Создание автоматической станочной системы механообработки

Создание автоматической станочной системы механообработки

Содержание

Введение

. Служебное назначение детали и узла, условия работы детали в сборочной единице

. Конструкторский контроль чертежа и анализ технических условий на изготовление детали

. Оценка степени подготовленности детали к автоматизированному производству

. Обоснование вида заготовки

. Выбор технологических баз и их обоснование

. Проектирование варианта технологического процесса автоматического производства и выбор технологического оборудования

. Размерный анализ технологического процесса

. Разработка окончательного варианта технологического процесса для автоматизированного производства

. Расчет режимов обработки, затрат времени на выполнение технологических переходов и синхронизация выполнения технологических переходов на позициях автоматизированного оборудования

. Разработка структуры автоматизированного производства

. Вспомогательное транспортно-загрузочное оборудование для компоновки автоматизированного комплекса

.Анализ установочных размерных связей на одной из позиции автоматизированного производственного комплекса

. Описание принципиальной схемы и принципа работы автоматизирующего устройства

. Описание компоновки и работы автоматической линии и циклограмма последовательности работы комплекса или отдельных его механизмов и узлов

. Выводы и заключения

. Список литературы

Введение

Автоматизация производственных процессов - генеральное направление развития народного хозяйства, одно из главных условий построения материально - технической базы страны.

Автоматизация открывает неограниченные возможности для повышения производительности общественного труда. Особое значение имеет автоматизация машиностроительного производства.

На основе развития машиностроения осуществляется механизация и автоматизация всей промышленности.

Современные тенденции развития машиностроительного производства, ориентированного на коренное повышение качества машиностроительной продукции, на широкое применение прогрессивных конструкционных и инструментальных материалов, упрочняющей технологии, на комплексную автоматизацию. На основе применения станков с ЧПУ и САПР, требуют подготовки квалифицированных специалистов, обладающих не только глубокими теоретическими знаниями, но и способных практически их использовать в своей производственной деятельности

На механизацию и особенно автоматизацию машиностроительного производства необходимы значительные капитальные затраты. Если объект выбран удачно, эти затраты окупаются быстро. В короткие сроки достигается высокая экономическая эффективность, а если идти по пути «сплошной» автоматизации, то вместо экономии можно получить убыток.

Данная курсовая работа заключается в создании автоматической станочной системы механообработки.

1. Служебное назначение детали и узла, условия работы детали в сборочной единице

Корпус служит для установки деталей привода и крепления к основному агрегату. В основной агрегат устанавливается по поверхности Ø 68f7. Поверхности Ø 52+0,03 служит для установки подшипников, в которых устанавливается вал. В процессе работы корпус испытывает постоянную изгибающую нагрузку относительно фланца Ø 125.

. Конструкторский контроль чертежа и анализ технических условий на изготовление детали

Конструкторский чертеж детали выполнен не в соответствии с ЕСКД. Все несоответствия сведены в нижеследующую таблицу.

Таб. 1 сводная ведомость.

1,6  3,2  1,25  1,25  1,6  1,6  0,8  0,8  1,6             

В общем, чертеж составлен правильно. Имеется вся необходимая информация, касающаяся видов, разрезов, технических требований, отклонений, шероховатости, материала заготовки и т.д. Присутствуют все проекции, виды, четко объясняющие ее конфигурацию, и возможные способы получения заготовки. Для перевода используем ГОСТ 2789 - 73 (с учетом изменения №1).

При изготовлении данного корпуса применяется материал Ст. 3 ГОСТ 380-94. Механические свойства и процентное содержание углерода Ст. 3 приведены в нижеследующей таблице.

Таб. 2.-механические свойства и процентное содержание углерода ст. 3.

Изготовление данной детали разрешается из двух частей сваркой, это может значительно уменьшить расход материала, так как в этом случае для отдельных частей детали используются разные заготовки и снятие большого слоя металла для получения поверхностей 9 и 5 (рис.1) не требуется. Более точную оценку экономической эффективности получения детали сваркой можно сделать только при углубленном анализе и сопоставлении методов изготовления, так как здесь необходимо учитывать большое количество факторов: стоимость работы сварочного оборудования, время затрачиваемое на процесс сварки, время на транспортировку свариваемых деталей на соответствующий участок обработки и т.д.

К наиболее ответственным поверхностям детали предъявляются следующие требования:

поверхности 3 и 12 (рис.1) -требование соосности - это обусловлено тем, что по поверхности 3 деталь сопрягается с основным агрегатом, а поверхность 12 служит для установки подшипников, несоблюдение данного требования может привести к возникновению биения оси вращения вала и к преждевременному износу подшипников;

поверхности 5 и 6 (рис.1) - требование перпендикулярности установленное условиями сборки узла, несоблюдение данного требования может привести к деформациям при сборке и протеканию смазывающей жидкости в местах сопряжения с основным агрегатом.

На поверхности готовой детали наносится специальное покрытие- хим.окс./эмаль ПФ-115, серая,IV,УЗ, кроме отв. М4-7Н и поверхностей Б,В,Г,Д,Е,Ж,К (чертеж детали). Покрытие защищает поверхности от действия агрессивных факторов окружающей среды и придает изделию красивый внешний вид.

. Оценка степени подготовленности детали к автоматизированному производству

Заготовка-прокат D=125мм.:

) Асимметрия наружной конфигурации. Для металлической детали числовое значение кода - 1 000 000.

) Не сцепляемые детали - 000 000.

3) Равноразмерные (с соотношением размеров  для круглых деталей), ферромагнитные имеют код - 80 000.

) Круглые, для прямых деталей код - 2 000.

) Деталь имеет 3 и более плоскостей симметрии - 400.

)Центральное отверстие отсутствует-10

) Деталь не имеет дополнительных признаков - 0.

80000

2000

В=1+0+8+2+4+1+0=16

KI=2

Автоматизация средней сложности. Требуется отработка системы ориентации и загрузки детали в рабочие органы. Целесообразна экспериментальная проверка.

Операция 010:

) Асимметрия внутренней конфигурации. Для металлической детали числовое значение кода - 4 000 000.

) Не сцепляемые детали - 000 000.

3) Равноразмерные (с соотношением размеров  для круглых деталей), ферромагнитные имеют код - 80 000.

) Круглые, для прямых деталей код - 2 000.

) Деталь имеет 2 плоскости симметрии - 500.

)Центральное отверстие сквозное ступенчатое с несимметричной формой концов-70

) Деталь не имеет дополнительных признаков - 0.

80000

2000

В=4+0+8+2+5+7+0=26

KI=4

Из-за сложности автоматической загрузки деталей в рабочие органы машин-автоматов и линий автоматизация нецелесообразна.

Операция 015:

) Асимметрия наружной конфигурации. Для металлической детали числовое значение кода - 1 000 000.

) Не сцепляемые детали - 000 000.

3) Равноразмерные (с соотношением размеров  для круглых деталей), ферромагнитные имеют код - 80 000.

) Круглые, для прямых деталей код - 2 000.

) Деталь имеет 2 плоскости симметрии - 500.

)Центральное отверстие сквозное ступенчатое с симметричной формой концов-40

) Деталь не имеет дополнительных признаков - 0.

80000

2000

В=1+0+8+2+5+4+0=20

KI=2

Автоматизация средней сложности. Требуется отработка системы ориентации и загрузки детали в рабочие органы. Целесообразна экспериментальная проверка.

Операция 020:

) Асимметрия наружной конфигурации. Для металлической детали числовое значение кода - 1 000 000.

) Не сцепляемые детали - 000 000.

3) Равноразмерные (с соотношением размеров  для круглых деталей), ферромагнитные имеют код - 80 000.

) Круглые, для прямых деталей код - 2 000.

) Деталь имеет 2 плоскости симметрии - 500.

)Центральное отверстие сквозное ступенчатое с симметричной формой концов-40

) Имеется 4 нецентральных отверстия на торце - 8.

80000

2000

В=1+0+8+2+5+4+8=28

KI=4

Из-за сложности автоматической загрузки деталей в рабочие органы машин-автоматов и линий автоматизация нецелесообразна.

Операция 025:

) Асимметрия наружной конфигурации. Для металлической детали числовое значение кода - 1 000 000.

) Не сцепляемые детали - 000 000.

3) Равноразмерные (с соотношением размеров  для круглых деталей), ферромагнитные имеют код - 80 000.

) Круглые, для прямых деталей код - 2 000.

) Деталь имеет 2 плоскости симметрии - 500.

)Центральное отверстие сквозное ступенчатое с симметричной формой концов-40

) Имеется 4 нецентральных отверстия на торце - 8.

80000

2000

В=1+0+8+2+5+4+8=28

KI=4

Из-за сложности автоматической загрузки деталей в рабочие органы машин-автоматов и линий автоматизация нецелесообразна.

Операция 030:

) Асимметрия наружной конфигурации. Для металлической детали числовое значение кода - 1 000 000.

) Не сцепляемые детали - 000 000.

3) Равноразмерные (с соотношением размеров  для круглых деталей), ферромагнитные имеют код - 80 000.

) Круглые, для прямых деталей код - 2 000.

) Деталь имеет 2 плоскости симметрии - 500.

)Центральное отверстие сквозное ступенчатое с симметричной формой концов-40

) Имеется 4 нецентральных отверстия на торце - 8.

80000

2000

В=1+0+8+2+5+4+8=28

KI=4

Из-за сложности автоматической загрузки деталей в рабочие органы машин-автоматов и линий автоматизация нецелесообразна.

Операция 035:

) Асимметрия наружной конфигурации. Для металлической детали числовое значение кода - 1 000 000.

) Не сцепляемые детали - 000 000.

3) Равноразмерные (с соотношением размеров  для круглых деталей), ферромагнитные имеют код - 80 000.

) Круглые, для прямых деталей код - 2 000.

) Деталь имеет 2 плоскости симметрии - 500.

)Центральное отверстие сквозное ступенчатое с симметричной формой концов-40

) Имеется 4 нецентральных отверстия на торце - 8.

80000

2000

В=1+0+8+2+5+4+8=28

KI=4

Из-за сложности автоматической загрузки деталей в рабочие органы машин-автоматов и линий автоматизация нецелесообразна.

.Обоснование вида заготовки

Метод получения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а так же экономичностью изготовления.

Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные, так как между ними существует тесная взаимосвязь. Окончательное решение можно принять только после экономического комплексного расчета себестоимости заготовки и механической обработки в целом.

Заготовку для данной детали на предприятии получают из проката. Данный метод получения заготовки не является рациональным, так как при обработке детали требуются дополнительные затраты на снятие большого припуска для получения требуемых размеров.

Экономичность изготовления.

.        Заготовка из сортового проката диаметром 125мм.

Определим себестоимость заготовки , получаемой способом, характерным для данного предприятия. При расчетах экономичности изготовления данные берем из табл. 2.6 [1] (данные 1981 г.)

-технологическая себестоимость операций правки.

- приведенные затраты на рабочем месте (стр. 30 [1])

- штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции, т.е. резки.

руб.

М-затраты на материал.

 - масса заготовки. Q=9,05 кг;

S - цена одного кг материала заготовки. S =0,11 руб.; (табл. 2.6 [1])

Q - масса готовой детали. q=2,35 кг;

Sотх- цена одной тонны отходов. Sотх.=0,025руб. (табл. 2.7 [1]) руб.

руб.

Коэффициент использования материала:

Предлагаемый метод получения заготовки:

2.      Заготовка получаемая штамповкой.

Стоимость заготовки по формуле:

=373руб-базовая стоимость 1т заготовок полученных на ГКМ, (стр. 37 [1]).

Коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок:

 =1 (нормальная точность).

 = 1- для углеродистой стали

 = 0,75 - для детали 1-й группы сложности. (табл. 2.12 [1] )

 = 0,87 (табл. 2.12[1])

 =1 (стр. 38 [1])

Sотх.=0,025руб;

Массу заготовки Q определим по формуле:

кг.

руб.

заготовка обработка технологический автоматизированный

Сравнивая методы получения заготовки существующий на заводе и предлагаемый можно установить значительное преимущество второго метода получения заготовки. Данные, полученные в результате расчетов сведены в таблицу.

Таб.3 сводная ведомость.

. Выбор технологических баз и их обоснование

Одной из важнейших задач при проектировании технологических процессов механической обработки деталей является выбор технологических баз, как для первых, так и для последующих операций, а так же соблюдение единства баз в процессе всей обработки детали с минимальным количеством переустановок.

При выборе базирующих поверхностей необходимо учитывать следующие обстоятельства:

1)      Базирующие поверхности должны быть выбраны так, чтобы при установке детали и ее зажима, деталь не смещалась с приданного ей положения и не деформировалась в недопустимых пределах под воздействием зажима и сил резания;

2)      Базирующие поверхности должны быть достаточной протяженности и расположены как можно ближе к месту возникновения сил резания;

)        Неточность установки детали будет зависеть от неточности размеров и неправильной геометрической формы опорных установочных баз.

Выбирают две системы баз - основные базы и черновые, используемые для базирования при обработке основных баз.

Проведя анализ технологического процесса можно сделать вывод:

На всех операциях в качестве баз используются обработанные поверхности(кроме первой операции), что позволяет соблюсти довольно высокую точность обработки.

Соблюдается принцип совмещения баз.

Соблюдается принцип постоянства баз - т.е. на всех этапах механической обработки использованы одни и те же базовые поверхности обрабатываемой детали.

В процессе обработки используются следующие базовые поверхности (рис. 1):

- двойная направляющая база;

-упорная база;

, 10 - измерительные базы.

В данном случае выбор баз способствует тому, что при установке детали в патроне, она не будет смещаться с приданного положения. Поверхности обладают достаточной протяженностью, по сравнению с общей длинной детали и расположены близко к источнику возникновения сил резания, что уменьшает вероятность увеличения погрешности за счет деформаций. Опорные поверхности имеют правильную фору, что облегчает закрепление детали и надежное удержание в процессе обработки. В данном случае все вышеуказанные обстоятельства учтены, и можно сделать вывод, что базовые поверхности выбраны правильно.

Рис. 1.

. Проектирование варианта технологического процесса автоматического производства и выбор технологического оборудования

010           4110 токарная с ЧПУ: 1.Сверлить отверстие Ø 30 напроход. 2.Подрезать торец. 3.Расточить отверстие до Ø .

.Точить поверхность до Ø ,l=55.

.Расточить отверстие до Ø ,l=16.

.Точить фаску в отверстии Ø .

015           4110 токарная с ЧПУ: 1. Подрезать торец. 2.Точить поверхность до Ø 68f7,l=24. 3.Точить поверхность до Ø 60 -0.1,l=6. 4.Расточить отверстие до Ø ,l=22.

.Точить фаску в отверстии Ø .

. Размерный анализ технологического процесса

До недавнего времени расчет точности технологических процессов осуществлялся на основе методов построения и расчета размерных цепей . Однако в последнее время эти методы вытесняются более эффективными методами, основанные на построении и расчете графов технологических процессов. При выполнении данного этапа целесообразно использовать данную методику. Расчет представлен в приложении (на чертеже).

8. Разработка окончательного варианта технологического процесса для автоматизированного производства

Таб.5. Окончательный вариант технологического процесса

010           4110 токарная: 1.Сверлить отверстие Ø 30 напроход. 2.Подрезать торец. 3.Расточить отверстие до Ø .

.Точить поверхность до Ø ±0,5,l=55.

020           4110 токарная: 1.Точить поверхность до Ø ,l=55.

.Расточить отверстие до Ø ,l=16.

025           4110 токарная: 1.Точить поверхность до Ø 68f7,l=24. 2.Точить поверхность до Ø 60 -0.1,l=6. 3.Расточить отверстие до Ø ,l=22.

030           4120 сверлильная: 1.Сверлить 6 отверстий Ø 3,3 последовательно. 2.Снять 6 фасок  последовательно.

.Нарезать резьбу .

. Расчет режимов обработки, затрат времени на выполнение технологических переходов и синхронизация выполнения технологических переходов на позициях автоматизированного оборудования

Расчет необходимого такта автоматической линии производится по формуле:

τ=,

где τ - такт выпуска изделий на автоматической линии,

Фд - действительный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах.

Q - годовой объем выпуска деталей, в штуках.

Действительный годовой фонд времени определяется по формуле:

=,

где Фн - номинальный годовой фонд времени оборудования в часах, при 41- часовой рабочей неделе и односменной работе Фн =2070 часов; К- коэффициент, учитывающий необходимые потери времени на профилактические работы и ремонт оборудования, в процентах. Этот коэффициент принимается для металлообрабатывающего оборудования, имеющего категорию сложности до 30- равным 3℅, свыше 30- равным 6℅.

Фд=2070·(1-)=1945,8

.

Определяем оперативное время обработки:

,

где То -основное время, Тхх-время холостых ходов, Ттр- время на зажим и разжим, а также на транспортирование заготовки.

Операция:

- токарная с ЧПУ:

переход1-сверлить отверстие Ø 30 напроход.

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем .

переход2-подрезать торец.

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем .

переход3-расточить отверстие до Ø .

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем

переход4-точить поверхность до Ø70±0,5,l=55.

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем

=0,7

=6,77+0,7=7,47мин.

- токарная:

переход1-подрезать торец.

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем .

переход2-точить поверхность до Ø 70±0,5,l=24.

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем

=0,7

=2,67+0,7=3,37мин.

- токарная:

переход1-точить поверхность до Ø ,l=55.

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем

переход2-расточить отверстие до Ø ,l=16.

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем

переход3-точить фаску в отверстии Ø .

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем

=0,5

=2,73+0,5=3,23мин.

- токарная:

переход1-точить поверхность до Ø 68f7,l=24.

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем

переход3-расточить отверстие до Ø ,l=22.

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем

переход4-точить фаску в отверстии Ø .

(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем

=0,5

=1,74+0,5=2,24мин.

- сверлильная:

переход1-сверлить 6 отверстий Ø 3,3 последовательно

 (значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем .

переход2-снять 6 фасок  последовательно

.(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем .

переход3-нарезать резьбу

.(значения скорости резания V и подачи S литература [3]).

принимаем .

;

;

-частота обратного вращения шпинделя;

-шаг резьбы.

переход4-сверлить 4 отверстий Ø 11 последовательно

.(значения скорости резания V и подачи S литература [2]).

принимаем .

=0,4

=3,19+0,4=3,59мин.

Среднее оперативное время обработки:

Топ.ср.=

Отношение среднего оперативного времени к такту выпуска

,следовательно из выбранного оборудования проектируем одну автоматическую линию.

Количество станков определяем по формуле: С=

С1=; С2=;

С3=; С4=;

С5=

Принимаем С1=2; С2=1; С3=1; С4=1; С5=1.

Синхронизация имеет целью обеспечение равенства времени выполнения технологических переходов на каждой позиции автоматической линии с тактом автоматической линии.

Среднее оперативное время меньше такта автоматической линии, следовательно требуется выполнить синхронизацию.

Таб.6.Сводная ведомость.

. Разработка структуры автоматизированного производства

Данная автоматическая линия механической обработки детали “корпус” состоит из 6 единиц оборудования. Участок оснащен средствами для механизированной уборки стружки. Используется автоматизированная складская система с кареткой для автоматического адресования грузов и автоматическим кран-штаблером. Данный участок имеет площадь 240м2. В результате выбора здания и сетки колон 18000х12000 и типовой секции 72000х72000, данная поточная линия находится в левом нижнем углу цеха механической обработки.

11. Вспомогательное транспортно-загрузочное оборудование для компоновки автоматизированного комплекса

Рис.2. Схема устройства каретки-оператора.

Устройство каретки-оператора (рис.2): шасси тележки представляет собой сварную силовую раму 11, на кронштейнах которой смонтированы две оси с четырьмя ходовыми колесами 12. С одной стороны рамы устанавливается подвижный бампер13, который в случае наезда тележки на посторонние предметы включает систему торможения и останова. Привод перемещения каретки-оператора состоит из электродвигателя постоянного тока 2, редуктора 1, на выходном валу которого установлено зубчатое колесо, которое находится в зацепление с шестерней, расположенной на ведущей оси ходовых колес. Платформа установки спутников представляет собой плиту 3,на которой установлены направляющие планки с роликами 4 для базирования спутника и защелка, предохраняющая спутник от смещения при движении тележки. Привод подачи спутника 5 обеспечивает его перемещение с платформы тележки по направляющим планкам к агрегату загрузки спутников либо к ячейке оперативного накопителя. Блок электроавтоматики установлен на стойке 6 шасси тележки, к нему относятся чувствительные элементы 9 систем торможения и точного останова каретки-оператора состоит из электропривода и фиксатора, который входит в отверстия в колодках, расположенных в пунктах останова тележки.

Подвод электропитания к электрооборудованию обеспечивает кабеленесущую цепь 8. От наладочного пункта 7 возможно выполнение отдельных элементов цикла работы каретки-оператора.

Работа тележки осуществляется автоматически, управление от ЭВМ. Тележка по команде, поступающей от управляющей ЭВМ, включает электродвигатель привод перемещения каретки-оператора и датчик позиционирования, расположенной в пункте её требуемого останова. При подходе тележки к заданной позиции во взаимодействие с устройством позиционирования вступает вначале датчик системы торможения, а затем датчик точного останова. Затем каретка-оператор фиксируется. После этого включается привод подачи спутника с платформы тележки на оборудование комплекса. На этом цикл работы тележки заканчивается. После поступления от ЭВМ новой информации каретка-оператор перемещается к пункту, указанному в следующем адресе.

. Анализ установочных размерных связей на одной из позиции автоматизированного производственного комплекса

Составляющими звеньями установочных размерных связей являются: размеры заготовки, приспособлений, которые выявляются при построении размерных цепей по общей методике размерного анализа конструкции. Выявление установочных размерных связей и их расчёт производится со следующим целями:

1.      обеспечить работоспособность автоматической системы в течении требуемого времени эксплуатации в условиях действия различных факторов, влияющих на стабильность составляющих размеров и размерных связей;

2.      выбрать методы и средства автоматизации, обеспечивающие требуемые размерные связи, сформулированные требования к размерной точности автоматических устройств, реализующих автоматическую установку;

.        выбрать методы и способы размерной наладки системы, т.е. средства технического оснащения используемых в процессе наладки;

.        определить регламент обслуживания и профилактики автоматических загрузочных устройств;

.        определить допускаемые ограничения внешних воздействий при работе автоматических устройств.

Рассмотрим размерные связи возникающие при автоматической установки заготовки на станок.

Рис.3.Схема размерных связей.

В - отклонение от соосности шпинделя станка и оси загружаемой заготовки В1 - отклонение от соосности заготовки в схвате. В2 - программируемые перемещения схвата. В3 - расстояние от базы В4 - расстояние между станком и роботом. В5 - расстояние от оси шпинделя станка до основной базы станка.

Установку заготовки в патрон и съем детали осуществляет робот. Робот берет заготовку захватом, вносит ее в рабочую зону станка так, чтобы ось заготовки совпадала с осью раскрытых кулачков патрона, и затем задвигает заготовку в патрон, после чего подается команда на зажим кулачков патрона. Ввод заготовки в раскрытые кулачки патрона возможен, если В не превышает значения:

Вмах.=,

Где D - диаметр раскрытых кулачков патрона, d - диаметр устанавливаемой в патрон заготовки.

Если в момент установки размер В окажется больше этого предельно допустимого значения ,то при движении захвата робота вдоль оси шпинделя заготовка упрется в патрон и автоматическая установка заготовки будет невозможна. Следовательно обеспечение требуемого значения В является условием возможности автоматической установки заготовки в патрон.

Кулачки, сдвигающиеся к оси патрона, при наличии отклонения от соосности будут стремиться переместить заготовку в новое положение. Заготовка пока еще закреплена в захвате робота. Следовательно, возникнут силы при передаче заготовки от робота в патрон.

Р = jВD,

Где j - жесткость системы робот - заготовка - патрон.

Пусть j = 500 н/м, Р <100 н,

тогда ВD = Р/ j = 100/500 = 0,2 мм.

Размерная цепь ВD=В2 - В1 - В5 - В4 - В3

Метод достижения точности - метод полной взаимозаменяемости. При данном методе допуск замыкающего звена ТD = Т1+Т2+Т3+Т4+Т5

Допуск соосности ВD = ± 0,2 мм составил ТD =0,4 мм.

Очевидно, обеспечить условие для автоматической установки практически нельзя. Возможно несколько путей решения поставленной задачи.

1.      Сократить допуск размеров составляющих звеньев; использовать предварительно обработанные заготовки для уменьшения погрешности заготовки; расширить допуск замыкающего звена ТD.

2.      Из формулы, из которой было получено значение допуска, следует, что решение при той же допустимой силе может быть обеспечено снижение жесткости закрепления заготовки в захвате робота. Этот путь наиболее удобен и поэтому захват роботов делают подпружиненным. Однако, чрезмерно уменьшать жесткость тоже вредно, так как при установке изделия различной массы будут большие погрешности позиционирования оси заготовки в захвате по высоте.

.        Можно использовать робот с автоматической поисковой системой управления.

Для загрузки станков выбираем робот с погрешностью

позиционирования ± 1мм.

В2 = 800 ± 0,325 мм

В1 = 0 ± 1 мм

В3 = 100 ± 0,205 мм

В4 = 400 ± 0,235 мм

В5 = 400 ± 0,235 мм

ТD/ 2 = 1+0,325+0,205+0,235+0,235

ТD= 4мм.

ВD= 0±2мм.

. Описание принципиальной схемы и принципа работы автоматизирующего устройства

ОПИСАНИЕ РОБОТА М20П. 40. 01

Промышленный робот М20П. 40. 01 предназначен для автоматизации складирования, погрузки деталей и смены инструмента на металлорежущих станках (1 или 2 станка), может работать в составе робототехнических комплексов и гибких автоматизированных производств.

В состав робота входят:

манипулятор;

устройство программного управления промышленного робота (УПУ ПР) «Контур 1».

Манипулятор робота М20П. 40. 01

Кинематическая схема манипулятора робота М20П. 40. 01 приведена на рис.4. Приводы звеньев Z, q и R - электрические, звена a и схвата - пневматические. В табл.7 приведены некоторые технические характеристики манипулятора робота М20П. 40. 01/1/.

·   Кинематическая схема манипулятора робота 20П. 40. 01:

1, 2, 3, 4 - степени подвижности; 5 - схват

Таблица 7. Технические параметры манипулятора робота М20П. 40. 01

Устройство управления робота М20П. 40. 01

Промышленный робот М20П. 40. 01 оснащен устройством программного управления (УПУ ПР) «Контур 1».

Назначение и состав УПУ ПР «КОНТУР 1»

УПУ ПР «Контур 1» предназначен:

для управления манипулятором в ручном и автоматическом режимах;

для управления оборудованием робототехнического комплекса (РТК) в ручном и автоматическом режимах;

для приема сигналов от оборудования РТК в автоматическом режиме.

Укрупненная структурная схема УПУ ПР «Контур 1»приведена на рис.5.

Рис.5.Укрупненная структурная схема УПУ ПР «Контур 1»

. Описание компоновки и работы автоматической линии и циклограмма последовательности работы комплекса или отдельных его механизмов и узлов

Данная автоматическая линия механической обработки детали «корпус» состоит из 6 единиц станочного оборудования (5 токарных станков: 3 станка модели 16К30Ф3 и 2 станка модели 16Б16Т1С1 с ЧПУ, 1 обрабатывающий центр модели ИР320ПМФ4), 6 промышленных роботов модели М20П.40.01, предназначенных для загрузки станков, 6 тактовых столов типа СТ220, на платформы которого с помощью каретки-оператора устанавливаются и снимаются в ориентированном виде заготовки и обработанные детали. Общая площадь, занятая оборудованием, составляет 180 м2.

Линия оснащена средствами механизированной уборки стружки (по типу шнекового конвейера). Заготовки поступают с общего склада заготовок при помощи каретки-оператора, с платформы которого заготовки перегружаются в автоматическом режиме на платформу тактового стола, далее промышленный робот берет заготовку, устанавливает ее на станок. После окончания обработки робот снимает деталь со станка и устанавливает ее на тактовый стол, после чего стол поворачивается на одну позицию.

Циклограмма представляет собой графическое изображение последовательности работы отдельных элементов и подсистем .

Для примера рассмотрим операцию 010 Токарную. Операция содержит следующие элементы (рис.6):

.Выдвижение руки к тактовому столу:

L=200мм-расстояние;

V=1м/с-скорость перемещения [7];

=L/V=0.2/1=0.2 c.- время выполнения операции.

.Зажим заготовки роботом:

t=0.3 c.-время выполнения операции.

.Движение руки вверх вместе с заготовкой:

L=40мм-расстояние;

V=0,5м/с-скорость перемещения[7];

=L/V=0,04/0,5=0,08 c.-время выполнения операции.

.Втягивание руки:

L=200мм-расстояние;

V=1м/с-скорость перемещения[7];

=L/V=0.2/1=0.2 c.- время выполнения операции.

.Поворот захвата с заготовкой:

α=90º-угол поворота;

V=60º/с-скорость поворота[7];

=α/V=90/60=1,5 c.-время выполнения операции.

.Поворот руки к станку:

α=90º-угол поворота;

V=60º/с-скорость поворота[7];

=α/V=90/60=1,5 c.-время выполнения операции.

.Зажим заготовки в патроне станка:

t=0.4 c.-время выполнения операции.

.Разжим захвата робота:

t=0.3 c.-время выполнения операции.

. Втягивание руки:

L=200мм-расстояние;

V=1м/с-скорость перемещения[7];

=L/V=0.2/1=0.2 c.- время выполнения операции.

.Обработка детали:

To=6.77мин-основное время обработки.

. Выдвижение руки к станку:

L=200мм-расстояние;

V=1м/с-скорость перемещения[7];

=L/V=0.2/1=0.2 c.- время выполнения операции.

. Зажим заготовки роботом:

t=0.3 c.-время выполнения операции.

. Разжим заготовки в патроне станка:

t=0.4 c.-время выполнения операции.

. Поворот руки к тактовому столу:

α=90º-угол поворота;

V=60º/с-скорость поворота[7];

=α/V=90/60=1,5 c.-время выполнения операции.

. Поворот захвата с заготовкой:

α=90º-угол поворота;

V=60º/с-скорость поворота[7];

=α/V=90/60=1,5 c.-время выполнения операции.

. Выдвижение руки к тактовому столу:

L=200мм-расстояние;

V=1м/с-скорость перемещения[7];

=L/V=0.2/1=0.2 c.- время выполнения операции.

. Движение руки вниз вместе с заготовкой:

L=40мм-расстояние;

V=0,5м/с-скорость перемещения[7];

t=L/V=0,04/0,5=0,08 c.-время выполнения операции.

. Разжим захвата робота:

t=0.3 c.-время выполнения операции.

. Втягивание руки:

L=200мм-расстояние;

V=1м/с-скорость перемещения[7];

=L/V=0.2/1=0.2 c.-время выполнения операции.

. Поворот тактового стола со скоростью 0.25 м/с на одну позицию. Время - 2 с.

t=2 c.-время выполнения операции.

Тобщ=417,56 с.

Рис.6.Схема работы робота.

Рис.7. Циклограмма работы.

15. Заключение

В результате выполнения курсового проекта была рассчитана и скомпонована автоматическая станочная система механической обработки детали “корпус” по заданному чертежу.

Автоматическая линия спроектирована с подробной разработкой средств автоматизированного технологического оснащения одной из операций связанных с обработкой детали.

Список литературы

1.Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. “Курсовое проектирование по технологии машиностроения”. Мн., Высшая школа, 1983-256с.

.Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник: В 2-х томах: Т. 1/ А.Д. Локтев, И.Ф. Гущин, В.А. Батуев и др.-М.: Машиностроение, 1991.-640 с.

.Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник: В 2-х томах: Т. 2/ А.Д. Локтев, И.Ф. Гущин, В.А. Батуев и др.-М.: Машиностроение, 1991.-304 с.

.Автоматизация производственных процессов в машиностроении, Методические указания к выполнению курсовой работы. Бочкарев П.Ю., Кривошеин Ю.А., Саратов, 2007-21с.

.Справочник технолога-машиностроителя в 2х томах. Т1/. Под редакцией Касиловой А.Г. и Мещерякова Р.К. М., Машиностроение, 1987-728 с.

. Размерный анализ технологических процессов механической обработки деталей. Учебное пособие/А.В. Королев, А.Ф. Гущин, В.В. Шалунов. Сарат. гос. тех. ун-т. Саратов, 1998.

. Робот промышленный с ЧПУ. Модель М20П.40.01. Руководство по эксплуатации.