Проведение анализа характеристик и обеспечение надежности систем автоматизации

ОТЧЁТ ПО ПРЕДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКЕ

Проведение анализа характеристик и обеспечение надежности систем автоматизации

организационный управление автоматизация технологический

В машиностроительной промышленности более половины всех станков работают в условиях массового, серийного и мелкосерийного производства, при этом удельный вес основного времени относительно не велик. Недостатками так же является, низкая точность обработки, расход времени производственного цикла, которое можно сократить, низкое качество, много брака продукции.

Проблемы которые мы хотим изучить заключается в конечном продукте в не автоматизированной среде в изменениях, которых: точность, не высококвалифицированных рабочих, которые не которые операции производят чуть ли не вручную тем самым, не соблюдая ГОСТы и прерывают непрерывный производственный поток тем самым ручной труд рекомендуется полностью исключить из цехов и заводов, у которых налажен производственный поток на предприятие ОАО, НТЦ"

При использовании станков с ЧПУ, наряду с повышением производительности, сроки подготовки производства сокращаются почти вдвое. Вместе с тем резко сокращаются слесарно-доводочные и другие работы, требующие больших трудозатрат и допускающие ошибки. Также можно получить значительную экономию средств на проектирование и изготовление технологической оснастки. Появление промышленных роботов и других средств автоматизации производства значительно снижает объем ручного труда и выставляет высокие требования к уровню квалификации персонала. В значительной степени увеличивается доля инженерного труда, появляются потребности в новых знаниях и развитии новых технологий. Целью дипломной работы является разработка автоматизированного участка детали «вал-шестерня» для автомобиля «КамАЗ». Задачей является: обзор предметной области и разработка автоматизированного участка в ОАО, НТЦ", для повышения качества продукции и количества их изготовления за счет ускоренного процесса их получения при помочи станков, которые будут автоматизированными.

1. Краткая характеристика предприятия

Рисунок 1. Выпускаемая продукция

Научно-технический центр ОАО «КАМАЗ» занимается разработкой, изготовлением и испытанием опытных образцов автомобилей КАМАЗ. Кроме того, НТЦ занимается производством автомобилей со специальными характеристиками (для работы в тяжелых климатических условиях, участия в военных действиях и т. д.). На территории НТЦ производятся и обслуживаются знаменитые автомобили «КАМАЗ-Мастер», неоднократные победители ралли ПАРИЖ-ДАКАР. На предприятии работают специалисты различного профиля: конструкторы, технологи, дизайнеры, исследователи, водители-испытатели. Имеется мощная исследовательская и опытно-экспериментальная база, включающая в себя уникальные стенды, лаборатории и испытательные станции. Также выпускает детали для автомобилей КАМАЗ в мелкосерийной и единичных партиях например:

Рисунок 2. Шестерня ведущая привода распределительного вала номер детали 740.1 029 114, шестерня ведомая привода топливного насоса номер детали 740.1 029 120.

На рисунке изображено: 1 Шестерня ведущая в сборе; 2 Шестерня ведомая в сборе; 3 Подшипник; 3 Подшипник 6−305; 4 Шайба плоская 27×42×3; 5 Шестерня распределительного вала; 6 Шпонка сегментная 5×7,5×19; 7 Подшипник; 7 Подшипник 207А; 8 Вал ведомой шестерни привода топливного насоса; 9 Сухарь привода датчика; 10 Шестерня ведущая в сборе; 11 Подшипник; 12 Кольцо упорное; 13 Кольцо Б 62 ГОСТ 13 943–68; 14 Шестерня ведущая; 15 Шпонка 5×5×18; 16 Шестерня промежуточная.

Деталь «Вал-шестерня», является быстроходным валом цилиндрического редуктора и предназначена для передачи крутящего момента от привода к промежуточному валу редуктора. Вал-шестерня получает вращение от привода через муфту, установленную по пов. 4 на шпонке, и воспринимает крутящий момент боковыми поверхностями 3 шпоночного паза. Вал-шестерня передает крутящий момент боковыми поверхностями 41 зуба зубчатого венца зубьям венца промежуточного вала. Вал-шестерня установлен в подшипниках качения в корпусе редуктора.

2. Обзор технологического процесса и выявление недостатков

Технологический процесс изготовления детали типа вал-шестерня происходит таким образом. На рабочей участок привозят болванку обычно это бывает не обработанный куб металла, с чертежом на тележке. После чего деталь крепят на стойке станка, и запускается производственный механизм процесса приготовления из болванки в деталь. Так как для детали вал-шестерня требуются еще дополнительные детали то они уже проходят процессы обработки на других участках. На рисунках 3,4,5,6 мы увидим станки в которых проходит обработка детали:

Рисунок 3 Станок токарно-винторезный 16ТВ30

Токарно-винторезный предназначен для выполнения разнообразных токарных работ, включая точение конусов и нарезание резьбы: метрических, дюймовых, питчевых. Технические характеристики и жесткость станка, широкий диапазон частоты вращения шпинделя и подач позволяют полностью использовать возможности прогрессивных инструментов при обработке различных материалов. Укомплектован трехкулачковым патроном «Bison» производства Польши и вращающимся центром. Вся электрика станков изготовлена немецкой фирмой «Шнайдер-электрик». В самой ответственной части станка — шпиндельном узле, используются подшипники и схемы их установки только ведущих фирм «SKF» и «FAG». Все основные части станков изготовлены из высококачественной стали, что обеспечивает надежную работу станков и сохранение точности обработки в течение долгих лет.

Характеристика станка

После того как деталь заканчивает процесс она ложится в тару и погрузчик или человек не заберет и доставит вал на другую операцию для обработки краев, долблением плоских и фасонных поверхностей, изготавливается шпоночные пазы и канавок в цилиндрических и конических. Конструкция станка позволяет производить долбление «в упор» с перебегом резца не более 5 мм, а также обрабатывать наклонные поверхности под углом до 10° благодаря наличию устройства поворота направляющих салазок долбяка.

Рисунок 4 Станок долбежный с гидравлическим приводом ГД320

Технические характеристики

Тагже есть другие детали которые нужны чтоб полностью собрать вал-шестрню для этого нам нужен сверлильный станок так как в детали есть отверстие все операции на данном станке производятся вручную и проверяются измерительными приборами после каждой и во время обработки детали.

Рисунок 5. Станок настольно-сверлильный ГС 2112

Технические характеристики

После пройденных операция детали надо про шлифовать, шлифовка также поможет избавиться от заусенцев, фасок и т. п. которые остались на деталях после предыдущих операций. Происходит это все на станке Плоскошлифовальном станке 3Г71 также под исполнение и руководством человека, так как станок не автоматизирован.

Рисунок 6. Плоскошлифовальный станок 3Г71

Характеристика станка

После всех операций деталь переходит к другому мастеру либо собирается рабочим и отправляется на испытания или отправляется в лабораторию, где её проверяют на точность обработки.

Выявленные недостатки:

Недостатками такого производства заключается в конечном продукте в не автоматизированной среде в изменениях, которых: точность, не высококвалифицированных рабочих, которые не которые операции производят чуть ли не вручную тем самым, не соблюдая ГОСТы и прерывают непрерывный производственный поток тем самым ручной труд рекомендуется полностью исключить из цехов и заводов, у которых налажен производственный поток.

3. Описание и анализ существующей системы управления

Весь описанный технический процесс проходит в ручную и так как на этих станках нету системы числовое программное управление, тем самым не какого программного обеспечения не используется датчики также отсутствует, так как за всем техническим процесс следит человек не отходя от станка. Все операции, которые нужны для обработки детали настраиваются и подгоняет станок под деталь человек. При изготовлении детали в основном используется ручной труд, что плохо сказывается на качестве и количестве выпускаемой продукции

4. Описание объектов автоматизации

Анализ технологического оборудования

Автоматизация в цеху будит такова что за место старых станков без ЧПУ будит производится замена, а именно Станка токарно-винторезный 16ТВ30, Станка долбежный с гидравлическим приводом ГД320, Станка настольно-сверлильный ГС 2112, Плоскошлифовальный станок 3Г71.

У нас есть есть вариант замены двух станков Станка токарно-винторезный 16ТВ30, Станка настольно-сверлильный ГС 2112 на один обрабатывающего центры модели NBH 5 NBH 500 NBH 6 (630).

И мы хоть их сравнить и посмотреть какой из них больше подходит для нашей рабочей зоны и производства. Сначала мы будим выбирать по инструментам станка

Тут мы видим что NBH6 (630) модель более мощнее и у неё в запасе больше технологически важных инструментов и что самое главное в нашем производстве мы можем увидеть, что на NBH6 (630) есть инструменты для более мелких деталей.

Также на нужно выбрать промышленный центр по площади производства. Приведем также пример NBH 5 — его площадь 4670 см в длину NBH 500 — его площадь 5700 см в длину NBH 6 (630) — 4700 см в длину. Тем самым имея возможности поставить обрабатывающий центр только до 5 метров станок NBH 500 от падает от выбора. Тем самым у нас остаётся для выбора два станка NBH 5 и NBH 6 (630) из этих двух самый лучший NBH 6 (630) тем самым мы его и выбираем для нашего цеха.

Дальше нам нужно выбрать станок долбежного типа для обработки детали выбирать будит из трех станков, а именно Долбёжный станок HighPoint Мт 25 Т; долбёжный станок HighPoint МТ 16 Т; долбежный станок S200TGI. В этих станках мы по большей части рассмотрим рабочий стол так как по требования нам нужно до 600 мм можно и больше.

Долбёжный станок HighPoint Мт 25 Т имеет рабочий стол 216×200 он нам не подходит. долбёжный станок HighPoint МТ 16 Т размер рабочего стола, мм325×486 что также нам не подходит. У долбежного станка S200TGI рабочая поверхность составляет 300×600 это идеально подходит для нашей рабочей зоны и для детали которой мы хотим обработать.

Осталось выбрать плоскошлифовальный станок у нас для выбора есть Плоскошлифовальные станки фирмы PERFECT модели PFG-1545

организационный управление автоматизация технологический

У него нет защитного экрана для защиты оператора, размер его рабочего стола составляет 150×450 мм.

Плоскошлифовальный станок JET JPSG-0618SD.

У него есть ЧПУ есть защитный экран. Размер рабочего стола составляет 406×1020 мм. На нем есть система охлаждения. Его отличие состоит: в том что он может полностью автоматически перемещаться по 3 координатам (X, Y, Z) с помощью шаговых двигателей вертикальной подачи (опускания) шпинделя и двигатели ускоренного перемещения шпинделя вверх / вниз; на дисплее отображается положение по оси Y, показывающее действительное положение шпинделя; скорость выхаживания шлифовального круга регулируется на пульте управления. Чем этот станок лучше, чем станки фирмы PERFECT модели PFG-1545 на этом кроме ЧПУ также установлен электромагнитный стол; балансировочный стенд; автоматическая подача системы смазки; станок также имеет алмазный карандаш для правки круга; лампу местного освещения; защитный экран; регулировочные опоры

Анализ технических средств автоматизации

В этой главе рассмотрим более подробнее датчики и контроллеры которые представлены на рынке. Начнем с того что нам нужно выбрать какой фирмы мы будем использовать контроллер.

Компания Siemens является одним из лидеров рынка оборудования для автоматизации. Промышленные контроллеры (ПЛК) немецкого производителя используются в самых разных отраслях промышленности. Особенно широкое распространение получили модели Simatic S7−300, S7−400 и S7−1200, что объясняется их высоким качеством и надежностью. Программируемые логические контроллеры Siemens имеют ряд технологических преимуществ перед конкурентами: многофункциональность; возможность создания систем автоматизации различной сложности; возможность эксплуатации ПЛК в сложных условиях; практически полная автономность; простота в обслуживании.

Контроллеры Siemens — это эффективное решение для создания автоматизации.

Контроллеры Mitsubishi хорошо известны во всем мире. Повышенная производительность, простота применения, упрощённое техобслуживание и высокая надёжность этих контроллеров стали решающим фактором применимости для многих задач. Условно все контроллеры Mitsubishi можно разделить на четыре группы:

Малые контроллеры или как их ещё называют микроконтроллеры. К ним относятся контроллеры серии Альфа (ALPHA). Используются для небольших задач, требующих максимальную простоту и надёжность.

Компактные контроллеры семейства FX, сочетающие в себе в равной мере мощность и простоту. Идеальный выбор для решения небольших задач автоматизации практически в любых отраслях промышленности.

Модульные программируемые логические контроллеры Mitsubishi (ПЛК SystemQ) являются многофункциональными, высокоуровневыми контроллерами. Это целая платформа для широкого диапазона решений в области автоматизации, от автономного управления, до сетевых и резервированных систем. Задачи любого уровня сложности могут быть решены с помощью этих контроллеров.

Модульные станции удаленного ввода / вывода SIMATIC представляют собой контроллер удаленного ввода / вывода модульного типа для подключения к сети Profibus. «ST» означает «Slicetype Terminal» («секционированный терминал»), т. е. децентрализованную систему ввода / вывода, состоящую из вставных электронных модулей.

После того как разобрались с котроллером нам нужно выбрать какие же лучше и где использовать датчики, аналоговые или цифровые?

Аналоговые датчики

Они представляют собой металлические приборы с наклеенными тензорезисторами. Имеют аналоговый выход, запитываются переменным или постоянным током, причём количество ошибок в измерении в первом случае меньше, чем во втором. Однако, несмотря на это, популярным стало постоянное питание, поскольку оно более дешёвое и доступное. Обычно в промышленных весах используют 3 и больше датчиков. Их сигналы суммируются в специальной соединительной коробке.

Помимо суммирования, применяют также мультиплексор. В этом случае говорят о мультиплексировании, когда датчики поочередно подключаются к измерительному прибору. Данный способ характеризуется удобством в калибровке, настройке и диагностировании загрузки каждого из датчиков. Недостатком является нарушение синхронности измерений, которая важна, когда речь идет о быстро сменяющихся нагрузках в процессе замеров в движении, дозирования и т. п.

Цифровые датчики

Их отличия заключаются в том, что они имеют цифровой выход и электронную схему фильтрации, усиления и оцифровки сигнала аналогового типа, который передаётся на принимающее устройство. Как правило, цифровой сигнал передаётся по последовательному интерфейсу (обычно это витая пара RS-4 85). Главные достоинства цифрового датчика — это исключительная простота процедуры калибровки и прямая диагностика.

Его подключение осуществляется к общей шине индикатора веса, который выступает в качестве «мастера шины» и устройства, дающего визуальную информацию о результатах замеров. Длина кабеля от индикатора до соединительного короба напрямую зависит от скорости, с которой осуществляется передача данных. Так, например, если она равна 300 килобитам в секунду, то необходим провод не больше 300 метров.

Поскольку быстрота передачи по шине ограничена, то и аналоговый преобразователь не должен превышать показатель, равный 2 Гц. Этого иногда не хватает, когда речь идёт о переменных нагрузках. Именно поэтому использование данных устройств ограничено в весах для взвешивания в движении и в оборудовании для дозирования.

Таким образом, цифровые датчики применимы в том случае, когда необходимо статическое взвешивание или когда нагрузки меняются достаточно медленно.

Сравнение цифровых и аналоговых датчиков

Надёжность. В первом случае она выше, поскольку нет дополнительных устройств для преобразования (т.е. нет платы АЦП, которая при выходе из строя повлечёт замену всего датчика).

Точность. Одинакова за счёт использования одного и того же способа замера.

Проверка состояния. В цифровом датчике она проходит значительно быстрее.

Помехоустойчивость. Аналоговое устройство очень уязвимо к помехам.

Взаимозаменяемость. В 1-м случае возможна замена на изделие другого производителя, во 2-м — нет.

Таким образом, выбор датчика должен исходить из условий, в которых он будет эксплуатироваться, и из решаемых с его помощью задач.

Вывод

В результате проведенной работы разработал ГПМ (Гибкий производственный модуль) по механообработке детали вал, состоящий из обрабатывающего центра NBH 630, станка ГД320, станок JET JPSG-0618SD.

Благодаря этому мы смогли обезопасить труд рабочих, провести автоматизацию данного участка. Смогли улучшить работу по точности выпускаемых изделий. Улучшили способ вычислениям координат по данным деталям. Данный ГПМ способен быстро переналаживаться без вмешательства человека на выпуск новой продукции. Таким образом, эта система представляет собой гибкий производственный модуль по обработке деталей типа «Вал-шестерня» при их патронном закреплении.

1. Акимова Н. А. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования. — М.: Мастерство, 2007 — 296 с.

2. Барбашов Ф. А. Фрезерное дело: Учебное пособие для средних профессионально-технических училищ — 3-е издание, переработанное и дополненное — М.: Высшая школа, 2011. — 208 с.

3. Блюмберг В. А., Зазерский Е. И. Справочник фрезеровщика. — Л.: Машиностроение, 2009. — 288 с.

4. Брук И. В. Основные положения по наладке и эксплуатации металлорежущих станков и автоматических линий. Москва, Машинстроение, 2012.

5. Елисеев В. А., Шинянский А. В. Справочник по автоматизированному электроприводу. — М.: Энергоатомиздат -2011 — 816 с.

6. Зимин Е. Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок в машиностроении. — М.: Энергия, 2012 — 526 с.

7. Зюзин А. М. Техническая эксплуатация и ремонт электрооборудования — М.: Энергоатомиздат, 2009 — 530 с.

8. Коновалова Л. Г., Рожкова Л. Д. Электрооборудование станций и подстанций: учебник для техникумов — М.: Энергия, 2013 — 600 с.

9. Москаленко В. В. Системы автоматизированного управления электроприводом. — М.: ИНФРА-М, =2010 — 208 с.

10. Осинов К. А., Нефёдов С. Б. Сборник задач по резанию металлов и режущему инструменту — М.: Машиностроение, 2013 — 448 с.

11. Волчкевич Л. И. Автоматизация производственных процессов: Учебное пособие — М.: Машиностроение 2009 — 380 с. Ссылка — http://e.lanbook.com/books/element.php? pl1_id=726

12. Питоньяк Э. OpenOffice.org pro. Автоматизация работы — М.: ДМК Пресс 2009 — 512 с. Ссылка — http://e.lanbook.com/books/element.php? pl1_id=1209

13. Фельдштейн Е. Э. Автоматизация производственных процессов в машиностроении — М.: Новое знание 2011 — 265 с. Ссылка — http://e.lanbook.com/books/element.php? pl1_id=2902

14. Аверченков В. И., Аверченков А. В., Терехов М. В., Кукло Е. Ю. Автоматизация выбора режущего инструмента для станков с ЧПУ — М.: Флинта 2011 — 151 с. Ссылка-http://znanium.com/bookread.php? book=453 700

15. Аристова Л. В. Кондрашина Т.Н. Воячек О. С. Кокурина С.А. Моисеева Г. Б. Шепелева Ю.В. Machine-Building Automation. Автоматизация машиностроения — М.: Флинта 2011 — 142 с. Ссылка — http://znanium.com/catalog.php? bookinfo=406 023