Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте место промышленного робота в современном производственном процессе.

2. Какие социально-экономические проблемы решаются внедрением промышленных роботов?

Раздел 1. Автоматизация технологических процессов на базе локальных средств

Более подробная информация по данному разделу содержится в [1, 4, 5].

В раздел 1 включены следующие темы:

1.1. Автоматизированный технологический процесс в машиностроении

1.2. Оборудование автоматизированных производств

1.3. Автоматизация процессов сборки.

После изучения теоретического материала раздела 1 необходимо выполнить тренировочный тест №1 . Ответы на тренировочный тест №1 на с. 188. После выполнения тренировочного теста следует выполнить контрольный тест №1. Задание на контрольный тест студент получает у преподавателя, либо на учебном сайте СЗТУ. По данному разделу предусмотрено выполнение лабораторной работы №1.

Максимальное количество баллов, которое студент может получить за этот раздел, составляет 10 баллов (5 за тестирование, 5 за лабораторную работу).

Тема 1.1. Автоматизированный технологический процесс в машиностроении

Как известно технологический процесс состоит из трёх основных частей:

• рабочего цикла – основной технологический процесс;

• холостых ходов – вспомогательных операций;

• транспортно-накопительных операций.

Основной технологический процесс тесно связан с ТСО (СПИД) (рис. 1.1) и ТСС. Рассмотрим подробнее ее составляющие:

С – это автоматизация рабочих и холостых ходов всех механизмов станка (автоматизация главного движения, подач и вспомогательных операций).

П – автоматизация установки, фиксации деталей на станке.

И – требования АПП к инструменту.

ТСЗ – технологические требования АПП к детали.

Вспомогательные операции – это автоматизация загрузки, разгрузки, установки, ориентации, фиксации, транспортировки, накопление и контроль деталей. Из всего вышесказанного видно, что АТПиП имеет комплексный подход.

Технологический процесс обладает большим количеством технико-экономических характеристик. В числе самых важных характеристик можно выделить: вид и количество производимой продукции, качество, производительность, гибкость, степень автоматизации, эффективность производственного процесса [1].

В качестве основных критериев оценки эффективности автоматизированных производств выступают:

• производительность – количество годной продукции в единицу времени;

• степень автоматизации;

• гибкость

• универсальность – возможность переналадки оборудования для выпуска различной продукции;

• мобильность – время необходимое на переналадку оборудования при переходе с одного изделия на другое;

• надежность – характеристика безотказности работы механизмов и элементов системы управления;

• капиталовложения.

Производительность производственного процесса должна быть достаточной для того, чтобы обеспечить плановый объем выпуска продукции.

С точки зрения непрерывности рабочие машины можно разбить на три класса (табл. 1.1):

I класс – машины дискретного действия, которые требуют остановки изделия на рабочей позиции на период выполнения рабочего процесса (обычные токарные, сверлильные, фрезерные и другие станки, контрольные и сборочные автоматы и т. п.);

II класс – машины непрерывного действия, в которых орудия труда неподвижны, а предмет труда безостановочно движется (бесцентрово-шлифовальные станки при шлифовании на проход, станки или приспособления для непрерывного фрезерования, некоторые типы контрольных и сборочных автоматов и т. п.);

III класс – машины непрерывного действия, в которых перемещается как предмет труда, так и орудие труда, т. е. изделие и инструмент; в дальнейшем мы их будем называть квазинепрерывными (роторные машины и автоматические линии Л. Н. Кошкина). Производительность машины I класса определяется по формуле

,

где T – время цикла.

,

где t_м – машинное время; t_x – холостое время (возврат инструмента); t_з – время фиксации и зажима; t_o – время освобождения (разжим и расфиксация); t_тр – время транспортирования.

Производительность машины I класса ограничивается временем технологического цикла и может быть увеличена либо за счет уменьшения, либо за счет увеличения числа рабочих позиций.

Производительность машины II класса определяется по формуле

где u_т – скорость технологического движения (скорость транспортного движения); l – размер детали, измеренный в направлении движения; a – расстояние между двумя изделиями.

Таблица 1.1

Классификация машин по степени непрерывности процесса

Класс	Инструмент (раб. зона)	Изделие	Примеры схем и систем машин
1 дискретные	неподвижен	неподвижно
2 непрерывные	неподвижен	движется
3 Квази-непрерывные	движется	движется

Производительность машин II класса не ограничивается временем технологического цикла, а зависит лишь от скорости технологического движения и, конечно, от размера изделия.

Производительность машин III класса определяется по формуле

где υ_тр – скорость транспортного движения.

Здесь скорости транспортного и технологического движения независимы друг от друга, поэтому производительность теоретически может быть сколь угодно высокой.

Степень автоматизации производственных процессов оценивается отношением времени автоматической работы к рассматриваемому периоду времени. В зависимости от того, какой промежуток времени рассматривается, различают цикловую, рабочую и эксплуатационную степени автоматизации.

Цикловая степень автоматизации (К_ц) – отношение времени автоматической работы t_а в течение цикла к полному времени цикла t_ц:

.

Кроме того можно оценить безразмерным показателем степень автоматизации К_а, позволяющим количественно оценить уровень автоматизации отдельного вида оборудования, системы станков или производственного процесса:

,

где К_ручi, К_автi, К_{полавтi} – нормированные значения функций или операций, выполняемых в ручном, автоматическом, полуавтоматическом (или в автоматизированом) режимах принимают соответственно «0», «1» и «0,5»; n – общее количество функций или технологических операций, выполняемых на отдельном станке; N_руч, N_авт, N_полавт – количество ручных, автоматических полуавтоматических (или автоматизированных) функций или операций.

Гибкость производственного процесса или оборудования – это их способность к переналадке, адаптации к изменяющимся требованиям или условиям производства (например, к смене объекта производства).

Одним из способов комплексной оценки гибкости является способ экономической оценки по формуле

,

где П – затраты на переналадку станка или системы машин, руб.; А – амортизационные отчисления, руб.

Если сравнивать по себестоимости единицы продукции в зависимости от объема годового выпуска, то автоматизацию можно разделить на жесткую и гибкую (1.2). Гибкая автоматизация целесообразна в диапазоне годового объема выпуска от десятков и сотен тысяч деталей до нескольких миллионов. Свыше нескольких миллионов выгодно применять жесткую автоматизацию, а при нескольких сотнях деталей в месяц целесообразен ручной труд.