Bài giảng tự động hóa quá trình sản xuất FMS CIM chương 1 ths phạm thế minh

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁYTrường ĐH Giao thông Vận tải • Hệ thống điển hình của sản xuất linh hoạt là các tế bào sản xuất linh hoạt, hệ thống sản xuất linh hoạt và các tuyến sản xuất linh hoạt.

Trang 1

Trường ĐH Giao thông Vận tải

Trang 2

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

• Hệ thống điển hình của sản xuất linh hoạt là các

tế bào sản xuất linh hoạt, hệ thống sản xuất linh hoạt và các tuyến sản xuất linh hoạt.

• Sinh viên biết đến việc xây dựng lập trình điều khiển và giám sát các hệ thống đó

• Tiếp đó là việc lập kế hoạch với sự trợ giúp của máy tính cho các hệ thống đó (Xí nghiệp số, Sản xuất ảo)

Trang 3

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt

2.1 Các loại Robot công nghiệp 2.2 Lập trình Robot công nghiệp 2.3 Tổ chức hệ thống lắp ráp

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt

3.1 Thiết bị hỗ trợ và cung cấp phôi 3.2 Hệ thống cung cấp vật liệu

3.3 Thành phần hệ thống cung cấp vật liệu

Chương 4 Hệ thống dẫn hướng quá trình sản xuất

4.1 Cấu trúc xử lý thông tin trong công nghiệp sản xuất 4.2 Thâu tóm dữ liệu vận hành (BDE)

4.3 Phương pháp điều khiển sản xuất 4.4 Hệ thống dẫn hướng sản xuất 4.5 Lập trình điều khiển (SPS) 4.6 Lập trình hệ thống sản xuất linh hoạt

Chương 5 Kế hoạch sản xuất

5.1 Hệ thống kế hoạch sản xuất

Trang 4

Giới thiệu khái niệm

FMS: Flexible Manufacturing System

Hệ thống sản xuất linh hoạt

CIM: Computer Integrated Manufacturing

Sản xuất tích hợp trợ giúp máy tính

CAD: Computer Aided Design

Thiết kế có trợ giúp máy tính

CAM: Computer Aided Manufacturing

Sản xuất có trợ giúp máy tính

CAP: Computer Aided Planning

Lập kế hoạch có trợ giúp máy tính

CAQ: Computer Aided Quality Control

Kiểm tra chất lượng có trợ giúp máy tính

PP&C: Production Planning and Control

Lập kế hoạch sản xuất, vật tư, thời gian và kiểm tra hệ thống sản xuất

Trang 5

1.1 Nguyên tắc

Trang 6

Mục đích về giá cả Mục tiêu về kỹ thuật

• Giữ được khung giánhư kế hoạch

• Nâng cao được chấtlượng sản phẩm

• Giảm được tỉ lệ phếphẩm

• Giảm được số lượngcông cụ

• Giảm chi phí cho nhân

sự đồng thời tăng ca làmviệc cho máy

• Chẩn đoán nhanhchóng lỗi khi có sự cố

• Sản xuất hàng loạt lớn

mà không có sự giánđoạn

• Có khả năng phân cấpchức năng mà khônglàm gián đoạn quá trìnhgia công

• Tiếp nhận và xử lý tựđộng các dữ liệu từ hệthống CAD trong hệthống lập trình NC

• Được tích hợp trong hệthống chỉ đạo gia công

Trang 7

Nguyên tắc một máy và nhiều máy

-Máy NC -Dây chuyền vận chuyển -Trạm gia công cố định -Ít yêu cầu máy chủ

Dây chuyền gia công linh

hoạt

-Máy NC -Dây chuyền vận chuyển -Có khả năng tùy chọn phương pháp gia công

-Quan sát thời gian sử dụng dụng cụ

Tế bào gia công linh hoạt

-Nhiều phương pháp gia công (Ví dụ: Khoan và phay…) -Lưu trữ dụng cụ -Đổi dụng cụ tự động

Trung tâm xử lý

-Một phương pháp gia công (Ví dụ: Khoan, phay…) -Gia công tự động

Dây chuyền gia công linh

hoạt

-Máy NC -Dây chuyền vận chuyển -Có khả năng tùy chọn phương pháp gia công

-Quan sát thời gian sử dụng dụng cụ

Tế bào gia công linh hoạt

-Nhiều phương pháp gia công (Ví dụ: Khoan và phay…) -Lưu trữ dụng cụ -Đổi dụng cụ tự động

Trung tâm xử lý

-Một phương pháp gia công (Ví dụ: Khoan, phay…) -Gia công tự động

Trang 8

• Chiều dương của các trục

trung gian được xác định theo quy tắc cái đinh ốc

• Ngoài ra các trục song song

với trục X, Y và Z được ký hiệu

là U, V và W

• Các trục tiếp theo P, Q và R là

các trục không song song với các trục chính.

Trang 9

Máy phay đa năng

• Thay thế trong khi lắp dụng cụ vàtrong khi sản xuất từng phần đơn chiếchay loạt nhỏ

• Có thế xử lý 3, 4 hay 5 trục

• Có thể thực hiện với các khối thô, lớn

Trang 10

Trang 11

Trang 12

Trang 13

Trang 14

• Độ chính xác và chất lượng bề mặt cao với chế

độ gia công an toàn cao

Trang 15

Trang 16

Máy tiện đứng nhiều trục

•Năng suất cao và rất kinh tế, khi xử lý những phần nhỏ

và trung bình

•Trong quá trình thực hiện khác nhau có thể có hai hoặc

ba phôi được xử lý đồng thời cùng một chế độ gia công

giống nhau

•Vì vậy tang quay được trang bị mỗi ổ dụng cụ giống

nhau một trục quay.

•Cứ hai không gian làm việc độc lập có một tang quay,

tang quay này có thể tiếp nhận dụng cụ khoan và tiện

đang hoạt động Cách xây dựng này phù hợp khi với

cùng một phôi gia công, sau khi gia công ở vị trí lắp đặt

thứ nhất có thể được xử lý ngay mặt sau của phôi ở vị

trí lắp đặt thứ hai

Trang 17

Trang 18

Trung tâm gia công

Trung tâm gia công HEC 500

• Phạm vi làm việc 630 x 500 mm

Trang 19

Trang 20

Trang 21

-Có thể gia công bằng các dụng cụ với đường kính nhỏ, phôi cứng, tốc độ cao và công suất lớn.

Có thể gia công những bộ phận phức tạp

Trung tâm gia công đa năng

Trang 22

Trang 23

Ưu điểm:

-Chất lượng gia công cao khigia công phức hợp do giảmđược số lần thay phôi

-Giảm thời gian gia công-Tích hợp hệ thống đo cho việckiểm tra chất lượng

-Nhu cầu về diện tích làm việcnhỏ

Trung tâm tiện và phay kết hợp

Trang 24

Trang 25

Trang 26

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Trang 30

lỗ qua tấm thép trên tọa độ đã định Khi đó một lỗ đã được dập, hình dáng của lỗ dập phụ thuộc vào dạng búa dập theo công cụ đã chọn.

Trang 31

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Trang 35

Ưu điểm so với thao tác bằng tay

• Rút ngắn được thời gian đổi dụng cụ

• Tránh được lỗi

• Tránh được rủi ro tai nạn

Nhược điểm

• Nhu cầu đầu tư bổ sung

• Tăng chi phí cho lắp đặt

Trang 36

trước

Tay đổi dụng cụquay tiếp một góc

180 độ

Tay đổi dụng cụquay lại lắp dụng

cụ tại trục giacông và ổ tích Cần gấp quay 90

độ về vị trí banđầu

Trang 37

Trang 38

sản xuất

Quan sátsản xuất

Đặt công

cụ

Tính toán nhu cầu

Điều tiết nhu cầu

Cung cấpdụng cụ Kho chứadụng cụ

Sử dụng dụng cụ trongquá trình sản xuấtPhạm vi sản xuất

Kho chứadụng cụ

Cung cấpdụng cụ

Cung cấpdụng cụThất thoát

Cấu trúc việc sử dụng dụng cụ trong

sản xuất đơn chiếc và hàng loạt

Trang 39

22%

6%

Phân tích sử dụng dụng cụ

Trang 40

Rút ngắn thờigian gia công

Cải thiện việc tậndụng thời gianđứng máy

Giảm tỷ lệphế phẩm

Cải thiện đượccông nghệ

Tiêu chuẩn hóadụng cụ

Hệ thống hóatiến trình tổchức sản xuất

Cơ khí hóa và

tự động hóa

PhôiCông nghệ

Điều kiệncung cấp

Phương tiệngia công

Đếm phôigia công

Phương tiện

hỗ trợ kỹ thuật

Trang 41

• Không có dây chuyền tự động

Nguyên tắc và đặc điểm đổi phôi

Robot chất xếpTiếp nhận

Di chuyểnquay vòng

• Kích thước bàn nhỏ

• Không có dây chuyền

tự động

Cho những phần hình lăng trụ và hình khối

Khi tới hệ thống vậnchuyển tự động

• Chất xếp tự động với nhữngphần quay

• Giới hạn cho những nhóm phôihình dạng giống nhau

Các phần quay có thể

Trang 42

Kẹp đứngLực kẹp nén

Bộ phận kẹp phôi dựa trên quy tắc của một số chi tiết cơbản Để kẹp phôi có thể sử dụng xi lanh khí nén kết hợpvới đòn bẩy theo quy tắc đòn bẩy

Trang 43

Kẹp phôi bằng khí nén và chân không (2)

a) Tác động lực nghiêng trực tiếp b) Kẹp bằng chêm

Trang 44

Trang 45

a) Dạng thẳngb) Dạng tròn

1 Màng cao su

2 Tấm nén

3 Khung vỏKhả năng kết hợp giữa các mô đun

Kẹp màng

Trang 46

d) Tấm hút xẻ rãnhe) Tấm kẹp kim loạinung

f) Bàn kẹp cao suvới các núm hútcao su

Ưu điểm: - Lực kẹp đều, ổn định,

- Không để lại vết khi kẹp như kẹp cơ khí,

- Lý tưởng cho việc kẹp tấm mỏng nhẹ

Trang 47

Con lăn kẹpChốt kẹp

Kẹp phía trong

Bộ kẹp từ phía trong thích hợp vớichi tiết dạng vòng, ống Từ xi lanhlực được chia đều tới các con lănkẹp Vì tất cả các con lăn đượcdẫn lực đồng thời, nên phôi luônđảm bảo chính tâm

Trang 48

Trang 49

Sản xuất đơn chiếc

Sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa

Sản xuất loạt lớn Loạt sản xuất

Đặc điểm đặc biệt của việc sử dụng công nghệ NC:

• Độ chính xác cao, có thể lặp lại

• Rút ngắn thời gian sản xuất, Tính linh hoạt cao

• Công nghệ mới như hồng ngoại, laser

Trang 50

Tiêu chuẩn cho máy NC

1 Loạt nhỏ và vừa 5-500 chi tiết

2 Dùng cho những phôi phức tạp

3 Thay đổi kết cấu của phôi trong khi phương thức vận hành vẫn không thayđổi

4 Rút ngắn thời gian cho việc gia công những sản phẩm mới

5 Giảm được chi phí cho công cụ nhờ sự cải thiện thích ứng với tốc độ quay

và ăn dao

6 Chất lượng cao, ít phế phẩm, ít phải kiểm soát chất lượng

7 Xác định được chính xác thời gian gia công

8 Giảm được việc lưu phôi, giảm chi phí đứng máy

9 Rút ngắn thời gian tổng cộng

10 Sử dụng những công nghệ đặc biệt và hiện đại như cắt laser, hồng ngoại

Trang 51

Trang 52

Hệ tọa độ trong máy công cụ

X,Y, Z, A… Di chuyển của dụng cụX´,Y´, Z´, A´… Di chuyển của phôi

Trang 53

Các trục quay và trục ăn dao

Máy tiện hai trục

Trục quay ở bàn làm việc

và trục làmviệc

Máy phay 3 trục

Trung tâm giacông 6 trục

Trang 54

Trang 55

Trang 56

Thiết bị lậptrình CNC

Bộ điềukhiển CNC Hệ thống lậptrình NC

Lập trìnhbằng taytrực tiếp

Lập trìnhbằng tay tạixưởng sx

Lập trình tạixưởng sx cótrợ giúp máy

tính

Lập trìnhchuẩn bị laođộng có trợgiúp máy tính

Lập trìnhCAD có trợgiúp máytính

Tại máyCNC

Tại khuvực giacông CNC

Chuẩn bịlao động

Bộ phận kỹthuật vàphát triểnsản xuất

Tại khuvực giacông CNC

Chức năng, phạm vi trong lập trình NC

Trang 57

N005 G54 G90 S400 M03 (chọn hệ tọa độ, chế độ tuyệt đối, quay

trục dao ngược chiều kim đồng ở tốc độ 400 RPM)

N10 G00 X1 Y1 (chạy nhanh tới vị trí XY của lỗ đầu tiên)

N015 G43 H01 Z.1 M08 (xác định bù chiều cao dao, chạy nhanh tới

mặt thoát dao để chuẩn bị khoan, bật dung dịch làm mát)

N020 G01 Z-1.25 F3.5 (bắt đầu khoan lỗ đầu tiên, tốc độ ăn dao 3.5

inch/phút)

N025 G00 Z.1 (Thoát dao nhanh khỏi lỗ)

N030 X2 (chạy dao nhanh tới lỗ thứ 2)

N035 G01 Z-1.25 (ăn dao lỗ thứ 2)

N040 G00 Z.1 M09 (thoát dao nhanh khỏi lỗ thứ 2, tắt dung dịch)

N045 G91 G28 Z0 (Quay lại vị trí tham chiếu của hướng Z)

N050 M30 (Kết thúc chương trình)

Ví dụ (1)

Trang 58

Trang 59

Trang 60

Trang 61

Lập trình có trợ giúpmáy tính trong phạm vixưởng sản xuất

Lập trình có trợ giúpmáy tính trong phạm vi

kế hoạch sản xuất

Lập trình hỗ trợ đa năng CAD/CAM

Đưa các câu

lệnh trực tiếp

trên máy

Dùng các khái niệm vàbiểu tượng trong máy xâydựng sơ đồ tương quan

Nguyên tắc lập trình NC

Trang 62

Mô phỏng quá trình

Quá trình xử lý

Ngân hàng dữ liệu CAM

•Dữ liệu hình học

•Chương trình NC

•Dữ liệu CL-DATA

Định nghĩa

•Tham số gia công

•Đường cong giới hạn

•Các bề mặt gia công

•Công cụ

•Mã CODE dữ liệu CL-DATA

•Chuyển sang dạng tiêu chuẩn

Mô hình CAD

Kế hoạch côngviệc CNC

Xác định việcgia công

Chương trình giacông điều khiển

chungChương trình giacông NC điềukhiển chuyên dụng

Trang 63

•Giao diện đơn giản

dễ hiểu

•Lập trình theo kíchthước hình học củaphôi và phù hợp với

kế hoạch sản xuất

•Sử dụng, lập trình

và mô phỏng đơngiản

Ví dụ lập trình tại xưởng với

Simens Shop Turn

Trang 64

•Tên đường cong

•Điểm xuất phát

•Từng bước đưa các dữkiện của đường cong cầngia công

Ví dụ lập trình tại xưởng với

Trang 65

Ví dụ mô phỏng chương trình với

Trang 66

Trang 67

Trang 68

Trang 69

Trang 70

Bộ vi xử lý CLDATA

Chương trình CLDATA

Chương trình từng phần bao gồm tất

cả các dữ liệu, chỉ dẫn cần thiết cho quá trình gia công phôi

Cutter Location Data: Diễn tả chung các vấn

đề gia công (Mã) độc lập với các máy công

cụ ứng dụng.

Tính toán các chỉ dẫn số học và

hình học cũng như quỹ đạo

của các điểm liên quan đến

công cụ Xác định chiều sâu

cắt, tốc độ cắt, tốc độ ăn dao

thông qua việc ứng dụng các

dữ liệu về vật liệu cũng như

dụng cụ Dữ liệu được tạo từ

bộ vi xử lý có ý nghĩa giải

quyết các vấn đề gia công

Tương thích các dữ liệu độc

lập với máy gia công với một

máy công cụ hoàn toàn xác

định Việc mã hóa theo yêu cầu

điều khiển của máy công cụ

được thực hiện với tất cả các

đại lượng tính toán trong ngôn

ngữ NC và được sử dụng như

những thông tin điều khiển

trong định dạng điều khiển

chuyên dụng của máy công cụ.

Vi xử lý(Postprozessor)

Lệnh toán họcChương trình giacông chuyên dụng

Trang 71

Hệ thống chương

trình NC

Dữ liệu hình học

Các vi xử lý(Postprozessor)

Mô hình kết hợp

CAD/NC

Trang 72

Trang 73

1.3 Các hệ thống tế bào sản xuất linh hoạt

Trang 74

Hệ thống cungcấp vật liệu

•Hệ thống lưu trữ

•Hệ thống cung cấp

•Điều khiển máy

•Điều khiển vận chuyển

•Tính toán đường dẫn

•Hệ thống truyền dữ liệu

Trang 75

Tế bào sản xuất linh hoạt

Hệ thống sản xuất linh hoạt

Dây chuyền sản xuất linh hoạt

Nguyên tắc gia công linh hoạt

Trang 76

Tế bàosản xuấtNhà máy

Nhà máy Dây chuyền sx

Tế bào sản xuất

Công đoạn sx

Trang 77

Trang 78

Trang 79

Trang 80

Trang 81

Trang 82

Trang 83

Trang 84

Phối hợp các công đoạn của hệ thống

sản xuất linh hoạt

Phôi thô/

Trang 85

Trung tâm gia công

•Sản xuất loạt vừa và nhỏ

•Lặp lại nhiều lần / năm

•Vận chuyển phôi

•Vận chuyển dụng cụ

•Quan sát và điều khiển tự động

Định dạng
Số trang	85
Dung lượng	8 MB