Автоматизация литейного производства
Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена
Трудового Красного Знамени государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
Факультет МТ Кафедра МТ-5
Курс лекций по дисциплине:
«Автоматизация литейного производства»
Часть I. Общие направления развития автоматизации
литейного производства.
Автор – проф. Беликов О.А.
Электронная версия
студентов:
Букша А.Ю.
Васильев А.А.
Ефремов А.С.
Куйбарова Е.В.
Михольская О.М.
Николаева А.В.
Пегова Е.С.
Широкова Н.В.
Москва 2009 г.
Лекция 1.
Цели и задачи дисциплины.
Задачи дисциплины: - ознакомление с современным состоянием автоматизации литейного производства, тенденциями и направлениями дальнейшего…Введение
- Цели автоматизации
Автоматически действующим является механизм, технологическая машина, комплекс машин, которые производят литейное изделие без непосредственного участия человека, и непосредственно применения физического и умственного труда.
Автоматизация – это деятельность человека по созданию и использованию автоматических и автоматизированных средств производства отливок.
Цель автоматизации – создание условий для оптимального использования ресурсов материального производства: труда, материалов и энергии, повышения производительности труда, качества выпускаемой продукции, эффективности и привлекательности труда, создание безопасных условий труда.
Этому должно способствовать широкое применение современных достижений науки и техники, особенно информационных технологий на базе ЭВМ.
В такой постановке автоматизация обеспечивает предпосылки для создания комплексно-автоматизированных производственных систем, включая автоматизированные подсистемы проектирования отливок и технологии их изготовления, подготовки производства новых изделий, планирование и организацию их выпуска и автоматического изготовления отливок.
В такой сложной технологической системе связующим звеном являются информационные технологии, организующие и управляющие движением и обработкой материальных, энергетических и информационных потоков.
- Автоматизация – перспективное направление развития литейного производства.
Автоматизация является современным направлением развития машиностроения и его подотрасли – литейного производства. Автоматизацию производства характеризует применение методов и средств управления производственными процессами, позволяющими исключить человека из непосредственного участия в процессе. Это обуславливает следующие преимущества автоматизации:
1. Обеспечение повышения производительности труда - автоматы работают быстрее, и один человек может обслуживать много машин-автоматов;
Автоматическое оборудование обладает высокой надёжностью, оно может работать бесперебойно в течение 24 часов пять дней в неделю;
2. Повышение качества и стабильности качества выпускаемой продукции - автомат настраивают на оптимальное ведение процесса, реализуются процессы, не поддающиеся управлению человеком, и только автоматизация может решить эту задачу;
3. Расширение номенклатуры выпускаемой литейной продукции – быстрая автоматизированная переналадка автомата на выпуск нового изделия;
4. Безопасность труда - человек не участвует непосредственно в производственном процессе и поэтому не подвергается его вредному воздействию; появляется возможность создания экологически чистых производств, повышения уровня экологической безопасности;
5. Социальные преимущества автоматизации - труд становится интеллектуальнее и привлекательнее, высокая производительность труда обеспечивает и высокую оплату;
6. Непрерывность в работе автоматического оборудования способствует планомерности в работе смежного оборудования в сложной литейной производственной системе;
7. Высокая производительность автоматического оборудования и рациональное использование материальных и энергетических ресурсов приводит к высокой экономической эффективности применения автоматизации. Прибыль, полученная от внедрения автоматизации, направляется на ее расширенное применение и обновление производства. В этом заключается перспективность применения автоматизации.
Если механизацию производства характеризует освобождение человека от применения физического труда при выполнении операций технологического процесса, то автоматизацию производства характеризует освобождение человека от управления технологическими процессами за счет применения средств управления. Механизация и автоматизация позволяют освободить человека от непосредственного участия в производственном процессе.
Как любое новое развивающееся направление автоматизации литейного производства преодолевает имеющие место объективные и субъективные причины, тормозящие ее развитие. К таким причинам относятся:
1. Большое количество и разнооперационность литейных процессов (литьё в разовых песчаных формах и по выплавляемым моделям предусматривает до 100 операций и использование десятков различных физических эффектов). Это требует контроля большого числа параметров, а необходимые датчики, как правило, отсутствуют. Кроме этого, имеет место и большое число неучтённых входных воздействий вследствие недостаточного изучения ряда процессов. Все это затрудняет выбор необходимого управляющего воздействия на многих операциях, также поиск возмущающих факторов, ответственных за нарушение хода процесса и получения некачественного литейного изделия;
2. Быстротечность многих литейных процессов (10..60 с), например, на формовочном автомате за 30 с. совершается последовательных 15 операций, когда механизмы массой до 1 тонны перемещаются за 3-4 с. на 1.5-2 м. с ускорениями
1.0-2.0 м/с2. Все это влияет на надежность;
3. Человеческий фактор (консерватизм и отсутствие желания изменить с трудом налаженное механизированное производство);
4. Высокая стоимость автоматического оборудования: отдельные автоматические машины стоят от 200 тыс. долларов, а автоматические линии 3…10 млн. долларов, отсутствие средств затрудняет реализацию автоматизации, хотя автоматизация производства, как правило, быстро окупается;
5. Резко возрастают затраты на обеспечение экологических требований (до 20% от стоимости проекта).
Многие из перечисленных причин при автоматизации порождают проблемы развития автоматизации, связанные, в основном, с возникающими противоречиями нового направления развития производства и старыми достижениями и представлениями, сформировавшимися при механизированном производстве. Раскрытие природы этих противоречий создает основу для выработки путей совершенствования автоматического литейного оборудования, разработки новых методов и средств его создания и эксплуатации.
Функции автоматизации.
1. при автоматизации многооперационных процессов обеспечивается заданная последовательность работы механизмов, выполняющих технологические и… 2. Автоматическое управление режимами работы технологического и… 3. Автоматический входной, пооперационный и выходной контроль.Место автоматизации в структуре материального производства литейных изделий.
Для автоматизации технологического процесса необходимо иметь объект автоматического управления, цели управления и средства управления. Но прежде рассмотрим, как, в принципе, осуществляется автоматическое управление в технологических машинах.
Структурная схема автоматического управления технологической операцией.
Рассмотрим простейшую структурную схему процесса выполнения одной технологической операции. Такая схема определяет состав компонентов технологического процесса и характер взаимодействия между этими компонентами, рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема управляемого технологического объекта.
1. Объектом обработки является исходный материал, незаконченное и промежуточное литейное изделие, которые в результате выполнения технологической операции должны быть преобразованы в литейное изделие с новыми заданными свойствами. Такими изделиями могут быть отливка, разовая форма, расплавленный металл или формовочная смесь с заданными свойствами, стержни и т. п.
2. Технологический инструмент - воздействует на объект обработки, в результате чего происходят заданные качественные или количественные изменения объекта обработки (изменение объема, конфигурации, свойств и т.д.);
3. Исполнительный орган - приводит в действие технологический инструмент в соответствии с заданной программой;
4. Привод – преобразует подводимую энергию в энергию движения исполнительного органа;
5. Система управления – собирает информацию о параметрах исходных материалов, технологических режимах, состоянии агрегатов машины и конечных параметрах литейного изделия, формирует значения управляющих сигналов и воздействий на объект обработки в соответствии с программой управления;
6. Система разработки программ, управления, в которой осуществляется разработка программ управления в соответствии с целями и особенностями производства.