Автоматизация процесса формовки и сборки литейных форм на основе промышленных роботов.

Содержание

Введение

Глава 1. Технико-технологические основы автоматизации литейных процессов в Российском машиностроении

1.1. Традиционные и инновационные методы формовки: отечественный опыт и современные тренды

1.2. Роботизированные комплексы в литейном производстве: классификация и условия эксплуатации по РД и ГОСТ

1.3. Нормативно-правовое регулирование автоматизации опасных производственных объектов в РФ

Глава 2. Анализ производственного потенциала участка изготовления литейных форм

2.1. Характеристика технологического оборудования и текущего уровня механизации цеха

2.2. Диагностика точностных параметров существующего процесса формовки и выявление причин брака

2.3. Обоснование выбора промышленного робота для выполнения операций сборки форм

Глава 3. Разработка системы автоматизированной формовки и сборки литейных форм

3.1. Проектирование функциональной и структурной схем АСУ ТП литейного участка

3.2. Разработка программного обеспечения для управления РТК и интеграция со SCADA-системой

3.3. Расчет метрологических характеристик и технико-экономическое обоснование предлагаемых решений

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Автоматизация процесса формовки и сборки литейных форм на основе промышленных роботов

Направление: МАШИНОСТРОЕНИЕ

Специальность: 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена необходимостью модернизации литейного производства в Российской Федерации, которое является одной из базовых отраслей машиностроительного комплекса страны. Литейные цехи отечественных предприятий, таких как ПАО “КАМАЗ”, АО “Уралвагонзавод”, АО “ОДК”, сталкиваются с рядом производственных вызовов: высокой долей ручного труда на операциях формовки и сборки литейных форм, недостаточной стабильностью геометрических параметров форм, значительным уровнем производственного брака, вредными условиями труда, связанными с воздействием пыли формовочных смесей и тяжелыми физическими нагрузками. В соответствии со Стратегией развития машиностроения на период до 2030 года, утвержденной Минпромторгом России, приоритетным направлением является внедрение роботизированных технологических комплексов и систем автоматизации в базовые технологические процессы, что позволит повысить производительность труда, улучшить качество продукции и обеспечить соответствие требованиям промышленной безопасности. Применение промышленных роботов в литейном производстве открывает возможности для создания гибких автоматизированных систем, способных обеспечить точное позиционирование элементов форм, стабильность технологических параметров и снижение человеческого фактора при выполнении монотонных операций.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной и технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области автоматизации литейных процессов, проводимых на кафедрах МГТУ им. Н.Э. Баумана, МГТУ “СТАНКИН”, СПбПУ Петра Великого, в НИИ машиностроения и роботизированных систем. Вопросы роботизации технологических операций в литейном производстве рассматривались в работах ведущих российских специалистов, таких как Ю.А. Степанов, В.С. Дорофеев, И.В. Шаповалов, которые исследовали конструкции роботизированных комплексов, методы программирования траекторий движения манипуляторов, системы технического зрения для контроля качества литейных форм. Вместе с тем, существующие разработки в значительной степени ориентированы на крупносерийное производство и требуют адаптации к условиям средних и малых литейных цехов, характерных для российского машиностроения. Недостаточно проработаны методики интеграции роботизированных систем в существующие технологические линии с учетом специфики отечественного оборудования, требований российских нормативно-технических документов и экономической целесообразности при различных объемах выпуска отливок.

Цель выпускной квалификационной работы заключается в разработке технических решений по автоматизации процесса формовки и сборки литейных форм на основе применения промышленных роботов с обоснованием эффективности предлагаемых мероприятий для конкретных производственных условий литейного цеха.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать традиционные и инновационные методы формовки литейных форм, применяемые в отечественном машиностроении, и выявить направления их совершенствования на основе роботизации;

• изучить классификацию, конструктивные особенности и условия эксплуатации роботизированных комплексов в литейном производстве с учетом требований российских руководящих документов и ГОСТов;

• исследовать нормативно-правовое регулирование автоматизации опасных производственных объектов в Российской Федерации применительно к литейным цехам;

• выполнить характеристику технологического оборудования и оценку текущего уровня механизации участка изготовления литейных форм на базовом предприятии;

• провести диагностику точностных параметров существующего процесса формовки, выявить причины брака и обосновать выбор промышленного робота для автоматизации операций сборки форм;

• разработать систему автоматизированной формовки и сборки литейных форм, включая проектирование функциональной и структурной схем АСУ ТП, разработку программного обеспечения для управления роботизированным технологическим комплексом, расчет метрологических характеристик и технико-экономическое обоснование.

Объектом исследования является технологический процесс формовки и сборки литейных форм на участке литейного цеха машиностроительного предприятия.

Предметом исследования выступают технические, технологические и организационные аспекты автоматизации операций формовки и сборки литейных форм с применением промышленных роботов и систем управления технологическими процессами.

Методологическая база работы включает теоретические положения автоматизации технологических процессов, теорию роботизированных систем, методы проектирования АСУ ТП в соответствии с ГОСТ 34.601-90, методики расчета метрологических характеристик измерительных каналов по ГОСТ 8.009-84, инструментальные методы диагностики технологического оборудования, расчетно-аналитические методы технико-экономического обоснования. Нормативную базу исследования составляют Федеральный закон №116-ФЗ “О промышленной безопасности опасных производственных объектов”, ГОСТ Р 56350-2015 “Роботы производственные. Требования безопасности”, ГОСТ Р МЭК 61131-3-2016 “Контроллеры программируемые”, РД 50-34.698-90 “Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов”, руководящие документы Ростехнадзора, нормативы Минпромторга России по автоматизации промышленных производств.

Научная новизна работы заключается в разработке адаптированного технического решения по интеграции роботизированного комплекса в существующую технологическую линию формовки с учетом специфики отечественного литейного оборудования и требований российских нормативных документов.

Теоретическая значимость исследования состоит в обобщении и систематизации подходов к автоматизации литейных процессов на основ

…