Размещено на http://www.allbest.ru/

КАМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра А и ИТ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Автоматизация производственных процессов»

Разработка автоматизированного участка для обработки корпуса

Выполнил: студент группы 1410

Гусманов К.Ф.

Проверил: преподаватель

Симонова Л.А.

г. Набережные Челны

2002 г.

Введение

Автоматизация производственных процессов на основе внедрения роботизированных технологических комплексов и гибких производственных модулей, вспомогательного оборудования, транспортно-накопительных и контрольно-измерительных устройств, объединенных в гибкие производственные системы, управляемые от ЭВМ, является одной из стратегий ускорения научно-технического прогресса в машиностроении.

Применение гибких производственных систем и роботизированных технологических комплексов обеспечивает:

- увеличение уровня технической вооруженности производства за счет автоматизации практически всех основных и вспомогательных и вспомогательных операций;

- повышение производительности труда;

- решение проблемы сокращения дефицита рабочих, выполняющих как основные, так и вспомогательные операции;

- изменение условий и характера труда за счет увеличения доли умственного и сведения к минимуму физического труда.

Курсовое проектирование является составной частью курса автоматизации производственных процессов. Целью проектирования является закрепление, углубление и обобщение знаний, но, главным образом, приобретение практических навыков решения различных задач по автоматизации производственных процессов. При этом студент должен научиться пользоваться справочной и нормативной литературой, государственными и отраслевыми стандартами, нормалями, каталогами и другими материалами информационного характера, необходимыми для выполнения проекта.

Эта самостоятельная работа студентов является наиболее важным этапом подготовки к дипломному проектированию и в значительной степени определяет формирование технологической направленности будущих инженеров.

В курсовом проекте необходимо разработать гибкий автоматический участок для выпуска детали «крышка подшипника», технологический процесс, для которой был разработан в ходе выполнения курсового проекта по дисциплине «Технологические процессы».

Технологический маршрут обработки детали

Разбивка на операции осуществляется так, чтобы количество оборудования было наименьшим и станки загружены равномерно, достигалась необходимая производительность участка. Технологический маршрут обработки детали представлен в таблице 1.

Таблица 1

№	Название	№ установа позиции	Содержание перехода
005	Токарная	У1 П1	Черновая подрезка торцов Ж 88 ---Ж 46, черновая обточка контура до Ж 86
		У2 П1	Чистовая подрезка торцов Ж 84 ---Ж 46 ,чистовая обточка контура до Ж 84, черновая/чистовая обточка контура до ? 72, снятие фаски 2 х 450, чистовая обточка контура до ? 67
		У2 П2	Чистовая расточка отверстия до Ж 50
		У3 П1	Чистовая подрезка торцов--Ж 84 - Ж 46, чистовая обточка контура до Ж 84
		У3 П2	Чистовая расточка отверстия до Ж 54
		У4 П1	Нарезание резьбы М 72 - 2 за 6-ть проходов
		У4 П2	Фрезерование двух лысок
010	Шлифовальная	У1 П1	Шлифование резьбы Ж 72

Модель структура

станок резание механизм захватный

Полное содержание технологического процесса обработки детали представляется наглядно в виде модели его структуры и моделей содержания всех его структурных элементов.



Модель содержания

Ниже представлена модель содержания рассматриваемого технологического процесса (по операции 1.1. - установу 1.1.1. - позиции 1.1.1.1. - переходу 1.1.1.1.1.).

Технологический процесс

Приход заготовки		Переход деталей		Переход деталей		Уход заготовки
	Операция 1.1.		Операция 1.2.		Контроль

Операция 1.1.

Закрепление заготовки		Сменить положение заготовки		Сменить положение заготовки		Сменить положение заготовки		Снятие заготовки
	Установ 1.1.1.		Установ 1.1.2.		Установ 1.1.3.		Установ 1.1.4.

Установ 1.1.1.

Выход в точку 0		Отвод проходного резца
	Позиция 1.1.1.1.

Позиция 1.1.1.1.

Выход проходного резца в точку 1		Смена поверхности		Отвод проходного резца в точку 0
	Переход 1.1.1.1.1.		Переход 1.1.1.1.2.

Переход 1.1.1.1.1.

Обработка поверхности проходным резцом до точки 2		Отвод проходного резца в точку 3
	Ход 1.1.1.1.1.1.

Расчет режимов резания

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размер инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Порядок определения режимов резания:

Глубина резания t:

- при черновой обработке назначают по возможности максимальную t, равную большей части припуска на обработку;

- при чистовой обработке - в зависимости от требования точности размеров и шероховатости обработанной поверхности. При параметре шероховатости обработанной поверхности мкм включительно t = 0,5-2,0 мм.

Подача s:

- при черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы СПИД, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и других ограничивающих факторов;

- при чистовой обработке - в зависимости от требования точности и шероховатости обработанной поверхности.

Подача на оборот:

[мм/об], где: (1)

 - табличное значение подачи;

KSв, KSH, KSЖ - поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от предела прочности или твёрдости обрабатываемого материала, от глубины обработки от жёсткости инструмента Ж.

Скорость резания V:

рассчитывают по формуле, установленной для каждого вида обработки, которая имеет общий вид:

[м/мин], где (2)

- табличное значение скорости резания;

, , , , , ,,,

-- поправочные коэффициенты на скорость резания в зависимости от предела прочности или твёрдости обрабатываемого материала, от состояния обрабатываемой поверхности П, от периода стойкости инструмента Т, от главного угла в плане , от марки твёрдого сплава ТС, от формы заточки инструмента, от глубины обработки Н, от ширины обработки В, от жёсткости инструмента.

Число оборотов шпинделя n:

определяется по формуле:

[об/мин], где (3)

- наибольший диаметр обрабатываемой детали;

-- скорость резания [м/мин].

Сводная таблица режимов резания

№ Операции. Установа. Позиции. Хода	Вид обработки	Диаметр обработки D, мм	Глубина резания t, мм	Скорость резания V, м/мин	Подача So, мм/об	Число оборотов n, об/мин
005.У1.П1.1-2	черновая подрезка торца	88	2,0	158,96	0,6	575
005.У1.П1.3-4	черновое обтачивание	88	1,0	158,96	0,6	575
005.У2.П1.1-2	чистовая подрезка торца	88	2,0	158,96	0,6	575
005.У2.П1.3-4	чистовое обтачивание	88	2,0	158,96	0,6	575
005.У2.П1.7-8	черновое обтачивание	74	5,0	133,67	0,6	575
005.У2.П1.10-11-12	чистовое обтачивание	72	1,0	130,06	0,6	575
005.У2.П1.12-13-14	чистовое обтачивание	67	1,0	121,03	0,6	575
005.У2.П2.1-2	чистовое растачивание	50	2,0	128,02	0,6	814,8
005.У3.П1.1-2	чистовая подрезка торца	84	1,0	151,73	0,6	575
005.У3.П1.3-4	чистовое обтачивание	84	1,0	151,73	0,6	575
005.У3.П2.1-2	чистовое растачивание	54	2,0	128	0,6	754,5
005.У4.П1.1-2,5-6, 9-10,13-14,17-18,21-22	нарезание резьбы	72	0,33	153	2,0	676,4
005.У4.П2.1-3,5-7	фрезерование	40	3,0	254,6	0,25	12
010.У5.П1.1-2	шлифование	72	0,02	12,44	2,0	55

Минутная подача :

рассчитывается по формуле: [мм/мин] (4)

для фрезерных работ: [мм/мин], где (5)

- подача на зуб;

z - число зубьев фрезы.

Технологическое нормирование операций

Норма времени--это регламентированное время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации. В машиностроении норма времени обычно устанавливается на технологическую операцию.

Штучное время обработки детали

, мин (6)

где Тао - время автоматической обработки, мин.

Время автоматической обработки, состоит из времени на совершение инструментом холостых и рабочих ходов.

(7)

Время холостых ходов мин (8)

где Li - длина i - го холостого хода, мм;

v - скорость быстрого перемещения станка, мм/мин;

n - количество холостых ходов.

Время рабочих ходов (9)

где tiр - время i - го рабочего хода, мин

(10)

L - длина обрабатываемой поверхности, мм;

l - длина врезания, перебега и ускоренного подвода инструмента, мм;

i - число рабочих ходов;

n - частота вращения заготовки или инструмента, об/мин;

s - подача на один оборот, мм/об.

Величина l для станков с ЧПУ в большинстве случаев принимается 1-2 мм, в следствии высокой жёсткости системы СПИД.

Время обслуживания рабочего места:

Время обслуживания рабочего места назначается в процентах от оперативного времени.

Время на личные потребности:

Время на личные потребности назначается в процентах от оперативного времени.

Время обслуживания рабочего места плюс время на личные потребности принято в размере 10% от оперативного времени.

Подготовительно-заключительное время на партию:

Подготовительно-заключительное время на партию выбирается из справочных данных.

Сводная таблица холостых и рабочих ходов

№ Операции. Установа. Позиции. Хода	Хол./ раб. ход	Длина хода инструмента L, мм	№ Операции. Установа. Позиции. Хода	Хол. / раб. ход	Длина хода инструмента L, мм
005.У1.П1.0-1	хх	5,38	005.У2.П1.14-15	хх	10,5
005.У1.П1.1-2	рх	25	005.У2.П1.15-0	хх	30,26
005.У1.П1.2-3	хх	5	005.У2.П2.0-1	хх	5,38
005.У1.П1.3-4	рх	63	005.У2.П2.1-2	рх	158
005.У1.П1.4-0	хх	66,27	005.У2.П2.2-3	хх	2
005.У2.П1.0-1	хх	5,38	005.У2.П2.3-4	рх	158
005.У2.П1.1-2	рх	25	005.У2.П2.4-0	хх	6.4
005.У2.П1.2-3	хх	5	005.У3.П1.0-1	хх	5,38
005.У2.П1.3-4	рх	95	005.У3.П1.1-2	рх	22
005.У2.П1.4-5	хх	2	005.У3.П1.2-3	хх	19,10
005.У2.П1.5-6	хх	95	005.У3.П1.3-4	рх	62
005.У2.П1.6-7	хх	7	005.У3.П1.4-0	хх	65,03
005.У2.П1.7-8	рх	27	005.У3.П2.0-1	хх	5,38
005.У2.П1.8-9	хх	27,07	005.У3.П2.1-2	рх	32
005.У2.П1.9-10	хх	5,5	005.У3.П2.2-3	хх	4
005.У2.П1.10-11-12	рх	20	005.У3.П2.3-4	хх	32
005.У2.П1.12-13-14	рх	7	005.У3.П2.4-0	хх	6,4
005.У4.П1.0-1	хх	5,38	005.У4.П1.17-18	рх	24
005.У4.П1.1-2	рх	24	005.У4.П1.18-19	хх	2
005.У4.П1.2-3	хх	2	005.У4.П1.19-20	хх	24
005.У4.П1.3-4	хх	24	005.У4.П1.20-21	хх	2,33
005.У4.П1.4-5	хх	2,33	005.У4.П1.21-22	рх	24
005.У4.П1.5-6	рх	24	005.У4.П1.22-23	хх	2
005.У4.П1.6-7	хх	2	005.У4.П1.23-0	хх	26,8
005.У4.П1.7-8	хх	24	005.У4.П2.0-1	хх	2
005.У4.П1.8-9	хх	2,33	005.У4.П2.1-3	рх	25
005.У4.П1.9-10	рх	24	005.У4.П2.3-4	хх	5
005.У4.П1.10-11	хх	2	005.У4.П2.4-5	хх	20
005.У4.П1.11-12	хх	24	005.У4.П2.5-7	рх	25
005.У4.П1.12-13	хх	2,33	005.У4.П2.7-8	хх	5
005.У4.П1.13-14	рх	24	005.У4.П2.8-0	хх	2,282
005.У4.П1.14-15	хх	2	010.У1П1.0-1	хх	5,38
005.У4.П1.15-16	хх	24	010.У1.П1.1-2	рх	24
005.У4.П1.16-17	хх	2,33	010.У1.П1.2-0	хх	26,8

Расчет количества основного оборудования

Такт выпуска определяется по формуле:

[мин/шт], где (13)

- эффективный фонд времени работы оборудования в планируемый период;

- объем выпуска изделия в планируемом периоде.

Количество единиц основного оборудования определяется по формуле:

[шт], где (14),

- штучное время;

- такт выпуска.

Таблица 14

Количество деталей, шт	50
Количество смен	1
Количество часов в смене	8
Количество дней	1
Фонд времени, час	24
Такт выпуска, мин/шт

Расчетное количество станков по каждой операции приведено в таблице 15.

Коэффициент загрузки станка определяется по формуле:

, где (15)

 - расчетное количество станков;

- принятое количество станков.

Принятое количество станков принимают равным округленному в большую сторону расчетному значению количества станков.

Расчетное, принятое количество станков и коэффициент загрузки по операциям

Число станков	Расчетное	Принятое	Коэффициент загрузки
Токарных	0,85	1	0,85
Шлифовальных	0,08	1	0,08

Согласно расчётам на каждую операцию приходится по одному станку.

Количество станков в гибком автоматизированном участке -- два:

- токарный;

- внутришлифовальный.

Выбор основного оборудования

Выбор автоматизированного металлорежущего оборудования определяется конструктивно-технологическими особенностями обрабатываемых изделий, режимами резания. Выбираемое оборудование должно быть с ЧПУ приспособленное работать в условиях автоматизированного производства.

Станки с программным управлением (ПУ) позволяют автоматизировать процессы механической обработки в условиях мелкосерийного и единичного производства. Эффективность применения станков с ПУ достигается за счет снижения затрат на технологическую оснастку, снижения потерь от брака, сокращения производственных площадей, концентрации операций.

Выбор станков осуществлен по следующим признакам:

- наибольший диаметр обрабатываемой заготовки;

- рабочая зона станка;

- мощность электропривода главного движения.

Для обработки детали «крышка подшипника» можно использовать многоцелевой токарно-фрезерно-сверлильно-растачной станок с универсальной системой ЧПУ. Многоцелевые станки обладают широкими технологическими возможностями и вследствие интеграции обработки позволяют в несколько раз уменьшить число необходимого простого оборудования, приспособлений. Для выполнения шлифовальной операции можно использовать внутришлифовальный станок особо высокой точности.

Описание станка модели ИРТ180ПМФ4.

Станок предназначен для комплексной патронной обработки сложных изделий из черных и цветных металлов в условиях гибкого автоматизированного производства. На станке можно выполнять операции точения, фрезерования плоскостей, криволинейных поверхностей и пазов сложной формы, сверления и растачивания отверстий на наружной цилиндрической и торцевой плоскостях, нарезание резьбы резцами и метчиками.

Параметры станка приведены в таблице 16.

Описание станка модели 3К227АФ2.

Станок предназначен для особо точного шлифования внутренних поверхностей деталей.

Параметры станка приведены в таблице 17.

Техническая характеристика станка ИРТ180ПМФ4.

Наибольшие размеры обрабатываемой детали, мм:
Диаметр	200
Длина	165
Наибольший диаметр прутка, мм	50
Число индексируемых позиций револьверной головки, шт	12
Число инструментальных гнезд, шт	2х12
Число управляемых осей координат (в том числе одновременно), шт	3 (2)
Наибольшее перемещение подвижных узлов, мм:
ползуна (поперечное -X)	245
саней (продольное -Z)	400
Дискретность перемещений:
линейных (X и Z), мм	0,001
угловых (С), 0	0,001
Точность позиционирования, мкм:
по X	16
по Z	20
Частота вращения шпинделя, мин-1	20-4000
Рабочие скорости:
по X, мм/мин	1-5000
по С, мин-1	0,01-16
Установочные перемещения:
по X, м/мин	10
по Z, м/мин	15
по С, мин-11	16
Частота вращения приводного вала инструмента, мин -1	40-4000
Наибольшее усилие резания по X и Z, кН	4,6
Наибольший крутящий момент на шпинделе, Нм	630
Мощность привода главного движения, кВт	18,5-25
Мощность приводного вала инструмента, кВт	3,5-5,5
Габаритные размеры станка, мм:
Длина	2751
Ширина	2170
Высота	1650
Масса станка (с дополнительным оборудованием), кг	3000

Техническая характеристика станка 3К227АФ2

Наибольший диаметр, мм:
устанавливаемой заготовки	400
устанавливаемой заготовки в кожухе	250
Наибольшая длина, мм:
устанавливаемой заготовки	125
при наибольшем диаметре отверстия шлифования	125
Диаметр шлифуемых отверстий, мм	5-150
Наибольший ход стола, мм	450
Наибольшее наладочное поперечное перемещение, мм:
Шлифовальной бабки:
вперед (от рабочего)	50
назад (на рабочего)	10
Бабки заготовки:
вперед (от рабочего)	120
назад (на рабочего)	30
Наибольший угол поворота бабки заготовки, 0	45
Наибольший диаметр и высота шлифовального круга, мм	80х50
Скорость движения стола, м/мин:
при правке шлифовального круга	0,1-2
при шлифовании	1-7
при быстром продольном подводе и отводе	10
Частота вращения шпинделя, об/мин:
Внутришлифовального	9000;
	12000;
	18000;
	22000
бабки заготовки	60-120
торцешлифовального приспособления	5600
Мощность электродвигателя привода шлифовального круга, кВт	4
Габаритные размеры станка (с приставным оборудованием), мм:
Длина	2815
Ширина	1900
Высота	1750
Масса станка (с приставным оборудованием), кг	4300

Выбор вспомогательного оборудования

Выбор вспомогательного оборудованияВспомогательное оборудование необходимо для выполнения работ не связанных с обработкой детали. К таким работам относятся перемещение заготовки от одного станка к другому, к конвейеру, межоперационного накопления заготовок, деталей, транспортировка заготовок и готовых деталей.

К вспомогательному оборудованию данного гибкого автоматизированного участка относятся:

Промышленный робот;

Тактовый стол-накопитель;



Выбор промышленного робота производится по количеству степеней подвижности, грузоподъёмности, типу привода, быстродействию. Выбираем напольный робот с горизонтальной выдвижной рукой и консольным механизмом подъёма РБ-110. Основное назначение РБ-110 -- для обслуживания металлорежущих станков и кузнечно-прессового оборудования. Технические характеристики РБ-110 приведены в таблице 10. Схематичное изображение на рис. 1. Этот робот обладает большим быстродействием -- это условие является обязательным т. к. производится обслуживание трёх станков. Особенностью данного робота является то, что его рабочая зона имеет форму кольца, что позволяет обслуживаемые устройства располагать по этому кольцу. Захватное устройство робота должно поворачиваться на угол =1800, для переустановки заготовки на операции 005.

Параметры ПР РБ-110

Наименование	Значение
Номинальная грузоподъемность, кг	10
Число степеней подвижности	5
Число рук/захватов на руку	1/1
Тип привода	Пневматический
Устройство управления	Цикловое
Способ программирования перемещений	По упорам
Емкость памяти системы, число шагов	256
Погрешность позиционирования, мм	+ 0,5
Максимальный радиус зоны обслуживания R, мм	2020
Масса, кг	650
Линейные перемещения, мм: z (со скоростью 0,5 м/с) r (со скоростью 1,0 м/с)	300 1100
Угловые перемещения (со скоростью 90°/с), °:	360Хn 90: 180
Страна-изготовитель	НРБ

Разработка накопительного устройства

I. Общие параметры :

1.Скорость перемещения деталей/заготовок по накопителю примем V = 0,25 м/сек.

Необходимую для перемещения деталей/заготовок мощность рассчитаем по массе заготовки.

2.Масса заготовки ( = 7,82 г/см2) mЗ = 2,1 кг

4.Число одновременно устанавливаемых деталей/заготовок примем n = 12.

5.Необходимую мощность двигателя можно расчитать по формуле

Выбор двигателя

Исходя из полученного значения мощности, условия небольших скоростей и с учетом наличия общей гидросистемы примем в качестве привода накопителя гидромотор и червячный редуктор (если для привода использовать обычный эл. двигатель, то либо общая масса привода возрастает за счет применения тяжелых редукторов, либо привод усложнится за счет дополни -тельной понижающей передачи).

По своим техническим характеристикам подходит гидромотор Г15-21 :

Характеристика	Значение
Номинальная частота вращения nНОМ , об/мин	1000
Минимальный диапозон регулирования nMAX/nMIN	60
Номинальный крутящий момент , Н*м	6
Расход при номинальной частоте вращения , л/с	0,15
Номинальное давление , Мпа	5
Общий КПД	0,85

Разработка участка

При разработке участка учитывались следующие требования:

*Компактность при расстановки оборудования.

*Выполнение техпроцесса.

*Оптимальное количество вспомогательного оборудования.

*Размеры участка должны вписываться в сетку колонн корпуса.

*Связывание с транспортными системами.

Участок состоит из двух станков, один из которых обслуживается одним роботом (см. лист ПК 1410.08.04.000.00). Заготовки подаются на секцию тактового стола-накопителя конвейера, с которой робот снимает заготовку, и переносит на обработку на токарный центр, где происходит обработка (оп. 005). После первого станка стоит стол на котором хранится необработанная деталь, до тех пор пока второй станок не освободится. В это время робот загружает первый станок заготовкой Далее робот переносит необработанную деталь на второй токарный станок 16К20, где совершается операция 010. После окончания обработки необработанная деталь перемещается роботом на стол, где она ожидает, когда закончит обработку третий станок. В это время робот загружает второй станок. Благодаря столу 4 происходит снижение простоев второго станка. После окончания обработки на третьем станке, робот переносит заготовку на секцию роликового конвейера, затем робот загружает этот станок необработанной деталью со стола. Такой цикл повторяется с каждой новой деталью.

На участке между секциями роликового конвейера имеется проход для обслуживающего персонала. Устройства числового программного управления станками и робота расположены между станками и ограждениями. Они специально убраны из рабочей зоны робота, т. к. в случае противного усложнится траектория перемещения руки робота, что приведёт к увеличению времени на транспортировку и усложнит программу перемещения руки робота.

Разработка циклограммы

Описание датчиков

Для управлением ходом технологического процесса необходимо на ГАУ расставить датчики. Количество датчиков определяется типом используемого оборудования. На секции роликового конвейера устанавливается три датчика: наличие заготовке в начале и в конце секции, и датчик включения/выключения привода перемещения конвейера. На столах 4 используются датчики наличия заготовки. Датчик наличия представляет собой концевик -- бинарный датчик. Он срабатывает (сигнал «единица»), когда на столе есть заготовка. Если нет заготовки то он не срабатывает (сигнал «нуль»). Датчик включения/выключения привода представляет собой обмотку индуктивно связанную с электродвигателем привода перемещения конвейера. Это генераторный тип датчика, при включении электродвигателя на обмотке появляется напряжение (сигнал «единица»), при выключении электродвигателя на обмотке напряжение отсутствует (сигнал «нуль»).

На токарном станке стоит четыре датчика: включение/выключение шпинделя токарного станка, зажим/разжим патрона, наличие заготовки на станке. Датчик на включение/выключение шпинделя токарного станка, стоит аналогичный датчику включения/выключения привода перемещения конвейера. Датчики на зажим/разжим патрона устанавливают в крайних положениях штока пневмоцилиндра. Этот датчик представляет собой концевик аналогичный датчику наличия заготовки на столе. Наличие заготовки на станке определяется при помощи оптопары. С открытым оптическим каналом. Излучателем такой оптопары служат ИК-диоды, а фотоприёмники выполняются на основе фоторезисторов или кремневых фотодиодов. Принцип действия оптопары состоит в том, что при отсутствии отражающего объекта энергия излучаемая светодиодом, рассеивается в пространстве, не попадая на окошко фотоприёмника. При появлении объекта отражённый луч направляется на приёмник, в следствии чего возбуждается электрический сигнал о появлении объекта. Датчики на втором токарном станке аналогичны.

На фрезерном станке 6Р11МФ3 стоит датчик наличия заготовки на столе станка и включение/выключение шпинделя фрезерного станка. Типы этих датчиков были описаны выше.

На роботе установлены следующие датчики: положения руки, зажим/разжим захватного устройства. Положение руки определяется при помощи вращающегося трансформатора. При повороте на определённый угол руки происходит сдвиг фаз между обмотками трансформатора. Точность такого датчика составляет 0,01 мм. Датчики зажима/разжима захватного устройства аналогичны датчикам зажима/разжима патрона. Типы датчиков приведены в табл.

Таблица

Тип датчика	Назначение датчика
ВКБ-08	Положения
ВБ13-Р12К7	Наличия
АОР 113А	Наличие (оптопара)
ВТ-03А	Положение руки (вращающийся трансформатор)

Описание циклограммы. Для обеспечения работы транспортной системы и для взаимодействия всех промежуточных позиций в пределах ГАУ необходимо построение циклограммы. Рассмотрим построение циклограммы для двух операций 010 и 015 от стола 4 до секции роликового конвейера 1 (см лист ПК 1410.14.000.0002).

Происходит поворот руки робота с необработанной деталью в захватном устройстве из позиции стола 4 к токарному станку(S19). Происходит зажим необработанной детали в патроне станка (S10), захватное устройство осуществляет разжим (S21) и рука отходит в нейтральное положение(S19). На токарном станке проверяется наличие необработанной детали в патроне станка (S12) и только после этого идёт обработка детали (длинная линия) срабатывает датчик включение шпинделя (S9). После выключение шпинделя(S9) происходит поворот руки из нейтрального положения к станку датчик (S19). Осуществляется зажим захватного устройства (S20). Патрон токарного станка производит разжим (S11). Потом рука робота перемещает деталь на стол (S19), где срабатывает датчик наличия детали на столе (S13). Происходит разжим захватного устройства (S21) и рука поворачивается в нейтральное положение (S19). После окончания фрезерной обработки (S15) рука перемещается к столу фрезерного станка (S19) -- происходит зажим захватного устройства (S19). Рука переносит деталь на секцию роликового конвейера (S19), где при наличии детали (S16) осуществляется разжим захватного устройства (S21). Т. к. детали на фрезерном станке нет, то рука перемещается к столу (S19), захватывая деталь (S20), переносит её на стол фрезерного станка (S19). При наличии детали на столе (S14), происходит разжим захватного устройства (S21). После чего рука отходит в нейтральное положение и происходит обработка детали на фрезерном станке (S15).

На основе циклограммы при знании времени срабатывания датчиков и времени автоматической обработки на станках составляется программа для перемещений робота.

Разработка наладки

Технологический процесс механической обработки на станках с ЧПУ полностью автоматизирован и выполняется по управляющей программе. Исключение составляют такие операции, как установка и снятие обрабатываемых деталей, их зажим и разжим, которые не программируются.

Для реализации технологического процесса необходимы чертежи операционной обработки, карта наладки и управляющая программа.

Управляющую программу разрабатывают согласно инструкции по программированию, прилагаемой к каждому станку. В памяти современных УЧПУ постоянно хранится ряд типовых технологических циклов, что значительно упрощает подготовку управляющей программы.

Выбор системы координат детали и инструмента осуществляют из удобства программирования.

Наладки в курсовом проекте разрабатывались для токарной операции (см. лист 1410.10.03.000.00).

Начало системы координат токарного станка находится в точке пересечения оси шпинделя с плоскостью проходящей через правый торец шпинделя. При переустановке детали начало системы координат детали относительно детали не меняется.

При написании программы для токарного станка работа идёт в системе координат XOZ. Все размеры по оси X задаются в диаметрах. После обработки определённым инструментом дальнейшая его смена происходит в исходной точке, в которую он возвращается после отработки своей части программы.

Функция «G» всегда задается непосредственно после номера кадра.

Последовательность записи в кадре.

- номер кадра;

- Подготовительная функция;

- Размерные перемещения;

- Подача, скорость;

- Вспомогательная функция;

- Конец кадра LF.

Описание функций, использованных для написания управляющих программ.

Для токарной обработки:

Общие функции:

G00 - быстрое перемещение;

G01 - линейная интерполяция;

G60 - быстрое перемещение с точным позиционированием в конечной точке;

G70 - чистовая обработка в продольном направлении по ступеням;

G71 - черновая обработка в продольном направлении по ступеням;

G82 - многопроходная обработка в продольном направлении;

G86 - снятие фасок под углом 450;

G90 - абсолютная система координат;

G92 - постоянный переход в новую систему координат;

G95 - размерность подачи(F) в мм/об;

G97 - размерность скорости(S) в об/мин;

Вспомогательные функции:

М02 - конец программы;

М04 - вращение шпинделя против часовой стрелки.

Для сверления:

Общие функции:

G00 - быстрое перемещение;

G60 - быстрое перемещение с точным позиционированием в конечной точке;

G80 - отмена всех предыдущих циклов;

G81 - сверление и зенкерование;

G90 - абсолютная система координат;

G92 - постоянный переход в новую систему координат;

G95 - размерность подачи(F) в мм/об;

G97 - размерность скорости(S) в об/мин;

Вспомогательные функции:

М02 - конец программы;

М06 - смена инструмента;

М08 - работа с охлаждением;

М12 - вращение инструмента;

М17 - отработка набора кадров и переход к основной программе.

Для фрезерования:

Общие функции:

G00 - быстрое перемещение;

G40 - отмена коррекции;

G60 - быстрое перемещение с точным позиционированием в конечной точке;

G90 - абсолютная система координат;

G92 - постоянный переход в новую систему координат;

G94 - размерность подачи(F) в мм/мин;

G97 - размерность скорости(S) в об/мин.

Вспомогательные функции:

М02 - конец программы;

М12 - вращение инструмента.

Для сокращения объема программы использована возможность создания подпрограмм.

Через L1006 обозначена подпрограмма для сверления и зенкерования 6-ти отверстий.

Разработка захватного устройства

Выбор механизма захватного устройства. Захватное устройство (захват) промышленного робота предназначено для захватывания предмета обработки и удержания его в процессе перемещения. Вид захвата определяется формой, размером, массой и свойствами захватываемого предмета обработки, а так же специфическими требованиями технологического процесса.

В зависимости от принципа действия захваты делят на механические (работают по принципу зажима с удержанием детали с помощью сил трения и запирающего действия рабочих элементов, а так же по принципу использования выступающих частей рабочих элементов устройств в качестве опоры для детали), вакуумные (работают в результате сил, возникающих при разности давлений), магнитные (работают с помощью сил магнитного притяжения).

Захватные устройства изготавливают не сменными и сменными (требуют малого времени для смены, могут заменяться автоматически). Для загрузки металлообрабатывающих станков, как правило используют, механические захватные устройства. Кроме закрепления заготовки эти устройства выполняют функции ориентации, центрирования предмета обработки.

Узкодиапазанные захватные устройства при переналадке обеспечивают возможность закрепления детали за поверхность с размерами, включающими соседние меньшие значения ряда: 1; 4; 12; 32; 63; 100 мм. Эти захваты обычно выполняют на базе клиновых и рычажных механизмов.

Широкодиапазонные захваты обладают возможностью закрепления без переналадки деталей с размерами, включающими соседние меньшие значения указанного выше ряда. Эти захваты выполняют обычно с использованием реечных и зубчатых передаточных механизмов. Они имеют более широкие технологические возможности, чем узкозахватные. Механические захваты используются для загрузки станков деталями типа тел вращения или коробчатой формы. На основе вышеперечисленного выбираем захватное устройство с зубчатым передаточным механизмом.

Принцип работы захватного устройства. Захватное устройство с зубчатым передаточным механизмом изображено на листе ПК 1410.08.04.000.00. Кинематическая схема на рисунке 2.Данное захватное устройство обеспечивает центрирование детали независимо от диаметра. Высокая стабильность установки (0,05 .. 0,07 мм) достигается за счёт профилирования губок схвата.

Две пары рычагов 1, выполненных заодно с зажимными губками., свободно установлены на своих осях 3. На рычагах нарезаны зубчатые секторы, входящие попарно в зацепление с рейкой 2. Место соединения тяги с гнездом выполненным во втулке 7 привода зажима и разжима схвата, а так же байонетное соединение хвостовика схвата с головкой шпинделя 8 кисти руки унифицированы. При втягивание штока пневмоцилиндра происходит перемещение зубчатой рейки вверх и рычаги входящие в зацепление с рейкой через зубчатые сектора осуществляют зажим заготовки. Разжим происходит с точностью до наоборот.

На кинематической схеме F - сила зажима, Р - сила тяги пневмоцилиндра.

Расчёт захватного устройства

Расчёт сводится к определению силы зажима заготовки в захватном устройстве и определению диаметра поршня пневмоцилиндра.

На заготовку силы действуют в двух нижних точках. В верхних точках касание происходит в самый последний момент и действие этих сил можно не учитывать. На заготовку действует сила тяжести Fтяж и сила возникающая в результате ускоренного перемещения заготовки F. Мы выбрали момент когда происходит опускание схвата и силы Fтяж, F сонаправлены.

В точке контакта заготовки с губкой действует сила зажима Fз направленная перпендикулярно касательной к поверхности заготовки и сила трения Fтр направленная в противоположную сторону перемещению заготовки относительно губки.

Составим уравнение равновесия всех сил, действующих в системе спроецировав на вертикальную ось. Получим:

Сила трения

Тогда



По формуле [c34,12] находим диаметр цилиндра

Где Р - давление воздуха в пневмосети 0,5 Мпа;

S - площадь сечения цилиндра;

L - длина перемещения штока цилиндра;

N - количество пальцев;

Fз - сила зажима;

h - перемещение рейки.

Определим диаметр цилиндра:

По справочным данным [табл, 63 (3)] определим по диаметру сечения цилиндра тип пневмоцилиндра.

Обозначение пневмоцилиндра 7020-0151. Диаметр цилиндра 63 мм, длина штока 16.

Список используемой литературы

Справочник технолога машиностроителя в двух томах. Под ред. Косилова А.Г., Мещерекова. М.: «Машиностроение» 1981.

Таблицы с режимами резания.

Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. Анурьева В.И.: В 3-х томах. М.: «Машиностроение» 1992.

Промышленные роботы в машиностроении. Альбом схем и чертежей. Под ред. Соломенцева Ю.М., М.: «Машиностроение» 1987.

РТК и ГПС в машиностроении. Альбом схем и чертежей. Под ред. Соломенцева Ю.М., М.: «Машиностроение» 1989.

Пуховский Е.С. Технологические основы ГАП. Киев «Выща школа» 1989.

Современные промышленные роботы. Каталог. Под ред. Ю.Г. Козырева и Я.А. Шифрина. М.: «Машиностроение» 1984

Промышленные роботы. Справочник. Козырев Ю.Г. М.: «Машиностроение» 1983.

С.Е. Локтева. Станки с программным управлением и промышленные роботы. М.: «Машиностроение» 1986.

Гжиров Е.К. Программирование на станках с ЧПУ.

Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М.: «Высшая школа» 1991.

Схваты промышленных роботов Черепанов И.Б. Колпашников С.Н. М.: «Машиностроение» 1989.

Размещено на Allbest.ru

...