Структура технологического процесса.
Технологический процесс обработки изделия состоит из отдельных операций, которые делятся на основные (рабочие) и вспомогательные. К основным операциям обычно относят те, в результате проведения которых меняются состояние или свойства объекта обработки. В сборочных и контрольно-сортировочных процессах к основным операциям относятся те, при проведении которых изменяется соответственно качественное состояние объекта или производится его оценка по контролируемому параметру с последующим разделением на группы. Вспомогательными операциями являются: загрузочно-разгрузочные, установочно-съемные, транспортировочные и др.
Время, необходимое для выполнения всех основных и вспомогательных операций технологического процесса обработки изделия, называется технологическим циклом и обозначается ТТ. Следует отметить, что во многих технологических процессах время, необходимое для выполнения вспомогательных операций, составляет существенную часть от времени ТТ. Эта часть может быть сокращена путем применения механических средств для осуществления всех операций технологического процесса.
В неавтоматизированном оборудовании все вспомогательные операции или часть их выполняются вручную, вследствие чего ТТ не является постоянной величиной, а зависит от индивидуальных свойств рабочего: его внимания, квалификации и т.п. В машинах-автоматах ТТ=const, так как длительность технологического цикла не зависит от рабочего, обслуживающего машину. Время выполнения вспомогательных операций может быть в этом случае значительно сокращено.
Для машинного технологического процесса характерна непрерывная циклическая повторяемость всех основных и вспомогательных операций. Однако, помимо указанных выше цикловых операций, могут иметь место и внецикловые операции, которые связаны с необходимостью время от времени заправлять машину материалом, менять инструмент, удалять бракованные изделия и т.п.
Проектирование машины-автомата начинается с разработки технологического процесса, для чего необходим предварительный анализ всех циклов операций, входящих в технологический процесс. Цель исследования операций — определение оптимальных режимов для каждой операции, например, перемещений (ходов) рабочих органов, скоростей их движения, усилий, действующих на рабочие органы, температуры рабочих органов и т.д. Эти данные можно получить при экспериментальном исследовании операций или путем критического рассмотрения неавтоматизированного оборудования, используемого для проведения отдельных рабочих операций. Некоторые операции технологических процессов поддаются теоретическим расчетам, в этом случае предварительно установленные значения параметров операции требуют уточнения на последующих стадиях проектирования машины. Рассмотрим в качестве примера процесс изготовления изделий из термореактивных пластических масс. Процесс состоит из дозирования исходного материала, предварительного его подогрева, прессования и механической обработки отпрессованных деталей.
Проанализируем более детально технологический процесс прессования изделий. Обычно прессование термореактивных пластмасс производится в стальных разъемных пресс-формах под давлением до 30 Мн/м2и температуре 140—190° С. Термореактивные смолы, входящие в состав пресс-порошка, при нагревании сначала размягчаются и плавятся, благодаря чему приобретают способность формоваться под воздействием приложенного давления. При дальнейшем нагревании смолы постепенно твердеют и переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Таким образом, полимерный материал воспроизводит ту геометрическую форму, которая задается рабочими поверхностями пресс-инструмента. По приведенной классификации это процесс Ш класса. Переход поликонденсационных термореактивных смол в термостабильное состояние сопровождается образованием газообразных высокомолекулярных побочных продуктов, среди которых значительную долю составляют пары воды и фенола. Выделение этих летучих затрудняет процесс формования, увеличивает усадку и ухудшает качественные показатели изделия, поэтому в процессе формования эти побочные продукты удаляют кратковременным (однократным или многократным) раскрытием пресс-формы. Эта операция (производственное название «подпрессовка») позволяет сильно уменьшить затраты тепла для нагрева пресс-материала, способствует снижению времени выдержки его под давлением (приблизительно на 10%), улучшает физико-механические свойства изделия.
Рис. 2. Зависимость времени выдержки от температуры при прессовании фенопластовых изделий:
1-для изделия с толщиной 12 мм;
2-для изделий с толщиной стенки 5 мм
Машины-автоматы и автоматические линии.
Одним из средств, обеспечивающих технический прогресс в народном хозяйстве, является комплексная механизация и автоматизация производственных процессов.
В большинстве производств в настоящее время выполнение рабочих операций осуществляется машинами. Как правило, эти операции наиболее трудоемки и энергоемки, поэтому использование машинного оборудования позволяет выполнять рабочие операции на больших скоростях и с высокой точностью. Ручное выполнение вспомогательных операций (подача объектов обработки, их установка, перемещение, съем и т. д.) ограничивает возможности производства. Механизация вспомогательных операций позволяет повысить производительность машинного оборудования, однако управление операциями и в этом случае возложено на человека, обслуживающего оборудование.
Машина-автомат — такая рабочая машина, в которой все основные и вспомогательные операции технологического процесса осуществляются безучастия человека.
Полуавтомат — такая рабочая машина, в которой без участия человека выполняются все операции технологического цикла, за исключением операций загрузки и выгрузки, для повторения технологического цикла необходима команда от рабочего. Таким образом, в машинах-автоматах и полуавтоматах все или большинство операций технологического процесса выполняются самой машиной, на которую возложена и функция управления этими операциями. Это позволяет значительно повысить скорость движения рабочих органов машины и, следовательно, увеличить производительность оборудования.
Человек, обслуживающий автоматизированное оборудование, осуществляет наладку машины и контролирует ее работу.
Дальнейшее развитие механизации и автоматизации производства привело к комплексной автоматизации производства — созданию автоматических систем машин и в первую очередь — автоматических линий, а затем цехов-автоматов и заводов-автоматов.
Автоматическая линия - система машин-автоматов, расположенных в последовательности, определяемой технологическим процессом, и объединенных системой транспортирования и управления.
Автоматические линии нуждаются в наладке и контроле со стороны обслужающего персонала.