройство, кинематика, наладка | ||
3.1. Станки токарной группы | ||
3.2. Токарные автоматы и полуавтоматы | ||
3.3. Токарные станки с ПУ | ||
3.4. Станки сверлильно-расточной группы | ||
3.5. Станки сверлильно-расточной группы с ЧПУ | ||
3.6. Фрезерные станки | ||
3.7. Фрезерные станки с ЧПУ | ||
3.8. Резьбообрабатывающие станки | ||
3.9. Станки строгально-протяжной группы | ||
3.10. Шлифовальные станки | ||
3.11. Шлифовальные станки с ЧПУ | ||
3.12. Зубообрабатывающие станки | ||
3.13. Зубообрабатьгеающие станки с ЧПУ | ||
3.14. i^eraTHbie станки | ||
3.15. Агрегатные станки с ЧПУ | ||
3.16. Многоцелевые станки с ЧПУ | ||
3.17. Станки с ЧПУ для электрохимических и электрофизических методов | ||
обработки |
||
4. Технологическое оборудование автоматизированного производства . | ||
4.1. Назначение и классификация автоматизированных станочных систем | ||
механообработки | ||
4.2. Автоматические линии | |
4.3. Промышленные роботы (ПР) | |
4.4. Гибкие производственные модули (ГПМ) | |
4.5. Гибкие производственные системы (ГПС) | |
4.6. Роботизированные комплексы | |
4.7. Гибкие автоматизированные участки (ГАУ) | |
Г л а ва 5. Эксплуатация металлообрабатътаюощх станков | |
5.1. Транспортирование и установка станков | |
5.2. Испытания станков | |
5.3. Паспортизация станков | |
5.4. Производственная эксплуатация и обслуживание станков | |
5.5. Особенности эксплуатации станков с ЧПУ | |
5.6. Особенности эксплуатации гибких производственных систем. . . . | |
Список литературы |
ВВЕДЕНИЕ
Развитие производства во многом определяется техническим про грессом машиностроения. Увеличение выпуска продукции машино строения осуществляется за счет интенсификации производства на основе широкого использования достижений науки и техники, приме нения прогрессивных технологий.
Металлообрабатывающие станки наряду с кузнечно-прессовым оборудованием являются основным оборудованием машиностроитель ных заводов. Повышение эффективности производства возможно пу тем его механизации и автоматизации, оснащения высокопроиз водительными станками с ЧПУ, промышленными роботами (ПР), создания и внедрения гибких производственных систем. Настоящей задачей отечественной станкоинструментальной промышленности яв ляется создание высокопроизводительных конкурентоспособньгх стан ков различного технологического назначения и прогрессивных конструкций режущего инструмента, обеспечивающих высокую эф фективность и точность обработки.
Развитию станкостроения в России в XVII веке и первой половине XVIII века во многом способствовали труды вьщающегося станкостро ителя А.К. Нартова, который создал токарно-копировальный станок. Большой вклад в отечественное станкостроение внесли российские самоучки Яков Батишев, который создал ряд сверлильных и других станков, Павел Захава, механик Тульского оружейного завода, постро ивший специальные сверлильные, опиловочные, отрезные станки для обработки оружейных стволов, Лев Собакин, Алексей Суркин и другие.
Новые технологические процессы и реализующие их станки, пред ложенные российскими мастерами и техниками в XVIII веке, позво лили освоить производство взаимозаменяемых деталей и узлов на 70-80 лет раньше, чем в Европе.
Большой вклад в развитие станкостроения внесли М.В. Ломоносов, который создал лобовые и сферотокарные (для обработки линз) станки, изобретатель Н.П. Кулибин, И.И. Ползунов, изготовивший инструмент и станки для токарной обработки паровых цилиндров.
в начале XIX века в России родилась новая наука - технология. В
ее основу легли достигнутые в XVIII веке успехи по взаимозаменяемо сти узлов при изготовлении и сборке различного оружия. Положения этой науки сформулировал академик З.М. Севергин, на десятки лет опередивший западных машиностроителей.
В 1610 г. русский профессор И.А. Тиме положил начало науке обработки металлов. Он раскрыл сущность процесса резания, объяснил характер образования, строения и усадку стружки, вывел формулы для расчета действующих сил. Его соотечественник академик А.В. Гадолин, исходя из оптимальной скорости резания, предложил геометрический ряд коробок скоростей, который в настоящее время принят во всем мире.
С конца XIX века обработка резанием развивалась параллельно с совершенствованием инструментальных материалов, технологии и конструирования станков. Это привело к повышению скоростей реза ния и подачи, увеличению жесткости конструкции, росту мощности привода, улучшению механики станка.
Крупный вклад в развитие станкостроения внесли русские ученые К.А. Зворыкин, А.А. Брике, Я.Г. Усачев, Н.П. Гавриленко, П.Л. Чебышев.
В XX веке электрические приводы станков вытеснили трансмис сионные от паровой машины, с 1890 по 1910 гг. скорости резания возросли почти в 10 раз.
В период индустриализации страны было реконструировано и построено 8 станкоинструментальных предприятий, в числе которых московские заводы «Красный пролетарий» и «Серго Орджоникидзе».
В нашей стране впервые в мире были созданы автоматические линии, цехи и заводы. В 1939-1940 гг. на Волгоградском тракторном заводе была построена первая автоматическая линия станков. В 1950 г.
в г. Ульяновске вступил в действие первый в мире завод-автомат по изготовлению автомобильных поршней.
Нашей стране принадлежит приоритет в разработке устройств адаптивного управления станками. Эта работа, выполненная под ру ководством профессора B.C. Балакшина, стала основой для создания саморегулирующихся станочных комплексов, открывших путь к внед рению участков и цехов с малолюдной технологией.
Были разработаны быстропереналаживаемые гибкие производст венные системы (ГПС). Основой таких систем стали отечественные многооперационные станки с ЧПУ и автоматической сменой инстру мента, управляемые от ЭВМ.
Главным направлением по ускорению научно-технического про гресса является широкая автоматизация на основе применения авто матизированных станков, машин и механизмов, унифицированных модулей оборудования, робототехнических комплексов и вычислитель ной техники.
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКАХ
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКАХ
Классификация металлообрабатывающих станков. Металлообраба тывающий станок - это машина, предназначенная для обработки заготовок в целях образования заданных поверхностей путем снятия стружки или путем пластической деформации. Обработка производит ся преимущественно путем резания лезвийным или абразивным инс трументом. Получили распространение станки для обработки заготовок электрофизическими методами. Станки применяют также для выгла живания поверхности детали, для обкатывания поверхности роликами. Металлообрабатывающие станки осуществляют резание неметалличе ских материалов, например, дерева, текстолита, капрона и других пластических масс. Специальные станки обрабатывают также керами ку, стекло и другие материалы.
Металлообрабатывающие станки классифицируют по различным признакам, в зависимости от вида обработки, применяемого режущего инструмента и компоновки. Все серийно выпускаемые станки разде лены на девять групп, в каждой группе предусмотрены девять типов (табл. 1).
Станки одного и того же типа могут отличаться компоновкой (например, фрезерные универсальные, горизонтальные, вертикаль ные), кинематикой, т. е. совокупностью звеньев, передающих движе ние, конструкцией, системой управления, размерами, точностью обработки и др.
Стандартами установлены основные размеры, характеризующие станки каждого типа. Для токарных и круглошлифовальных станков это наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, для фрезерных станков - длина и ширина стола, на который устанавливаются зато-
1 . Классификация металлообрабатывающих станков
Автоматы и полуавтоматы | |||||||||||||||
Токарные | специали | Револьвер | Сверлиль | Карусель | Токарные | Многорез | Специаль |
||||||||
зированные | ндельные | пиндельные | и лобовые | ||||||||||||
Сверлиль | Вертикаль | Полуавто | Координа- | Специаль | Горизон-. | Отделоч | Горизон |
||||||||
ные и расточ | но-сверлиль | тно-расточ- | но-сверлиль тально-рас- | но-расточные тально-свер |
|||||||||||
пиндельные | |||||||||||||||
Шлифова | Специали | Заточные | Притироч |
||||||||||||
лифовальные лифовальные но-шлифова- зированные | шлифоваль | ||||||||||||||
шлифоваль | ровальные |
||||||||||||||
Комбини | |||||||||||||||
рованные | |||||||||||||||
Резьбона | Зуборез | Для обра | 3>"боотде- | ||||||||||||
резьбообра- | бежные для ные | ко зерные для зерные для ботки торцов резерные | резьбошли- |
||||||||||||
батывающие | цилиндричес нических | ко цилиндричес червячных | зубьев колес | фовальные |
|||||||||||
ких колес | ких колес и колес | ||||||||||||||
шлицевых ва | |||||||||||||||
Строгаль | Продоль | Продоль | Попереч | |||||||
ные однос ные двухс- но-строгаль ные | ные горизон | ные верти |
||||||||
и бесцент- |
||||||||||
тывающие | рово-обдиро- |
|||||||||
Для испы Делитель Баланси тания инст ные машины ровочные рументов
товки или приспособления, для поперечно-строгальных станков - наибольший ход ползуна с резцом.
Группа однотипных станков, имеющих сходную компоновку, ки нематику и конструкцию, но разные основные размеры, составляет размерный ряд. Так, по стандарту, для зубофрезерных станков общего назначения предусмотрено 12 типоразмеров с диаметром устанавлива емого изделия от 80 мм до 12,5 м.
Конструкция станка каждого типоразмера, спроектированная для заданных условий обработки, называется моделью. Каждой модели присваивается свой шифр - номер, состоящий из нескольких цифр и букв. Первая цифра означает группу станка, вторая - его тип, третья цифра или третья и четвертая цифры отражают основной размер станка. Например, модель 16К20 означает: токарно-винторезный станок с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки 400 мм. Буква между второй и третьей цифрами означает определенную модерниза цию основной базовой модели станка.
По степени универсальности различают следующие станки - уни версальные, которые используют для изготовления деталей широкой номенклатуры с большой разницей в размерах. Такие станки приспо соблены для различных технологических операций:
- специализированные, которые предназначены для изготовления однотипньЕС деталей, например, корпусных деталей, ступенчатых валов сходных по форме, но различных по размеру;
- специальные, которые предназначены для изготовления одной определенной детали или детали одной формы с небольшой разницей
в размерах.
По степени точности станки разделены на 5 классов: Н - станки нормальной точности, П - станки повышенной точности, В - станки высокой точности, А - станки особо высокой точности, С - особо точные или мастер-станки. В обозначение модели может входить буква, характеризующая точность станка: 16К20П - токарно-винторезный станок повышенной точности.
По степени автоматизации вьщеляют станки-автоматы и полуавто маты. Автоматом называют такой cTaiiOK, в котором после наладки все движения, необходимые для выполнения цикла обработки, в том числе загрузка заготовок и выфузка готовых деталей, осуществляется автоматически, т. е. выполняются механизмами станка без участия оператора.
Цикл работы полуавтомата выполняется также автоматически, за исключением загрузки-выфузки, которые производит оператор, он же осуществляет пуск полуавтомата после загрузки каждой заготовки.
С целью комплексной автоматизации для крупносерийного и мас сового производства создают автоматические линии и комплексы, объединяющие различные автоматы, а для мелкосерийного производ ства - гибкие производственные модули (ГПМ).
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
«ГЛАЗОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
Заочное отделение СПО
специальность 151001
ДОМАШНЯЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Оборудование машиностроительного производства
Выполнил
Третьякова Л.С.
Глазов 2012
Введение
Назначение и область применения РТК. РТК в кузнечно-прессовом производстве
Способы крепления оборудования на фундаменте
Литература
Введение
Роботы как универсальные автоматы, ведущие себя подобно человеку и выполняющие часть его функций - яркий пример применения идей писателей-фантастов в обычной жизни. Может именно поэтому общепризнанного определения, что такое робот, до сих пор нет. Что касается промышленных роботов, освобождающих рабочих от тяжелого, вредного, монотонного труда, то в нашей стране это понятие стандартизировано. В ГОСТ 25686-85 «Манипуляторы, автооператоры и промышленные роботы» записано следующее определение: промышленный робот - это автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Одно из основных преимуществ промышленного робота (ПР) - возможность быстрой переналадки для выполнения задач, отличающихся последовательностью и характером действий манипулятора. Поэтому ПР органично вписываются в современное автоматизированное машиностроительное производство.
Машиностроительные заводы ежегодно выпускают сотни тысяч различных станков, машин и технологического оборудования, большинство из которых крепится к фундаментам анкерными болтами различных конструкций, заглубленными в бетон на 30 диаметров болта и более. Для этих целей применяются миллионы анкеров, поэтому рациональный способ крепления ими оборудования имеет весьма важное значение.
1. Назначение и область применения РТК. РТК в кузнечно-прессовом производстве
РТК (роботизированный технологический комплекс) - это автономно действующая автоматическая станочная система, включающая одну и более единиц технологического оборудования и в состав которой входят промышленные роботы. На базе одних и тех же моделей станков могут создаваться РТК различных компоновок, комплектуемые промышленными роботами, обладающие различными технологическими и техническими возможностями.
Главная идея роботизированного технологического комплекса заключается в том, что промышленный робот должен использоваться в сочетании с определенным технологическим оборудованием, как, например, пресс, металлорежущий станок, сварочная установка, установка для нанесения покрытий и т.д., и предназначен для выполнения одной или нескольких конкретных технологических операций.
Применение промышленных роботов можно подразделить на выполнение роботами непосредственно основных технологических операций, и выполнение вспомогательных операций по обслуживанию основного технологического оборудования. К первым относится автоматическое выполнение роботами процессов сварки, сборки, окраски, нанесения покрытий, пайки, проведение контрольных операций, упаковки, транспортирования и складирования. Ко второй категории относится автоматизация с помощью роботов процессов механической обработки (обслуживания различных металлорежущих станков, шлифовальных и протяжных станков), прессов холодной и горячей штамповки, кузнечного и литейного оборудования, установок для термообработки, а также загрузки-разгрузки полуавтоматов дуговой сварки и контактных сварочных машин, при автоматизации операций сборки.
РТК, предназначенные для работы в ГПС (гибкие производственные системы), должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраиваться в систему.
В качестве технологического оборудования может быть использован промышленный робот.
Средствами оснащения РТК могут быть: устройства накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и другие устройства, обеспечивающие функционирование РТК.
При этом подразумевается одна единица технологического оборудования и один промышленный робот.
Если количество промышленных роботов и единиц технологического оборудования больше, то тогда это будет роботизированный технологический участок (РТУ). ГОСТ 26228-85 - совокупность роботизированных технологических комплексов, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или несколько единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами, в которой предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.
Роботизированная технологическая линия представляет собой совокупность РТК, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими ПР (промышленный робот) для выполнения операций в принятой технологической последовательности.
В книге «Роботизированные производственные комплексы» Ю.Г. Козырева приводятся следующие пять уровней автоматизации:- первый уровень - автоматизация цикла обработки, заключающаяся в управлении последовательностью и характером движений рабочего инструмента с целью получения заданной формы обрабатываемой детали. Наиболее полное воплощение автоматизация этого уровня получила в станках с ЧПУ;- второй уровень - автоматизация загрузочно-разгрузочных операций (установки и снятия детали со станка), позволяющая рабочему обслуживать несколько единиц технологического оборудования, т. е. перейти к многостаночному обслуживанию. Наибольшей универсальностью и быстротой переналадки характеризуются промышленные роботы, используемые для автоматизации вспомогательных и транспортных операций. Второй уровень автоматизации все чаще обеспечивается созданием роботизированных технологических комплексов; - третий уровень - автоматизация контроля, ранее выполняемого человеком: состояния инструмента и своевременной его замены; качества обрабатываемых изделий; состояния станка и удаления стружки, а также подналадки технологического процесса (адаптивное управление). Такая автоматизация освобождает человека от постоянной связи с машиной и обеспечивает длительную работу оборудования по обработке деталей одного типоразмера при минимальном участии или далее без участия человека в течение одной-двух смен.
Третий уровень автоматизации обеспечивается созданием адаптивных РТК., а также гибких производственных модулей. Согласно ГОСТ 26228-85, гибкий производственный модуль (ГПМ) - единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему;
четвертый уровень - автоматизация переналадки оборудования. На существующем оборудовании переналадка осуществляется вручную, что требует значительного времени. Поэтому важной задачей является совершенствование систем переналадки оборудования - применяемых приспособлений, инструмента и оснастки, а также методов задания циклов и режимов обработки. В идеале следует стремиться к созданию автоматических систем переналадки оборудования для выпуска новых изделий;- пятый уровень - гибкие производственные системы (ГПС), такая форма организации производственного процесса является высшей.
Рис. 1. Роботизированные технологические комплексы: а - однопозицнонный; б - групповой: в - многопознционный
В состав роботизированного технологического комплекса входят:1) технологическое оборудование (пресс, металлорежущий станок, установка для термообработки и т. д.);2) промышленный робот;3) вспомогательное, транспортное оборудование. Роботизированные технологические комплексы бывают: однопозиционные (рис. 1, а), имеющие наиболее простую структуру (ТО - технологическое оборудование, ПР - промышленный робот, ВО - вспомогательное оборудование); групповые (рис.1, б) и многопозиционные (рис.1, в).
РТК работает следующим образом. Заготовка, предварительно ориентированная во вспомогательном оборудовании (ВО), захватывается рабочим органом промышленного робота, переносится в рабочую зону технологического оборудования и устанавливается в нужном положении. Иногда этот процесс достаточно активный, как, например, при обработке заготовки на токарном станке. Нужно остановить шпиндель станка, дать команду на открытие зажимного приспособления (патрона, цанги и т. д.), точно установить заготовку в зажимное приспособление, зажать его, отвести рабочий орган робота и включить станок на обработку детали. По окончании цикла обработки необходимо остановить станок, взять обработанную деталь и перенести во вспомогательное оборудование В02. Обработанные детали либо устанавливаются ориентированными в пространстве, либо помещаются в тару навалом. Технологическое оборудование, рекомендованное для применения в составе РТК, должно быть достаточно распространенным и перспективным с точки зрения конструкции, технологичности, эксплуатационных параметров и степени автоматизации. Технологическое оборудование должно иметь устройство числового программного или хотя бы циклового управления. Если это условие не соблюдено, то могут возникнуть непредвиденные трудности при стыковке ТО с промышленным роботом, которые приведут к неоправданным затратам времени и средств.
Вспомогательные устройства РТК можно разделить на несколько типов.
Рис. 2. Стационарные бункерные вспомогательные устройства РТК
Стационарные вспомогательные устройства, жестко устанавливаемые в определенном положении, предназначены для подачи ориентированных заготовок в зону обслуживания промышленного робота.Во вспомогательных устройствах лоткового или бункерного типа (рис.2) изделия могут предварительно загружаться оператором, подаваться в рабочую позицию под собственным весом или с помощью специальных устройств.Подвижные (сменные) технологические приспособления, как правило, имеют прямоугольную, плоскую форму, на их верхней поверхности располагаются изделия в специальных гнездах (рис.3).
Рис.3. Подвижные (сменные) технологические приспособления - паллеты.
Такие устройства позволяют производить загрузку вне PTK, например, на складе, и могут быть поданы в рабочую зону автоматически, скажем с помощью робокара.Вращающиеся вспомогательные устройства представляют собой вращающийся круглый стол с шаговым приводом. Заготовки располагаются по периферии стола в специальных гнездах или на штырях в зависимости от ее конфигурации. На (рис.4) показаны различные варианты компоновки таких накопителей. Недостаток накопителей такого типа - их ограниченная емкость.
Рис.4. Вращающиеся накопители Транспортные вспомогательные устройства представляют собой цепной, многозвенный конвейер, перемещающийся в горизонтальной плоскости на двух звездочках, одна из которых - ведущая - с шаговым приводом (рис.5). Преимущество таких накопителей - относительно большая емкость и возможность соединения с другим РТК или иным оборудованием.
Рис.5.Транспортные накопители (конвейеры) РТК
Несмотря на то, что такие бункерные загрузочно-ориентирующие устройства (в этом случае термин соответствует их функциональному назначению) характеризуются высокой степенью автоматизации и освобождают рабочего от процедуры установки изделий. Они не могут применяться во всех случаях из-за хрупкости и повышенной сцепляемости заготовок, требований к качеству поверхности и т. д. Как правило, эти устройства осуществляют первичное ориентирование и поштучное отделение заготовок. Существует несколько способов выноса деталей из навала, в том числе карманчиковый, крючковой (штыревой), секторные лопастной, щелевой, отбор под действием собственного веса и т. д. Достаточно широко применяются вибрационные бункерные устройства, которые наряду с рядом преимуществ имеют и некоторые недостатки (вибрации, повышенный шум, сложность настройки и т. д.).Вспомогательное оборудование предназначено для:1) накопления определенного количества ориентированных заготовок на начальной позиции комплекса;2) поштучной выдачи заготовки в определенную точку пространства для взятия ее схватом робота (при необходимости);3) транспортирования заготовок и изделий между последовательно расположенным оборудованием внутри комплекса с сохранением ориентации;4) переориентации заготовок и изделий, если это нужно;5) хранения межоперационного задела и задела между комплексами.Вспомогательное оборудование, входящее в состав транспортно-накопительной системы, как правило, не имеет между собой ни конструктивных, ни информационных связей и все команды получает от технологического оборудования и промышленных роботов. В качестве накопительных устройств в комплексе могут применяться лотки (скаты, склизы), шаговые конвейеры различного типа, цепные конвейеры, круговые накопительные устройства, тупиковые накопители, роликовые конвейеры и многоместная тара. Соответствующий тип транспортно-накопительного устройства выбирают, тщательно анализируя заготовку и изделия, особенности технологического оборудования и промышленных роботов. Единичное обслуживание оборудования обеспечивается автономным или встроенным в оборудование ПР. Минимальные задачи, решаемые таким РТК, состоят в автоматизации операций обработки детали, ее установки-снятия, базировании и фиксации в рабочей зоне, а также в обеспечении связи с транспортными и информационными потоками основного производства. Разновидностью этой схемы является обслуживание несколькими роботами группы машин, число которых меньше числа ПР, имеющее место в РТК с машинами литья под давлением, при обслуживании листоштамповочных прессов и оборудования других типов (например, в станочных центрах, где один ПР осуществляет установку - снятие детали, а другой - смену инструмента и снаряжение инструментального магазина станка). При этом в состав РТК помимо ПР могут входить автооператоры различного назначения (например, в РТК с машинами литья под давлением). А б
а - встраивание робота в оборудование; б - расположение робота у основного технологического оборудования; в - Обслуживание несколькими роботами группы машин, число которых меньше числа ПР.
Групповое обслуживание оборудования при его линейном, линейно-параллельном или круговом расположении может осуществляться одним ПР, обеспечивающим помимо операций, названных ваше, еще и межстаночное транспортирование деталей. При этом с помощью ПР решаются также задачи диспетчирования работы оборудования, входящего в состав РТК, элементов транспортных систем и дополнительных механизмов. Разновидностью указанной схемы является обслуживание несколькими ПР. группы станков, число которых превышает число роботов. При этом можно не только обеспечить обработку деталей с различной последовательностью операций, но и сократить простои основного технологического оборудования, связанные с многостаночным обслуживанием, выполняемым ПР. А б
В г
а - Обслуживание несколькими роботами группы машин, число которых превышает число ПР. Обработка деталей с постоянной последовательностью операций б - Возможность изменения последовательности обработки и пропуска операций в - Обслуживание одним ПР группы машин. Круговое расположение оборудования (до пяти единиц, не более) г - Линейное расположение оборудования (количество регламентируется коэффициентом использования оборудования в робота)
В зависимости от серийности производства, в котором используется РТК с групповым обслуживанием оборудования, для такого комплекса могут быть применены различные организационные формы загрузки основного технологического оборудования от независимой работы каждого станка, до превращения РТК в поточную линию. Однако для обеспечения необходимой гибкости производства в РТК с групповым обслуживанием ПР необходимо предусматривать создание межоперационных заделов, обеспечение возможности пропуска отдельных операций на некоторых типах деталей, изменения порядка обработки и т.п. С помощью ПР должна решаться и задача независимой доставки деталей к станкам и их межстаночного транспортирования. Индивидуальное выполнение основных технологических операций, таких как сварка, окраска, сборка и т.п., осуществляется технологическим или универсальным ПР, на базе которого организуется РТК, включающий различного рода вспомогательные, транспортные, ориентирующие устройства и механизмы, работа которых контролируется системами программного управления робота. Промышленные роботы нашли применение в различных сферах машиностроительного производства. Например, при механической обработке деталей с помощью промышленные роботы автоматизируют: ·установку заготовок в рабочую зону станка и (при необходимости) контроль правильности их базирования;
·снятие готовых деталей со станка и размещение их в тару (накопитель);
·передачу деталей от станка к станку; кантование деталей (заготовок) в процессе обработки;
·смену инструментов.
РТК в кузнечно-прессовом производстве Промышленные роботы давно и успешно применяются в кузнечно-прессовом производстве. Это объясняется тем, что процессы кузнечно-прессового производства весьма кратковременны и промышленный робот достаточно полно загружен. Кроме того, в кузнечно-прессовом и штамповочном производстве очень велик удельный объем вспомогательных и транспортных операций, особенно когда изделие обрабатывается последовательно на нескольких прессах. Наконец, одной из важных причин широкого применения промышленных роботов в этом производстве является желание понизить опасность и травматизм, связанные с особенностями производства. Нельзя не отметить и тот факт, что заготовки часто имеют высокую температуру и острые края, повышающие трудность и опасность их транспортирования. Гуманное желание освободить человека от однообразной, монотонной и трудной работы требует от разработчиков особого внимания к этому типу производства.Роботизированные технологические комплексы в кузнечно-прессовом и штамповочном производстве создают для автоматизации следующих операций: холодной листовой штамповки; горячей и холодной объемной штамповки; ковки; штамповки изделий из пластмасс и порошков.Методом холодной листовой штамповки выполняются некоторые разделительные и формообразующие операции. Поскольку для разделительных операций исходной заготовкой, как правило, служит непрерывный материал (ленты, рулоны, полосы, прутки и т. д.), с которым использование современных конструкций промышленных роботов пока нецелесообразно, создание роботизированных технологических комплексов предусматривается только для формообразующих штамповочных операций, выполняемых на штучных заготовках.При создании РТК в листоштамповочном производстве промышленные роботы должны выполнять вспомогательные и транспортные операции по переносу заготовки из подающего устройства в рабочее пространство штампа пресса и удалению изделия после штамповки в приемное устройство или в последующий пресс. Исходными заготовками для листоштамповочных РТК могут быть плоские и объемные штучные заготовки, имеющие правильную геометрическую форму и позволяющие использовать подающее устройство с поштучной выдачей заготовок в соответствующий хват робота. Процесс объемной штамповки включает в себя следующие операции: получение исходной заготовки; нагрев ее до температуры ковки; штамповку; отделение отходов от поковки, термообработку поковки; очистку ее поверхности, а иногда и калибровку. Автоматизация технологического процесса горячей штамповки предусматривает организацию ориентированной передачи заготовки и полуфабриката по всем позициям, установку заготовки в штампы, включение пресса, а также нанесение технологической смазки на рабочую поверхность штампа. Весь перечисленный объем вспомогательных операций может выполняться современными промышленными роботами при условии обеспечения ориентированной подачи заготовки на исходную позицию пресса в положении, удобном для захвата роботом и выталкивания изделия после выполнения каждого перехода с соблюдением тех же условий.В качестве исходного материала при объемной штамповке используются штучные заготовки, отрезанные из проката круглого, квадратного или прямоугольного сечения, которые могут захватываться и удерживаться универсальными устройствами, используемыми промышленными роботами.Захват и перенос деталей промышленным роботом после штамповки возможен при наличии у детали соответствующего расположения базовых поверхностей. Это накладывает ограничения на номенклатуру деталей, штамповка которых может быть автоматизирована с использованием промышленных роботов. Применение промышленных роботов может вызвать и некоторые изменения формы детали- введение технологических прибылей, платиков и т. д. В свою очередь, к промышленным роботам, применяемым на операциях объемной штамповки, предъявляются специальные требования по тепло-, пыле- и виброзащищенности, которые должны обеспечивать надежность работы комплекса. Планировка робототехнического комплекса в кузнечно-прессовом и штамповочном производстве должна осуществляться с учетом типа пресса, модели промышленного робота, конкретных конструкций вспомогательных механизмов и формы изделия. Для этих целей часто используются двурукие роботы.Составные части РТК должны иметь:1)возможность управления работой прессов, роботов и вспомогательного оборудования с помощью системы программного управления;2)возможность переналадки на штамповку различных изделий; продолжительность переналадки желательно иметь не более 60... 90 мин, что позволит использовать комплексы в серийном и даже мелкосерийном производстве;3)обезжиривание перед загрузкой на исходную позицию листовых заготовок из немагнитного материала во избежание их слипания; 4)минимальные заусенцы во избежание сцепления заготовок;5)искривление заготовок из плоскости, не превышающее 2 % длины и ширины заготовки.Промышленные роботы должны иметь: возможность быстрой смены ЗУ при переходе на штамповку нового изделия; регулировку, обеспечивающую быструю перестройку на работу с новыми изделиями, а также разъемы и места подключения энергоносителя и линий связи с технологическим оборудованием и вспомогательными устройствами. Типичная компоновка роботизированного технологического комплекса в кузнечно-прессовом производстве приведена на рис.6. В состав такого РТК входят: магазинное устройство 7, выдающее плоские заготовки на исходную (загрузочную) позицию промышленного робота; двурукий промышленный робот 5 с цикловым программным управлением, загружающий заготовки в штамп и снимающий с него отштампованные полуфабрикаты; пресс 1, выполняющий собственно технологическую операцию; ЗУ 2 манипулятора пневматического или электрического типа (для плоских заготовок); приемная тара 3 с тележкой; устройство 6 циклового программного управления комплексом и ограждение 4, исключающее возможность проникновения человека в опасную зону во время работы РТК. Рис.6. Типовая компоновка РТК в кузнечно-прессовом производстве
Способы крепления оборудования на фундаменте
Фундаменты под оборудование разрабатываются по строительным заданиям заводов-изготовителей, чертежи которых выдаются вместе с паспортом оборудования. Высота фундамента для многих видов оборудования определяется длиной заделки болтов. Большие длины болтов вызывают необходимость делать фундаменты массивными, что сдерживает применение более эффективных плитных и рамных конструкций. В состав исходных данных для проектирования фундаментов металлорежущих станков, должны входить: ·чертеж опорной поверхности станины станка с указанием опорных точек, рекомендуемых способов установки и крепления станка;
·данные о значениях нагрузок на фундамент: для станков с массой до 10т - общая масса станка, а для станков с массой более 10т - схема расположения статических нагрузок, передаваемых на фундамент;
·для монтажа станков, требующих ограничения упругого крена фундамента, - данные о предельно допустимых изменениях положения центра тяжести станка в результате установки тяжелых деталей и перемещения узлов станка (или максимальные значения масс деталей, массы подвижных узлов и координаты их перемещения), а также данные о предельно допустимых углах поворота фундамента относительно горизонтальной оси;
·данные о классе станков по точности, а также о жесткости станины станков, о необходимости обеспечения жесткости за счет фундамента и о возможности частой перестановки станков;
·для монтажа высокоточных станков - указания о необходимости и рекомендуемом способе их виброизоляции: кроме того, в особо ответственных случаях для таких станков (например, при установке/ монтаже высокоточных тяжелых станков или при установке/ монтаже высокоточных станков в зоне интенсивных колебаний оснований) в исходных данных для проектирования должны содержаться результаты измерений колебаний грунта в местах, предусмотренных для установки/ монтажа станков, и другие данные, необходимые для определения параметров виброизоляции (предельно допустимые амплитуды колебаний фундамента или предельно допустимые амплитуды колебаний элементов станка в зоне резания и т.п.)
Технологическое оборудование, как правило, крепят к фундаментам с помощью фундаментных болтов. Обычно их изготовляют из мягких, малоуглеродистых сталей (Ст З) или из сталей повышенной прочности. Нельзя только применять высокоуглеродистые хрупкие стали из-за необходимости рихтовки болтов. Крепление оборудования к фундаментам осуществляется в настоящее время при помощи глухих болтов, съёмных болтов, а также анкерных болтов, устанавливаемых в колодцах. Болты для крепления технологического оборудования по своему назначению делятся на конструктивные и расчетные (силовые). Конструктивные болты служат для фиксации оборудования на фундаментах и для предотвращения случайных смещений. Такие болты предусматриваются для оборудования, устойчивость которого против опрокидывания, сдвига или скручивания обеспечивается собственным весом. Расчетные болты воспринимают нагрузки, которые возникают при работе технологического оборудования. Болты в зависимости от способа установки их подразделяются на следующие основные виды: устанавливаемые непосредственно в массив фундамента - болты глухие; (с отгибом, с анкерной плитой, составные с анкерной плитой) устанавливаемые в массив фундамента с изолирующей трубой - болты съемные; (без амортизирующих элементов,с амортизирующими элементами) устанавливаемые в готовые фундаменты в просверленные скважины - болты глухие и съемные; (конические с распорными цангами, конические с распорной втулкой, составные с распорным конусом) устанавливаемые в колодцах - болты глухие; (с отгибом) Болты глухие, устанавливаемые непосредственно в массив фундамента, могут выполняться: с отгибами (рис. 1);
Рис. 1 Фундаментные болты с отгибом а - с резьбой диаметром от М10 до М48; б - с резьбой диаметром от М56 до М125 Болты с отгибами, как наиболее простые в изготовлении, должны применяться в случаях, когда высота фундаментов не зависит от глубины заделки болтов в бетон. с анкерными плитами (рис. 2);
Рис. 2. Фундаментные болты с анкерными плитамиа - с резьбой диаметром от М10 до М48; б - с резьбой диаметром от М56 до М140
Болты с анкерными плитами, имеющие меньшую глубину заделки в бетон по сравнению с болтами с отгибами, должны применяться в случаях, когда высота фундамента определяется глубиной заделки болтов в бетон. составными с анкерными плитами (рис. 3).
Рис. 3. Фундаментный болт составной с анкерной плитой с резьбой диаметром от М24 до М64
Болты составные с анкерными плитами применяются в случаях установки оборудования методом поворота или надвижки (например, при монтаже вертикальных цилиндрических аппаратов химической промышленности). В этих случаях муфта и нижняя шпилька с анкерной плитой устанавливается в массив фундамента во время бетонирования, а верхняя шпилька ввертывается в муфту на всю длину резьбы после установки оборудования через отверстия в опорных частях. Болты съемные, устанавливаемые в массив фундамента с изолирующей трубой, могут выполняться: без амортизирующих элементов (рис. 4); с амортизирующими элементами (тарельчатыми пружинами) (рис. 5). Болты без амортизирующих элементов состоят из шпильки и анкерной арматуры (трубы и плиты). Анкерная арматура закладывается в фундамент во время бетонирования фундамента, а шпилька устанавливается свободно в трубе после устройства фундамента.
Рис. 4. Фундаментные болты с изолирующей трубойа - с резьбой диаметром от М24 до М48; б - с резьбой диаметром от М56 до М125
Рис. 5. Фундаментный болт с изолирующей трубой и амортизирующими элементами Болты с амортизирующими элементами состоят из шпильки, анкерной арматуры (трубы и плиты) и тарельчатых пружин, устанавливаемых в нижней части болта. Съемные болты без амортизирующих и с амортизирующими элементами следует применять для крепления тяжелого прокатного, кузнечно-прессового и другого оборудования, вызывающего большие динамические нагрузки, а также в случаях, когда болты в процессе эксплуатации оборудования подлежат возможной замене. Болты с амортизирующими элементами (тарельчатыми пружинами) обеспечивают прочность соединения при меньших глубинах заделок болтов в бетон по сравнению с болтами без амортизирующих элементов за счет упругих деформаций тарельчатых пружин; при этом необходимо предусматривать возможность доступа к нижней части болтов. Болты, устанавливаемые в готовые фундаменты в просверленные скважины, подразделяются на: прямые, закрепляемые с помощью эпоксидного клея (рис. 6); конические, закрепляемые с помощью цементной зачеканки, распорных цанг и распорных втулок (рис. 7); составные с распорным конусом (рис. 8).
Рис. 6. Фундаментный болт на эпоксидном клею
Рис. 7. Фундаментные болты коническиеа - с цементной зачеканкой с резьбой диаметром от М12 до М48; б - с распорными цангами с резьбой диаметром от М12 до М48; в - с распорной втулкой с резьбой диаметром от М12 до М.48
Рис. 8. Фундаментный болт составной с распорным конусом с резьбой диаметром от М12 до М24
Болты, устанавливаемые в готовые фундаменты, должны применяться во всех случаях, когда это возможно по технологическим и монтажным условиям. Болты, закрепляемые эпоксидным клеем, могут устанавливаться как до, так и после монтажа и выверки оборудования через отверстия в опорных частях. Болты с распорными цангами и распорными втулками позволяют вводить крепление в эксплуатацию сразу же после установки болтов в скважины. Кроме того, такие болты, в случае необходимости, могут быть извлечены из скважин и использованы повторно. Болты составные с распорным конусом следует применять только для конструктивного закрепления оборудования. Болты, устанавливаемые в колодцах (рис. 9), допускается применять только в тех случаях, когда они не могут быть (по тем или иным причинам) установлены в просверленные скважины. Рис. 9. Фундаментный болт, устанавливаемый в колодце с резьбой диаметром от М12 до М48
Фундаментные болты, предназначенные для работы в условиях агрессивной среды и повышенной влажности, должны проектироваться с учетом дополнительных требований, предъявляемых главой СНиП по защите строительных конструкций от коррозии. Различают три способа крепления оборудования на фундамент, каждому из которых соответствует своя конструкция стыков «фундамент - оборудование» (рис.10): На металлические опоры (например, пакеты плоских подкладок, клинья, опорные башмаки) с последующей подливкой бетонной смеси (вид 1,рис. 10, а). Подливка имеет вспомогательное, защитное или конструктивное назначение. При необходимости регулировки оборудования в процессе эксплуатации подливку не производят (о чем должно быть указание в проекте производства монтажных работ). При этом способе соотношение суммарной площади контакта опор с поверхностью фундамента и суммарной площади поперечного сечения болтов должно быть не менее 15. На бетонную подливку (вид 2,рис.10,6). При этом способе эксплуатационные нагрузки передаются на фундамент через бетонную подливку. Марка бетона подливки в этом случае должна быть на одну ступень выше марки бетона фундамента. Непосредственно на фундамент (вид 3,рис.10,в).Этот способ, как и предыдущий, называют методом бесподкладочного монтажа оборудования. Нагрузки от оборудования передаются непосредственно на выверенную поверхность фундамента. Конструкцию стыков указывают в монтажных чертежах или в инструкции на монтаж оборудования. При отсутствии указаний в инструкциях завода-изготовителя оборудования или в проекте фундамента конструкция стыка и тип опорных элементов назначаются монтажной организацией.
Рис. 10. Способы крепления оборудования на фундамент: а - на металлические пакеты, б - на бетонную подливку (при бесподкладочном методе монтажа), в - непосредственно на фундамент; 1 - оборудование, 2 - металлические пакеты, 3 - бетонная подливка, 4 - регулировочные (установочные) болты, 5 - фундамент. Литература роботизированный технологический комплекс оборудование 1.Синица Л.М. Организация производства: Учеб. пособие для студентов вузов. - 2 - изд., перераб и доп. - Мн.: УП "ИВЦ Минфина", 2004 г.
.Людковский И.Г., Шарстук В.И. Прогрессивные методы крепления оборудования к фундаментам. М., Стройиздат, 1978 г.
.Машиностроительное производство: Учеб. пособие для среднетехн. учебн. заведений / Вороненко В.П., Схиртладзе А.Г., Боюханов Б.Ж.; под ред. Ю.М. Соломенцева. - М.: ВШ, 2000 г.
.Козырев Ю.Г. Промышленные роботы. - М.: Машиностроение, 1983 г.
.Линц В.П., Максимов Л.Ю. Кузнечно-прессовое оборудование и его наладка. - М.: ВШ, 1975 г.
Машиностроительный комплекс представляет сложное межотраслевое образование, включающее машиностроение и металлообработку. Машиностроение объединяет специализированные отрасли, сходные по технологии и используемому сырью. Металлообработка включает промышленность металлических конструкций и изделий, а также ремонт машин и оборудования.
Машиностроение является ведущей отраслью тяжелой индустрии страны. Создавая наиболее активную часть основных производственных фондов -- орудия труда, машиностроение в значительной степени оказывает влияние на темпы и направления научно-технического прогресса в различных отраслях хозяйственного комплекса, на рост производительности труда и другие экономические показатели, определяющие эффективность развития общественного производства. На долю машиностроения приходится около 1/5 объема выпускаемой продукции промышленности страны, почти 1/4 основных промышленно-производственных фондов и 1/3 промышленно-производственного персонала.
Ассортимент выпускаемой продукции машиностроения отличается большим многообразием, что обусловливает глубокую дифференциацию его отраслей и влияет на размещение производств, выпускающих различные виды продукции.
В настоящее время в машиностроении по степени технической оснащенности выделяют пять уровней технологического уклада.
Первый уровень представлен производством оборудования для горнодобывающей промышленности и предприятий, перерабатывающих первичное сырье.
Второй уровень связан с производством оборудования для сельского хозяйства.
Третий уровень представлен производством оборудования для черной и цветной металлургии, производством строительных материалов.
Четвертый уровень включает автомобильную и подшипниковую промышленность, электротехническое машиностроение и др.
Пятый уровень представляют предприятия, связанные с высокими технологиями: это -- производство ЭВМ, оптико-волоконная техника, роботостроение, производство станков и оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), ракетно-космическое производство, авиационная промышленность.
В структуре машиностроения насчитываются 19 крупных комплексных отраслей, более 100 специализированных подотраслей и производств.
К комплексным отраслям, сходным по технологическим процессам и используемому сырью, относятся тяжелое, энергетическое и транспортное машиностроение, электротехническая промышленность, химическое и нефтяное машиностроение, станкостроительная и инструментальная промышленность, тракторное и сельскохозяйственное машиностроение, машиностроение для легкой и пищевой промышленности.
В течение длительного периода темпы развития машиностроения опережали развитие промышленности в целом. Высокие темпы были характерны для отраслей, определяющих научно-технический прогресс, и в первую очередь станкостроения, приборостроения, электротехнической и электронной промышленности, производства средств вычислительной техники, авиакосмического производства.
Достижения машиностроительного комплекса характеризовались не только ростом объемов его производства, но и созданием и выпуском прогрессивных видов продукции, внедрением более современных технологий.
В последние десятилетия машиностроительный комплекс формировался в соответствии с текущими потребностями экономики и обороны страны под конкретную номенклатуру конечной продукции. В результате были созданы предметно-специализированные предприятия с жесткими технологическими связями, низкой гибкостью и мобильностью производства.
Кризисная ситуация, назревшая в стране к началу 1990-х годов, существенно отразилась на отрасли. Структура машиностроения отличалась крайней утяжеленностью с высокой степенью милитаризации. Отмечались высокий уровень концентрации и монополизации производства, избыточная, неэффективная производственная активность. Лишь около 1/4 новых технологий соответствовали мировому уровню.
В результате в СССР стали происходить нарушения договорных обязательств по поставкам продукции, натурализация обмена, возникновение в широких масштабах бартерных сделок. Менялись налаженные связи по поставкам комплектующей и конечной продукции машиностроения. Высокий уровень территориального разделения труда, а также монополизм, присущий машиностроительному комплексу СССР, явились причиной отсутствия в России целого ряда производств, необходимых для нормального функционирования как машиностроения, так и всего хозяйственного комплекса страны.
За период 1998--2009 гг. объем промышленной продукции машиностроения возрос в 9,1 раза и составил 2,6 трлн руб. Деиндустриализация экономики отразилась и на машиностроительном комплексе. Отрасли машиностроения пятого уровня, ориентированные на выпуск наукоемкой продукции, сократили производство с 45,3 до 22,5%. Выпуск высокопроизводительного наукоемкого оборудования, оснащенного электронными устройствами и микропроцессорным управлением, за отмеченный период сократился в десятки раз, а по некоторым номенклатурным позициям -- в сотни раз. Так, производство станков с ЧПУ сократилось в 142 раза. В стране в 2007 г. было изготовлено всего 200 станков с ЧПУ, а в Японии (для сравнения) -- около 35 тыс., свыше половины из них были реализованы на мировом рынке. Производство кузнечно-прессовых машин с ЧПУ сократилось с 370 до 22 единиц, или в 16,8 раза. В значительных объемах сократился также выпуск прогрессивного режущего инструмента, особенно из керамики, поликристаллических синтетических алмазов и сверхтвердых материалов, абразивных микропорошков. Тогда как производство продукции четвертого уклада (автомобилей) осталось практически без изменений и составило 1,1 млн шт.
Ухудшилось внешнеторговое сальдо по продукции машиностроения: если в 1990 г. объем импорта превышал объем экспорта на 33%, то в 2009 г. -- почти на 90%. Общее снижение экспортного потенциала машиностроения вызвано как внешними, так и внутренними факторами. К первым относятся разрушение предметной специализации, существовавшей в рамках СЭВ и СССР, а также изменение соотношения цен производителей сырьевых и обрабатывающих отраслей. Индексы роста цен по сырьевым отраслям превысили соответствующие показатели для машиностроительного комплекса по электроэнергетике более чем в 4 раза, топливной промышленности примерно в 3 раза, черной металлургии почти в 2 раза. Вследствие этого цена факторов производства машиностроительной продукции (за исключением труда) приблизилась к мировой.
К внешним факторам снижения экспортного потенциала относятся низкая (по сравнению с зарубежными аналогами) конкурентоспособность выпускаемой продукции и неготовность к активной деятельности в области мониторинга рынков, маркетинга и обслуживания техники в сфере эксплуатации.
Главным сдерживающим фактором развития машиностроения с 1992 г. выступает сокращение инвестиций в развитие машиностроительного комплекса, высокий износ основных производственных фондов, устаревшие технологии в машиностроительном комплексе.
Структурные изменения в выпуске продукции машиностроения отражают сдвиги в экономике в целом и в ее отраслях.
Повышение удельного веса ремонта машин и оборудования с 8,5 до 14% отражает естественный процесс экономического кризиса и необходимость поддерживать в работоспособном состоянии стареющий парк техники. Недостаточно продуманная политика на ориентацию развития топливно-сырьевых отраслей определила повышение в отраслевой структуре доли машиностроения с 7,8 до 18,9%. В то же время удельный вес наукоемких отраслей, определяющих научно-технический прогресс и повышение производительности труда (приборостроение, машиностроение оборонного комплекса), сократился с 45,3 до 27,6%. Снижение доли структурообразующих отраслей машиностроения представляет угрозу невыполнения им одной из главных ролей -- обеспечения воспроизводственного процесса в экономике, обновления ее на основе прогрессивной техники и технологии, т.е. реструктуризации. В настоящее время машиностроение использует лишь 10--15% мощностей, имевшихся на начало 1992 г., и без внедрения наукоемких технологий. В то же время отечественные технологические разработки позволяют производить широкий спектр техники с высокими трудо-, энерго- и материалосберегающими характеристиками. Широкое внедрение ресурсосберегающих технологий обходится в 2--3 раза дешевле увеличения объемов добычи топлива и сырья, что особенно важно для потребителя в условиях приближения роста цен на производство к мировым. Следовательно, основные тенденции, наблюдаемые в машиностроении, свидетельствуют об отходе как от ведущих мировых тенденций (рост наукоемкой продукции), так и от функции технологического обеспечения воспроизводственного процесса в экономике.
В 1997 г. впервые за годы экономических реформ в России в машиностроении отметились положительные сдвиги в объеме производства. По сравнению с 1996 г. производство отечественных цветных телевизоров увеличилось в 2,4 раза, персональных ЭВМ -- на 29,8%, автобусов -- на 21,6, легковых автомашин -- на 13,5%. Доля машин и оборудования в общем объеме российского экспорта возросла с 9,6 до 10,1%, в том числе в экспорте в страны дальнего зарубежья -- с 7,8 до 8,2%. В целом выпуск продукции машиностроения и металлообработки повысился на 3,5%. 1997 г. стал годом активного формирования нового облика машиностроения. Свидетельством этого процесса являются ориентация на текущий платежеспособный спрос (как внутренний, так и внешний), кооперация с ведущими зарубежными производителями с целью выпуска конкурентоспособной продукции, рационализация схем комплектования конечных продуктов, регионализация и локализация машиностроения в экспортно-ориентированных ФПГ, существенно меньшие по сравнению с дореформенным периодом объемы производства.
Однако финансовый кризис августа 1998 г. негативно отразился на экономике России, в том числе и на машиностроительном комплексе. Объемы промышленного производства здесь сократились на 4,9% по сравнению с 1997 г. Некоторая положительная динамика стала отмечаться с 1999 г.
В ходе приватизации произошла существенная децентрализация производства. Число действующих организаций в машиностроительном комплексе за 1992--2009 гг. увеличилось с 5,2 до 50,3 тыс., что создает возможности для структурного маневра, формирования новых конкурентоспособных отраслей, для гибкости и мобильности. Акционирование и приватизация в гражданском машиностроении близки к завершению. В оборонных отраслях государственный сектор еще обеспечивает около 40% объема выпуска промышленной продукции. В результате приватизации стирается грань между гражданскими предприятиями машиностроения и оборонного комплекса (исключая небольшое число сохранившихся военных заводов). В одни и те же ФПГ вошли как оборонные, так и гражданские предприятия. Например, в группе «Сокол» из 10 заводов пять относятся к оборонной промышленности, три -- к электротехнической и два -- к автомобильной.
В то же время на большинстве приватизированных предприятий существенные изменения в структуре, номенклатуре и объемах производства продукции еще не произошли. Поэтому экономический эффект в результате разгосударствления предприятий пока не достигнут.
В отраслевой структуре промышленности на долю машиностроения приходится 18,9%. Машиностроение занимает важное место в экономике регионов России. В структуре промышленного производства товарной продукции федеральных округов на долю машиностроения приходится от 8,8 до 28,7%. Особенно высок уровень его развития в Приволжском, Северо-Западном и Центральном федеральных округах.
В отличие от других отраслей промышленности на размещение отраслей машиностроительного комплекса в наименьшей степени влияют природные факторы (наличие полезных ископаемых, обеспеченность водными ресурсами) и весьма существенно воздействие экономических факторов, таких, как обеспеченность территории трудовыми ресурсами, наличие устойчивых транспортных связей, близость потребителей, специализация и кооперирование производства, высокий научно-технический и трудовой потенциал. В машиностроении потребительский фактор оказывает большее влияние на размещение производства, чем сырьевой. Специализация производства предполагает сосредоточение основной производственной деятельности на изготовлении одного продукта, части продукта или выполнение только отдельных операций при его производстве. Развитие специализации выражается не только в обособлении отдельных производств и отраслей, но и в четком разделении труда между отдельными предприятиями одной отрасли. Так, автомобилестроение представлено производствами автомобилей различных классов, автобусов и троллейбусов.
Специализация является важнейшим направлением интенсификации производства машиностроения. Она дает большие возможности для использования высокопроизводительного оборудования, средств автоматизации и роботизации производственных процессов, что обеспечивает рост производительности труда и повышает эффективность развития производства. Например, Камский автомобильный комплекс включает шесть крупнейших специализированных заводов: ремонтно-инструментальный, литейный, дизельный, прессово-рамный, кузнечно-прессовый и автосборочный. Они оснащены оборудованием и технологическими средствами, позволяющими сравнительно быстро, без дополнительных затрат перейти с производства одних видов автомобилей на другие.
Специализация промышленного производства обусловила широкие связи по кооперационным поставкам между предприятиями различных отраслей хозяйственного комплекса: металлургической, химической, текстильной и др. Кооперирование означает участие в процессе производства готового продукта нескольких предприятий, каждый из которых выполняет определенную технологическую операцию. Например, Волжский автозавод связан по кооперированным поставкам более чем с 300 смежниками, в том числе и странами дальнего зарубежья, поставляющими ему свыше 100 комплектующих изделий и 500 наименований материалов. На их долю приходится более 55% себестоимости производимой продукции.
Специализацию в машиностроении подразделяют на предметную, технологическую, подетальную. Отрасли предметной специализации производят технологическое оборудование для разных отраслей промышленности, строительства, черной и цветной металлургии, электроэнергетики, транспорта и т.д.; отрасли технологической специализации выпускают различные виды литья, кузнечно-прессовых изделий и другой продукции; отрасли подетальной специализации связаны с производством литья, кузнечно-прессовых изделий.
Производственно-технический потенциал отрасли характеризуется тремя основными показателями:
- 1) объемом выпускаемой товарной продукции (руб. или натуральных показателей),
- 2) размером основных промышленно-производственных фондов (руб.),
- 3) численностью промышленно-производственного персонала (чел.). Удельный вес этих показателей по отдельной отрасли в общих показателях машиностроения позволяет определить ее направленность.
Так, если удельный вес основных промышленно-производственных фондов (ОППФ) в данной отрасли значительно превышает долю занятых в ней, то такая отрасль относится к фондоемкой, но трудосберегающей (тяжелое машиностроение). Если же удельный вес численности промышленно-производственного персонала (ППП) значительно превышает долю ОППФ в отрасли, то эта отрасль принадлежит к числу трудоемких, но фондосберегающих.
Среди многочисленных факторов, влияющих на размещение отраслей и отдельных производств машиностроительного комплекса, выделяют материало-, энерго-, трудо- и фондоемкость, а также потребительский фактор.
В зависимости от особенностей взаимодействия таких факторов, как металлоемкость, материалоемкость и трудоемкость, выделяют тяжелое, общее и среднее машиностроение.
Оборудование машиностроительных производств
Введение
Металлорежущий станок – это машина для размерной обработки путём
снятия стружки, а также электрохимической,
лазерной, электрозвуковой и другой обработки.
Оборудование: ~80% - станочное оборудование
~16% - кузнечно-прессовое
~3% - литейное оборудование
Структурная схема станка:
Станок состоит из отдельных частей или узлов. Основные узлы:
1.Главный привод или привод главного движения – передаёт движение осуществления процесса резания с заданной скоростью.
2.Привод подач – обеспечивает относительное перемещение инструмента и заготовки для формирования обработанной поверхности.
3.Несущие системы состоят из последовательного набора базовых деталей (основание, станина, стойка, колонна и т.д.), соединённых между собой неподвижными соединениями (стыками) или подвижными (направляющими). Обеспечивают правильное относительное положение инструмента и заготовки при воздействии силовых и температурных факторов.
Классификация станков
1.По назначению: делятся на 9 групп, а каждая группа на 9 типов.
1гр. – токарные
2гр. – сверлильные и расточные
3гр. – шлифовальные и доводочные
4гр. – комбинированные
5гр. – зубо- и резьбообрабатывающие
6гр. – фрезерные
7гр. – строгальные, долбёжные и протяжные
8гр. – отрезные
9гр. – разные
Внутри каждого типа станки могут различаться:
По компоновке
Кинематике
Конструкции
Системе управления
По размеру
Каждый тип имеет свой основной размер. Станки схожей компоновки,
кинематики и конструкции различаются только размером, образующим
размерный ряд. Станок конкретного типоразмера, спроектированный для
заданных условий обработки называют моделью. Каждая модель имеет
свой шифр (из цифр и букв).
Пример. 1Е365ПФ3
1- группа станка
3 – тип станка (револьверный)
65 – основной размер
Е – признак модернизации станка (может занимать другую позицию)
П – класс точности (повышенный)
Ф – признак ЧПУ
3 – тип системы ЧПУ («3» - контурная система)
2.По степени универсальности:
Универсальные (общего назначения)
Специализированные (рассчитанына обработку деталей определённой
формы, но разного размера)
Специальные (для обработки одной конкретной детали или нескольких
деталей похожей формы и размеров) – самые производительные
3.По степени точности: 5 классов
Н – нормальной (не ставится в обозначении)
П – повышенная
В – высокая
А – особо высокая
С – особо точные (мастерские)
При переходе от Н к П и от В к А станок не требует конструктивных изменений. При переходе от П к В и от А к С станок требует конструктивных изменений. При переходе от одного класса к другому, начиная с Н и заканчивая С, точность возрастает в 1,6 раз. Станки класса А и С эксплуати-
руются в специальных термоконстантных помещениях.
4.По степени автоматизации:
Автоматы и полуавтоматы
Агрегатные станки
Автоматические линии из автоматов, полуавтоматов и агрегатных станков
Станки с ЧПУ
Гибкие производственные модули (ГПМ) и роботизированные транспорт-
ные комплексы (РТК)
Гибкие производственные системы (ГПС)
5.По массе:
Лёгкие (до 1т)
Средние (до 10т)
Тяжёлые (свыше 10т)
Крупные, особокрупные, уникальные – свыше 100т.
Кинематика станков
1.Формообразование поверхностей
Любая деталь представляет собой тело, огрниченное поверхностями. Для
получения поверхности на станке необходимо перемещать одну производящую линию (ПЛ), называемую образующей (ОПЛ) вдоль другой,
направляющей (НПЛ) (рис. 1).
Для получения ПЛ на станке необходимо наличие вспомогательного элемента, линии или точки, которая материализуется в виде режущей кромки инструмента. Относительное перемещение инструмента и заготовки,
в результате которых образуются ПЛ называют движением формообразования (Ф). Различают:
Формообразующее движение скорости Фv
Формообразующее движение подачи Фs
Фv – обеспечивает съём обработанного материала (более быстрое)
Фs – обеспечивает подвод новых слоёв материала для этого съёма (более медленное)
Движения бывают: - простые
Сложные
Простое состоит из одного независимого движения: вращательного – В или
Поступательного – П. Сложное движение состоит из нескольких согласованных между собой взаимосвязанных элементарных движений.
Пример. (В1В2), (П1П2), (В1П2), (В1П2П3).
2.Методы образования производящих линий (ПЛ)
В зависимости от инструмента, его режущей кромки различают 4 метода
формообразования (рис. 2):
Копирование
Касание
1.Копирование (рис. 3)
При этом методе ПЛ получают в виде копии (отпечатка) режущей
кромки инструмента. Формообразующих движений нет. Признак
копирования – наличие фасонного инструмента.
2.Обкат (рис. 4)
При этом методе ПЛ получают в виде огибающей ряда последова-
тельных положений, занимаемых режущей кромкой инструмента при
обкате без проскальзывания образуемой линии.
Метод требует одного сложного движения.
3.След (рис. 5)
При этом методе ПЛ получают в виде следа точки режущей кромки
инструмента при его движении вдоль образуемой линии. Требует одного
простого или сложного движения.
4.Касание (рис. 6)
При этом методе ПЛ получают в виде огибающей мест, точек касания,
режущей кромки инструмента при движении оси вращения инструмента
вдоль образуемой линии. Требует не менее двух движений, одно из
которых вращение инструмента вокруг своей оси. Признак касания:
наличие фрезы или фасонного круга.
Примеры получения цилиндрических поверхностей (рис. 7,8):
Выводы:
1. Для получения любой поверхности нужны две ПЛ и два метода формообразования.
2. Обе ПЛ находятся на обработанной поверхности.
3. Из двух ПЛ образующей будет та, которая получается первой.
4. Если для получения поверхности используется метод копирования, то с его помощью получается ОПЛ.
5. Если одним из методов является копирование и для получения поверхности необходимо только одно движение, то это будет движение Фv.
6. Если для образования поверхности не используется метод копирования, то ОПЛ получается за счет более быстрого формообразования движение скорости, которое является главным или это главное движение входит в состав сложного Фv.
3.Движения станка.
Параметры движения (рис. 9):
Исходная точка (положение) (“О”).
Траектория (Т).
Скорость (С).
Направление (+).
Всякое движение, выполняющее какую-либо функцию на станке, называет-
ся исполнительным.
Лекция
«Технологическое оборудование машиностроительного производства»
Металлорежущие станки можно подразделить по ряду признаков. По степени универсальности их делят на универсальные, специализированные и специальные.
Универсальные станки предназначаются для обработки сходных по конфигурации деталей, размеры которых могут изменяться в широких пределах. При этом на них выполняются самые разнообразные операции. Например, на универсальных токарных станках можно производить обработку наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцевых поверхностей, нарезание резьбы, сверление, зенкерование и развертывание отверстий.
Специализированные станки используются для выполнения более узкого круга операций. Например, для фрезерования шпонок (шпоночно-фрезерные станки), фрезерования шлицев (шлицефрезерные станки).
На специальных станках обрабатывают детали одного типоразмера. К этим станкам можно отнести станок для нарезания зубчатых реек и др.
· на уровне участка, комплекса, линии - из ГПМ на базе основного технологического оборудования, автоматизированной системы управления технологическими процессами и оборудованием, модулей подготовки производства, систем инструментообеспечения, обеспечения заготовками, материалами, оснасткой, обслуживания и обеспечения работы оборудования, удаления отходов производства
Автоматизированные участки технологической подготовки производства ГПС должны включать в себя: автоматизированные рабочие места технологов с системами автоматизированного проектирования технологии и управляющих программ для оборудования и автоматизированные места конструкторов по проектированию инструмента и оснастки, а также модули, технологического оборудования для изготовления и отладки средств оснащения производства.
АСУТП гибкого автоматизированного участка, линии, цеха, состоит из модулей программного обеспечения" и комплекса технических средств ЭВМ и управляющих машин.
Высокая гибкость рассматриваемых автоматизированных производств, т. е. способность к быстрой перестройке и переналадке при полном или частичном изменении объекта производства обеспечивается факторами:
· связь всех производственных модулей на базе автоматического технологического оборудования в единый производственный комплекс с помощью автоматизированной системы управления
технологическими процессами и оборудованием;
· блочно-модульный состав всех основных и вспомогательных
компонентов;
· максимальное использование технологических возможностей
оборудования;
· унификацию программного обеспечения;
· применение систем автоматического проектирования основных
элементов и средств подготовки управления и обеспечения
производства;
· программируемость технологии основных и вспомогательных процессов;
· возможность выявления неисправностей оборудования с помощью средств вычислительной техники и замены вышедших из строя элементов новыми исправными унифицированными.
Мобильность производства обеспечивается свободной планировкой оборудования, принудительной синхронизацией его работы, осуществляемой системой управления связью всех модулей технологического оборудования через автоматические накопители.
ГПС требует:
· создания малооперативной программируемой технологии основных и вспомогательных процессов, а также процессов управления
информацией,
· пересмотра состава и структуры труда, категории его сложности и
оценки с учетом того, что инженерный труд в ГПС становится
составной, неотъемлемой и определяющей частью основного
производственного процесса;
· нового более высокого, уровня технологического проектирования
производства;
· создания НПО для обеспечения технологического проектирования, разработки, серийного тиражирования и внедрения программных средств, серийного производства всех компонентов ГПС;
· повышение качества и надежности функционирования всех компонентов ГПС.
Создание ГПС не означает использование полностью безлюдной технологии, должен быть персонал на операциях контроля, комплектования, общего наблюдения за ходом производства, но производительность должна быть выше в 5-6 раз при 2-3 сменной работе производства.
В ГПС люди освобождаются от тяжелых, вредных и монотонных работ (по загрузке, транспортированию).
Т. О. ГПС второго поколения представляют собой организационно-техническую историческую производственную систему, позволяющую в мелкосерийном многономенклатурном производстве использовать принципы массового специализированного производства и специфичные методы автоматизации основных и вспомогательных производственных процессов, а также информационных процессов управления обеспечения.