APMA1-w05laczenieZabiegow05APMA1-w05laczenieZabiegow05, WiP PW, Automatyka i robotyka, APMA1
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Instytut Technik Wytwarzania P.W. Zakład Obróbki Plastycznej i Odlewnictwa APMA1 W15 + L15 Automatyzacja procesów materiałowych Kierunek: Automatyka i Robotyka ( AiR ) sem. 6 , kod w siatce studiów 69 Specjalność: Automatyzacja Procesów Wytwórczych Blok przedmiotów: Automatyzacja i komputeryzacja wytwarzania Dr inż. Lech Olejnik Prowadzący: pok.NT17, tel.8425 ------------------- Motto: Automatyzacja procesów produkcyjnych stanowi podstawę nowoczesnej produkcji ------------------- Temat 5 : Łączenie zabiegów APMA1-w05laczenieZabiegow05.doc APMA1- W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 5 : Łączenie zabiegów Wstęp W technologiach materiałowych podstawowym sposobem zapewnienia niezakłóconego przebiegu wytwarzania jest unikanie występowania zjawisk ograniczających kształtowanie. Najprostszą metodą oddalania kłopotów technologicznych jest prowadzenie procesów wytwarzania z dużą wartością współczynnika pewności technologicznej. W przypadku technologii obróbki plastycznej postulat ten sprowadza się do rozkładania wartości odkształcenia plastycznego, niezbędnego do wykonania żądanego wyrobu, na wiele pojedynczych operacji kształtowania. W rezultacie przy automatyzacji systemu wytwarzania musimy rozwiązywać problem połączenia tych poszczególnych operacji w jeden ciąg technologiczny. Wykład pozwoli na zapoznanie z typowymi sposobami łączenia zabiegów kształtowania, które powszechnie stosuje się przy produkcji wyrobów metalowych na prasach zautomatyzowanych. Łączenie zabiegów na prasach Jeżeli do wykonania wyrobu potrzebny jest tylko jeden zabieg 1 kształtowania wówczas automatyzacja procesu wytwarzania nie nastręcza większych problemów. W takich przypadkach wystarczy oprzeć się na regułach normujących przebieg kształtowania, które wynikają wprost z zaleceń technologicznych. W technologiach, w których można rozkładać kształtowanie na etapy (np. przy skrawaniu lub kształtowaniu plastycznym części metalowych) trzeba zadbać o odpowiednie połączenie ze sobą kolejnych etapów obróbki/kształtowania. Szczególnie w obróbce plastycznej ten problem jest dotkliwy, gdyż występują tu wyjątkowo duże prędkości przepływu materiału przez system produkcyjny. Dlatego na potrzeby produkcji części maszyn metodami obróbki plastycznej rozwinięto liczne sposoby łączenia wielu zabiegów kształtowania w jedną wielozabiegową operację. Poniżej podano kilka popularnych sposobów łączenia zabiegów przy produkcji prowadzonej na prasach. Na rys.1 podano klasyfikację sposobów łączenia zabiegów przy kształtowaniu części maszyn na prasach. przyrządy jednoczesne prasy wielostopniowe gniazda pras przyrządy wielotaktowe automaty wielopozycyjne prasy ustawione w linii przyrządy wielowykrojowe prasy z magazynami narzędzi prasy wielosuwakowe Rys. 1. Sposoby łączenia zabiegów przy kształtowaniu części maszyn w wielooperacyjnych procesach realizowanych na prasach 1 Zabieg to część operacji technologicznej wykonywana przy jednym zetknieciu powierzchni roboczych narzędzi kształtujących z przerabianym materiałem APMA1-w05laczenieZabiegow05.doc L.Olejnik 1 APMA1- W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 5 : Łączenie zabiegów Jak wynika z tego rysunku przy produkcji na prasach stosuje się 3 grupy sposobów łączenia zabiegów kształtowania. Każdej z tych grup można przypisać pewne cechy szczególne. Charakterystykę grup podano w tablicy 1. Tablica 1. Cechy szczególne sposobów łączenia zabiegów na prasach Grupa sposobów łączenia zabiegów W jednym przyrządzie W zestawie przyrządów W linii technologicznej Kształtowany przedmiot (często w połączeniu z otaczającym go materiałem) przemieszczany jest od jednego do drugiego zestawu narzędziowego Przedmiot przemieszczany jest od jednego przyrządu do następnego (albo odpowiedni przyrząd pobierany jest z magazynu i transportowany do miejsca wykonania zbiegu) Przedmiot przemieszczany jest od jednej maszyny do kolejnej ustawionej w linii w porządku technologicznym Cecha szczególna grupy Typowe urządzenia automatyzujące - podajnik z zasobnikiem - podajnik szczękowy - podajnik materiału ciągłego - podajnik materiału ciągłego - podajnik chwytakowy - manipulator - manipulator - podajnik materiału ciągłego - stacje odkładcze i buforowe Łączenie zabiegów w jednym przyrządzie Przyrządy wielozabiegowe jednoczesne i wielotaktowe prezentowano już w trakcie poprzednich wykładów. W przyrządzie jednoczesnym wszystkie zabiegi kształtowania są wykonywane na tym samym przedmiocie podczas jednego skoku suwaka prasy. Podczas kształtowania przedmiot przemieszcza się w kierunku głównego ruchu narzędzi kształtujących będąc w kontakcie co najmniej z jednym narzędziem. Przy kształtowaniu wielotaktowym kształtowanie podzielone jest na takty, które wprawdzie wykonywane są jednocześnie w czasie skoku suwaka, ale odbywają się w oddzielnych sekcjach narzędziowych przyrządu. Materiał wyjściowy przemieszczany jest w przyrządzie, będąc podsuwany w taktach pod kolejne narzędzia pogrupowane w sekcje technologiczne. Bliższego omówienia wymaga natomiast kształtowanie w przyrządach wielowykrojowych. Ten sposób łączenia zabiegów jest najczęściej stosowany przy kuciu matrycowym przedmiotów o złożonych kształtach (rys.2). Tego typu kucie prowadzone jest na prasach korbowych maxi, prasach śrubowych i dużych młotach przy użyciu odpowiednich manipulatorów. Manipulator przemieszcza kształtowany przedmiot od jednego wykroju do następnego w ustalonym porządku technologicznym w obrębie jednego przyrządu wielowykrojowego. W efekcie przedmiot zmienia swoje położenie w kierunku poprzecznym do kierunku ruchu suwaka prasy albo bijaka młota. Zazwyczaj wystarczy zaprogramowanie ruchów przedmiotu na płaszczyźnie. Kształt przedmiotów matrycowanych niejednokrotnie ulega bardzo istotnym przekształceniom w kolejnych wykrojach. Powszechnie stosowanym rozwiązaniem jest pozostawianie odpowiedniego naddatku technologicznego, zaprojektowanego w materiale wyjściowym, specjalnie na potrzeby transportu przedmiotu między wykrojami. Ta pozostałość materiału wyjściowego nie zmienia swoich wymiarów poprzecznych w trakcie wielozabiegowej operacji kucia. Oddzielenie jej następuje dopiero w końcowej fazie procesu. Rys. 2. Kucie matrycowe odkuwki wydłużonej w matrycy wielowykrojowej: 1,2,3,4 – fazy kształtowania w odpowiednich wykrojach matrycy kuzienniczej APMA1-w05laczenieZabiegow05.doc L.Olejnik 2 APMA1- W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 5 : Łączenie zabiegów Łączenie zabiegów w zestawie przyrządów W przypadku tego sposobu łączenia zabiegów chodzi o przemieszczanie kształtowanych przedmiotów między przyrządami ustawionymi w szeregu uporządkowanym pod względem technologicznym. W procesach tłoczenia wyrobów z blach najbardziej typowe jest ustawianie przyrządów w linii w miejscach równo odległych. Taki sposób zaadaptowano w prasach wielostopniowych zarówno korbowych, jak i krzywkowych. Prasa wielostopniowa ( rys.3) - w żargonie nazywana też transferową - jest to specjalizowana prasa automatyczna do tłoczenia głębokich wytłoczek o złożonych kształtach. Prasy te mogą zastąpić kilka zmechanizowanych pras uniwersalnych. W wielkoseryjnej i masowej produkcji cienkościennych wyrobów metalowych nie mają równorzędnych sobie odpowiedników. Prasy te zapewniają dużą wydajność, produkują części o wysokiej jakości i zajmują jak najmniej miejsca. Nowoczesne prasy wielostopniowe o małym nacisku mogą pracować z szybkobieżnością dochodzącą do 250 cykli/min. Prasy stosowane do produkcji dużych wytłoczek karoseryjnych wykonują przeciętnie 40 skoków na minutę. Automatyczne prasy krzywkowe są przeznaczone do wykonywania prostszych przedmiotów, których wyprodukowanie wymaga wykonania kilku kolejnych ciągów. Typowym wyrobem produkowanym na tych prasach jest metalowa obudowa baterii. Wspólną cechą pras wielostopniowych jest obecność wydzielonych obsad przeznaczonych do mocowania tłoczników i podajnik szczękowy, obsługujący wszystkie stopnie. Materiałem wyjściowym do wytwarzania wytłoczek na tych prasach jest taśma odwijana z kręgu. Przy każdym ruchu suwaka prasy do jej przestrzeni roboczej wprowadzana jest porcja materiału (wykrojka) w ilości potrzebnej do wykonania pojedynczego przedmiotu. Przedmiot tłoczony w przestrzeni roboczej jest przemieszczany względem poszczególnych przyrządów zamocowanych w przewidzianych do tego celu oprawach, które wyposażone są w ściągacze i wypychacze oraz mechanizmy do napędzania bocznych stempli. Obsady narzędziowe pozwalają na indywidualną regulację położenia górnych części poszczególnych przyrządów. Wyrzutniki znajdujące się w suwaku mają napęd mechaniczny lub pneumatyczny. Każda stacja ma w stole własną poduszkę ciągową. Przemieszczanie przedmiotu kształtowanego w poszczególnych stacjach odbywa się w taktach zsynchronizowanych z ruchem obrotowym wału napędowego (korbowego/krzywkowego). Transport wytłoczek z jednego przyrządu do drugiego zapewnia krokowy podajnik szczękowy. Szczęki wyposaża się w chwytaki odpowiednie do wykonywanej operacji technologicznej, ponieważ przedmiot po każdym zabiegu w sposób istotny zmienia swój kształt i wymiary. Konsekwencją zastosowania wspólnego podajnika dla wszystkich stopni jest konieczność zapewnienia stałego poziomu transportu po skończeniu każdego zabiegu. Podajnik nie tylko przemieszcza przedmiot w tej wybranej płaszczyźnie, ale również uczestniczy w prawidłowym jego ustawieniu względem narzędzi. Zazwyczaj stosuje się centralny mechanizm napędowy podajnika. W tym tradycyjnym rozwiązaniu napęd pochodzi bezpośrednio z wału korbowego prasy. W nowszych systemach występują autonomiczne zespoły transferujące, wyposażone w osobne napędy sterowane elektronicznie. b) a) Rys. 3. Łączenie zabiegów kształtowania przy tłoczeniu głębokiego naczynia z kołnierzem na prasie wielostopniowej: a) schemat prasy wielostopniowej, b) podajnik szczękowy, c) przebieg tłoczenia c) APMA1-w05laczenieZabiegow05.doc L.Olejnik 3 APMA1- W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 5 : Łączenie zabiegów Automatyczne prasy wielostopniowe przeznaczone do obróbki objętościowej nazywają się automatami wielopozycyjnymi (rys.4). Służą do produkcji części maszyn o złożonych kształtach (nity, wkręty, śruby, nakrętki, sworznie, kołki, kulki i rolki łożysk tocznych). Wyroby te wytwarzane są z odcinków pręta. Materiałem wyjściowym jest walcówka w kręgu (drut) lub pręt. Automaty wielopozycyjne są najczęściej prasami korbowymi lub kolanowymi. W przestrzeni roboczej mają zazwyczaj do 5 obsad narzędziowych. Kształtowanie wyrobów wymaga przenoszenia przedmiotu z jednego zestawu narzędziowego do drugiego w rytmie pracy prasy (nawet do 700 cykli/min.). Są stosowane różne rozwiązania konstrukcyjne podajników przenoszących przedmiot z jednej pozycji do drugiej. Najczęściej wykorzystywany jest podajnik dźwigniowo- chwytakowy z chwytakiem dwupalcowym występujący w dwóch wykonaniach: - z prostą dźwignią obrotową (obrót przedmiotu o 180˚), - z układem pantografowym (przeniesienie przedmiotu bez jego obrotu). a) b) Rys. 4. Poziomy automat wielopozycyjny: a) schemat prasy w widoku z góry, b) przebieg kształtowania śruby; wykonywane operacje kształtowania: 1-cięcie, 2-spęczanie, 3-przepychanie ze spęczaniem, 4-okrawanie łba, 5-fazowanie końca, 6- walcowanie gwintu Przykładem prasy z magazynem narzędzi jest wycinarka (patrz rys. w materiałach do wykładu 3). Jest to maszyna specjalizowana, a więc przeznaczona do realizacji operacji tego samego rodzaju. Wykonuje głównie dużą ilość otworów i wybrań w arkuszach blachy. Typowe zabiegi cięcia to: wycinanie otworów o różnych kształtach, dziurkowanie, nadcinanie wybrań i rowków, kształtowanie żeber usztywniających, zawijanie obrzeży, cięcie laserem oraz płytkie wytłaczanie. Wycinarki wykonują zabiegi obróbki plastycznej za pomocą zestawów narzędzi na przedmiocie zmieniającym swoje położenie po każdym skoku roboczym. Wycinarki wywodzą się z nożyc wibracyjnych, a więc maszyn kopiujących. W wyniku rozwoju układów kopiowania i sterowania oraz wprowadzania szybkiej wymiany narzędzi, konstrukcja prostych wycinarek kopiujących zaczęła się rozwijać w kierunku sterownia numerycznego (NC), a następnie komputerowego (CNC) dając w rezultacie centra obróbkowe blachy. Współczesne wycinarki sterowane komputerowo realizują szereg zabiegów obróbki plastycznej wymiennymi narzędziami znajdującymi się w magazynach. Wymienne komplety narzędzi (stempel, matryca, dociskacz i ewentualnie wypychacz) są umieszczone w oprawkach redukcyjnych i znajdują się w kilku lub kilkunastu gniazdach zasobnika (rys.5). Specjalne prasy wielosuwakowe (rys.6) są prasami automatycznymi wykonującymi zabiegi cięcia, gięcia, płytkiego ciągnienia i łączenia. Prasa taka jest agregatem złożonym z kilku jednostek: - dwupunktowej prasy korbowo-dźwigniowej - jednostek gwintujących lub nitujących - jednostek zgrzewających lub montujących - wielosuwakowej prasy krzywkowej do zabiegów gięcia - podajnika taśmy Poszczególne jednostki z wyjątkiem jednostek gwintujących i zgrzewających są napędzane wspólnym wałem umieszczonym z tyłu agregatu. Do ich napędu służą przekładnie zębate kątowe, łańcuchowe lub dźwigniowe. Napęd jednostek gwintujących jest elektryczny. Łączenie zabiegów w linii technologicznej Zbiór maszyn ustawionych w określonym porządku technologicznym wynikającym z przyjętego planu operacyjnego nazywamy gniazdem lub linią technologiczną. Gniazdo (komórka produkcyjna) to zamknięty pod względem technicznym i APMA1-w05laczenieZabiegow05.doc L.Olejnik 4 [ Pobierz całość w formacie PDF ] |
Podobne
|