Проектирование и эксплуатация роботизированного технологического комплекса на базе станка 16К20Ф3
Выбор и назначение станка с ЧПУ. Описание конструкции узлов станка со схемами узлов. Техническое обслуживание и ремонт станка. Расчет категории ремонтной сложности. Проектирование роботизированного технологического комплекса. Выбор робота и накопителя.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.03.2022 |
| Размер файла | 6,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Казанский (приволжский) федеральный университет
Набережночелнинский институт (филиал)
Автомобильное отделение
Кафедра «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»
Курсовая работа
по дисциплине: «Устройство, проектирование и программирование автоматизированных технологических систем»
на тему:
Проектирование и эксплуатация роботизированного технологического комплекса на базе станка 16К20Ф3
Выполнила: Л. Прозорова
Принял: к.т.н.,
доцент Хусаинов Р.М.
Набережные Челны 2020 г.
Задание на выполнение курсового проекта
Выполнила: Л. Прозорова
Руководитель: к.т.н., доцент Хусаинов Рустем Мухаметович
Тема курсовой работы: «Проектирование и эксплуатация роботизированного технологического комплекса на базе станка 16К20Ф3»
Исходные данные: чертеж детали, технологический процесс
Содержание работы: Выбор оборудования, описание станка, разработка мероприятий по эксплуатации станка, разработка роботизированного технологического комплекса.
Перечень отчетных материалов: пояснительная записка с приложениями, чертежи.
Содержание
Введение
1. Выбор станка
2. Описание конструкции станка
2.1 Назначение станка
2.2 Узлы станка со схемой общего вида
2.3 Описание конструкции узлов станка со схемами узлов
3. Техническое обслуживание и ремонт станка
3.1 Описание мероприятий по техническому обслуживанию
3.2 Сводная таблица мероприятий по техническому обслуживанию
3.3 Расчет категории ремонтной сложности
3.4 Расчет ремонтного цикла
4. Проектирование роботизированного технологического комплекса
4.1 Выбор робота
4.2 Выбор накопителя
4.3 Циклограмма
4.4 Описание работы РТК
Заключение
Список литературы
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 средств автоматизации выпускаемого и действующего в настоящее время оборудования с целью повышения его эффективности; создание новых автоматизированных технологических комплексов, где увязаны вопросы повышения производительности, надежности, точности выполнения работ, а так же уровня автоматизации операций с необходимой и экономически оправданной гибкостью для быстрой переналадки с целью адаптации к изменяющимся производственным условиям.
Эффективность автоматизации за счет применения робототехники может быть достигнута только при комплексном подходе к созданию и внедрению промышленных роботов (ПР), обрабатывающего оборудования, средств управления, вспомогательных механизмов и устройств и т.п. Проводить значительный объем организационно-технологических мероприятий ради единичного внедрения ПР нерентабельно. Только расширенное применение ПР в составе сложных роботизированных систем будет оправдано технически, экономически и социально. По сравнению с традиционными средствами автоматизации применение ПР обеспечивает большую гибкость технических и организационных решений, снижение сроков комплектации и запуска в производство гибких автоматизированных систем. По предварительным данным, например, обеспечение автоматической установки и снятия деталей на станках с помощью ПР позволяет рабочему обслуживать от четырех до восьми металлорежущих станков. Тем самым промышленные роботы необходимо рассматривать и как важный факторобеспечения многостаночного обслуживания, а значит, и экономии рабочей силы. Наибольший экономический эффект может быть достигнут при обслуживании роботом нескольких станков, при обеспечении двух- и трехсменной работы оборудования.
С экономическими вопросами, возникающими при применении промышленных роботов, тесно связан и социальный аспект их использования. При установлении целесообразности применения роботов в том ином случае (особенно при необходимости замены рабочего для работ на участках с опасными, вредными для здоровья труда) на первое место должны выдвигаться интересы человека, его безопасности и удобства работы. Надо учитывать и непрерывного роста уровня общеобразовательной и специальной готовки трудящихся в нашей стране.
Промышленные роботы должны освободить человека от выполнения механической бездумной работы, скомпенсировать все возрастающую потребность в низко квалифицированном труде.
Основными предпосылками применения промышленных роботов являются:
- облегчение труда рабочего с конечной целью освобождения его от неквалифицированного, монотонного, а также тяжелого труда;
- повышение производительности труда и качества выпускаемой продукции за счет интенсификации технологических процессов и обеспечения постоянного режима работы оборудования в две и три смены;
- создание предпосылок для следующего качественного скачка в организации производства и перехода к полностью автоматизированному гибкому производству.
Робототехнические комплексы должны отвечать следующим требованиям:
- обеспечивать технологическую гибкость и адаптацию к изменениям условий производства;
- производить стыковку оборудования разного назначения при широком варьировании транспортно-загрузочных и других вспомогательных средств;
- обладать высокой работоспособностью и надежностью в эксплуатации;
- предусматривать возможность дальнейшего развития и усовершенствования.
В курсовой работе спроектируем РТК на базе токарного станка с числовым программным управлением (ЧПУ) 16К20Ф3.
1. Выбор станка
Выбранный металлорежущий станок для обработки детали-представителя 16К20Ф3 согласно типовому технологическому процессу должен удовлетворять следующим требованиям:
- размеры обрабатываемой заготовки должны быть меньше предельных размеров заготовок, обрабатываемых на станке;
- длины ходов по осям станка должны обеспечивать возможность обработки поверхностей детали по всем координатам;
- станок должен обеспечивать мощность резания;
- станок должен обеспечивать заданные частоты вращения;
- станок должен обеспечивать заданные подачи.
Проверим заданные условия.
1. Размеры обрабатываемой заготовки
Для станков токарного типа наибольший диаметр заготовки должен быть меньше наибольшего диаметра обработки над суппортом для обеспечения возможности гарантированного точения. В случае обработки вала длина детали должна быть меньше расстояния между центрами на 30%. Окончательно следует проверить по схеме рабочей зоны станка в руководстве по эксплуатации.
Наибольший диаметр заготовки = 300 мм;
Максимальный обрабатываемый диаметр станка над суппортом равен 400 мм>300 мм - условие выполняется.
2. Длины ходов по осям станка
Максимальная длина обработки станка = 900 мм;
Длина детали = 300 мм;
900 мм>300 мм - условие выполняется.
Все параметры удовлетворяют требованиям.
Длины ходов по осям станка должны обеспечивать возможность обработки поверхностей детали по всем координатам.
Для токарных станков при обработке в патроне длина хода в продольном направлении должна быть больше длины наиболее протяженной поверхности + длина наиболее длинного инструмента + запас 30 мм. При обработке в центрах смотреть по схеме рабочей зоны. В поперечном направлении длина хода должна быть больше наибольшего радиуса детали + запас 30 мм = 180 мм.
Длина хода станка в продольном направлении составляет 900 мм.
Проверяем выполнение условия:
900 мм>180 мм - выполняется.
Все параметры удовлетворяют требованиям.
3. Мощность резания
Мощность резания N должна быть не больше Nдвс, согласно условию:
Nmax < Nдвс; (1)
Мощность резания выбирается максимальной из техпроцесса. Мощность резания равна 6,3 кВт.
Тогда: Nдвс = 11х0,75 = 8,25 кВт.
Проверяем выполнение условия:
6,3 кВт<8,25 кВт - выполняется.
4. Частоты вращения
Станок должен обеспечивать заданные частоты вращения. Необходимо выбрать минимальную и максимальную частоту вращения n по техпроцессу: nmin = 28 об/мин, nmax = 2200 об/мин.
Заданные частоты должны быть внутри диапазона регулирования станка. Согласно техническим характеристикам станка, пределы частот вращения шпинделя составляет 22,4…2240 об/мин.
Станок обеспечивает заданные частоты вращения.
5. Подачи
Станок должен обеспечивать заданные подачи. Необходимо выбрать минимальную и максимальную подачу s по техпроцессу. Эти подачи должны быть внутри диапазона регулирования.
Скорость подачи по осям Х и Z: рабочая подача 0,0025-1 мм/мин, 0,0025-2 мм/мин.
Минимальная и максимальная подача s по техпроцессу 0,3 мм/мин и 0,36 мм/мин. Станок обеспечивает заданные подачи.
Станок должен обеспечивать размещение требуемого числа инструментов. Рассчитать количество единиц инструмента, требуемого по техпроцессу. Число позиций инструмента в магазине или револьверной головке должно быть больше требуемого числа инструментов.
По техпроцессу необходимо 2 инструмента. Станок оснащен резцедержателем с 6-позиционным инструментальным диском и обеспечивает размещение требуемого количества инструментов, согласно техническим характеристикам станка (таблица 1).
Таблица 1.1
Технические характеристики станка 16К20Ф3
|
Характеристика |
Значение |
|
|
Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм |
400 |
|
|
Число одновременно управляемых координат |
2 |
|
|
Частота вращения шпинделя, об/мин |
22,4 - 2240 |
|
|
Скорость быстрых перемещений, мм/мин: - продольных - поперечных |
6000 5000 |
|
|
Шаг нарезаемой резьбы, мм |
0,01 - 40,959 |
|
|
Число позиций револьверной головки |
6 |
|
|
Наибольший крутящий момент на шпинделе, Н•м |
480 |
|
|
Система ЧПУ |
НЦ-31-02 |
|
|
Мощность главного электродвигателя, кВт |
11 |
|
|
Масса станка, кг |
4000 |
|
|
Габарит станка (длина х ширина х высота), мм |
3980 х 1700 х 1700 |
Таким образом, согласно заданию и проверке необходимых условий резания, таких как: длина заготовки, диаметр обрабатываемой детали, мощность резания, частота вращения, подачи, выбранный станок 16К20Ф3 обеспечивает обработку заданной детали.
2. Описание конструкции станка
2.1 Назначение станка
Токарный станок 16К20Ф3 предназначен для выполнения разнообразных токарных операций в центрах и в патроне при обработке наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения различной сложности, а также для нарезания резьб. Этот станок имеет шестипозиционную револьверную головку с горизонтальной осью вращения. Станок модели 16К20Ф3 можно использовать для работы в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производств (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 - Токарный станок 16К20Ф3
Станок оснащен оперативным устройством ЧПУ (УЧПУ) типа FMS 3000, расположенным на суппорте станка, что обеспечивает удобство наблюдения за перемещениями режущего инструмента при вводе управляющей программы (УП).
2.2 Узлы станка со схемой общего вида
Общий вид станка представлен на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Расположение основных узлов
В состав токарного станка модели 16К20Ф3 (рисунок 2.1) входят: 1 -основание; 2 - станина; 3 - каретка; 4 - левая опора винта продольного перемещения; 5 - шпиндельная бабка; 6 - привод продольного перемещения; 7 - неподвижное ограждение; 8 - датчик резьбонарезания; 9 - электромеханический привод патрона; 10 - шкаф управления; 11 - патрон; 12 - подвижное ограждение; 13 - поворотная револьверная головка; 14 - винтовая шариковая пара поперечного перемещения; 15 - дисплей; 16 - шкаф управления; 17 - винтовая шариковая пара продольного перемещения; 18 - задняя бабка; 19 - правая опора продольного винта; 20 - электрооборудование; 21 - электромеханический привод пиноли задней бабки; 22 - разводка коммутаций по каретке ; 23 - пульт управления.
Основными узлами в станке являются: привод главного движения, приводы продольной и поперечной подачи, револьверная головка, задняя бабка.
2.3 Описание конструкции узлов станка со схемами узлов
Рассмотрим характеристики основных узлов станка.
1. Привод главного движения
На станке установлена шпиндельная бабка (рисунок 2.3), которая имеет три диапазона скоростей вращения с соотношением 1,25/1; 1/2; 1/5,5, переключаемых вручную.
Рисунок 2.3 - Шпиндельная бабка
Конструкция шпиндельного узла (рисунок 2.4) определяет эксплуатационные показатели станка: применяемые режимы резания, достигаемые точности и производительность обработки. Корпус (1) бабки выполнен в виде жесткой чугунной отливки и надежно закреплен на станине. Зубчатые колеса закалены и прошлифованы по профилю зубьев. Наиболее важной деталью шпиндельной бабки является шпиндель (5), непосредственно воспринимающий усилия резания. Передний конец шпинделя имеет фланец, к которому крепится кулачковый патрон. Передней опорой служит двухрядный конический роликовый подшипник (4), а задней - однорядный конический роликовый подшипник (3). Применение в опорах пружин (2), предназначенных для постоянной выборки зазоров в подшипниках, способствует повышению точности и жесткости шпиндельного узла.
Рисунок 2.4 - Развертка шпиндельной бабки
2. Приводы продольной и поперечной подачи
Привод продольного перемещения суппорта (рисунок 2.5) включает в себя шариковую винтовую передачу (диаметр 63мм, шаг 10мм), опоры (4) винта, редуктор (3) (передаточное отношение 1/1), электродвигатель (1) постоянного тока и датчик (6) обратной связи, связанный с винтом посредством муфты (5).
Рисунок 2.5 - Привод продольного перемещения суппорта
В станках, оснащенных частотно-регулируемым асинхронным двигателем, устанавливают редуктор с передаточным отношением 1/2, а датчик обратной связи встраивают в электродвигатель. Зазор в зубчатом зацеплении редуктора выбирают перемещением переходной плиты (2) (с установленным на ней электродвигателем) относительно корпуса редуктора.
Привод поперечного перемещения суппорта (рисунок 2.6) включает в себя: шариковую винтовую передачу (диаметр 40мм, шаг 5мм), опоры 1 винта, редуктор (2) (передаточное отношение 1/1), электродвигатель 5 постоянного тока и датчик (4) обратной связи, соединенный с винтом посредством упругой муфты (3).
Рисунок 2.6 - Привод поперечного перемещения суппорта
Если станок оснащен частотно-регулируемым асинхронным двигателем, то датчик обратной связи встраивают в электродвигатель. Зазор в зубчатом зацеплении выбирают вертикальным смещением плиты (6) (с установленным на ней электродвигателем).
3. Револьверная головка
Шестипозиционную револьверную головку (рисунок 2.7) с горизонтальной осью вращения устанавливают на поперечной ползушке. В инструментальной головке крепят шесть резцовых вставок или три инструментальных блока.
Инструментальную съемную головку монтируют на выходном валу (5) и жестко связывают с подвижным элементом (6) плоскозубчатой муфты. Поворот револьверной головки производят следующим образом: от электродвигателя (2) (через червячную передачу) вращение передается на вал (7) кулачковой полумуфты (8), которая жестко связана с валом (5).
Рисунок 2.7 - Револьверная головка
технический роботизированный технологический станок
В начальный момент вращения элементы (3) и (6) плоскозубчатой муфты расцепляются, и происходит поворот головки в нужную позицию, что контролируется электрическим датчиком (10). Затем осуществляется реверс электродвигателя, вал (7) кулачковой муфты вращается в противоположную сторону, а подвижный элемент (6) плоскозубчатой муфты (с инструментальной головкой) удерживается от поворота фиксатором, в результате чего элемент (6) фиксируется на зубьях неподвижного элемента 3 плоскозубчатой муфты. Сигнал зажима от конечного выключателя 9 подается на пульт управления, при этом электродвигатель поворота отключается и начинается рабочий цикл обработки.
Для ручного поворота и зажима револьверной головки (при наладке станка) на валу (1) предусмотрена шестигранная головка под ключ. Режущий инструмент следует располагать на инструментальной головке по возможности равномерно, чтобы избежать дисбаланса при вращении головки.
4. Задняя бабка
Заднюю бабку (рисунок 2.8) крепят на станине с помощью рукоятки (3), эксцентрикового вала (5), планки 8 и системы рычагов. Силу прижима задней бабки к станине регулируют винтами (7) и (2) при отпущенных контргайках (6) и (1), изменяя положение прижимной планки (8). Пиноль перемещают вручную (с помощью маховика) или используя электромеханический привод (4).
Рисунок 2.8 - Задняя бабка
Важное значение для нормальной эксплуатации и сохранения долговечности станка имеет правильное и регулярное смазывание. Смазывание направляющих суппорта и станины станка 16К20Ф3 осуществляется автоматически от станции смазывания, установленной в основании. Шестеренный насос станции включается одновременно с включением станка и в дальнейшем периодически по команде от моторного реле времени, с помощью которого устанавливается промежуток времени 10…240 мин между подачами масла. Дозирование подачи масла осуществляется с помощью пневматического реле времени, настроенного на 3…5 с. За это время необходимая порция масла поступает от коробки ко всем точкам смазки направляющих.
Система смазывания шпиндельной бабки станка 16К20Ф3 - автоматическая. Шестеренный насос, приводимый во вращение через ременную передачу от электродвигателя главного привода, всасывает масло из резервуара и подает его через сетчатый фильтр к подшипникам шпинделя и зубчатым колесам. Примерно через минуту после включения электродвигателя главного привода начинает вращаться диск маслоуказателя. За это время необходимая порция масла поступает от разветвительной коробки ко всем точкам смазки направляющих. Если необходимо осуществить дополнительную подачу масла к направляющим, следует нажать кнопку "Толчок смазки". Подача масла осуществляется в течение всего времени нажатия кнопки.
Гидрооборудование станка 16К20Ф3 состоит из следующих элементов: гидростанции 7,5/1500 Г48-44, в которую входят резервуар для масла, регулируемый насос с приводным электродвигателем, элементы фильтрации и охлаждения рабочей жидкости, контрольно-регулирующая аппаратура; гидропривода продольного хода каретки Э32Г18-23; гидропривода поперечного хода супорта Э32Г18-22; магистральных трубопроводов, соединяющих между собой гидравлические узлы и аппаратуру.
3. Техническое обслуживание и ремонт станка
3.1 Описание мероприятий по техническому обслуживанию
Соблюдение правил ухода и обслуживания станков позволит длительное время сохранять первоначальную точность и предотвратить преждевременный износ и поломку деталей.
Осуществляя ремонт токарного станка 16К20Ф3, нужно придерживаться всех связанных между собой норм и организационных требований. Как только агрегат проработает указанное количество часов, его необходимо с целью профилактики осмотреть и выполнить предусмотренные планом ремонтные работы.
В системе планово-предупредительных работ (ППР) предусматривается ремонт и обслуживание станков, восстанавливающих работоспособность оборудования через замену (ремонт) узлов и деталей.
Системой предусматриваются три вида ремонта, текущий (ТР), средний (СР) и капитальный (КР). При текущем агрегат разбирается лишь частично, также выборочно заменяются (восстанавливаются) детали (узлы). При среднем разборка более глубокая, количество заменяемых элементов резко возрастает.
При проведении капитального ремонта агрегат разбирается полностью. Производится подетальная дефектовка каждого узла и более тщательно выполняются восстановительные работы. График ППР предусматривает обычно последовательное через временной промежуток проведение двух ТР, следом выполняется СР, затем снова два ТР, после чего выходят на полную разборку и КР. Затем цикл повторяется. У каждого конкретного оборудования своя длительность ремонтного цикла. При его определении применяются различные коэффициенты, включая учитывающие материал инструмента и обрабатываемого материала.
По особой схеме контролируется состояние электрического и гидравлического оборудования агрегатов, выполняются восстановительные работы. На выходе после запуска производятся финишные испытания с соответствующими актами приемки.
3.2 Сводная таблица мероприятий по техническому обслуживанию
Мероприятия, интервалы их выполнения и исполнители по техническому обслуживанию (ТО) узлов станка 16К20Ф3 сводим в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
Сводная таблица мероприятий по ТО
|
№ |
Тип |
Модуль |
Место |
Меры |
Интервал |
Исполнение |
|
|
1 |
Проверка |
Станок |
Все узлы |
Наблюдение за правильностью выполнения эксплуатационных требований |
1 раз в день |
Оператор |
|
|
2 |
Регулировка |
Станок |
Все узлы |
Устранение неисправностей |
При необходимости |
Ремонтник |
|
|
3 |
Смазка |
Система смазки |
Гидросистема |
Периодическая смазка оборудования и пополнение смазочных и гидравлических емкостей |
Раз в 2 дня |
Оператор |
|
|
4 |
Регулировка |
Станок |
Все узлы |
Профилактическая обтяжка и замена крепежа |
Раз в 2 недели |
Наладчик |
|
|
5 |
Очистка |
Станок |
Все узлы |
Промывка узлов станка и замена смазки |
Раз в месяц |
Ремонтник |
|
|
6 |
Регулировка |
Гидро-система |
Все узлы |
Устранение утечек масла и регулировка давления |
Раз в месяц |
Наладчик |
|
|
7 |
Регулировка |
Станок |
Все узлы |
Профилактическая замена быстроизнашивающихся деталей |
Раз в 2 месяца |
Наладчик |
|
|
8 |
Регулировка |
Станок |
Все узлы |
Профилактическая регулировка механизмов, устройств и подвижных соединений |
Раз в 2месяца |
Наладчик |
|
|
9 |
Проверка |
Станок |
Все узлы |
Проверка геометрической и технологической точности станка |
Раз в 2 месяца |
Оператор |
|
|
10 |
Смазка |
Пиноль задней бабки |
Задняя бабка |
Пиноль задней бабки смазывается вручную |
Каждые 4 часа |
Оператор |
|
|
11 |
Проверка |
Станок |
Все узлы |
Проверка узлов станка на соответствие давления |
Ежемесменно |
Наладчик |
|
|
12 |
Очистка |
Фильтр |
Станок |
Очистка фильтра |
Раз в 3 месяца |
Ремонтник |
Таким образом, на производственных предприятиях все виды работ проводят по графикам ППР квалифицированным персоналом специализированных ремонтных подразделений. На малых предприятиях ремонт токарного станка выполняют своими руками по мере возникновения проблем с его точностью и работоспособностью.
3.3 Расчет категории ремонтной сложности
Трудоемкость и степень сложности ремонта станков оценивается категорией сложности ремонта. Ремонтая сложность токарного станка определяется коэффициентом:
Rm = Кко(К1d0+K2LМц+K3nl)+RОМ+RГ (3.1)
где Kko - коэффициент конструктивных особенностей станка:
Кко = КТКХВКЧТ, (3.2)
где Кт - коэффициент класса точности, Кт = 1;
Кхв - коэффициент исполнения, Кхв = 1;
Кчт - коэффициент частоты вращения шпинделя, Кчт = 1,1.
К1, К2, Кз - коэффициенты технических параметров;
Lмц - расстояние между центрами;
Do - наибольший диаметр обрабатываемой детали;
n1 - число ступеней скорости шпинделя.
Таким образом, значение коэффициента составит:
Кко = 1·1·1,1 = 1,1;
Сложность ремонта суппорта определяется по формуле:
Rом = Rот+Rбт + RСД; (2.3)
где Rot - ремонтосложность суппортов:
Rot = 0,5(Хс- 1); (3.4)
Rot = 0,5(1 - 1) = 0;
RБТ - ремонтосложность механизма бесступенчатого регулирования частоты вращения шпинделя;
RСД - ремонтосложность механизмов, не входящих в основной комплект станка.
Численное значение составит:
ROM = 0,5 + 2 + 1,5 = 3,5.
Сложность ремонта гидравлического оборудования:
RГ = 0,1P + 0,015Q + C + 0,003?гQ1+ 0,001L + 0,003D + 0,5n + 0,03m;
(3.5)
где P - рабочее давление трехплунжерного насоса;
Q - производительность трехплунжерного насоса высокого давления;
С - коэффициент, учитывающий конструктивные особенности насосов остальных типов;
Q1- производительность насосов остальных типов;
L - длина цилиндра;
D - диаметр цилиндра;
n - число цилиндров;
m - число клапанов, золотников, дросселей, реле и т.д.
Подставляем численные значения:
Rг = 0,1·5 + 0,015·5 + 4 + 0,003?1,2 ·40 + 0,001·615 + 0,003·30 +0,5·1 +
+ 0,03·4 = 0,5 + 0,075 + 4 + 0,003 + 0,615 + 0,09 + 0,5 + 0,12 = 5,9.
Общая ремонтная сложность станка 16К20Ф3 составит:
Rм = 1,287(0,012·90 + 0,001·500 + 0,2·3) + 3,5 + 5,9 = 12,2.
Номер категории сложности ремонта равен числу единиц ремонтной сложности, которые характеризуют объем работ при капитальном ремонте. Для станка 16К20Ф3 она составляет 12,2.
3.4 Расчет ремонтного цикла
Ремонтный цикл станка ведется укрупнено.
Для металлорежущего оборудования примерная продолжительность ремонтного цикла рассчитывается по формуле:
Трц = 16800 х kOM хkМИxkTC х kKC х kвxkд; (3.6)
где kOM - коэффициент обрабатываемого материала;
kМИ - коэффициент материала применяемого инструмента;
kTC - коэффициент класса точности оборудования;
kKC - коэффициент категории массы;
kв - коэффициент возраста;
kд - коэффициент долговечности.
Подставляем численные значения:
Трц = 16800 1·1·1,5·1·1·1,2 = 30240 ч.
Структура ремонтного цикла: КР-ТР-ТР-ТР-ТР-ТР-ТР-ТР-ТР-КР.
Длительность межремонтного периода можно определить по формуле:
(3.7)
где nт, nс - количество соответственно текущих и средних ремонтов в ремонтном цикле.
Длительность межосмотрового периода, ч:
(3.8)
где n0 - количество осмотров в ремонтном цикле.
Подставляем численные значения:
;
Таким образом, ремонтный цикл включает в себя текущие, капительные ремонты и составляют 30240 ч.
4. Проектирование роботизированного технологического комплекса
4.1 Выбор робота
Основное требования, которому должен соответствовать промышленный робот: это обеспечение заданной грузоподъемности. Масса заготовки, согласно заданию равна 66,1 кг.
Грузоподъемность промышленного робота должна превышать массу объекта манипулирования не менее чем на 10%.
Масса объекта манипулирования определяется массой захватного устройства и массой заготовки (заготовок), согласно указаниям, mзу = 25 кг.
Грузоподъемность рассчитывается:
Гр С (mзу + mз ) • 1,1; (10)
Гр ? (66,1 +25) • 1,1 = 100,21 кг.
Руководствуясь рекомендациями учебной литературы, выбран промышленный робот модели R1000.
Рисунок 4.1 - Робот-манипулятор
Другие характеристики:
- грузоподьемность 120 кг;
- дополнительный вес (выдерживает колонна) 30 кг.
- мax досягаемость 2230 мм;
- занимаемая площадь 27,2 м3;
- число рабочих осей 6;
- точность позиционирования <±0,1 мм;
- вес 790 кг;
- положение установки напольное.
Данный робот является многоцелевым высокоскоростным робот и выполняет целый ряд операций: сварку, погрузочно-разгрузочные работы и паллетирование.
Быстрые, компактные, надежные: благодаря грузоподъемности до 100 кг и радиусу рабочей зоны до 2,2 м стандартные роботы серии R-1000 с шестью или пятью осями идеально подходят для перемещения средних грузов. Такие роботы обеспечивают лучшую продолжительность производственного цикла, достигаемую за счет высоких показателей ускорения осей, а компактная конструкция позволяет экономить ценную площадь в производственном помещении.
4.2 Выбор накопителя
Накопитель должен обеспечивать работу РТК в течение восьми часов. Число деталей, которые должны содержаться в накопителе можно рассчитать:
Для деталей типа тел вращения рекомендуется применять кассету с пазами в качестве накопителя.
Кассетные накопители используются для создания запаса заготовок и их подачи на станок. Эти модульные накопители часто располагаются рядом со станком. Но их можно встраивать и непосредственно в станок.
Они особенно подходят для объединения станков в единую гибкую производственную линию.
Кассетные накопители рассчитаны для работы на станках с ЧПУ в автоматическом режиме, когда в рабочей зоне шпинделя необходимо менять заготовки. Эти накопители одинаково подходят для обрабатывающих центров портального типа, для станков с продольно-поперечным перемещением стола и для станков, стол которых совершает движение по оси X.
Эти накопители подходят для валов и кубических деталей, а также для литых и формованных деталей.
В накопителях также могут храниться поддоны или приспособления.
Допустимые габаритные размеры деталей зависят от размера кассеты, который может быть выбран по желанию клиента.
Кассетный накопитель можно адаптировать к существующим пространственным условиям, потому что он может менять направление произвольное количество раз.
Для помещения деталей в зону захвата станка кассета временно перемещается в рабочую зону шпинделя.
У защищенной направляющей кассеты настолько легкий ход, что ограждение для накопителя необходимо только в зоне перехода к станку.
Подобное решение позволяет сэкономить на затратах и в то же время обеспечивает постоянный доступ к заготовкам.
Управление кассетным накопителем, оснащенным пневмоприводом, осуществляется системой управления с помощью 3-5 машинных команд.
Позиционирование деталей на кассетах можно выполнить как в один уровень, так и в штабель. Для закрепления используются маски в виде форм и контуров или штабелирующие и упорные элементы.
Время замены кассеты кассетного накопителя зависит от общей массы кассеты, эффективного рабочего давления и способа установки детали на кассете. Оно определяется индивидуально для каждого автоматического узла.
Преимущества кассетных накопителей:
- очень высокая плотность заполнения деталями
- быстрый и простой захват детали
- простое управление с помощью машинных команд
- высокая гибкость в отношении формы и габаритных размеров
- может использоваться в качестве накопителя и/или транспортировочного узла.
Число деталей рассчитывается по формуле:
(4.1)
где lk - длина кассеты;
d - диаметр заготовки;
lr - ход губки захваа робота;
Sr -толщина губки;
Sc - страховой зазор.
Результат округляется в меньшую сторону.
Число рядов составит:
Результат округляется в меньшую сторону 1.
Длина и ширина кассеты выбираются из стандарта.
Число деталей в кассете Nk определяется как произведения числа деталей в одном ряду на число рядов:
Nk = 3·3 = 9.
В качестве накопителя выбирается тактовый стол.
В этом случае определяется число деталей на одной паллете и умножается на число паллет в тактовом столе:
Nk = 9 * 24 = 216.
Пример стола представлен на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 - Тактовый стол
В качестве накопителя выбираем тактовый стол СТМ 220:
- тип стола - пластинчатый,
- тип привода - электрический,
- длина - 220 мм,
- ширина - 220 мм,
- число паллет - 24,
- наибольший диаметр детали, устанавливаемой на палету - 310 мм,
- грузоподъемность одной палеты - 25 кг,
- время поворота позиции на позицию - 12 с,
- точность позиционирования - ±0,03 мм,
- габариты стола - 3260х700х1085;405.
4.3 Циклограмма
Циклограмма - это диаграмма, показывающая время и последовательность выполнения операций в процесе.
Для построения циклограммы функционирования РТК необходимо:
1) проанализировать компоновку РТК и определить все движения (переходы) основного и вспомогательного оборудования (робота, станка, накопителя), необходимые для выполнения заданного цикла обработки детали;
2) определить (составить перечень) всех механизмов основного и вспомогательного оборудования, участвующих в формировании заданного цикла;
3) задать исходное положение механизмов робота, станка, транспортера и т.д.
Циклограмма функционирования РТК включает в выбранной последовательности все действия, выполняемые основным и вспомогательным оборудованием, а также ПР, необходимые для обработки заготовки.
Циклограмма строится по таблице 3.1. Активные для данного элемента РТК в данный момент этапы циклы закрашиваются черным.
Циклограмма представлена на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 - Циклограмма
Построение циклограммы функционирования РТК обеспечивает быстроту определения рабочего цикла Тр, значение цикловой производительности Qц, кроме этого, циклограмма также дает существенное представление о том как возможно произвести сокращение Тр за счет совмещения времени выполнения отдельных переходов и сокращении длительности несовмещенных переходов.
4.4 Описание работы РТК
Работа РТК включает в себя следующие действия:
Робот перемещается к накопителю.
Робот схватывает заготовку.
Робот перемещается к станку.
Рука робота находится в станке.
Станок зажал заготовку.
Пустой робот перемещается к накопителю.
Обработка заготовки.
Пустой робот перемещается к станку.
Робот схватывает заготовку.
Станок разжимает заготовку.
Робот перемещается к накопителю.
Робот разжимает заготовку.
Робот схватывает следующую заготовку.
Исходными данными при разработке компоновки РТК являются:
- требования автоматизируемого технологического процесса;
- технические характеристики робота (длина перемещений, система координат, точность позиционирования и т.д.) и его габариты;
- характеристики основного оборудования.
Компоновку РТК разрабатываем из условий максимального перемещения руки робота. Траектория движения исполнительного органа робота должна быть минимальной по протяжению и простой по форме для достижения максимальной производительности. Учитывая удобство обслуживания РТК оператором, пульт управления располагаем в удобном для наблюдения месте. По требованиям безопасности устанавливаем ограждения, исключающие нахождение людей в опасной зоне.
Компоновка РТК представлена на рисунке 4.4. Робот-манипулятор находится рядом со станком 16К20Ф3. Тактовый стол подает заготовку на фиксированную позицию, робот снимает заготовку и устанавливает ее в рабочую зону станка. После обработки деталь снимается и устанавливается роботом в соответствующую позицию тактового стола. Затем система управления робота формирует сигнал для перемещения тактового стола на один шаг: обработанная деталь перемещается на другую позицию, а на ее место поступает новая заготовка.
Рисунок 4.5 - Компоновка РТК
Промышленные роботы и построенные на их основе роботизированные технологические комплексы (РТК) являются перспективным средством комплексной автоматизации производственных процессов. Применение РТК позволяет значительно повысить производительность токарного станка 16К20Ф3, что позволит снизить долю ручного труда и существенно повысить качество и надежность выпускаемой продукции.
Заключение
В курсовой работе был спроектирован роботизированный технологический комплекс на базе станка с числовым программным управлением 16К20Ф3. В ходе выполнения работы было описано назначение данного станка, его узлы и схемы их конструкции, рассмотрены вопросы по техническому обслуживанию станка, рассчитаны категории ремонтной сложности и ремонтного цикла. По итогам расчетов, категория ремонтной сложности составила 12,2. Это число означает количество единиц ремонтной сложности при капитальном ремонте станка.
Для станка и исходных данных был выбран робот FANUC-R1000, который позволяет перемещать детали по пяти координатам, что сокращает время выполнения производственного процесса и улучшает производительность труда. Данный робот можно использовать на полу или в перевернутом положении для максимальной эксплуатационной гибкости.
Применение РТК в производстве позволяет автоматизировать процесс производства деталей, что способствует повышению качества продукции и сокращению времени изготовления.
Список литературы
1. Руководство по эксплуатации станка 16К20Ф3.
2. Козырев, Ю.Г. Промышленные роботы: справочник / Г. Козырев - М.: Машиностроение, 1988. - 392с.: ил.
3. Гибкие производственные системы и роботизированные технологические комплексы в машиностроении. Под ред. Ю.М. Соломенцева.
4. Металлорежущие станки с ЧПУ: учеб. пособие / В.Б. Мещерякова, В.С. Стародубов. - М.: ИНФРА-М, 2018. -336 с.
5. Металлообрабатывающие станки и оборудование машиностроительных производств: учебное пособие / А.О. Харченко - М.: Вузовский учебник, НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 260 с.
6. Металлообрабатывающие станки: учебник / Л.И. Вереина. - М.: ИНФРА-М, 2016. -440 с.
7. Металлорежущие станки [Электронный ресурс]: учебник: в 2 томах / Т.М. Авраамова, В.В. Бушуев, Л.Я. Гиловой и др.; под ред. В.В. Бушуева. - Москва: Машиностроение, 2011. - Т. 1. - 608 с.
8. Металлорежущие станки [Электронный ресурс]: учебник: в 2 томах / В.В. Бушуев, А.В. Еремин, А.А. Какойло и др.; под ред. В.В. Бушуева. - Москва: Машиностроение, 2011. - Т. 2. -586 с.
Размещено на allbest.ru
...Подобные документы
Назначение и область применения, технические характеристики станка. Схема и система смазки. Возможные неисправности и способы их устранения. Указание по техническому обслуживанию, эксплуатации и ремонту. Расчет категории ремонтной сложности станка.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 18.05.2014Описание конструкции и работы проектируемого рабочего механизма ткацкого станка. Техническая характеристика станка, его кинематическая схема. Необходимые технологические, кинематические и динамические расчеты дифференциального механизма, узлов и деталей.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.01.2011Назначение, характеристика и описание работы станка. Расчет и проектирование привода торцовочного станка. Разработка технологического процесса изготовления пильного вала, описание каждой операции. проектирование токарного проходного упорного резца.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 10.05.2011Проектирование привода главного движения вертикально-фрезерного станка на основе базового станка модели 6Т12. Расчет технических характеристик станка, элементов автоматической коробки скоростей. Выбор конструкции шпинделя, расчет шпиндельного узла.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 22.04.2015Предназначение роботизированного комплекса для изготовления заданной детали методом механической обработки, штамповки или литья. Выбор технологического процесса изготовления детали. Выбор основного технологического оборудования, типа промышленного робота.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 25.10.2014Описание конструкции станка для шлифовки плиточного стекла и его действие. Расчет конической зубчатой передачи и валов редуктора. Определение себестоимости шлифовального станка. Выбор сорта масла, назначение посадок. Расчет шпоночных соединений.
дипломная работа [392,5 K], добавлен 23.12.2013Проектирование роботизированного технологического комплекса сварки верхней дуги комбайна. Выбор технологического и вспомогательного оборудования. Изучение способов калибровки и юстировки осей робота. Схема системы управления роботизированным комплексом.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 03.06.2015Общая характеристика и функциональные особенности станка 3В423, сферы его использования и назначение. Описание работы принципиальной электросхемы, порядок пуска и остановки всех двигателей. Ремонт и техническое обслуживание станка, техника безопасности.
контрольная работа [30,0 K], добавлен 18.05.2010Служебное назначение станка. Расчет режимов резания, валов, зубчатой и клиноременной передач. Выбор электродвигателя. Разработка кинематической структуры станка. Определение числа скоростей привода главного движения. Проектирование шпиндельного узла.
курсовая работа [911,9 K], добавлен 15.04.2015Назначение и область применения горизонтально-фрезерного станка модели 6П80Г. Название основных узлов и органов управления станка, принцип его работы. Структурная и кинематическая схема станка, его наладка, эскиз фрезерования плоской поверхности.
контрольная работа [5,3 M], добавлен 27.12.2012Общий вид станка с указанием основных узлов, техническая характеристика станка и его назначение. Схемы нарезания колёс и соответствующие частные кинематические структуры. Анализ кинематических структур. Общая кинематическая структура станка.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 09.05.2007Особенности конструкции горизонтально-фрезерного станка 6Т82: назначение, применение, техническая характеристика. Разработка технологического процесса организации ремонтных работ и межремонтного обслуживания станка. Экономическая часть, охрана труда.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 25.07.2012Описание конструкции и системы управления станка прототипа, принципы работы его узлов. Расчет и обоснование основных технических характеристик. Выбор варианта кинематической структуры, описание и построение структурной сетки. Расчет мощности привода.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 12.10.2015Применение промышленных роботов в производстве. Технические характеристики токарного станка. Выбор промышленного робота. Загрузочно-накопительное устройство. Компоновка роботизированного технологического комплекса. Блок-схема и циклограмма работы.
контрольная работа [604,4 K], добавлен 07.06.2014Рациональная схема механизма коробки скоростей фрезерного станка. Конструкция узлов привода главного движения. Расчет крутящих моментов и мощности, выбор электродвигателя. Обеспечение технологичности изготовления деталей и сборки проектируемых узлов.
курсовая работа [594,0 K], добавлен 14.10.2012Анализ конструкции современных металлорежущих станков, их назначение и технические характеристики. Узлы и виды движения, расчет базовых элементов. Обоснование вида направляющих станка и выбор материала. Указания по эксплуатации и обслуживанию станка.
курсовая работа [613,8 K], добавлен 05.06.2012Обоснование схемы базирования и закрепления заготовки. Расчет режимов резания, силовых параметров и нормирование. Конструктивная компоновка агрегатного станка. Проектирование специальных узлов станка. Система управления и вспомогательные механизмы.
курсовая работа [105,8 K], добавлен 24.10.2014Виды конфигураций металлообрабатывающих станков. Назначение, технические характеристики токарно-винторезного станка, основные элементы. Расчет мощности двигателя продольной подачи, выбор электропривода. Силовая схема станка. Ремонт и охрана труда.
курсовая работа [427,0 K], добавлен 11.01.2012Расчет технических характеристик станка и выбор его оптимальной структуры. Кинематический расчет привода, элементов коробки скоростей, валов и подшипниковых узлов. Выбор конструкции шпиндельного узла, определение точности, жесткости, виброустойчивости.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 03.07.2014Описание конструкции станка с гусеничной подачей, предназначенного для продольной распиловки досок, брусков и щитов. Рассмотрение свойств станочного инструмента. Подготовка пил к работе. Расчет режимов резания. Разработка кинематической схемы станка.
курсовая работа [432,4 K], добавлен 13.07.2015
