Разработка робототехнического комплекса механической обработки детали Крышка
Министерство
образования Российской Федерации
Тольяттинский
Государственный университет
Кафедра:
«Оборудование и технологии машиностроительного производства»
ПРАКТИЧЕСКАЯ
РАБОТА
по
дисциплине: «Автоматизация машиностроения»
«Разработка
робототехнического комплекса механической обработки детали Крышка»
Выполнил: Кунцевич А.Ю.
Проверил: Бойченко О.В.
Тольятти
2010
Содержание
Введение
. Обоснование
выбора заготовки
. Разработка
технологического процесса механической обработки, выбор автоматизируемой
операции
. Разработка
теоретических схем базирования и крепления заготовки в захватном устройстве
. Выбор
промышленного робота для использования в РТК механической обработки
. Расчёт
захватного устройства и разработка конструкции его размещения на руке
промышленного робота
Заключение
Список
используемой литературы
Введение
В процессе существования человечество постоянно
испытывает потребности в продукции новых видов, сокращении затрат труда, при
производстве этой же продукции. Чтобы удовлетворить эти потребности, нужно
использовать новые, более совершенные и рациональные технологические процессы и
машины, которые необходимы для их создания. Следовательно, стимулом к созданию
новой машины всегда является новый технологический процесс, возможность
которого зависит от уровня научного и технического развития человеческого
общества.
Создать машину достаточно сложно. Замысел к
созданию, выражается в виде формулировки служебного назначения машины,
являющегося исходным документом в проектировании машины. Для изготовления
спроектированной машины разрабатывают технологический процесс и на его основе
создают производственный процесс, в результате которого получается машина,
нужная для выполнения технологического процесса изготовления продукции и
удовлетворения возникшей потребности.
Машина полезна лишь в том случае, если она
обладает надлежащим качеством, т.е. способностью удовлетворить потребности
необходимые для ее создания.
Создавая машину, человек решает две задачи:
сделать машину качественной и обеспечить экономию труда в получении
производимой с ее помощью продукцией; затратить меньшее количество труда в
процессе создания и обеспечения качества самой машины.
Производственный процесс изготовления машин
является системой связи свойств материалов, размерных, информационных,
временных и экономических. Технология машиностроения исследует эти связи с
целью решения задач обеспечения в процессе производства, требуемого качества
машины, наименьшей себестоимости и повышения производительности труда.
Производительность процесса обработки зависит от
режимов резания (скорости, глубины, подачи) а, следовательно, от материала
режущей части инструмента, его конструкции, геометрических параметров, лезвий
инструмента и т.д. В дипломном проекте для расчета режимов резания применяется
аналитический метод.
Современное производство предъявляет повышенные
требования к технологической оснастке: точность базирования изделий, жесткость,
обеспечивающая полное использование мощности оборудования на черновых операциях
и высокую точность обработки на чистовых операциях, высокая гибкость,
сокращающая время на наладку и замену оснастки, универсальность, позволяющая
обрабатывать изделия определенного типа размеров с минимальным временем на
переналадку, надежность и взаимозаменяемость.
1. Обоснование выбора заготовки
Учитывая конфигурацию детали, ее назначение,
размеры, марку материала СЧ15, для условий массового производства принимаем
заготовку, полученную литьем в песчано-глинястые формы нормальной точности.
2. Разработка технологического
процесса механической обработки, выбор автоматизируемой операции
Учитывая принятый вид заготовки, определённый
как литьем в песчано-глинястые формы нормальной точности, для условий массового
производства составим технологический маршрут обработки крышки.
Рисунок 1 - Систематизация
поверхностей
Анализ чертежа показывает, что
наиболее высокие требования по точности и качеству предъявляются к сквозному
отверстию, а также шести резьбовым отверстиям. Также высокий класс шероховатости
предъявляется в центральному отверстию крышки, также от него задано большинство
отклонений форм расположения поверхностей.
Конструкция детали проработана на
технологичность и обладает высокой жёсткостью, обеспечивает свободный доступ
инструмента к обрабатываемым поверхностям, что позволяет использовать много
инструментальные наладки и высокопроизводительные режимы резания.
Расположение крепежных и резьбовых
отверстий в одной плоскости дает возможность их обработки многошпиндельной
головкой, что повышает производительность и точность расположения отверстий.
Для обеспечения точности размеров
поверхностей, их относительного расположения и параметра качества
поверхностного слоя детали можно обеспечить, используя традиционные методы
обработки.
Недостаточно технологичной делает
конструкцию детали глухое центральное отверстие, а так же наличие в нем
перепада внутреннего диаметра, что затрудняет его обработку.
Учитывая конфигурацию и размеры
крышки, а также тип производства составляем технологический маршрут.
При обработке детали данного типа в
качестве баз для большинства операций используют отверстия и одну из плоскостей
детали. На первой фазе реализация этих баз осуществляется закреплением
заготовки за внешнюю выпуклую цилиндрическую поверхность 10 и прилегающую к ней
плоскую поверхность 12, являющейся направляющей базой с упором.
Составляем общий маршрут обработки
крышки:
1. Растачивание отверстий
. Сверление отверстий 14;
. Фрезерование поверхности 1, затем
поверхностей 4 и 13;
. Нарезание резьбы в отверстиях 14;
. Чистовое фрезерование поверхности 1,
затем поверхности 4;
. Чистовое растачивание отверстия 3.
Требования к сквозному отверстию по точности и
шероховатости можно обеспечить с помощью чистового растачивания.
Технологический маршрут обработки крышки
представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Технологический маршрут обработки
шестерни.
№
операции
|
Наименование
и краткое содержание
|
Технологические
базы
|
Оборудование
|
005
Расточная
|
Растачивать
отверстие 17
|
10,
12
|
Координатно-расточной
2779В
|
010
Расточная
|
Растачивать
отверстие 3
|
1,
15
|
Координатно-расточной
2779В
|
015
Сверлильная
|
Сверлить
отверстия 14
|
1,
15
|
Вертикально-сверлильный
2Р135Ф2
|
020
Фрезерная
|
Фрезеровать
поверхность 1
|
10,
12
|
Горизонтально-фрезерный
6Р13РФ3
|
025
Фрезерная
|
1,
15
|
Горизонтально-фрезерный
6Р13РФ3
|
030
Сверлильная
|
Зенкеровать
отверстия 14
|
1,
15
|
Вертикально-сверлильный
2Р135Ф2
|
035
Резьбонарезная
|
Нарезать
резьбу в отверстиях 14
|
1,
15
|
Резьбофрезерный
5Б63Г
|
040
Фрезерная
|
Фрезеровать
поверхность 1
|
10,
12
|
Горизонтально-фрезерный
6Р13РФ3
|
045
Фрезерная
|
Фрезеровать
поверхность 4
|
1,
15
|
Горизонтально-фрезерный
6Р13РФ3
|
050
Расточная
|
Растачивать
отверстие 17
|
10,
12
|
Координатно-расточной
2779В
|
055
Расточная
|
Растачивать
отверстие 3
|
1,
15
|
Координатно-расточной
2779В
|
060
Сверлильная
|
Развертывать
отверстие 14
|
1,
15
|
Вертикально-сверлильный
2Р135Ф2
|
065
Резьбонарезная
|
Нарезать
резьбу в отверстиях 14
|
1,
15
|
Резьбофрезерный
5Б63Г
|
070
Моечная
|
|
|
|
075
Контрольная
|
|
|
|
Автоматизируем, за счёт создания РТК, фрезерную
черновую операцию 025. Выполняем операционный эскиз для указанной операции,
представленный на рисунке 2.
Рисунок 2 - Операционный эскиз на
фрезерную операцию
3. Разработка теоретических схем
базирования и крепления заготовки в захватном устройстве
Расчётная схема по определению сил,
действующих в местах контакта детали с плоскими губками представлена на рисунке
3.
Рисунок 3 - Расчётная схема по
определению сил, действующих в местах контакта детали с губками.
На рисунке 3: R - вес
заготовки. В соответствии с исходными данными m = 3,85 кг.;
N1 и N2 -реакции
опор (губок захватного устройства), Н, F - сила
закрепления, Н, η
- коэффициент
трения.
, (1)
(2)
Н. (3)
.
Н.
Силы захватывания, которые требуются
для удержания заготовки в процессе ее перемещения, определяем в зависимости от
количества захватных губок. В данном случае захват осуществляется одной губкой,
поэтому
, (4)
где - коэффициент безопасности;
- коэффициент, зависящий от
максимального ускорения А, с которым робот перемещает заготовку, закрепленную в
его захвате;
- коэффициент передачи, зависящий
от конструкции захвата и расположения в нем заготовки.
Принимаем
= 1,5;
= 1,2;
= 1,5.
Итак Н.
4. Выбор промышленного робота для
использования в РТК механической обработки
Выбор промышленного робота
осуществляем на основании данных размеров и массы детали. Промышленный робот
включает в себя исполнительное устройство, устройство управления и рабочего
органа. Рабочим органом является захватное устройство.
В соответствии с моделью фрезерного
станка с системой ЧПУ, указанного в технологическом маршруте обработки,
выбираем робот модели ПР СМ40Ц.40.11. Тактовый стол выбираем исходя из габаритов
и массы заготовки, обрабатываемой в РТК. Итак, в качестве транспортёра
накопителя используем тактовый стол со специальными пластинами СТ 220. Захват
заготовки осуществляется по наружному диаметру выпуклой часть крышки между
ребрами жесткости, что позволяет конструкция детали, с помощью захватного
устройства С01.
5. Расчёт захватного устройства и
разработка конструкции его размещения на руке промышленного робота
рычажный промышленный робот механический
Расчет механических захватных устройств содержит
проверку на прочность деталей захвата. Кроме того, определяется сила привода
захватного устройства, силу в местах контакта заготовки и губок, проверить
отсутствие повреждений поверхности заготовки или детали при захватывании,
возможность удержания захватом, заготовки (детали) при манипулировании,
особенно в моменты резких остановок.
Определим силу привода. Для определения значения
используем соотношение между силой Р привода, силами F
на губках или моментом М на губках захватного устройства и условий статического
равновесия. Используем захват с рычажным механизмом представленный на рисунке
4.
Рисунок 4 - Расчетная схема захватного
устройства с рычажным механизмом
Из условия относительно
точки А следует:
, (5)
, , - геометрические параметры схемы,
определяемые конструктивно;
К.п.д. принимаем в зависимости от
выбранного привода
;
м; (конструктивно)
0,040 м; (конструктивно)
= 45º;
(конструктивно)
Выразив P из формулы
3, получим
;
Н.
По величине Р выбирается стандартный
пневмноцилиндр по ГОСТ 15606-70.
Проверим отсутствие повреждений
поверхности заготовки или детали при захватывании.
В ряде случаев, особенно при
удержании детали, благодаря силам трения усилия, действующие в местах контакта
с захватным устройством, бывает значительными. Это может привести к повреждению
поверхности деталей, что недопустимо при их чистовой обработке. Контактные
напряжения могут быть меньше допустимых sпр.
Контактные напряжения для V-образных
губок
,H/см; (5)
Где h - ширина губки захвата, см;
D - диаметр
заготовки, см;
- приведенный модуль упругости, Н/см2;
Езаг - модуль упругости
материала заготовки, Н/см2;зу - модуль упругости
материала губок ЗУ, Н/см2.
Для легированной стали принимаем
Е = 1,6×105
Н/см2
Н/см2
Н/см2
Допускаемые контактные напряжения
при статическом нагружении
Н/см2. (6)
где sт - предел
текучести материалов губок или детали [2];
Для чугуна СЧ15 ГОСТ 1412-85 = 530 МПа;
S -
коэффициент безопасности, принимаем S = 1,5 ... 1,8.
Принимаем S = 1,5;
= 353 Н/см2
Расчётные контактные напряжения
меньше допустимых.
Заключение
В данной работе производился выбор
заготовки для изготовления данной детали исходя из её конфигурации, был
разработан технологический процесс механической обработки детали «Крышка», в
качестве автоматизируемой операции выбрана операция фрезерования плоской
поверхности на горизонтально-фрезерном станке 6Р13РФ3. Разработан
технологический маршрут механической обработки детали и составлен операционный
эскиз на автоматизируемую операцию. Была разработана теоретическая схема
базирования и крепления заготовки в захватном устройстве. Выбран промышленный
робот для использования в РТК механической обработки. Произведен расчёт
захватного устройства и разработка конструкции его размещения на руке
промышленного робота.
Список литературы
1.Данилевский В.В. Технология машиностроения.
-М.: Машиностроение, 1984.
.Ковшов А.Н. Технология машиностроения. -М.:
Машиностроение.
.Силантьева И.А., Маляновский В.Р Техническое
нормирование труда в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1990.
. Справочник технолога- машиностроителя/ Под
ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.-М.: Машиностроение, 1985.-Т. 1.
.Нефедов Н.А. Дипломное проектирование в
машиностроительных техникумах: Учебное пособие для техникумов. - М.: Высш.
школа, 1986.
6. Добрыднев
И.С. Курсовое проектирование по предмету "Технологиямашиностроения
".-М.: Машиностроение, 1985.
7. Горбацевич
А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. -Мн.:
Вышейшая школа, 1983.
8.Справочник технолога- машиностроителя/ Под
ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.-М.: Машиностроение, 1985.-Т.2.