Пример готовой дипломной работы по предмету: Автоматизация технологических процессов
Содержание
Введение 3
1 Теоритическая часть 8
1.1 Режущий инструмент 8
1.2 Изучение методов самообучения и адаптации применительно к режущим инструмента, обзор литературы по теме 15
1.3 Разработка алгоритмов адаптации и самообучения применительно к оптимизации режима обслуживания режущих инструментов на стнках с ЧПУ. Методы и алгоритмы оценки параметров функции режущего инстрмента 23
1.4 Метод оценки состояния режущих инструментов при работе на станке с ЧПУ 25
2 Экспериментальная работа 31
2.1 Разработка алгоритмов адаптации и самообучения режима замены инструментов 31
2.2 Использование датчиков адаптивного управления для повышения качества обработки деталей на станке с ЧПУ 37
2.3 Разработка технологических систем для обработки крупногабаритных деталей на базе адаптивных станков 41
3 Охрана труда разработчика 47
3.1 Общие сведения 47
3.2 Опасные и вредные факторы, возникающие на рабочем месте 47
3.3 Требования безопасности при эксплуатации 49
3.4 Повышенное значение напряжения в электрической цепи 50
3.5 Повышенный уровень шума на рабочем месте 52
3.6 Микроклимат 52
3.7 Расчет искусственной освещенности 55
3.8 Расчет уровня шума 58
3.9 Расчёт заземления 60
4 Экономическое обоснование 65
4.1 Оценка научно-технической прогрессивности НТПр 65
4.2 Оценка новизны НТПр 66
4.3 Определение трудоемкости разработки НИР 67
4.4 Календарное планирование 68
4.5 Определение затрат, себестоимости и цены 70
4.6 Определение и оценка показателей экономической эффективности 72
Заключение 75
Список литературы 77
Приложение А — Адаптивное управление станками 80
Выдержка из текста
Важнейшим достижением научно-технического прогресса является комплексная автоматизация промышленного производства. В своей высшей форме – гибком автоматизированном производстве – автоматизация предполагает функционирование многочисленных взаимосвязанных технических средств на основе программного управления и групповой автоматизации производства. В связи с созданием и использованием гибких производственных комплексов механической обработки резанием особое значение приобретают станки с числовым программным управлением (ЧПУ).
В результате замены универсального неавтоматизированного оборудования станками с ЧПУ трудоемкость изготовления деталей оказалось возможным сократить в несколько раз (до 5 – в зависимости от вида обработки и конструктивных особенностей обрабатываемых заготовок).
В условиях мелкосерийного производства обычно применяются заготовки низкой точности, получаемые литьем в землю, свободной ковкой, из проката. Для эффективного использования станков с ЧПУ при получении деталей с высокими требованиями к их точности и шероховатости необходимо создавать станки высокой точности и шероховатости.
При проектировании станков с ЧПУ конструкторы решают задачи достижения максимальной производительности, высокой точности и надежности. Наибольшее влияние на особенности конструктивного исполнения станков оказывают те решения, которые направлены на повышение производительности за счет сокращения всех составляющих затрат рабочего времени: вспомогательного, основного, подготовительно-заключительного и времени обслуживания рабочего места.
Сокращение времени, которое затрачивается на установку, закрепление заготовки, снятие обработанной детали может быть достигнуто тремя способами:
- использованием быстродействующей оснастки;
- созданием удобных условий загрузки станка;
- совмещением времени обработки со временем загрузки-разгрузки.
Сокращение времени холостых действий явилось следствием решения многих сложных конструктивных задач. В современных танках скорость перемещения рабочих органов доведена до 10– 12 м/мин. Одновременно в приводах подач расширен диапазон регулирования, возросла способность работать с перегрузками, сокращено время разгона и торможения.
Основное (машинное) время может быть сокращено, если на станке выполняют резание высоким и оптимальным режимами (скоростью резания, глубиной, подачей).
Станок для реализации такого резания должен иметь высокие силовые и скоростные характеристики привода главного движения; высокие жесткость и виброустойчивость; способность изменять по программе в широких пределах, лучше всего бесступенчато, скорость шпинделя и подачу. Точность станков повышают в результате специальных конструктивных решений и более точного исполнения механической части станка. В наивысшей степени достижению точности способствует оснащение станков устройствами обратной связи.
Ряд характерных черт в конструкции станков с ЧПУ (повышенная жесткость, отсутствие зазоров в кинематических цепях, трогание рабочих узлов с места, равномерность медленных перемещений) достигается благодаря особому исполнению шпиндельных узлов, направляющих исполнительных устройств, приводов подач, соединительных муфт. Широко применяются такие механизмы как гидростатические узлы: гидростатические направляющие, гидростатические опоры шпинделя, гидростатические пары винт-гайка.
В современном приборостроении значительное внимание уделяют проблеме управления процессом резания производящихся деталей. От успешного решения этой проблемы, зависит много факторов в экономической и технологической жизни приборостроительных предприятий.
Доля отказов режущего инструмента, зависимо от условий эксплуатации, может доходить до
63. от общего числа нарушений работоспособности станков с числовым программным управлением (ЧПУ).
А потери времени на выявление и ликвидацию отказов режущего инструмента составляет в среднем
10. общего времени работы станков. При этом отказ инструмента на одной позиции часто обусловливает выход из строя инструментов на следующих операциях и в большинстве случаев есть основной причиной брака продукции и отказов узлов станка [1].
Для предотвращения внезапных поломок инструмента, а также для стабилизации его износа была разработана система адаптивного управления по двум параметрам: электро-движущей силе (ЭДС) резания и силе резания.
При обработке детали резанием на инструмент воздействуют факторы различной природы: механическая нагрузка, электрические токи, вибрации, химические воздействия, упругие деформации ТОС, наростообразование. Все это приводит к интенсивному износу конструктивных элементов резца и, даже, к его поломке. Что ведет к снижению точности, качества, продуктивности или к появлению брака, что несет за собой экономические убытки и большую себестоимость обрабатываемых деталей [2].
Следовательно, для улучшения параметров качества, точности, себестоимости обрабатываемых деталей стоит использовать систему адаптивного управления режущим инструментом, непосредственно в процессе обработки, что даст возможность выявлять момент предшествующий поломке инструмента, для своевременной его замены.
Система адаптивного управления процессом резания должна обладать высокой точностью информации о зоне резания и состоянии инструмента, в реальном времени отслеживать степень износа, ЭДС пары инструмент-деталь, и силе, действующей на инструмент. Система должна работать стабильно, а также с низкой вероятностью ложной оценки состояния режущего инструмента и сбоев в системе автоматизированного контроля процесса обработки детали. Реализация данной системы должна быть таковой, чтоб ее можно было применить без особых конструктивных изменений приводов станка и технологической обрабатывающей системы (ТОС) [3].
Процесс механообработки (ПМО) сопровождается разного рода явлениями: электрическими, адгезивными, механическими, тепловыми, диффузионными и т.д., возникновение которых вызвано взаимодействием резца с заготовкой. Эти явления в большей или меньшей степени характеризуют процесс износа инструмента, и своими величинами косвенно указывают на износ и остаточную стойкость инструмента [4].
Согласно проведенным исследованиям, наиболее подходящим по информационным параметрам, на основе которых можно судить о состоянии обрабатывающего инструмента, есть ЭДС резания и сила резания.
Исходя из этого, система адаптивного управления процессом резания основана на измерении возникающих ЭДС резания и силы резания, которые возникают в процессе обработки естественным образом.
Основным параметром для контроля является ЭДС резания, что возникает вследствии повышения температуры в зоне резания, так как увеличение ЭДС свидетельствует об увеличении контакта инструмент-деталь (КИД), что в свою очередь говорит об увеличении износа инструмента.
Система адаптивного управления процессом обработки деталей имеет 2 контура контроля. Первый контур контроля является подсистемой быстрого аварийного отключения приводов станка, которая в случае превышения допустимой силы резания посылает команду на безопасный отвод резца из зоны резания и отключение приводов станка. Причиной резкого возрастания силы резания может быть предельный износ инструмента, наличие твердых включений в заготовке, или внезапное увеличение глубины резания при черновой обработке. Также причиной аварийной остановки может быть поломка инструмента. Все эти негативные воздействия с легкостью определяются и последствия их предотвращаются данной подсистемой, которая анализирует силу резания.
Второй контур является подсистемой оценки и прогнозирования износа инструмента на основе сигналов ЭДС резания. В процессе обработки измеряют сигналы термоэдс, и ЭДС упругих перемещений технологической системы, отделяют переменные и постоянные составляющие этих сигналов, при этом по постоянных составляющих формируют управляющие команды на смену режимов резания, а переменные превращают во взаимно коррелирующие функции и считывают величины этих функций, на основе которых формируют корректирующие команды на смену режимов резания и управляют приводами станка.
Переменные составляющие сигналов несут полную информацию о процессах, которые происходят в зоне резания. Возникновение и срыв нароста при резании, различные изменения в пленках, образующихся на поверхностях трения, неоднородность обрабатываемого материала, непосредственное охлаждение зоны резания в результате отдельных актов проникновения среды является одной из причин, определяющих колебания термоэдс пары КИД [5].
Список использованной литературы
1. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. – М.: Машиностроение, 1982. – 320с.
2. Васильев С.В. ЭДС и температура резания. – Станки и инструмент, 1980, № 10, с.20-22.
3. Остафьев В.А., Тымчик Г.С., Шевченко В.В. Адаптивная система управления. – Механизация и автоматизация управления. – Киев, № 1, 1983. – с.18-20.
4. Постников С.Н. Электрические явления при трении и резании. – Горький: Волго-Вят.кн.изд-во, 1985. – 280с.
5. Пасько Н.И., Шилов П.В. Адаптивная оптимизация плановой наработки инструмента при планово-предупредительной замене. М.: СТИН, № 9, 2012. С. 13-16.
6. ГОСТ Р 50779.42-98 (ИСО 8258-91).
Статистические методы. Контрольные карты Шухарта.
7. Макаров А.Д. Износ и стойкость режущих инструментов. М.: Машиностроение, 1966. 264 с.
8. Ибрагимов И. А., Линник Ю.В. Независимые и стационарно связанные величины. М.: Наука. 1985. 524 c.
9. Пасько Н.И., Картавцев И.С. Математическая модель процесса изменения размера деталей при токарной обработке партии деталей // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.
3. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013.
10. Кокс Д.Р., Смит В.Л. Теория восстановления. М.: Советское радио. 1967. 300 с.
11. Статистическое моделирование процессов и систем. / Пасько Н.И., Иноземцев А.Н., Зайков С.Г. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. 112 c.
12. Кендалл М. Д., Стьюарт А. Статистические выводы и связи. М.: Наука. 1973. 900 с.
13. Ларшин В.П. Интегрированные технологические системы в машиностроении / В.П. Ларшин // Тр. Одес. политехн. ун-та. 1999. — Вып.3(9).
С.55-58.
14. Балакшин Б.С. Необходимость оборудования программных станков системами адаптивного управления / Б.С. Балакшин // Станки и инструмент. 1973. № 3. С. 4-6.
15. Управление процессом шлифования / А.В. Якимов, А.Н. Паршаков, В.И. Паршаков, В.И. Свирщев, В.П. Ларшин. К.: Техніка, 1983. 184 с.
16. Базров Б.М. Технологические основы проектирования самоподнастраивающихся станков / Б.М. Базров. М.: Машиностроение, 1978. 216 с.
17. Лишенко Н.В. Силовые параметры резания в системах адаптивного управления станками / Н.В. Лишенко // Новые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбережении: материалы науч.-техн. конф. Киев: АТМ Украины, 2010. С. 77-81.
18. Гибкое автоматическое производство/Под ред. С. А. Майорова, Г. В. Орловского, С. Н. Халкиопова. Л.: Машиностроение, 1985. 454 с.
19. Koren, Y. and Masory, O. (1981).
Adaptive control with process estimation . .4nnals ,if the ClRP, 30 0).
pp. 373-376.
20. Koren, Y, (1983).
Computer Control of Mamifacturing Systems, McGrawHill. New York
21. Inamura. T. Senda. T. and Sata. T. (1977).
Computer control of chattering in turning operation. Annals oj the CIRP. 25. (I).
pp. 181-186.
22. Donahue. E J, (1976).
Applications of adaptive control in the aerospace industry. SME Paper No. MS76• 274.
23. Yen, D W. and Wright, P K. (1983).
Adaptive control in machining-A new approach based on the physical constraints of tool wear mechanisms. ASME Journal oj' Engineaing Jar IndustrY. 105 (I).
pp. 31-38.
24. Sata. T. et al.. (1975).
Newly developed adaptive control systems of the turning process. CIRP Seminars on ManuJacturing Systems.
25. Адаптивное управление технологическими процессами / Ю. М. Соломенцев [и др.].
- М.: Машиностроение, 1980. — 536 с.
26. Методы оптимизации. Текст. / Ю. И. Дегтярев -Учеб. пособие для вузов. М.: Сов. радио, — 1980. — 272 с.
27. Оптимизация эксплуатационно-технологических процессов в машиностроении / А. В. Чистяков, В. И. Бутенко, А. Я. Гоголев, Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: НГТУ, — 1997. — 228 с.
