Автоматизация процесса подачи и позиционирования заготовок для роботизированной сварки

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты автоматизации вспомогательных процессов в сварочном производстве

1.1. Состояние и векторы развития роботизированных сварочных комплексов в отечественном машиностроении

1.2. Технические требования к точности позиционирования заготовок согласно стандартам ЕСТПП

1.3. Нормативное регулирование систем автоматизации на базе ГОСТ 34.601-90 и регламентов Ростехнадзора

Глава 2. Проектирование системы автоматизированной подачи и позиционирования заготовок

2.1. Разработка функциональной схемы автоматизации (ФСА) и выбор управляющей логики на базе ПЛК

2.2. Создание программного алгоритма управления и человеко-машинного интерфейса (HMI) в программной среде

2.3. Расчет показателей эффективности внедряемых технических решений и проверка точностных параметров

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Автоматизация процесса подачи и позиционирования заготовок для роботизированной сварки

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

Направление: Машиностроение

ВВЕДЕНИЕ

Современное машиностроительное производство в Российской Федерации характеризуется интенсивным переходом к высокотехнологичным методам организации технологических процессов, где особое место занимает роботизация сварочных операций. Автоматизация процесса подачи и позиционирования заготовок для роботизированной сварки является одной из ключевых задач, определяющих производительность, качество сварных соединений и конкурентоспособность продукции на внутреннем и внешнем рынках. Актуальность темы исследования обусловлена стратегическими задачами импортозамещения в области промышленной автоматики, необходимостью повышения эффективности использования роботизированных технологических комплексов и снижения доли ручного труда на вспомогательных операциях сварочного производства.

В условиях реализации Стратегии развития машиностроительного комплекса России до 2030 года и программ технологической модернизации предприятий ОПК актуализируется проблема создания систем автоматизированной загрузки заготовок, обеспечивающих точность базирования в пределах допусков, регламентированных ГОСТ 14.301-83 и требованиями к сварочным операциям. Недостаточная степень автоматизации вспомогательных процессов приводит к увеличению такта выполнения операций, снижению коэффициента использования роботов-манипуляторов и росту брака по причине неточного позиционирования деталей. Отечественные исследования в области автоматизации сварочных процессов представлены работами МГТУ им. Н.Э. Баумана, МГТУ «СТАНКИН», НИУ «МЭИ», однако вопросы комплексной автоматизации подачи заготовок с учетом специфики серийного производства остаются недостаточно проработанными.

Цель выпускной квалификационной работы – разработка системы автоматизации процесса подачи и позиционирования заготовок для роботизированной сварки с применением программируемых логических контроллеров и исполнительных механизмов отечественного производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить современное состояние и тенденции развития роботизированных сварочных комплексов в российском машиностроении;
• проанализировать технические требования к точности позиционирования заготовок согласно стандартам ЕСТПП и нормам сварочного производства;
• исследовать нормативное регулирование систем автоматизации на основе ГОСТ 34.601-90 и требований Ростехнадзора;
• разработать функциональную схему автоматизации системы подачи и позиционирования заготовок с выбором управляющей логики на базе ПЛК;
• создать программный алгоритм управления исполнительными механизмами и человеко-машинный интерфейс в программной среде;
• рассчитать показатели технико-экономической эффективности внедряемых технических решений и провести проверку точностных параметров системы.

Объектом исследования является роботизированный технологический комплекс сварочного участка машиностроительного предприятия с системой автоматизированной подачи заготовок.

Предметом исследования выступают технические средства автоматизации, алгоритмы управления и методы обеспечения точности позиционирования заготовок в зоне выполнения сварочных операций.

Методологическая база исследования включает теоретические основы автоматизации технологических процессов, теорию автоматического управления, методы проектирования систем управления по ГОСТ 34.601-90 и РД 50-34.698-90, инструментальные средства программирования ПЛК в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61131-3-2016, расчетные методы определения погрешности измерительных каналов, а также нормативно-техническую базу в области промышленной безопасности и метрологического обеспечения производства.

Научная новизна работы заключается в разработке комплексной системы автоматизированного позиционирования заготовок с использованием датчиков обратной связи и адаптивных алгоритмов управления на базе отечественных ПЛК серии ОВЕН, обеспечивающих снижение погрешности базирования до величин, удовлетворяющих требованиям технологической документации сварочных операций.

Теоретическая значимость состоит в систематизации требований к системам автоматизации вспомогательных операций роботизированного сварочного производства и обосновании выбора технических средств с учетом отечественной нормативной базы. Практическая значимость работы определяется возможностью внедрения разработанных технических решений на машиностроительных предприятиях Российской Федерации с целью повышения производительности сварочного оборудования, снижения трудоемкости вспомогательных операций и улучшения качества продукции.

Структура выпускной квалификационной работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассматриваются теоретические аспекты автоматизации вспомогательных процессов в сварочном производстве. Во второй главе представлено проектирование системы автоматизированной подачи и позиционирования заготовок. Третья глава посвящена технико-экономической оценке эффективности предложенных решений.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В СВАРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

1.1. Состояние и векторы развития роботизированных сварочных комплексов в отечественном машиностроении

Роботизированное сварочное производство является одним из приоритетных направлений технологического развития машиностроительного комплекса Российской Федерации, обеспечивающим выпуск конкурентоспособной продукции в условиях глобального рынка. Исторически формирование отечественной школы автоматизации сварочных процессов связано с работами Института электросварки им. Е.О. Патона, МГТУ им. Н.Э. Баумана, МГТУ «СТАНКИН» и ряда отраслевых научно-исследовательских институтов, заложивших теоретические и практические основы создания

…