Технологический процесс изготовления и обработки детали "каретка"

2.5 Выбор вспомогательного оборудования

Вспомогательное 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, транспортировка заготовок и готовых деталей.

В разрабатываемом РТК к работам не связанным с обработкой деталей относятся такие работы, которые выполняют такие действия ,как:

перемещение заготовок от многоцелевого станка на фрезерный станок и на шлифовальный; транспортировка заготовок и готовых деталей.

К вспомогательному оборудованию данного РТК относятся:

один промышленный робот;

входной пластинчатый и выходной конвейер;

KR 30-3 является талантом движения, который образует кулакообразную рабочую зону и идеально подходит для экономичных системных решений занимающих минимальную площадь.

Параметры промышленного робота KUKA KR 30

2.6 Разработка участка

При разработке участка учитываются следующие требования:

* компактность расстановки оборудования;

* выполнение техпроцесса;

* оптимальное количество вспомогательного оборудования,

* размеры должны вписываться в сетку колонн корпуса;

* связывание с транспортными системами.

Участок состоит из двух станков, которые обслуживаются портальным роботом. Входной конвейер привозит заготовки, предназначенные для обработки, к станку и портальный робот переносит их на станок. Все операции по переустановке заготовки выполняются этим же роботом. Обработанные детали переносятся на выходной конвейер. Далее конвейер перевозит эти детали на склад или контроль качества произведенных деталей.

В задней части участка между ограждением 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 этом случае усложнится траектория перемещения руки робота, что приведёт к увеличению времени на транспортировку и усложнит программу перемещения руки робота.

3. Разработка циклограммы

3.1 Описание датчиков

Для управления ходом технологического процесса необходимо на гибком автоматическом участке расставить датчики. Количество датчиков определяется типом используемого оборудования:

На входном и выходном конвейерах устанавливаются по 2 датчика:

- на наличие заготовок в зоне загрузки/выгрузки;

- на включение \ выключение привода конвейера;

На пневмоцилиндре устанавливается 2 датчика:

- на наличие заготовки в зоне пневмоцилиндра

- датчик вкл/выкл. пневмоцилиндра

На станках по 3 датчика:

- на наличие заготовки в патроне;

- на зажим/разжим заготовки в патроне;

- на включение \ выключение привода главного движения станка;

На портальном роботе устанавливается 6 датчиков:

- на наличие заготовки в захватном устройстве (ЗУ) робота;

- на зажим/разжим заготовки в ЗУ робота;

- на поднятие \ спуск руки робота по вертикальной оси;

- на поворот руки робота по вертикальной оси;

- на поворот захватного устройства вокруг своей оси;

- на перемещение робота к патрону;

Описание типов датчиков

В качестве датчика наличия используются:

- фотоэлектрические датчики положения WTF12-3. Конструкция фотоэлектрических датчиков, работающих по принципу отражения луча от рефлектора, объединяют в одном корпусе приемник и излучатель. При прерывании заготовкой прохождения луча на участке датчик-отражатель формируется цифровой выходной сигнал.

В качестве датчика зажима/разжима и наличия заготовки в ЗУ используется:

- индуктивный датчик приближения E2EC. Датчик монтируется в губку ЗУ. Электрический сигнал генерируется, если металлический объект приближается активной поверхности индуктивного датчика и входит в пределы дистанции переключения от него поступает сигнал. Если заготовки нет, то сигнал от датчика отсутствует.

- Головка датчика диаметром 3 мм для систем с самыми жесткими ограничениями на занимаемое место при монтаже

- Сверхкороткий корпус: длина 18 мм, размер M12

- Форма корпуса: Сверхплоский/сверхминиатюрный

- Материал корпуса: Латунь (чувствительная поверхность: ABS)

- Макс. расстояние срабатывания: Робототехнические устройства (манипуляторы роботов)

- Монтаж: диам. 3 мм: 0,8 мм / диам. 5,4 мм: 1,5 мм / диам. 8 мм: 3 мм / M12: 4 мм

В качестве датчика определения состояния привода главного движения станка и конвейера, положения ПР, состояния патрона станка, поворота ЗУ используется:

- энкодеры Sick AFM60 генерирующие информацию относительно положения и угла объекта в виде электрических импульсов, соответствующих положению вала. Если вал неподвижен, передача импульсов прекращается. Основным рабочим параметром датчика является количество импульсов на оборот. Текущее положение объекта определяется посредством подсчета данных импульсов в точке измерений.

Функциональные особенности энкодера SICK AFM60 :

· Многооборотный абсолютный энкодер с высоким разрешением и комбинированным интерфейсом SSI и Sin/Cos

· Интерфейс SSI: 30 бит (18 бит на оборот, 12 бит многооборотный)

· Интерфейс Sin/Cos: 1,024 импульсов, 0,5 В на импульс

· Торцевой фланец, сервофланец, исполнение с полым или сквозным полым валом

· Программируемое разрешение и сброс

· Коннектор M23

· Класс защиты: IP 67 (корпус), IP 65 (вал)

· Рабочая температура эксплуатации: от - 30 до + 100 °C

· Прецизионная оптическая система сканирования, механический привод

Энкодеры SICK AFM60 предлагают пользователям воспользоваться следующими преимуществами: сочетание абсолютного энкодера и интерфейса Sin/Cos для снижения расходов на соединительные кабели, упрощенный режим настройки - задание всех необходимых параметров на месте установки, возможность использования в условиях ограниченного пространства (глубина монтажа только 30 мм).

Высокие вращательные характеристики энкодера SICK AFM60 достигаются благодаря большому расстоянию между подшипниками (30 мм), единое ПО и универсальный программатор с автоматическим определение типа энкодера: AFS60 / AFM60 / DFS60 позволяют увеличить области применения.

Энкодер SICK AFM60 предназначен для измерения абсолютного положения, скорости и определения направления вращения в таких устройствах, как:

· ветрогенераторы

· оборудование для театральных сцен

· станки

· упаковочное оборудование

· деревообрабатывающие станки

· гидравлические прессы

· Погрузочно-разгрузочные операции и робототехника

· полиграфическое оборудование

Технические характеристики

В качестве датчика зажима/разжима патрона используется:

- тензодатчик FSG15N1A Основой приборов является пьезорезистивный чувствительный элемент (измерительный мост), изготовленный с использованием современной технологии микромашининга. Выходной сигнал датчика снимается непосредственно с измерительного моста. Несмотря на отсутствие цепей термокомпенсации, выходной сигнал очень стабилен во всем диапазоне рабочих температур. Принцип работы датчиков основан на изменении сопротивлений имплантированных в кремниевую диафрагму пьезорезисторов измерительного моста под воздействием внешнего усилия, взывающего их деформацию. В результате происходит разбаланс моста, что влечет появление напряжения на выходе, величина которого линейно зависит от приложенного усилия. Внешнее усилие передается к сенсору через металлический плунжер, изготовленный из нержавеющей стали, который находится в прямом контакте с диафрагмой. Датчик может быть легко размещен как на печатной плате, так и на отдельном кронштейне-держателе (дополнительный аксессуар). Конструкторский дизайн с элементами передовой эластомерной технологии обеспечивает стойкость к перегрузкам до 4,5 кг.

Датчики предназначены для измерения периодически подаваемого усилия. Датчики имеют пьезорезистивный полупроводниковый чувствительный элемент, изменение сопротивления которого прямо пропорционально прилагаемому усилию.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:

* Медицинское оборудование

* Контроль нагрузки, уплотнений и натяжения

* Проволочно-протяжные станки

ПРЕИМУЩЕСТВА:

* Малое рабочее смещение диафрагмы (30 мкм)

* Высокая устойчивость к электростатическим разрядам (10 кВ)

* Стабильное выходное напряжение во всем диапазоне измеряемых усилий

* Выходное напряжение пропорционально сопротивлению пьезорезистора

* Максимально допустимое усилие до 4.5 к

3.2 Описание циклограммы

Для обеспечения работы транспортной системы и для взаимодействия всех промежуточных позиций в пределах гибкого автоматизированного участка необходимо построение циклограммы.

На основе циклограммы при знании времени срабатывании датчиков, времени автоматической обработки на станках и продолжительности всех действий (зажим патрона, перемещения руки робота и др.) составляется программа для перемещений робота.

При попадании заготовки на входной конвейер с транспортной тележки срабатывает датчик наличия s1, после этого включается электродвигатель конвейера s2, заготовка движется по конвейеру и при срабатывании s3, двигатель выключается. Поворот руки к конвейеру фиксирует датчик s17, вертикальное движение регистрирует s15. Датчик s8 фиксирует, что ЗУ зажато, на нахождение заготовки в ЗУ руки ПР срабатывает датчик s7. Рука перемещается вертикально в положение “0” срабатывает датчик s15, после этого осуществляется поворот руки ПР, фиксируемый датчиком s17, в сторону токарно-фрезерного станка. Датчик s15 регистрирует вертикальное перемещение руки ПР к станку, горизонтальное перемещение на установку заготовки в патрон фиксирует датчик s16. Патрон зажимает заготовку s11, после подтверждения наличия детали в патроне s9, ЗУ робота разжимает заготовку s8 и при ее отсутствии в ЗУ s7, рука вертикально перемещается в положение “0” s15. Далее включается двигатель токарно-фрезерного станка s10. После обработки двигатель выключается s10, робот вертикально опускается s15, горизонтально перемещается к заготовке s16, зажимает деталь s8, при ее наличии в ЗУ s7 патрон разжимает деталь s11 и при ее отсутствии в патроне s9, рука вертикально перемещается от станка s15, после этого ЗУ робота поворачивается вокруг своей оси на 180 град. Далее рука перемещается горизонтально на установку заготовки в токарно-фрезерный станок s16, после этого патрон зажимает заготовку s11, после подтверждения наличия детали в патроне s9, ЗУ робота разжимает заготовку s8 и при ее отсутствии в ЗУ s7, рука вертикально перемещается в положение “0” s15. Далее включается двигатель токарно-фрезерного станка s10. После обработки двигатель выключается s10, робот вертикально опускается s15, горизонтально перемещается к заготовке s16, зажимает деталь s8, при ее наличии в ЗУ s7 патрон разжимает деталь s11 и при ее отсутствии в патроне s9, рука вертикально перемещается от станка s15. Далее рука перемещается горизонтально на установку заготовки в токарно-фрезерный станок s16, после этого патрон зажимает заготовку s11, после подтверждения наличия детали в патроне s9, ЗУ робота разжимает заготовку s8 и при ее отсутствии в ЗУ s7, рука вертикально перемещается в положение “0” s15. Далее включается двигатель токарно-фрезерного станка s10. После обработки двигатель выключается s10, робот вертикально опускается s15, горизонтально перемещается к заготовке s16, зажимает деталь s8, при ее наличии в ЗУ s7 патрон разжимает деталь s11 и при ее отсутствии в патроне s9, рука вертикально перемещается от станка s15. Далее рука робота поворачивается к шлифовального станку s17, после этого опускается вертикально к станку s15. Далее рука перемещается горизонтально на установку заготовки в шлифовальный станок s16, после этого патрон зажимает заготовку s14, после подтверждения наличия детали в патроне s12, ЗУ робота разжимает заготовку s8 и при ее отсутствии в ЗУ s7, рука вертикально перемещается в положение “0” s15. Далее включается двигатель шлифовального станка s13. После обработки двигатель выключается s13, робот вертикально опускается s15, горизонтально перемещается к заготовке s16, зажимает деталь s8, при ее наличии в ЗУ s7 патрон разжимает деталь s14 и при ее отсутствии в патроне s12, рука вертикально перемещается от станка s15. Далее рука робота поворачивается к выходному конвейеруs17, вертикально опускается к нему s15, ЗУ разжимает деталь s8 после подтверждения ее отсутствия s7 рука поднимается s15. И при наличии ее на столе s5 включается двигатель s18.

При появлении сигнала от датчика s1 двигатель выключается s2 и цикл заканчивается.

4. Разработка наладки

При написании программы для станка с ЧПУ необходимо иметь перед собой эскиз того участка детали, где происходит обработка с указанием систем координат станка, приспособления, инструмента, холостых и рабочих ходов инструмента. При проектировании наладки необходимо выбирать рабочие и холостые ходы таким образом, чтобы время на их совершение было минимальным и происходила обработка с заданной точностью и шероховатостью.

Выбор систем координат детали и инструмента осуществляют из удобств программирования.

Для станков с ЧПУ существует большое количество функций. Функция «G» всегда задается непосредственно после кадра.

Последовательность записи в кадре:

1. номер кадра (Nxx)

2. подготовительная функция (Gxx)

3. размерные перемещения (Xnn,Ynn,Znn)

4. подача, скорость (Fnn, Snn)

5. вспомогательная функция (Мхх)

6. конец кадра LF

Операция точения:

N01 T0101 M06

N02 G00 X138 Z-10,2

N03 G65 X120,5 Z-10,2 I5.0

N04 X137

N05 G00 X150 Z300

N06 M02

Операция растачивания:

N01 T0202 M06

N02 G97 G90 S328,7 M3

N03 G00 X93 Z5

N04 X100 Z1

N05 G01 Z0 F0,2

N06 G03 X64 Z-18 I0 K-18

N07 G00 X93 Z0

N08 G01 Z-26 F0,21

N09 G00 X64

N10 Z300

N11 M02

5. Разработка захватного устройства

5.1 Выбор механизма захватного устройства

Захватное устройство ПР предназначено для захватывания предмета обрботки и удержания его в процессе перемещения Выбор захвата зависит от формы, размеров, массы и свойств захватываемого предмета обработки, а также некоторыми специфическими требованиями технологического процесса

В зависимости от принципа действия захваты делятся на механические (принцип зажима с удержанием детали с помощью сил трения, запирающего действия рабочих элементов или использования выступающих частей рабочих элементов устройств в качестве опоры для детали), вакуумные (принцип разности давлений), магнитные (принцип магнитного притяжения).

Захватные устройства (ЗУ) изготавливают сменньши(могут заменяться автоматически) и несменными Для загрузки металлообрабатывающих станков обычно используют механические ЗУ Такие устройства помимо функций закрепления детали могут выполнять центрирующие и ориентирующие действия

В зависимости от формы и габаритов объектов манипулирования ЗУ могут быть различных типоразмеров

* для коротких тел вращения (типа фланцев) диаметром до 160, 200, 250 и 315 мм (массой от 10 до 40 кг),

* для длинных тел вращения (типа валов) диаметром дл 60, 80, 100 и 160 мм (массой от 10 до 65 кг),

* для призматических изделий размером до 160, 250 и 400 мм (массой от 10 до 40 кг).

5.2 Принцип действия ЗУ

Захватное устройство с зубчатым передаточным механизмом обеспечивает центрирование детали независимо от ее диаметра.

Две пары рычагов установлены на осях. На рычагах нарезаны зубчатые секторы, входящие попарно в зацепление с рейкой. При втягивании штока пневмоцилиндра происходит перемещение зубчатой рейки вверх и рычаги, входящие в зацепление с рейкой через зубчатые сектора, осуществляют зажим заготовки. Разжим происходит аналогично.

На кинематической схеме (см. рисунок) следующие обозначения:

F - сила зажима;

P - сила тяги пневмоцилиндра;

L - длина рычагов;

D - делительный диаметр в зацеплении.

5.3 Расчет захватного устройства

Расчет усилия зажима.

Расчет осуществляется по формуле:

Где µ- коэффициент трения;

= mg

Зажимные губки захватного устройства оснащены резиновыми накладками, тогда коэффициент трения µ сталь резина равен 0.8.

Расчет усилия привода захватного устройства.

Расчет осуществляется по формуле:

где: F=4,655H, L=210мм, D=60мм.

Следовательно,

Диаметр цилиндра определяется по формуле:

PSL?nFз h

Определим диаметр цилиндра по формуле:

Расчет зубчатого сектора и рейки

Межосевое расстояние определяется по формуле:

,

где Ka - вспомогательный коэффициент (для прямозубых передач Ka=49,5);

=b2/aw - коэффициент ширины венца колеса (=25);

u- передаточное число.

Передаточное число определяется по формуле:

,

где d2 - диаметр зубчатого сектора(ведомое колесо);

d1- диаметр ведущего колеса.

В данном случае, d2=60, а в качестве ведущего колеса будет рейка. Определим d1.Длина рейки 70мм, тогда т.к. l=2рR, то R=l/2р, R=11.15мм. Значит, диаметр d1 =2R=22.30. u=60/22.30=2.69.

Tзац=p* d1/2,

Tзац=65.17*22.30/2=726.64 Н/мм=0.726Н/м,

Рейка и рычаги захватного устройства изготовлены из стали 45, термообработка - улучшение, твердость которой ?350 HB, из таблицы 2.1:

н= 1,8HBср+67=1,8*350+67=697 H/мм2.

Коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба: =1

Модуль зацепления m определяется по формуле:

Где Km - вспомогательный коэффициент ( для прямозубых передач Km=6,8);

- допускаемое напряжение изгиба материала колеса (=1,03*HBср=360,5 H/мм2).

Делительный диаметр колеса определяется по формуле:

d2=2*aw*u/(u+1)

d2=2*11*2.69/2.69+1=16мм

Ширина венца колеса:

в2= aw*

в2=12*0,25=3мм

Т.к. прямозубое колесо, то m = m+30%m = 0.57+0.17= 0.74 (m?1).

Суммарное число зубьев рейки и зубчатого сектора:

Z? = Z1+ Z2=2* aw/m

Z? = 2*11/1 =2 2

Число зубьев рейки определяется по формуле:

Z1 = Z? /1+u

Z1 =22/1+2.69 = 6

Число зубьев зубчатого сектора Z2 = Z? - Z1=22-6=16

Фактическое передаточное число uф:

uф= Z2/ Z1 = 16/6 = 2,69

Осуществляем проверку его отклонения :

Фактическое межосевое расстояние:

aw=( Z1+ Z2)*m/2

aw=(6+16)*1/2=11

Основные геометрические параметры зубчатого сектора

Фактическое число зубьев на зубчатом секторе:

Z2 =16/2-16/6=8 - 2,66= 5.

Основные геометрические параметры рейки l=21, ширина венца b1= =b2+3=2.75+3=5.75мм.

Проверочный расчет

Расчет осей на през осуществляется по формуле:

MИ=0,1*d3*[],

где Mи- изгибающий момент , H/мм;

[] -допускаемое напряжение на изгиб, MПа;

d - диаметр оси, мм;

[] =85 Мпа;

MИ=0,1*303*85*106=229,5 Н/м.

Список используемой литературы

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

2. Таблицы с режимами резания

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

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

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

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

7. Программное управление станками. Под ред. Сосонкина В.Л., М.: «Машиностроение» 1981.

8. Промышленные роботы, конструкция, управление, эксплуатация. Костюк В.И., К.: «Выща школа» 1985.

9. Станочное оборудование автоматизированного производства. Бушуев В.В. В двух томах. М.: «Станкин» 1993.

Размещено на Allbest.ru