Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Брянский государственный технический университет

Кафедра «Автоматизированные технологические системы»

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Документы текстовые

АТС.2014.09АТП-1.00_.КТ.ПЗ

Руководитель к.т.н., доцент

Съянов С.Ю.

Студент гр. 09АТП-1

Третьяков А.В.

Брянск 2014 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Назначение детали и характеристика материала

1.2 Анализ технологичности изделия

1.3 Базовый технологический процесс

1.4 Расчет и характеристика типа производства

1.5 Критический анализ базового технологического процесса и предложения по его усовершенствованию

1.6 Маршрут технологии предлагаемого варианта

1.7 Выбор и характеристики основного технологического оборудования

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Разработка устройства для накопления и поштучной выдачи заготовок

2.1.1 Анализ и выбор устройств накопления

2.1.2 Описание роликовой цепной передачи

2.1.3 Расчёт приводной роликовой цепной передачи

2.1.4 Указания по эксплуатации

2.2 Выбор двигателя приводной цепи

2.2.1 Двигатель 4А80В8У3

2.3 Описание устройства и принцип действия 6 позиционного тактового стола

2.3.1 Устройство тактового стола

2.3.2 Принцип действия тактового стола

2.3.3 Описание палеты

3. РАЗДЕЛ ПО АВТОМАТИЗАЦИИ

3.1 Выбор промышленного робота

3.2 Компоновка

3.3 Алгоритм работы

3.4 Циклограмма работы

3.5 Система управления автоматизированной системой

3.5.1 Система управления станком

3.5.2 Система управления промышленным роботом

3.5.3 Система управления тактовым столом

3.5.4 Совмещенная система управления

4. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

4.1 Общие требования безопасности к технологическому процессу

4.2 Общие требования безопасности работы за станком

4.3 Расчет системы защитного заземления

5. ОРГАНИЗАЦИОННО - ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

5.1 Расчет полной себестоимости

5.2 Расчет производительности и рентабельности производства

5.3 Определение капитальных вложений и величины амортизационных отчислений по сравниваемым вариантам

5.4 Определение периода окупаемости дополнительных капитальных вложений и ожидаемого экономического эффекта

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

АННОТАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Основным направлением развития машиностроения является увеличение выпуска продукции и рост ее качества при одновременном снижении трудовых затрат. Это обеспечивается путем совершенствования существующих и внедрения новых видов оборудования и технологических процессов, средств их механизации и автоматизации, а также улучшения организации и управления производством.

Работа над созданием и совершенствованием средств автоматизации должна развиваться в двух направлениях: создание новых автоматизированных технологических комплексов, где увязаны вопросы повышения производительности, надежности. Точности выполнения работ, а также уровня автоматизации операций с необходимой и экономически оправданной гибкостью для быстрой переналадки с целью адаптации к изменяющимся производственным условиям.

Автоматизация производственных процессов является основным направлением технического прогресса. Поэтому очень важно создание машин, систем и приборов, позволяющих комплексно механизировать и автоматизировать весь технологический цикл производства.

Автоматизация станков позволяет резко повысить их производительность за счет сокращения времени холостого хода. Лишь по загрузке и выгрузке деталей оно в ряде случаев составляет 40% от общего времени, требующегося на обработку деталей.

Современное автоматическое производство характерно тем, что в технологическом процессе изготовления изделий включаются самые разнообразные по своему характеру технологические операции. Например, в автоматической линии могут выполняться следующие операции: обработка резанием, измерение, термическая обработка, очистка, обезжиривание, сборка, завальцовка, пайка, покрытие, упаковка и др.

Основные предпосылки расширения автоматизации следующие: повышение качества продукции и объемов ее выпуска благодаря снижению времени выполнения операций и обеспечению постоянного режима «без усталости», рост коэффициента сменности работы оборудования, интенсификации существующих и стимулированию создания новых высокоскоростных процессов и оборудования; изменение условий труда путем освобождения от неквалифицированного, монотонного, тяжелого и вредного труда, улучшения условий безопасности, снижение потерь рабочего времени от производственного травматизма и профессионально-технических заболеваний; экономия и высвобождение рабочей силы.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Назначение детали и характеристика материала

Изготавливаемая деталь «Втулка», номер чертежа 258.03.09.00.002, относится к классу тела вращения.

Детали предназначена для передачи крутящего момента с вала (пальца) на колесо. На предприятии ОАО «Арсенал» используется в автогрейдере и входит в состав заднего моста автогрейдера ГС-25.12.

Проанализируем технические требования чертежа с точки зрения их обоснованности и соответствия служебному назначению детали.

1. Рабочий чертеж детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, т.е. все проекции, сечения, совершенно четко и однозначно определяющие ее конфигурацию и возможные способы получения заготовок.

2. На чертеже указаны все размеры с необходимыми допусками, классами точности обрабатываемых поверхностей, допускаемые отклонения от геометрических форм.

Выбор оптимального метода получения заготовки определяется на основе анализа ряда факторов: материала детали; технических требований на ее изготовление; объема и серийности выпуска; формы поверхностей и размеров деталей. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность и минимальную себестоимость, считается оптимальным.

Данная деталь является ступенчатой, т.к. перепады диаметров небольшие, то в качестве заготовки принимается круг.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости.

Заготовки представляют собой круг В1-180 ГОСТ 2590-2006 ???? мм и длинной 235 мм. Круг изготовлен из материала сталь 40Х-2-ТО ГОСТ 4543-71.

Сталь 40Х сталь конструкционная легированная, хромистая (сортовой и фасонный прокат).

Химический состав:

Физические свойства:

Технологические свойства:

1.2 Анализ технологичности изделия

В соответствии с ГОСТ 14.205-83, технологичность - это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте при заданных показателях качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Качественная оценка. Технологичной при качественной оценке следует считать такую геометрическую конфигурацию детали и ее отдельных элементов, при которой учтены возможности минимального расхода материала и использование наиболее производительных и экономичных для определенного типа производства методов изготовления. В связи с этим, проанализировав чертежи деталей, можно сделать следующие выводы:

1)Деталь «Втулка» (черт. 258.03.09.00.002) малого размера и средней массы. Габаритные размеры детали lЧb: 235Ч190мм. Масса 15,35 кг. Форма детали несложная.

- Деталь жесткая, так как .

- Внешние поверхности детали можно обработать резцом.

- В качестве баз можно использовать торцевые поверхности детали.

- Наиболее ответственная поверхность имеет Н9 (в канавке) квалитет точности и параметр шероховатости Ra3,2.

В соответствии с ГОСТ14.205-83 определим коэффициент точности обработки и коэффициент шероховатости:

Коэффициент точности

Кт=,

где

Тср - средняя точность

Тср=

Тi -величина квалитета i-й поверхности; n - количество поверхностей.

Тi	n	Ti Ч n
14	7	98
12	2	24
9	1	9
Итого	10	131

10

131

131/10 = 13.1

1 - 1/13.1 = 0.92

Коэффициент шероховатости

Кш =,

Raср - средняя шероховатость

Raср =

Rai -шероховатость i-й поверхности; n - количество поверхностей.

Rai	n	Rai Ч n
6,3	6	37,8
3,2	6	19,2
Итого	12	57

12

57

Raср =57/12 =4,75

Кш=1/4,75 = 0,21

Исходя из полученных данных, определяем, что деталь по точности является технологичной, так как для ее обработки не требуются доводочные операции. По шероховатости деталь является технологичной.

1.3 Базовый технологический процесс

Деталь «Втулка »(черт. 258.03.09.00.002)

Название операции	Содержание операции	Тип и модель станка
005 Заготовительная	Ковать заготовку Ш190Ч235
010 Токарно-винторезная		Токарно-винторезный 1М63
015 Токарно-винторезная		Токарно-винторезный 1М63
020 Термическая обработка	269…302 НВ
025 Токарно-винторезная		Токарно-винторезный СА562С100
030 Токарно-винторезная		Токарно-винторезный СА562С100
035 Горизонтально - протяжная	Протянуть шпоночный паз	Горизонтально- протяжной 7545
040 Зубодолбёжная	Долбить шлицы m=5; z=34.	Зубодолбёжный 5М150П
045 Радиально - сверлильная	1. Сверлить послед 8 отв. Ш18Н14(+0,43), выдерживая размер 63(+1) 2. Сверлить послед 8 отв. Ш6.7(+0.17) под резьбу М8-7Н на глубину 18(+2) 3. Сверлить послед 8 отв. Ш13.9(+0.24) под резьбу М16-7Н на глубину 75(+1) 4. Зенкеровать фаски 1.6Ч послед в 8 отв., под резьбу М8 5. Нарезать резьбу М8-7Н послед в 8 отв., выдерживая 12min 6. Нарезать резьбу М16-7Н послед в 8 отв., выдерживая размер 24min	Радиально - сверлильный 2А554
050 Разметка	Разметить, начернить центр отверстия под резьбу М8-7Н, выдерживая размер 75(±1).	Плита разметочная 1000х630
055 Радиально - сверлильная	1. Сверлить отв Ш6.7(+0.17) под резьбу М8-7Н, выдерживая 75(+1) 2. Нарезать резьбу М8-7Н	Радиально - сверлильный 2А554
060 Контрольная		Плита контрольная 2-2-1600х1000

1.4 Расчет и характеристика типа производства

Тип производства - совокупность фондов организации производственных процессов, которые при данной специализации и размещение производственного оборудования обеспечивают наиболее высокий уровень эффективности производства.

Тип производства зависит от двух факторов, а именно: заданной программы и трудоемкости изготовления изделия. На основании заданной программы рассчитывается такт выпуска изделия tв, а трудоемкость определяется средним штучным временем Тшт по операциям действующего на производстве или аналогичного технологического процесса. Описание этих величин принято называть коэффициентом серийности [1, с.19]:

Деталь «Втулка» (черт. 258.03.09.00.002)

Кс=tв/Тшт

Приняты следующие значения коэффициента серийности:

-для массового производства Кс < 1;

-для крупносерийного Кс = 1 - 10;

-для среднесерийного Кс = 10 - 20;

-для мелкосерийного Кс > 20.

Расчет приведенной программы выпуска:

К=К1К2К3….Кn,

где К1 , К2 - коэффициенты приведения по массе, шероховатости, сложности;

Кn - коэффициент любого параметра, учитывающего особенности рассматриваемых изделий;

Коэффициент приведения по массе определяется по формуле:

К1=3v (Qx/Q),

где Q и Qx - массы изделия-представителя и приводимого изделия.

Приведенная программа определяется по формуле:

Nприв=Nзап. К

№ п/п	Изделие	Заданная программа	Изделие представитель	Коэффициент приведения	Приведенная программа
				К1	К2	К	Nприв
1	Втулка	100	Втулка	1	1	1	100

Втулка:

После расчета приведенной программы проводим расчет программы запуска Nзап. определяем по формуле:

Nзап. =Nвып+б Nвып +в Nвып ,

где б - коэффициент запасных частей, б=0,03;

в - коэффициент производственных потерь, в=0,02.

Годовую трудоемкость изготовления деталей находим из уравнения:

Тгод=Nзап t,

где t - трудоемкость изготовления детали.

№ п/п	Наименование детали	Т н/ч	Nвып шт.	Комплектность шт.	Nвып шт.	Nзап шт.	Тгод н/ч
1	Втулка	0,92	100	1	100	105	92

Втулка:

1)

2)

Величина такта выпуска рассчитывается по формуле:

tв= (Fд?60?n)/N, мин/шт

где Fд - действительный годовой фонд времени работы оборудования в одну смену, 1970ч;

N - годовая программа выпуска деталей, шт.

n - число смен

Для определения среднего штучного или штучно-калькуляционного времени по операциям можно воспользоваться нормировочными данными из существующего на производстве технологического процесса по аналогичной детали или произвести укрупненное нормирование вновь разрабатываемого технологического процесса.

Формула для расчета среднего штучного времени имеет следующий вид:

Тшт.ср.= (?Тшт )/n, мин

где Тшт - штучное время на каждой операции, мин;

n - число операций.

Тшт.ср.=335,3 /9=37,2 мин.

Так как производственная программа выпуска составляет N=100 шт, получаем, что

tв=(1970?60??)/100=1182 мин/шт,

тогда

Кс=1182/37,2 = 31,77

Таким образом, можем сделать вывод, что данный тип производства -мелкосерийное.

1.5 Критический анализ базового технологического процесса и предложения по его усовершенствованию

При изменении существующих технологических процессов ставятся задачи их глубокого анализа, так как без него невозможно оценить технологический процесс и, следовательно, высказать предложения по его улучшению и модернизации.

Анализ существующего технологического процесса должен быть проведен с точки зрения обеспечения качества продукции. При этом следует выяснить, правильно ли он составлен для выполнения требований чертежа и соблюдаются ли все требования технологического процесса в цехе.

Для этого рекомендуется следующий примерный перечень вопросов:

а) рациональность метода получения заготовки для данного масштаба производства;

б) соответствие реальной заготовки чертежу в отношении фактических припусков на обработку и выполнения прочих технических требований;

в) правильность выбора черновых, чистовых и промежуточных баз на операции технологического процесса, соблюдение принципа единства технологических баз;

г) правильность установки последовательности операций процесса для достижения заданной точности детали;

д) соответствие параметров установленного оборудования требованиям данной операции;

е) соответствие режимов резания прогрессивным;

ж) степень оснащенности операций;

з) применяемость высокопроизводительного режущего инструмента и новых марок материалов его режущей части;

и) соблюдение технологического процесса на операциях и качество обработки деталей;

к) степень концентрации операций технологического процесса и др.

Применяемое в существующих технологических процессах оборудование - универсальное характерное для мелкосерийного типа производства. Загрузка - разгрузка технологического оборудования осуществляется не автоматизированными способами, что приводит к увеличению вспомогательного времени. Перемещение деталей между позициями обработки также не автоматизировано.

Все операции характеризуются низкой оснащенностью, которая вытекает из технических характеристик оборудования и его обслуживания. К ней, например, можно отнести зажим заготовки в патроне токарных станков вручную, ручной подвод инструмента к позиции обработки, применение специальных приспособлений для обеспечения точности обработки поверхностей и их взаимного расположения.

Таким образом, из вышеперечисленного следует, что данный технологический процесс для данного типа производства деталей характеризуется достаточно высокой себестоимостью выпускаемых деталей, а также большими потерями времени на установку, переустановку, перемещение и другие вспомогательные процессы.

Из этого следствия можно сделать вывод, что в случае обработки данных деталей целесообразно разработать новые или новый (в случае переналаживаемого производства) технологические процессы обработки. Это возможно сделать, автоматизировав технологические процессы с использованием в них, соответственно, станков с ЧПУ, которые обладают следующими преимуществами по сравнению со станками с ручным управлением:

1) производительность станка повышается в 1,5 -5 раз по сравнению с аналогичными станками с ручным управлением;

2) сочетается гибкость универсального оборудования с точностью и производительностью станка - автомата, что и позволяет решать вопрос комплексной автоматизации единичного и серийного производств;

3) качественно перевооружается машиностроение на базе современной электроники и вычислительной техники;

4) снижается потребность в квалифицированных рабочих - станочниках, а подготовка производства переносится в сферу инженерного труда;

5) сокращается время пригоночных работ в процессе сборки, так как детали, изготовленные по одной программе являются взаимозаменяемыми;

6) сокращаются сроки подготовки и перехода на изготовление новых деталей благодаря централизованной записи программ и более простой и универсальной технологической оснастке;

7) снижается продолжительность цикла изготовления деталей и уменьшается запас незавершенного производства.

Основываясь на вышеприведенном и необходимости автоматизации существующего технологического процесса, предлагаю заменить универсальное оборудование на оборудование с ЧПУ. Так же предусмотреть автоматизацию загрузочно-разгрузочных операций с применением промышленных роботов.

1.6 Маршрут технологии предлагаемого варианта

Маршрут проектного варианта технологического процесса механической обработки детали «Втулка» выглядит следующим образом (таблица).

Таблица Маршрутный технологический процесс механической обработки

Название операции	содержание операции	Тип и модель станка
005 Заготовительная	Ковать заготовку Ш190Ч235
010 Токарно-винторезная	Установ А 1. Точить торец чисто не более, чем на 2мм 2. Точить Ш190 на L=193(±0,5) 3. Точить Ш180 на L=128(±0,5) 4. Точить канавку выдерживая размеры, Ш100h14, 15(±5), R5 5. Расточить канавку выдерживая размеры, Ш150Н9, 13±0,5. 6. Точить канавку шириной 1,4Н14, выдерживая Ш97h14 7. Сверлить отв Ш6.7(+0.17) под резьбу М8-7Н, выдерживая 75(+1) 8. Зенкеровать фаску 1.6Ч в отв., под резьбу М8 на Ш100 h14 9. Нарезать резьбу М8-7Н Установ Б 1. Точить торец чисто не более, чем на 2мм 2. Сверлить центровое отверстие А6,3 3. Точить Ш190 на длину 32±0,5 4. Точить канавку шириной 3,4Н13 на Ш180 5. Сверлить отверстие Ш20Н14(+0,52),с выводом сверла, на всю длину детали 6. Рассверлить Ш20Н14 до Ш35(+5) 7. Расточить отверстие до Ш75,5(+1) 8. Расточить отверстие до Ш140(+0,4) на глубину 14(+0,5)мм 9. Точить конус (±) 10. Сверлить послед 8 отв. Ш18Н14(+0,43), выдерживая размер 63(+1) 11. Сверлить послед 8 отв. Ш13.9(+0.24) под резьбу М16-7Н на глубину 75(+1) 12. Нарезать резьбу М16-7Н послед в 8 отв., выдерживая размер 24min 13. Сверлить послед 8 отв. Ш6.7(+0.17) под резьбу М8-7Н на глубину 18(+2) 14. Зенкеровать фаски 1.6Ч послед в 8 отв., под резьбу М8 15. Нарезать резьбу М8-7Н послед в 8 отв., выдерживая 12min	Токарно-винторезный с ЧПУ WT-300
015 Горизонтально- протяжная	Протянуть шпоночный паз, выдерживая размеры 20D10 (+0,149;+0,065); 80,4(+0,8;0,2)	Горизонтально- протяжной 7545
020 Зубодолбёжная	Долбить шлицы m=5; z=34.	Зубодолбёжный 5М150П
025 Контрольная

1.7 Выбор и характеристики основного технологического оборудования

Рис. Токарный центр с ЧПУ WT-300

Данный станок получила широкое применение в отраслях общего машиностроения, авиастроения, нефтегазовой отрасли, судостроения, автомобильной отрасли и т.д. Станки NAKAMURA-TOME отличаются высокой точностью и повторяемостью при механической обработке, жесткостью конструкции, надежностью механизмов, что обеспечивает высокую долговечность эксплуатации данного оборудования.

Отличительные особенности:

* Станок изготавливается по новейшим технологиям.

* Лучшее решение для малого и серийного производства деталей

* Расширенные функции безопасности позволяют значительно сократить время простоя из-за ошибки оператора.

* Жесткие направляющие последнего поколение гарантируют постоянную точность и больший съем металла.

* За счет линейных направляющих ускоренные перемещения по осям X и Z сокращают вспомогательное время, что ведет к повышению производительности.

* 2 револьверные головки с 12 приводными и 24 токарными инструментами, позволяет изготавливать наиболее сложные детали без переналадки и значительно сокращает время смены инструмента.

* Мощная, точная, высокоскоростная револьверная головка гарантирует максимальную жесткость и легкость обработки.

* Точность обрабатываемых деталей за счет высокого качества изготовления и сборки станков.

* Датчики положения и прецизионные сервопривода исключают ошибки оператора при неправильном выборе нулевого положения.



Рис. Полуавтомат протяжной горизонтальный

Станок предназначен для обработки протягиванием сквозных отверстий различной формы и размеров: круглых и шлицевых отверстий, шпоночных пазов и т.п.

Характеристика	Наименование
ОКП	381751
Номинальное тяговое усилие, кН	630
Длина хода рабочих салазок, мм	2000
Рабочая ширина стола, мм
Серия	1985
Снятие
Аналог	7Б57
Замена	7А545
ЧПУ	-
Точность	Н
Мощность
Габариты	9100x2440x1810
Масса	8850

Рис. Полуавтомат зубодолбежный, модель 5М150П

Параметры	Значение
Диаметр устанавливаемого изделия, max, мм	800
Модуль нарезаемых колес, max, мм	12
Длина зуба нарезаемых колес, max, мм	160
Диаметр рабочей поверхности стола, max, мм	800
Делительный диаметр устанавливаемого долбяка	100, 125, 200
Конец шпинделя для крепления инструмента	Морзе 5Q.4
Расстояние от нижней плоскости основания до рабочей поверхности стола, мм	870
Величина смещения ставки при отводе инструмента под угол, max, мм	30
Перемещение стола относительно оси шпинделя инструмента, max, мм	600
Автоматический подвод-отвод стола	да
Скорость перемещения стола, мм/мин	0,03...300
Скорость вращения стола, об/мин	0,03...1 200
Ход шпинделя инструмента, max, мм	200
Отвод инструмента на холостом ходе, min, мм	0,55
Скорость вращения шпинделя инструмента, об/мин	0,003...2,2
Автоматический вывод шпинделя в верхнее положение	да
Регулировка двойных ходов	бесступенчатато
Пределы чисел двойных ходов, шт/мин	5...188
Количество управляемых координат	3
Габариты	3500х2300х3500
Масса, кг	10800

1.8 Выбор режущего и вспомогательного инструмента, расчет и назначение режимов обработки, разработка операционной технологии

Режущий инструмент является составной частью комплексной автоматизированной системы станка с ЧПУ. Тщательному выбору и подготовке инструмента для станков с ЧПУ и ГПС должно уделяться особое внимание. Это связано с высокой стоимостью этого оборудования и необходимостью достижения максимальной производительности и более высокой точности обработки. Для обеспечения автоматического цикла работы этих станков требуется более высокая степень надежности работы инструмента. Режущий инструмент для станков с ЧПУ должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечению высоких и стабильных режущих характеристик; удовлетворительному формированию и отводу стружки; обеспечению заданных условий по точности обработки; универсальности применения для типовых обрабатываемых поверхностей различных деталей на разных моделях станков.

Для наружного точения цилиндрических поверхностей выбираем токарный резец проходной отогнутый Т5К10 правый. Резец 2102-0009 ГОСТ 18877-73.

Для растачивания отверстий выбираем токарный резец расточной для глухих отверстий Т5К10 правый. Резец 2141-0060 ГОСТ 18877-73.

Для растачивания канавки выбираем резец канавочный Р-132.

Для протягивания шпоночного паза выбираем протяжное приспособление П-267/ГС-10.01. Протяжка 20D10 2405-1132

После выбора режущего инструмента производим назначение режимов резания.

Рассчитываем время на обработку.

Операция 010

Переход 1

Переход 2

Переход 3

Переход 4

Переход 5

Переход 6

Переход 7

Операция 025

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Разработка устройства для накопления и поштучной выдачи заготовок

2.1.1 Анализ и выбор устройств накопления

Автоматизация загрузки и разгрузки в общем комплексе задач по автоматизации технологических процессов является одной из наиболее сложных, что вызвано разнообразием процессов, а также форм и размеров заготовок (деталей). Иногда конструкция заготовок (деталей) тaковa, что автоматизировать загрузку вообще невозможно.

Технологичными по загрузке являются такие заготовки (детали), которые имеют форму и размеры, позволяющие в случае надобности автоматически захватить их, ориентировать и подавать на позицию обработки или сборки.

Автоматическим загрузочно-разгрузочным устройством называется комплекс механизмов, обеспечивающих автоматическое перемещение заготовки с данного места хранения в рабочую зону станка и после завершения операции обработки удаление обработанной детали (полуфабриката) в заданное место хранения. Загрузочно-разгрузочные устройства для штучных заготовок выполняют в виде самостоятельных узлов станка, узлов, органически связанных со станком, или узлов станочных приспособлений. Несмотря на исключительно важную роль в автоматах, загрузочно-разгрузочные устройства относят к группе вспомогательных механизмов, так как сами не участвуют в собственно технологическом процессе обработки (сборки), т. е. в процессе изменения состояния предмета труда. Устройства состоят из емкости (магазина, бункера), в которой сосредотачивается запас заготовок, и из функциональных механизмов: механизма ориентации, накопителя, отсекателя, питателя, заталкивателя, ворошителя, выталкивателя, разгружателя, приемного лотка и привода. Конструкция и принцип работы загрузочно-разгрузочных устройств определяются типом заготовок, видом обработки и особенностями рабочего пространства станка (автоматической линии), на котором устанавливается это устройство. Загрузочные устройства по способу сосредоточения в них запаса штучных заготовок бывают: магазинные, бункepнo- магазинные и бункерные.

Магазинные загрузочные устройства характеризуются тем, что запас заготовок в емкости сосредотачивается в один ряд и каждой заготовке придается вручную определенная ориентация в пространстве. Передача заготовок в рабочую зону станка (приспособления) осуществляется с помощью питателя, а иногда и непосредственно из магазина.

Бункерно-магазинные загрузочные устройства характеризуются тем, что запас заготовок сосредотачивается в емкости в несколько рядов и каждой заготовке придается вручную или специальным механизмом, не входящим в состав загрузочного устройства, определенная ориентация. Приемник выполнен в виде лотка, а ширина лотка ограничивается длиной (высотой) заготовки. Заготовки в рабочую зону станка передаются питателем.

Бункерные загрузочные устройства характеризуются тем, что запас заготовок сосредотачивается в емкости (бункере) беспорядочно (навалом). Необходимая ориентация заготовок перед передачей их в накопитель осуществляется специальным механизмом. Передача заготовок из накопителя в рабочую зону станка осуществляется питателем.

Магазинные загрузочные устройства следует применять для заготовок, ориентация которых затруднена из-за особенностей геометрической формы, размеров или когда по масштабам производства нецелесообразно изготовлять сложные загрузочные устройства. Бункерно-магазинные устройства следует применять для загрузки заготовок простой геометрической формы, требующих малого времени на обработку или когда изготовление механизмов ориентации затруднено (невозможно) или экономически нецелесообразно. Бункерные загрузочные устройства следует применять для заготовок простой и средней сложности геометрической формы, небольших размеров, обработка которых требует мало времени.

Независимо от типа загрузочные устройства могут быть еще разбиты на универсальные, универсально-наладочные и специальные. Первые два типа в результате переналадки или подналадки и замены некоторых деталей устройства могут быть использованы для группы заготовок, отличных одна от другой по размеру, а иногда и форме; устройства третьего типа пригодны только для заготовок определенного типа.

Следует различать загрузочные и загрузочно-разгрузочные устройства. Первые осуществляют загрузку заготовок, а съем (разгрузку) обработанных деталей выполняют толкатели станка или деталь поступает в приемный лоток под действием сил тяжести. Вторые осуществляют не только загрузку, но и разгрузку. Загрузочно-разгрузочные устройства принято называть автооператорами.

Из всего вышеизложенного для загрузки технологического оборудования будем применять магазинные загрузочные устройства.

Магазинные загрузочные устройства

В зависимости от способа перемещения заготовок магазины разделяют на самотечные, принудительные и полусамотечные. В самотечных магазинах (гравитационных) заготовки перемещаются под действием сил тяжести; эти магазины используют для подачи заготовок вплотную, а заготовок специальной формы - вразрядку, т. е. с интервалом, для чего каждая заготовка помещается в отдельное гнездо или между захватами транспортирующего элемента.

В самотечных магазинах заготовки перемещаются качением или скольжением, а в магазинах-транспортерах - под действием приложенной силы или сил тяжести и приложенной силы. Заготовки в магазинах-транспортерах транспортируются вплотную и вразрядку, поштучно или порциями. В полусамотечных магазинах заготовки скользят по плоскости, расположенной под углом, значительно меньшим угла трения. Заготовки перемещаются вследствие искусственного уменьшения силы трения между поверхностями скольжения при поперечном колебании или равномерном движении несущей поверхности или в результате образования между поверхностями скольжения воздушной подушки.

Различают: трубчатые самотечные магазины, трубчатые (шахтные) магазины, стержневые магазины, лотки.

Трубчатые самотечные магазины [16, 17, 19] используют для шариков и цилиндрических заготовок, относящихся к группе тел вращения, перемещаемых вдоль оси вращения, а также небольших плоских заготовок.

Трубчатые (шахтные) магазины [17] используют для плоских заготовок в форме дисков, квадратов, прямоугольников.

Стержневые (штыревые) магазины [17, 19] используют в основном для заготовок класса дисков или плоских квадратных и прямоугольных заготовок.

Лотки [16, 17, 18, 19] предназначены для накопления и самотечного или принудительного перемещения заготовок в загрузочных устройствах и в устройствах межстаночного транспортирования. Различают лотки-скаты, склизы и роликовые. Лотки-скаты и склизы бывают прямолинейные обычные, прямолинейные роликовые, изогнутые, вогнутые и выпуклые, винтовые (спиральные), зигзагообразные, спирально-овальные и специальные (змейковые, каскадные и др.), открытые и закрытые.

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.

Гибкая производственная система (ГПС) в соответствии с ГОСТ 26228 - 85 представляет собой совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Применение ГПС обеспечивает распространение преимуществ массового производства на серийное, что включает в себя повышение производительности, сокращение численности работающих и расхода фонда заработной платы, повышение качества изделий, возможности организации безлюдного производства, сокращение времени простаивания деталей, более быструю окупаемость капитальных вложений, сокращение времени сборочных операций и т. д.

Основными проблемами при создании и внедрении ГПС являются: контроль износа инструмента, что вызывает внеплановые потери времени на замену инструмента и необходимость проведения тщательного контроля обработанных деталей; удаление стружки из зоны обработки, особенно организация отдельного сбора стружки по видам обрабатываемых материалов; автоматический активный контроль размеров деталей в процессе обработки и т. д.

Выбор приспособлений во многих случаях оказывает прямое влияние на работоспособность и эффективность внедрения ГПС, поэтому необходимо проработать возможность использования универсально-сборных приспособлений для однотипных деталей. Необходимо при этом решать вопросы, связанные с износом приспособлений, а также хранением и автоматизацией подачи требуемой по технологическому циклу технологической оснастки.

Тактовые столы предназначены для транспортировки деталей в зону схвата ПР. Заготовку можно устанавливать непосредственно на пластину стола, если фора и размеры заготовки позволяют это сделать, или на спутники, которые крепятся на пластинках тактового стола. Допускается установка заготовок валов в вертикальном положении. Привод стола осуществляется асинхронным двигателем через коническую передачу и две зубчатые пары на звездочку, вращающую цепь с прикрепленными к ней каретками-пластинами.

2.1.2 Описание роликовой цепной передачи

Приводные цепи:

Однорядные и многорядные приводные роликовые и втулочные цепи применяют для машин и механизмов различных типов.

Рис. 1 - Цепи роликовые однорядные типа ПРЛ и ПР, двухрядные типа ПР

Технические требования:

1. Пластины, втулки и ролики должны изготовляться из холоднокатаного проката повышенной точности по толщине. Свертные втулки и ролики - из обрезного холоднокатаного проката повышенной точности по толщине и ширине по ГОСТ 2284-69 или плющенной ленты по ГОСТ 3632-73.

Для пластин, роликов и втулок допускается применение холоднокатаного проката нормальной точности по ГОСТ 503-71, ГОСТ 19904-74, а для пластин цепей типов ПРД допускается применение горячекатаного проката по ГОСТ 19903-74.

2. Детали цепей должны быть термически обработаны до определённой твердости.

3. Детали цепей не должны иметь окалины, трещин, заусенцев, раковин, черновин и коррозии, снижающих работоспособность цепи.

4. Пластины цепей должны иметь защитное, защитно-декоративное или декоративное покрытие. Допускается наличие покрытия в отверстиях пластин.

5. Собранная цепь должна иметь легкую (без заедания) подвижность в шарнирных соединениях.

6. Подвижность шарнирных соединений проверяют обкатыванием цепи с числом звеньев в соответствии с табл. 9 по звездочке с числом зубьев от 15 до 21 или поворотом от руки соседних звеньев и роликов цепи, лежащих на горизонтальной плоскости.

Звёздочки приводных цепей

Рис. 2 Профиль зубьев ведущего колеса

Технические требования на звездочки для приводных роликовых и втулочных цепей (с шагами до 25,4 мм вкл.):

1. Число зубьев звездочек выбирают из следующего ряда: 9, 10, 11, 12, (13), 14, (15), 16, (17), 18, (19), 20, (22), 25, (28), 32, (36), 40, (45), 50, (56), 63, (71), 80. При выборе числа зубьев следует отдавать предпочтение числам без скобок. Рекомендуется принимать число зубьев не менее 13; при больших скоростях и для ответственных передач принимают большие значения, но не свыше 120. При четном числе звеньев цепи следует выбирать нечетное число зубьев звездочки.

2. Посадочные отверстия звездочек под вал выполняют с допусками не ниже класса точности 3 по ОСТ 1013 или 1023. Звездочки изготовляют из стали марок 40 и 45 или 40Л и 45Л, группа П.

3. Твердость поверхностного слоя венцов в пределах HRC 40...50 на глубину не менее:

- 1,0 мм -- при ширине зуба звездочки до 3 мм;

- 1,5 мм -- при ширине зуба звездочки более 3 до 6 мм;

- 2,5 мм -- при ширине зуба звездочки более 6 мм.

4. Допускается изготовление звездочек:

а) из стали марок 15 и 20 (глубина слоя цементации на венцах 1,0--1,5 мм, твердость HRC 52...60);

б) из чугуна не ниже марки 04 18-36 с последующей термической обработкой (твердость венца НВ 363...429) при шаге до 25,4 и окружной скорости до 2 м/с.

2.1.3 Расчёт приводной роликовой цепной передачи

В качестве приводной цепи по ГОСТ 13568-75 принимаем цепь роликовую нормальной серии ПР-31,75-8850 с шагом 31,75 мм и разрушающей нагрузкой не менее 8850 кг:

В проектируемой цепной передаче используется одна ведущая (z=20) и одна ведомая (z=20) звездочки.

Исходные данные для расчета и построения профилей и венцов зубьев звездочек:

- число зубьев звёздочки: z = 20;

- шаг цепи: t = 31,75 мм;

- диаметр ролика цепи: d1 = 19,05 мм;

- наибольшая ширина пластины: h = 30,2 мм;

- расстояние между пластинами цепи: Ввн=19,05 мм;

- масса 1 м. цепи: 3,8 кг;

Вычисляемые параметры профиля венца ведущей (ведомой) звёздочек:

1) Геометрическая характеристика зацепления:

31,75/19,05=1,67;

2) Диаметр делительной окружности:

3) Диаметр окружности выступов:

4) Радиус впадин:

5) Радиус сопряжения:

6) Диаметр окружности впадин:



7) Половина угла впадины:

8) Угол сопряжения:

9) Половина угла зуба:

,

10) Радиус головки зуба:

11) Прямой участок профиля:

12) Расстояние от центра дуги впадины до центра дуги выступа зуба:

13) Смещение центров дуг впадин:

14) Координаты точки О1 :

15) Координаты точки О2 :

Зубья и венец звёздочки в поперечном сечении:

Рис. 3 - Зубья и венец звёздочки в поперечном сечении.

Радиус закругления зуба (наименьший):

Расстояние от вершины зуба до линии центра дуг закруглений:

Диаметр обода (наибольший) при :

Ширина зуба звёздочки:

2.1.4 Указания по эксплуатации

Цепи типа ПР должны эксплуатироваться при скорости движения не выше 5 м/с.

Валы цепных передач должны быть проверены на параллельность осей. Допуск параллельности осей валов не должен быть более 0,2 мм на каждые 100 мм длины валов.

Венцы звездочек, работающих в одном контуре, должны быть проверены на расположение в одной плоскости. Смещение венцов звездочек (отклонение от плоскостности) для передач с межцентровым расстоянием до 1000 мм не должно быть более 2 мм, допуск увеличивается на 0,2 мм на каждые 100 мм межцентрового расстояния свыше 1000 мм.

2.2 Выбор двигателя приводной цепи

При выборе двигателей на основании анализа требований, предъявляемых к аппаратуре, составляется перечень требований к их основным электромеханическим и эксплуатационным параметрам: напряжению питания и допускаемому его отклонению, полезной мощности и моменту на валу, частоте вращения и ее стабильности, пусковому моменту, быстродействию, напряжению трогания, КПД, режиму работы, долговечности и сохраняемости, массе и габаритным размерам, стойкости к воздействию механических нагрузок и климатических факторов.

В тех случаях, когда выбранный электродвигатель не обладает устойчивостью ко всем эксплуатационным факторам, характерным для данной аппаратуры, необходимо предусмотреть технические меры защиты от воздействующего фактора (амортизацию, герметизацию, дополнительный теплоотвод, экранирование, токовую защиту и т. п.).

Основными вопросами, которые необходимо решить при выборе электродвигателя для аппаратуры, являются выбор типа двигателя с электромеханическими свойствами, отвечающими характеру нагрузки, и определение номинальной мощности электродвигателя. Мощность электродвигателя выбирают, исходя из необходимости обеспечить выполнение заданной работы электропривода при соблюдении нормального теплового режима и допустимой механической перегрузки двигателя. При этом следует учитывать нагрузку привода не только в установившемся режиме работы, но и во время переходных режимов. Важное значение имеет также цикличность работы привода, которая характеризуется графиком частоты вращения при заданном графике статического момента приводимого механизма. По графику частоты вращения определяют ускорение для любого момента времени, затем момент инерции всех вращающихся частей механизма, приведенный к валу двигателя, и вычисляют значения динамических моментов. Алгебраическое сложение статических и динамических моментов нагрузки позволяет получить график полного момента, по которому и рассчитывают мощность двигателя.

Для лучшего использования двигателя принимают номинальный момент, близкий к среднему. Учитывая, что двигатели имеют определенную перегрузочную способность, необходимо предусмотреть проверку их на перегрузку. При этом должно выполняться следующее условие:

,

где кдоп - коэффициент допустимой перегрузки; Мном - номинальный момент двигателя. инструмент заготовка двигатель привод

На значения параметров асинхронных двигателей (АД) существенное влияние оказывают отклонения от номинальных значений параметров электроэнергии (амплитуды, фазы, частоты) и для конденсаторных АД - ем кости конденсатора.

Мощность двигателя рассчитывается по формуле:Р=А/t,

Где А-работа,Дж; t-время на перемещение одной заготовки,с;

А=FS=0,220*700=154(Дж)

Р=154/2=77(Вт).

Масса двух деталей m1=2*63кг=126кг, масса паллеты и спутника m2=11кг, общая масса m=(m1+m2)=137кг.

F=1370(H), l=0.11м. М=Fl=1370*0.11=150,7 Hм.

Исходя из полученных расчетов я выбрал двигатель 4А80В8У3.

2.2.1 Двигатель 4А80В8У3

Трехфазные двигатели предназначены для привода осевых вентиляторов и конвейеров. Двигатели поставляются на одно из двух значений напряжения питания: 220 или 380 В. Крепление двигателей - на лапах. Режим работы - продолжительный (S1).

Условия эксплуатации двигателя 4А80В8У3.

Вибрационные нагрузки:

- диапазон частот: 1 - 600 Гц;

- ускорение: 100 м/с2;

Ударные нагрузки: 400 м/с2;

Температура окружающей среды: -60 - +70°С;

Гарантийная наработка: 10000 ч.



Рис. 4 Габаритные и установочные размеры двигателя 4А80В8У3.

Таблица 1: Технические данные двигателя 4А80В8У3.

Параметр	4А80В8У3
Напряжение питания, В	380
Частота напряжения питания, Гц	50±2,5
Полезная мощность, Вт	550
Частота вращения, мин-1	750
Номинальный вращающий момент, НHм	300
Начальный пусковой момент, НHм	360
Максимальный вращающий момент, НHм	510
Скольжение,%	10
КПД, %	64
cos?	0.65
Масса, кг	20

2.3 Описание устройства и принцип действия 6 позиционного тактового стола

Тактовый стол предназначен для транспортировки деталей в зону схвата ПР. Заготовку можно устанавливать непосредственно на пластину стола, если форма и размеры заготовки позволяют это сделать, или на спутники, которые крепятся на пластинках тактового стола. Допускается установка заготовок валов в вертикальном положении. Привод стола осуществляется асинхронным двигателем через коническую передачу и две зубчатые пары на звездочку, вращающую цепь с прикрепленными к ней каретками-пластинами.

Применение тактового стола для создания РТК обусловлено дискретностью накопления и транспортировки заготовок как в зону схвата ПР, так и на последующие этапы обработки на других станках. Заготовка поступает в зону захвата ПР в строго ориентированном положении, что минимизирует погрешности захвата заготовки манипулятором и установки её в рабочий орган станка.

Исходя из чертежа детали, представленного в задании на курсовое проектирование, можно сделать вывод о возможности транспортировки заготовки, а в последствии готовой детали по средствам тактового стола-накопителя.

2.3.1 Устройство тактового стола

Рис.5 Тактовый стол

2.3.2 Принцип действия тактового стола

Тактовый стол представляет собой поворотный стол на 6 позиций для накопления заготовок деталей «Втулка», которые устанавливаются на направляющих в столе.

Так же предполагается что заготовки будут доставляться к операционному накопителю с помощью транспортной тележки

Тактовый стол состоит из основания, ведущей и ведомой звёздочки, двигателя, кинематической цепи, паллеты со спутником. Паллеты установлены на основании, прикреплены к цепной передаче с помощью уголка и передвигаются на колёсах по основанию стола. Цепная передача приводится в действие с помощью электродвигателя.

2.3.3 Описание палеты

Паллета - специальная тележка, на которую крепится спутник с помощью болтов.

Произведем расчет осей колес паллеты на изгиб с кручением:

Где Мэкв- эквивалентный момент (кгс*см), - допустимое напряжение для осей (кгс/см2)

Принимаем диаметр оси, равный 10мм

Схема соединения паллеты с цепью представлена ниже.

Рис.6 - Соединение паллеты с цепью.

Число палет определяем из условия потребности изделий на смену. Тогда за смену можно изготовить:

, шт

где:

t - время обработки одной детали, мин (t = 240мин);

T - время одной смены, мин (T = 480мин).

Следовательно, за смену можно изготовить 2 детали. Тогда число паллет принимаем 6.

3. РАЗДЕЛ ПО АВТОМАТИЗАЦИИ

3.1 Выбор промышленного робота

Промышленные роботы являются представителями машин-манипуляторов, которые предназначены для выполнения двигательных функций, аналогичным функциям руки человека.

ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ - автоматическая машина, представляющая собой совокупность манипулятора и перепрограммируемого устройства управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций, заменяющих аналогичные функции человека при перемещении предметов производства и (или) технологической оснастки. Перепрограммируемость - это свойство робота заменять управляющую программу автоматически или оператором.

Применение ПР в значительной степени решает вопрос развития комплексной автоматизации производства с возможностью его быстрой переналадки на выпуск нового вида продукции. ПР освобождает рабочего от неквалифицированного монотонного и вредного для здоровья труда, улучшает условия безопасности рабочих.

Применение ПР позволяет повысить производительность труда в 2-3 раза, увеличить сменность работы оборудования и улучшить ритмичность.

Технические характеристики промышленного робота согласно ГОСТ 25685-83 включают :

· номинальную грузоподъемность- наибольшая масса захватываемого ПР объекта производства, при которой гарантируется захватывание, удержание и обеспечение установленных значений эксплуатационных характеристик ПР;

· число степеней подвижности ПР - это сумма возможных координатных движений захваченной детали относительно неподвижного звена;

· зону обслуживания ПР - это пространство, в котором рабочий орган выполняет свои функции в соответствии с назначением робота и установленными значениями его характеристик;

· погрешность позиционирования - отклонение положения рабочего органа о заданного управляющей программой.

Проведем сравнительный анализ двух промышленных роботов.

Характеристика	Модель робота
	Универсал-15	УМ160Ф2
Номинальная грузоподъемность, кг	40	160
Число степеней подвижности	4	4
Число рук/захватов на руку, шт	1/1	1/1
Погрешность позиционирования, мм	±1	±0,5
Максимальный радиус зоны обслуживания, мм	2044	2300
Устройство управления	позиционное	позиционное
Стоимость, руб.	250000	195000

По ряду критериев для организации автоматизированного рабочего места для осуществ...