Схема

Технологический переход

Обрабатываемые поверхности

Вставка

00 – заготовительная (прокат)

отрезка

10 – фрезерно-центровальная

8,9

20 – токарная

1,2,3,5,6,7

30 – термообработка

1,2,3,4,5,6,7,8,9

Палец

00 – заготовительная (прокат)

отрезка

10 – фрезерно-центровальная

1,8,14,15

20 – токарная

2,3,4,5,7,9,10,11,12

30 – сверлильная

13

40 – резьбонарезная

2

45 – термообработка

2,3,4,5,79,10,11,12, 13

50 – круглошлифовальная

5,7

Ось сателлита

00 – заготовительная (прокат)

отрезка

10 – фрезерно-центровальная

1,4,6,7

20 – токарная

2,5,6

Деталь

Теоретическая схема базирования

Теоретическая схема базирования в захватном устройстве

Теоретическая схема базирования на транспортере-накопителе

I установ

На I установ

На станок

Вставка

II установ

На II установ

Со станка

На транспорт

Палец

I установ

На I установ

На станок

II установ

На II установ

Со станка

На транспорт

I установ

На I установ

На станок

Ось сателлита

II установ

На II установ

Со станка

На транспорт

Модель тактового транспортера-накопителя

Габаритные размеры транспортера-накопителя

Разработаем базирующие и установочные регулируемые и нерегулируемые элементы на пластине для размещения и базирования заготовок и деталей. Учитывая серийность производства и возможность быстрой переналадки на изготовление других деталей, будем использовать в качестве установочного нерегулируемого элемента базовую плиту, по Т-образным пазам которой будут перемещаться базирующие призмы. Привод, перемещающий призмы – механический – винт-гайка. Такое приспособление обеспечивает размещение обработанных деталей и их заготовок, а также возможность предварительной регулировки и переналадки. Вид транспортера накопителя и его составляющих представлен на чертежах (см. приложение).

6. Выбор промышленного робота для использования в РТК токарной операции

В данной курсовой работе мы принимаем, что автоматизация операции загрузки и смены обрабатываемых деталей в условиях серийного производства обеспечивается с применением промышленного робота в составе РТК. На основе анализа технологического процесса, конструктивных параметров деталей, разработанных схем наладок выберем промышленный робот. В нашем случае будет удобным использовать промышленный робот СМ160Ф2.05.01 [1]. Данный робот обладает всеми нужными для автоматизации операций в нашем проектировании параметрами и функциями. Выбранный нами робот обладает пятью степенями свободы, что позволяет осуществлять захват заготовки в любом месте максимально приближенным к центру тяжести заготовки (см. пункт 7), т.е. является широко применимым, что позволяет использовать его в среднесерийном производстве с нередкой сменой ассортимента выпускаемых деталей. Данный робот имеет возможность обслуживать несколько станков, что приемлемо для серийного производства, где штучное время немалое, и оно будет обеспечивать возможность многостаночного обслуживания роботом. Грузоподъемность робота позволяет перемещать детали до 160 кг. Наличие двух рук робота дает возможность сократить время обслуживания практически в два раза. Также робот обладает достаточно высокой точностью позиционирования, большим диапазоном и высокой скоростью перемещений, как угловых, так и линейных. Технические характеристики робота занесем в таблицу 6.1

Таблица 6.1

Технические характеристики робота СМ160Ф2.05.01

7. Расчет захватного устройства и разработка конструкции его размещения на руке промышленного робота

Для разработки чертежа захватного устройства необходимо произвести расчет захватного устройства. Вследствие того, что заготовки до и после обработки на станке имеют разные массу и конфигурацию, расчет необходимо производить для каждого этапа обработки, что является трудоемким и длительным процессом. Поэтому в данном случае мы произведем расчет для заготовок, которые еще не прошли токарную обработку (которые загружают с транспортера накопителя), но все неточности и погрешности мы учтем при введении коэффициента, учитывающего увеличение нагрузки Кд.

Расчет захватного устройства произведем в четыре этапа, используя данные [1], [7].

Произведем расчет и реакций в губках.

Определим точку центра тяжести для каждой заготовки по формуле:

, (7.1)

где с_i – точка центра тяжести простой фигуры,

m_i – масса простой фигуры,

n – количество простых фигур, на которые разбита заготовка.

Данные занесем в таблицу 7.1.

Определим точки приложения сил и реакции в губках для каждой детали (Рис.7.1): точки приложения сил и реакции в губках

Рис.7.1

Рассчитаем нагрузки и реакции в губках по формулам:

, (7.2)

где l= – ширина губок,

с – расстояние от центра тяжести заготовки до ближайшей реакции,

Q – вес заготовки (mg).

Данные занесем в таблицу 7.1.

Рассчитаем силы воздействия губок на деталь.

Составим схему сил, действующих на деталь (Рис.7.2)

Схема действующих на деталь сил

Рис.7.2

Рассчитаем силы воздействия губок на деталь по формуле:

, (7.3)

где φ_i – угол между проекцией на плоскость и силой N_i,

k_тр=0,14 – коэффициент трения между губками и заготовкой.

Данные занесем в таблицу 7.1.

Рассчитаем усилия привода.

Определим моменты и силы привода захватного устройства (Рис.7.3).

Схема захватного устройства

Рис.7.3

, (7.4)

где η=0,95 – КПД,

β=8º – угол клина,

ρ=1º10' – приведенный угол трения на подшипниках качения,

k – количество губок захватного устройства,

М_k – момент сил на губке,

, (7.5)

где a_i=, c_i=, – конструктивные параметры захватного устройства.

Для исключения потери жесткости крепления детали в захватном устройстве от влияния динамических нагрузок усилие на приводе увеличим, умножая на коэффициент К_д=4. Данные занесем в таблицу 7.1.

Определим конструктивные параметры привода и захватного устройства в целом. В зависимости от сил зажима детали губками и силы привода, полученных в результате расчетов, назначаем конструктивные параметры захватного устройства с приводом. Определим диаметр поршня и диаметр штока. Данные занесем в таблицу 7.1.

Крепление захватного устройства к руке робота будет происходить посредством резьбового соединения М24.

Таблица 7.1

Параметры захватного устройства

8. Компоновка средств автоматизации загрузки и транспортной системы совместно с используемым токарным оборудованием

На основе полученных результатов проделанной работы, используя [6], [7], подготавливаем общий вид робототехнического комплекса.

На чертеже общего вида покажем вид в плане РТК, а также дополнительно виды и сечения для пояснения чертежа (см. приложение). Также на чертеже общего вида показываем циклограмму последовательности выполнения перемещений захватного устройства в процессе загрузки, разгрузки и транспортирования заготовок.

Транспортер-накопитель размещаем перед станком слева так, чтоб ось заготовки, находившейся на транспортере-накопителе и ожидавшей обработки, была параллельна оси обрабатываемой заготовки. Промышленный робот размещаем перпендикулярно оси обрабатываемой заготовки. Это дает нам следующие преимущества. Благодаря такой компоновке, занимаемая площадь оборудованием уменьшается (компактное расположение), а также увеличивается количество технологического оборудования, которое может обслужить промышленный робот, если оно будет компоноваться аналогично. Вследствие параллельности осей обрабатываемой и ожидающей обработки заготовок, исключаются лишние движения, которые необходимо совершить роботу, чтоб придать вновь обрабатываемой заготовки требуемое положение в пространстве. А это упрощает программу робота и ее изготовление. Также при такой компоновке обеспечиваются условия соблюдения техники безопасности, удобства обслуживания и эксплуатации оборудования, т.е. доступность оператора и наладчика узлов станка и средств автоматизации загрузки в период наладки и обслуживания оборудования. Данное компоновочное исполнение средств автоматизации загрузки в РТК удовлетворяет требованиям выполнения операций, каждой установки и каждого технологического перехода в отдельности в соответствии с технологическим процессом обработки детали.

9. Разработка циклограмм работы оборудования, входящего в РТК

Разработаем циклограмму работы оборудования, входящего в РТК, принимая последовательность выполнения основных и вспомогательных операций в цикле обработки деталей (см. таблицу 9.1). Для определения времени протекания этапа цикла будем использовать следующую формулу:

t=S/V, (9.1)

где S – путь, который проходит определенный элемент,

V – скорость прохождения данного пути.

Перед началом обработки деталей в автоматическом цикле на станке токарь вручную устанавливает заготовку в патрон и включает его систему ЧПУ, обработанную деталь забирает захватом II, вторую заготовку в захват I токарь устанавливает вручную.

Таблица 9.1.

Циклограмма работы оборудования

При последующем движении робота по порталу от стола к станку после его остановки и автоматический цикл в описанной последовательности повторяется

Данная циклограмма соответствует токарной обработке любой детали, участвующей в курсовом проектировании.

Заключение

Мы в нашем курсовом проектировании разработали технологический маршрут обработки деталей вставка, палец и ось сателлита. Подобрали станок и оснастку для осуществления токарных операций данного маршрута, а также осуществили выбор и расчет средств автоматизации данных операций: выбрали промышленный робот, тактовый транспортер-накопитель, рассчитали захват и разработали циклограмму работы оборудования, входящего в состав РТК, для обеспечения его автоматической работы. Цели, поставленные в начале курсового проектирования, считаем достигнутыми.

Литература

1. Косилова А.Г. и др. Справочник технолога-машиностроителя, том 1. – М. Машиностроение, 1985 – 656 с.

2. Михайлов А.В. План изготовления детали: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектов. – Тольятти: ТолПИ, 1994. – 22с.

3. Автоматизированные комплексы механической обработки валов с использованием промышленных роботов./Методические рекомендации НПО ЭНИМС. – М.: НИИНМАШ, 1983. 64 с.

4. Михайлов А.В. Базирование и технологические базы: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектов. – Тольятти: ТолПИ, 1994. – 30с.

5. Локтев С.Е. Станки с программным управлением и промышленные роботы. – М.: Машиностроение, 1986. 320 с.

6. Средства автоматизации загрузки и разгрузки деталей робототехнического комплекса для токарной обработки: Метод. указания/ Сост. Царев А.М. – Тольятти: ТолПИ, 1991.

7. Проектирование и разработка промышленных роботов/ С.С. Аншин, А.В. Бабич, А.Г. Баранов и др.; Под общ. ред. Я.А. Шифрина, П.Н. Белянина. – М.: Машиностроение, 1989. – 272с.: ил.