Разработка автоматизированного участка для изготовления детали "Пробка"

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Камский государственный политехнический институт

Кафедра А и ИТ

Курсовой проект

по дисциплине: “Автоматизация технологии производственных процессов ”

на тему: “Разработка автоматизированного участка для изготовления делали

Пробка”

Выполнил: студент гр. 4341с

Кашапова А.И.

Проверил: профессор

Симонова Л.А.

Набережные Челны

2012



Содержание

1. Задание

2. Разработка планировки участка

2.1 Технологический маршрут обработки детали

2.2 Расчет режимов резания

2.3 Нормирование операций технологического процесса

2.4 Расчет количества основного оборудования

2.5 Выбор основного оборудования

2.6 Выбор вспомогательного оборудования

2.7 Разработка участка

3. Разработка циклограммы

3.1 Описание датчиков

3.2 Описание циклограммы

4. Разработка наладок для станков с ЧПУ

5. Разработка захватного устройства

5.1 Выбор механизма захватного устройства

5.2 Принцип работы захватного устройства

5.3 Расчет захватного устройства

Список используемой литературы

деталь обработка станок наладка



1. Задание на проектирование

Исходные данные:

Деталь: Пробка

Материал: Сталь ВСт.3 ГОСТ 4543-71

Размер партии: 50 изделий в смену (производство среднесерийное)

Заготовка приближена к форме готовой детали с размерами l=27мм.

Маршрут обработки детали

Операция Действия



2.Разработка планировки участка

2.1 Технологический маршрут обработки детали

Таблица 1

операции	установ	позиция	действия
токарная	1.1	1.1.1 1.1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3.1	Подрезка торца черновая/чистовое Снятие фаски 0,5 х 45є Обтачивание черновое Обтачивание чистовое Торцевание Нарезание резьбы
шлифовальная	2.1	2.1.1 2.1.2	Шлифование предварительное Шлифование поверхности шестигранника

2.2 Расчет режимов резания

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Элементы режимов резания:

Глубина резания: t: при черновой обработке назначают по возможности максимальную t, равную всему припуску на обработку или большей его части (75%); при чистовой обработке - в зависимости от требований точности размеров и шероховатости обработанной поверхности.

Подача s: при черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы СПИД, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и других ограничивающих факторов; при чистовой обработке - в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.

Подача на оборот (мм/об):



(1)

Где: SО - табличное значение подачи;

Кi - поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от предела прочности в или твердости НВ обрабатываемого материала, от глубины обработки Н от жесткости инструмента Ж.

Скорость резания v (м/мин): рассчитывают по формуле, установленной для каждого вида обработки, которая имеет общий вид:

(2)

где: vтабл - табличное значение скорости резания;

Кi - поправочные коэффициенты на скорость резания в зависимости от предела прочности в или твердости НВ обрабатываемого материала, от состояния обрабатываемой поверхности П, от периода стойкости Т, от главного угла в плане , от марки твердого сплава ТС, от формы заточки инструмента, от глубины обработки Н, от ширины обработки В, от жесткости инструмента.

Число оборотов (об/мин) шпинделя определяется по формуле:

(3)

где: d - наибольший диаметр обрабатываемой детали;

v - скорость резания (м/мин);

Минутная подача (мм/мин) рассчитывается по формуле: (4)

Расчеты производятся следующим образом: выбирается значение подачи (S) в соответствии с припуском на обработку (t), затем по этим данным выбирается значение скорости (по таблицам). Итоговое значение скорости получаем путем умножения на поправочный коэффициент (в зависимости от материала заготовки, материала р.ч. инструмента, припуска на обработку, требуемого значения шероховатости.)

Таблица 2

Наименовние переходов	Глубина резания	L.p.x., мм	I, шт	S, мм/об.	V, м/мин.	N, об/мин.	То, мин.
Подрезка торца	1	30	1	0,2	14,978	584,68	0,257
Точение черновое	0,21	30	1	0,3	5,868	1200,6	0,083
Точение чистовое	0,15	30	1	0,05	34,14	1702,4	0,352
Снятие фаски	1	1	1	0,2	4,449	1472,7	0,003
Точение канавки чистовое	-	1	1	0,05	5,461	1702,4	0,012
Нанесение резьбы	-	21	1	0,05	29,361	67	6,269
Шлифование	1	17,3	1	0,04	22,9	468,2	0,924

В итоге имеем То =7,9 мин.

2.3 Нормирование операций технологического процесса

Норма времени - это регламентированное время выполнения некоторого объема работ в определенных условиях одним или несколькими

исполнителями соответствующей квалификации В машиностроении норма времени обычно устанавливается на технологическую операцию/

Штучное время обработки детали: Tшт = Тас + Твсп + Тобс + Тпер, мин (6)где Тао - время автоматической обработки, состоит из времени на совершение инструментом холостых и рабочих ходов: Тао = Тх.х. + Тр.х. (7)

Время холостых ходов: , мин (8)

где Li - длина i-ого холостого хода, мм

v - скорость быстрого перемещения станка, мм/мин

N - количество холостых ходов.

Время холостых ходов - это время подвода инструмента из исходной точки к обрабатываемой поверхности ( 0,03 мин ) и отвода его обратно ( 0,03 мин ). Время холостых ходов в среднем равно 0,06 мин.

Время рабочих ходов: (9)

Где Tp.x.i - время i- ого рабочего хода, мин

(10)

где L - длина обрабатываемой поверхности, мм,

l - длина врезания, перебега и ускоренного подвода инструмента, мм. Для станков с ЧПУ в большинстве случаев принимается 1-2 мм вследствие высокой жесткости системы СПИД.

i - число рабочих ходов,

n - частота вращения заготовки или инструмента, об/мин,

s - подача на один оборот, мм/об

Вспомогательное время: Твсп=Тв.у. + Тм.в. (11)

Вспомогательное время, затрачиваемое на осуществление действий, создающих выполнение основной работы, являющейся целью технологической операции или перехода и повторяющейся с каждым изделием или через определенное их число. Вспомогательное время, включающее Тв.у. на установку и снятие заготовки и машинно-вспомогательное время Тм.в., включает комплекс приемов, связанных с позиционированием, ускоренным перемещением рабочих органов станка, подводом инструмента вдоль оси в зону обработки и последующим отводом, автоматической смены режущего инструмента путем поворота револьверной головки (резцедержателя) или из инструментального магазина. Эти элементы времени зависят от скоростей перемещений рабочих органов и длины перемещений. При составлении программы управления (ПУ) следует учитывать возможность совмещения приемов и назначать такую последовательность выполнения переходов обработки, чтобы Тм.в. было минимальным. Значения Тв.у. и Тм.в. берутся из справочных таблиц (табл. 12, с.604 [1]). Оперативное время рассчитывается по формуле: Топ = Тао + Твсп.

Тобс - время обслуживания рабочего места, мин. В состав работ по организационному обслуживанию рабочего места выключены: осмотр, нагрев системы СПУ и гидросистемы, опробование оборудования, получение инструмента от мастера в течение смены, смазывание и очистка станка в течение смены, предъявление контролеру ОТК пробной детали, уборка станка и рабочего места по окончанию работы. К техническому обслуживанию рабочего места относятся: смена затупившегося инструмента, коррекция инструмента на заданные размеры, регулирование и подналадка станка в течение смены, удаление стружки из зоны резания в процессе работы.

Тп- время на личные потребности, мин. Время обслуживания рабочего места и время на личные потребности, назначается в процентах от оперативного времени.

Штучное время определяется по формуле (6) для каждой операции.

Штучно-калькуляционное время: , (12)

где N - размер партии деталей, запускаемых в производство,

Тп-з - подготовительно-заключительное время на партию, мин.

Подготовительно-заключительное время Тп-з при обработке на станках с ЧПУ состоит из затрат времени Тп-з1 из затрат Тп-з2, учитывающих дополнительные работы, и времени Тп-з3 на пробную обработку детали:



Тп-з = Тп-з1 + Тп-з2 + Тп-з3

В затраты Тп-з1 включено время на получение наряда, чертежа, технологический документации на рабочем месте в начале работы и на сдачу в конце смены На ознакомление с документами и осмотр заготовки затрачивается 4 мин, на инструктаж мастера - 2 мин, на установку рабочих органов станка или зажимного приспособления по двум координатам в нулевое положение - 4 мин, на установку перфоленты - 2 мин, итого на комплекс приемов - 12 мин Для всех станков с ЧПУ принята единая норма Тп-з1 =12 мин.

Тп-з3 выбираем в зависимости от числа режущих инструментов и измеряемых по диаметру поверхностей.

Расчет времени автоматической обработки.

Определим норму штучного времени по каждой операции:

, где

- основное время выполнения операции;

- вспомогательное время;

- оперативное время;

- время технического обслуживания рабочего места (3-9% Tоп);

- время организационного обслуживания рабочего места(3-9% Tоп);

- время перерывов (2.5-3% Tоп).

Операция 05 (токарная).

I. Черновое подрезание торцов

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

II. Чистовое подрезание торцов

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

III. Чистовое растачивание цилиндрических поверхностей

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

IV. Черновое растачивание цилиндрической поверхности



поправочный коэффициент на вспомогательное время.

VI. Черновое подрезание торца

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

V II. Чистовое обтачивание цилиндрической поверхности

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

Операция 25 (токарная).

I. Обтачивание внешней поверхности резьбы

число проходов.

число заходов.

II. Предварительное шлифование шестигранника

Операция 40 (шлифовальная).

I. Шлифование внутренней цилиндрической поверхности

продольная или поперечная подача на двойной ход изделия в долях ширины шлифовального круга.

частота вращения детали.

ширина шлифовального круга.

длина рабочего хода.

Результаты расчетов норм времени

Таблица 3

№ операций	То	Тпер.	Тто.	Тв	Топ	Т орг.	Т шт.
Подрезка торца	0.057	0,029	0,04907	0,9243	0,9814	0,0785	1,13837
Точение черновое	0,0807	0,0301	0,05022	0,9243	1,0043	0,0803	1,16492
Точение чистовое	0,16	0,0325	0,0542	0,9243	1,0843	0,0867	1,2577
Снятие фаски	0,0667	0,0297	0,0496	0,9243	0,991	0,0793	1,1496
Точение канавки чистовое	0,012	0	0,2077	0,2418	0,282	0,017	0,334
Нанесение резьбы	5.5	0,1875	0,5	0,75	6,25	0,3125	7,25
Шлифование	0.0577	0,012	0,0200	0,3425	0,4002	0,032	0,4642

2.4. Расчет количества оборудования

Определим расчетное количество применяемых станков по формуле

, где

- штучное время на соответствующей операции;

- объем партии ();

- годовой фонд работы оборудования ().

Коэффициент загрузки оборудования по времени определяется следующим образом:

, где

- принятое количество оборудования.

Полученные результаты сведем в таблицу:

Таблица 4

№	Наименование операции	Тшт , мин	nрасч	nпр	з
1	Токарная	7,756	0,807	1	0,73
2	Шлифовальная	0,464	0,048	1	0,36

Общее количество применяемого основного оборудования: N = 2

2.5 Выбор основного оборудования

Выбор автоматизированного металлорежущего оборудования определяется конструктивно-технологическими особенностями обрабатываемых изделий, режимами резания. Оборудование должно быть способным работать в условиях автоматизированного производства, должно быть с ЧПУ Станки должны быть быстропереналаживаемыми при переходе на производство другого изделия.

Технологическое оборудование определяет технико-экономические характеристики ГПС, а также показатели обрабатываемых изделий. С учетом поставленного технического задания и технологии получения конечного изделия выбираем следующее технологическое оборудование:

С целью концентрации операций на одном рабочем месте используем токарный станок с ЧПУ модели TC300-42.

Модель	TC300-42	TC400-42	TC600-52	TC800-77
РАБОЧАЯ ЗОНА
Диаметр обработки над станиной, мм	300	400	600	800
Диаметр обработки над суппортом, мм	250	280	400	500
Расстояние между центрами, мм	600	530	700	900
Ось Х, мм	180	200	275	360
Ось Z, мм	600	515	700	900
Ось Y, мм	Опция	-	Опция	Опция
Ось С	+	+	+	+
СИСТЕМА ЧПУ
Система ЧПУ	Siemens/Fanuc	Siemens/Fanuc	Siemens/Fanuc	Siemens/Fanuc
ШПИНДЕЛЬ
Макс. скорость вращения, об/мин	6000	6000	5000	4000
Мощность, кВт	10-12	10-12	15/19	24/33
КОНТРШПИНДЕЛЬ
Контршпиндель	да	-	да	да
Макс. скорость вращения, об/мин	7000	-	6000	5000
Мощность, кВт	6	-	10/12	15/19



ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА
Однопозиционная/четырехпозиционная	-	-	-	-
РЕВОЛЬВЕРНАЯ ГОЛОВКА
Количество позиций, шт	12/16	12	16	12/16
Количество приводных позиций, шт	(Опция:12/16)	(Опция:12)	(Опция:16)	(Опция:12/16)
ЗАДНЯЯ БАБКА
Перемещение пиноли, мм	125	125	125	100
Внутренний конус пиноли, мм	MK4	MK4	MK4	MK4
ГАБАРИТЫ СТАНКА
Длина, мм	2000	2100	2500	3500
Ширина, мм	1500	1350	1600	2000
Высота, мм	1800	1800	2000	2000
МАССА СТАНКА
Масса станка, кг	4000	3000	5600	7000
SPINNER TC-Performance Line

С учетом заданной точности обработки необходимо применить шлифовальное оборудование, которое позволит достичь заданного качества поверхности. С этой целью выбираем кругло-шлифовальный станок с ЧПУ модели 3М151Ф2. Данный станок предназначен для шлифования гладких и

прерывистых цилиндрических поверхностей ступенчатых валов в условиях мелкосерийного и серийного производства.

Ширина, мм	500, 650 или 800
Длина, мм	1000-3000
Высота, мм	от 600
Скорость, м/с	до 0,3
Мощность, кВт	0,75
Диаметр роликов, мм	50
Шаг роликов, мм	62,5-125
Диаметр пассика, мм	6

Технические характеристики станка
Класс точности станка по ГОСТ 8-82 (Н, П, В, А, С)	П
Диаметр прутка наибольший, мм	200
Диаметр детали над станиной, мм	700
Длина обрабатываемой детали, мм	1590
Пределы частот вращения шпинделя, min/max, об/мин	80	1600
Мощность двигателя главного движения, кВт	5
Габарит станка: Длина_ширина_высота, мм	4635_2450_2170
Масса станка, кг	5600
Модель УЧПУ, установленного на станке / Число инструментов в маг.	УЧПУ	2

Технические характеристики ТРПП-1 конвейера:

KUKA-Control-Panel (KCP) робот

Грузоподьемность:	3 - 1500 кг.
Привод:	электрический.
Количество осей:	6 шт.
Четыре режима работы:	ручной шаговый, ручной, ручной 100% и автоматический.
Vmax:	5000 mm/c.
Точность повторения операций:	± 0.02 - 0.25mm.
Радиус действия:	0.6 - 3.5 м.
Радиус	360 градусов
Системы координат:	базовая, инструмента, объекта.
Коммуникация:	SPS, интегрированная аналого-дигитальная карта входа и выхода.
Сетевая карта:	прямое подключение к PC.

Язык программирования:

Удобный язык программирования адаптированный под Windows.

Снабжен корректором синтаксиса и логики.

Возможность создания диалога с обслуживающим персоналом.

2.6 Выбор вспомогательного оборудования

Для построения ГПС наряду с основным оборудованием применяют и вспомогательное, которое обеспечивает работу основного оборудования в автоматическом режиме в течение заданного срока. К таким вспомогательным средствам относят: робототехническое оборудование (загрузка-разгрузка, смена инструмента, приспособления); средства складирования заготовок, готовых изделий, приспособлений, инструментов; транспортно-накопительные устройства, контрольно-измерительные средства и др.

С целью обеспечения точной установки заготовки в патроне основного оборудования и удобства автоматической загрузки-выгрузки заготовок применим промышленные роботы портального типа. С учетом технических характеристик выбираем ПР. модели М40П.05.01 в количестве 2 штук.

Между токарными автоматами располагается промежуточный накопитель. После обработки детали на шлифовальном станке деталь складируется на транспортную тележку и транспортируется на склад.

2.7 Разработка участка

Для обслуживания двух металлорежущих станков и вспомогательного оборудования используем портальный робот, т.к. с технической и экономической точки зрения на данном участке он наиболее эффективен.

Выбор автоматизированного металлорежущего оборудования определяется конструктивно-технологическими особенностями обрабатываемых изделий в соответствии с принятой их классификацией. На нашем участке планируется выпускать детали типа «Пробка».

Участок состоит из трех станков, которые обслуживаются роботом. Робот может брать заготовки с конвейера и устанавливать их на технологическое оборудование. Стол-накопитель используется для промежуточного накопления заготовок между технологическими операциями.

При разработке участка учитывались следующие требования:

компактность расстановки оборудования;

выполнение техпроцесса;

оптимальное количество вспомогательного оборудования;

габариты участка;

связь с транспортными системами.

Участок состоит из трех станков, которые обслуживаются двумя ПР. Заготовки подаются со склада на секцию конвейера, с которой робот снимает заготовку, и переносит на обработку на первый токарный станок №1,где происходит обработка заготовки. Когда заканчивается обработка детали на первом станке, робот переносит деталь на второй токарный станок. Когда заканчивается обработка детали на втором станке робот переносит на конвейер, далее заготовка переходит по конвейеру, робот №2 переносит деталь на третий станок круглошлифовальный, берет заготовку с конвейера и устанавливает на станок для обработки. После окончания обработки детали третьим станком робот переносит готовую деталь на стол накопитель который уходит на склад. Такой цикл повторяется с каждой новой деталью.



3. Разработка циклограммы

3.1 Описание датчиков

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

На конвейере установлены фотодатчик (S1,S20) о наличии заготовки в начале и конце конвейера, а также для определения наличия заготовки.

На портальном роботе установлены датчики: вращающий трансформатор ВТМ-6 (S2,S5,S9,S14,S16) для определения положения руки ПР и для состояния зажат/разжат захватывающего устройства установлены датчики (S4,S15).

На токарных станках и круглошлифовальном установлены тактильные датчики (S3,S6,S10,S17) для определения наличия детали в схвате в патроне.

В качестве вкл./выкл.шпинделя станка и перемещения конвейера используется датчик генераторного типа (S8, S12, S19).

Фотодатчики

Фотодатчики - это один из типов устройств, предназначенных для позиционирования объекта. Фотодатчики состоят из источника излучения, фотоприемника, преобразователя сигнала и усилителя сигнала. Приемник анализирует поступивший световой поток, проверяет, поступил ли он от источника излучения и передает соответствующий сигнал на усилитель и далее на исполнительное устройство. По сравнению с другими типами датчиков, фотодатчики обладают рядом преимуществ. Диапазон действия фотодатчиков существенно превосходит индуктивные, емкостные, магнитные и ультразвуковые. Высокая чувствительностью даже при миниатюрном исполнении и многочисленные варианты конструкций корпуса позволяют фотодатчикам решать практически любые задачи.

НАЗНАЧЕНИЕ

Фотодатчик предназначен для преобразования пульсации потока инфракрасного, инфракрасного и видимого, ультрафиолетового излучений и выдачи релейного сигнала наличия/отсутствия пламени горелки в схемы контроля, регулирования и управления технологическими процессами в системах газопотребления и других отраслях.

Фотодатчик может быть использован в составе действующих и проектируемых систем защиты котельной автоматики в составе запально-защитных устройств ГОСТ Р 52229-2004 и горелок

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ФОТОДАТЧИКА

Конструкция фотодатчика.

Фотодатчик выполнен в моноблочном исполнении в металлическом корпусе. Для подключения внешних цепей внутри корпуса на печатной плате расположена 8-ми контактная клеммная винтовая колодка. Для регулировки чувствительности к пламени предусмотрен регулятор «Усиление» в виде переменного резистора, расположенного на печатной плате. На лицевой панели расположен светодиодный индикатор, сигнализирующий о наличии пламени.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПО НАЗНАЧЕНИЮ

Размещение и монтаж на объекте.

При выборе места установки фотодатчика необходимо соблюдать следующие условия:

- температура и относительная влажность окружающего воздуха должны соответствовать значениям

Механическое крепление фотодатчика на объекте возможно на любой плоскости монтажным фланцем с обдувом воздухом, с помощью винтов и гаек М5 или иным способом, используя установочный размер ?25 бленды

Трансформаторы ВТМ-6М вращающиеся служат в качестве элементов, преобразующих угол поворота какого-либо элемента в электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна либо синусу угла поворота, либо косинусу, либо самому углу, частота сигнала равна частоте питающей сети.

Все вращающиеся трансформаторы имеют на статоре и на роторе по две распределённых обмотки, магнитные оси которых расположены в пространстве под углом 90° относительно друг друга.

Питание трансформатора вращающегося ВТМ-6М подаётся в обмотку, расположенную на том узле, который имеет 60 пазов. У вращающихся трансформаторов большого габарита таким узлом является ротор, а у трансформаторов малого габарита - статор.

Вращающийся трансформатор ВТМ-6М бесконтактный, встраиваемого исполнения предназначен для работы в качестве датчика углового положения.

Принцип работы.

При подключении обмотки возбуждения В к сети переменного тока в машине возникает продольный магнитный поток, пульсирующий во времени с частотой сети. При холостом ходе в обмотках неподвижного ротора и этот поток индуцирует ЭДС и частота которых равна частоте сети а действующее значение зависит от положения ротора относительно статора.

ТАКТИЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ

Тактильные датчики - контактные преобразователи, предназначенные для геометрического распознавания объектов. Считаются простейшими в системе искусственного осязания. В качестве чувствительных элементов в них используются микропереключатели, контактные щупы или электропроводящие полимеры, устанавливаемые на наружных и внутренних поверхностях захватных устройств роботов. Тактильные датчики служат для тех же целей, что и дистанционные: позволяют определить местоположение объекта по отношению к руке робота, обеспечить захват объекта, его надежное удерживание, манипулирование им.

Принцип действия контактных систем в отличие от дистанционных основан на использовании эффекта, получаемого от непосредственного контакта (осязания) датчика с поверхностью объекта, поэтому с их помощью можно определять физические параметры объекта (температуру, тепло- и электропроводность, влажность, плотность, чистоту поверхности и другие).

Датчики генераторного типа

Датчик, в основе которого лежит преобразователь, производящий на выходе электрическую мощность (хотя бы и очень небольшую). Датчики (преобразователи) генераторного типа, как правило, не нуждаются в подводе электрическогопитания, хотя их выходной сигнал часто требует последующего усиления. Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины X в электрический сигнал. Такие датчики преобразуют энергию источника входной (измеряемой) величины сразу в электрический сигнал, т.е. они являются как бы генераторами электроэнергии (откуда и название таких датчиков - они генерируют электрический сигнал).

Дополнительные источники электроэнергии для работы таких датчиков принципиально не требуются (тем не менее дополнительная электроэнергия может потребоваться для усиления выходного сигнала датчика, его преобразования в другие виды сигналов и других целей). Генераторными являются термоэлектрические, пьезоэлектрические, индукционные, фотоэлектрические и многие другие типы датчиков

Пьезоэлектрические датчики

Действие пьезоэлектрических датчиков основано на исполь-зовании пьезоэлектрического эффекта (пьезоэффекта), заключаю-щегося в том, что при сжатии или растяжении некоторых кристал-лов на их гранях появляется электрический заряд, величина ко-торого пропорциональна действующей силе.

Пьезоэффект обратим, т. е. приложенное электрическое на-пряжение вызывает деформацию пьезоэлектрического образца - сжатие или растяжение его соответственно знаку приложенного напряжения. Это явление, называемое обратным пьезоэффектом, используется для возбуждения и приема акустических колеба-ний звуковой и ультразвуковой частоты.

Используются для измерения сил, давления, вибрации и т.д.

На секции роликового конвейера (две единицы) устанавливается три датчика: наличие заготовки (детали) в начале (S1) и в конце (S13) секции, включение/выключение привода (S20) перемещения конвейера.

Датчик включения/выключения привода представляет собой обмотку, индуктивно связанную с эл. двигателем привода перемещения конвейера. Этот датчик генераторного типа: при включении эл. двигателя на обмотке появляется напряжение (сигнал «1»), при выключении эл. двигателя на обмотке напряжение отсутствует (сигнал «0»).

На столе используется датчик наличия заготовки (S20).

На токарных станках стоят 6 датчика: включение/выключение шпинделя станка (S8, S12), зажим/разжим(S7, S11) патрона, наличие заготовки на станке (S6, S10).

Датчик включения/выключения шпинделя аналогичен датчику включения/выключения привода перемещения конвейера. Датчики на зажим/разжим патрона аналогичны датчику наличия заготовки на столе, они

располагаются в крайних положениях штока пневмоцилиндра.

На круглошлифовальном станке стоят 3 датчика: наличие заготовки (S17) на столе станка (аналогичен датчику наличия заготовки на токарном станке) и включение/выключение шпинделя (S19) станка (аналогичен датчику включения/выключения шпинделя токарного станка). Датчики на зажим/разжим детали (S18).

На промышленном роботе №1 установлены 5 датчика: положение руки (S2, S5), зажим/разжим(S4) захватного устройства (ЗУ), наличие/отсутствие заготовки (S2). На роботе №2 установлены 2 датчика: положение руки (S14, S19), зажим/разжим (S18) ЗУ. Положение руки определяется с помощью вращающегося трансформатора, а датчики зажима/разжима ЗУ аналогичны датчикам зажима/разжима патрона токарного станка.

Для управления ходом технологического процесса применяется 4 типа датчиков. Минимальное число датчиков: 20.

3.2 Описание циклограммы

Циклограмма - это графическое отображение взаимодействия технологического, вспомогательного и транспортного оборудования в пределах ГАУ. Циклограмма также позволяет определить состояние всех элементов ГАУ в определенный момент времени.

Рассмотрим построение циклограммы, описывающей момент времени обработки одной детали, начиная с поступления ее на конвейер. При появлении заготовки на конвейере происходит включение привода перемещения конвейера для того чтобы заготовка достигла такт. стола. Как только заготовка достигает стола, происходит поворот руки робота из сходного состояния к секции стола, вытягивается рука, проверяется наличие заготовки в захвате, захват сжат, перемещается рука вместе с заготовкой к ток.станку№1. проверяется отсутствие заготовки в патроне ток. станка №1, после чего патрон сжимается, а захват разжимается. После обработки детали станок выключается, робот зажимает деталь и переносит к станку №2. При срабатывании на наличии заготовки и начинается обработка. После завершении обработки, ток. станок выключаетя, робот зажимает деталь и перемещает ее на конвейер. Далее конвейер с заготовкой перемещается для дальнейшей транспортировки на шлифовальный станок. Как только деталь достигает шлифовального станка поворачивается рука робота №2, вытягивается рука, проверяется наличие заготовки в захвате, захват сжат, перемещается рука вместе с заготовкой к шлиф.станку, проверяется отсутствие заготовки в патроне станка , после чего патрон сжимается, а захват разжимается и начинается обработка.



4. Разработка наладок для станков с ЧПУ

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

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

Последовательность записи в кадре:

1. номер кадра (Nxx)

2. подготовительная функция (Gxx)

3. размерные перемещения (Xnn,Ynn,Znn)

4. подача, скорость (Fnn, Snn)

5. вспомогательная функция (Мхх)

6. конец кадра LF

Для обработки конкретной поверхности детали необходимо определить, каким образом будет перемещаться инструмент. Для этого определяется траектория его движения, включающая рабочие ходы, сопровождающиеся снятием слоя металла, и холостые ходы.

Рабочие ходы движения инструмента определяют контур детали, геометрическую точность получаемой поверхности (размер, шероховатость).

Холостые ходы характеризуются быстрым перемещением инструмента с точным позиционированием в заданной точке.

Траектория движения инструмента в станках с ЧПУ задается с помощью специальных кодов(функций), записываемых в управляющую программу в определенной последовательности.

Также в программе задается система координат, в которой описывается перемещение инструмента. С помощью специальных кодов можно управлять также и вспомогательными операциями (подача СОЖ, смена инструмента).

Наиболее часто используемые функции при программировании

Подготовительные функции.

G00- Быстрое перемещение в заданную точку (на холостом ходу)

G01- Линейная интерполяция

G02- Круговая интерполяция по часовой стрелке

G03- Круговая интерполяция против часовой стрелки

G17/G18/G19-Выбор плоскости XOY/XOZ/YOZ при работе с круговой интерполяцией

G33 - Нарезание резьбы с пост. шагом

G40 - Отмена коррекции

G41 - Инструмент находится слева

G42 - Инструмент находится справа

G43/G44 - Коррекция инструмента полож./отриц.

G59- Переход к нулевой точке

G60 - Быстрое перемещение с точным позиционированием конечной точки

G61 - Среднеточное позиционирование

G65- Обработка пазов

G70 - Чистовая обточка контура

G71 - Многопроходная черновая обработка в продольном направлении

G72 - Многопроходная черновая обработка в поперечном направлении

G75 - Многопроходная черновая обработка 1-2 ступеней в поперечном направлении

G76 - Нарезание резьбы резцом

G80 - Отмена всех постоянных циклов

G81 - Сверление центровых отверстии или сверление без паузы

G82 - Сверление с паузой

G90 - Абсолютная система координат, все промежуточные координаты задаются относительно W

G91 - Относительная система координат, каждая последующая точка задается относительно предыдущей

G92 - Переход из системы координат станка в систему координат детали

G94 -Подача в мм/мин

G95 - Подача в мм/об

G96 - Скорость в м/мин

G97 - Отмена G96 вращение шпинделя в об/мин

Вспомогательные функции.

Код функции Наименование

М00- Останов шпинделя

М02 - Конец программы

М03 - Вращение шпинделя по часовой стрелке

М04 - Вращение шпинделя против часовой стрелки

М06 - Смена инструмента

М08 - Включить охлаждение

М09 - Выключить охлаждение

М10 - Зажим приспособления

М11 - Разжим приспособления

М20 - Вращение инструмента вдоль оси Х

М21 - Вращение инструмента вдоль оси У

М17 - Конец подпрограммы

М60 - Смена заготовки



5. Разработка захватного устройства

5.1 Выбор механизма захватного устройства

Захватное устройство (захват) промышленного робота предназначено для захватывания предмета обработки и удержания его в процессе перемещения. Вид захвата определяется формой, размером, массой и свойствами захватываемого предмета обработки, а так же специфическими требованиями технологического процесса.

В зависимости от принципа действия захваты делят на механические (работают по принципу зажима с удержанием детали с помощью сил трения и запирающего действия рабочих элементов, а так же по принципу использования выступающих частей рабочих элементов устройств в качестве опоры для детали), вакуумные (работают в результате сил, возникающих при разности давлений), магнитные (работают с помощью сил магнитного притяжения).

Захватные устройства изготавливают не сменными и сменными (требуют малого времени для смены, могут заменяться автоматически). Для загрузки металлообрабатывающих станков, как правило используют, механические захватные устройства. Кроме закрепления заготовки эти устройства выполняют функции ориентации, центрирования предмета обработки.

Узкодиапазанные захватные устройства при переналадке обеспечивают возможность закрепления детали за поверхность с размерами, включающими соседние меньшие значения ряда: 1; 4; 12; 32; 63; 100 мм. Эти захваты обычно выполняют на базе клиновых и рычажных механизмов.

Широкодиапазонные захваты обладают возможностью закрепления без переналадки деталей с размерами, включающими соседние меньшие значения указанного выше ряда. Эти захваты выполняют обычно с использованием реечных и зубчатых передаточных механизмов. Они имеют более широкие технологические возможности, чем узкозахватные. Механические захваты используются для загрузки станков деталями типа тел вращения или коробчатой формы. На основе вышеперечисленного выбираем захватное устройство с зубчатым передаточным механизмом.

5.2 Принцип работы захватного устройства

Данное захватное устройство обеспечивает центрирование детали независимо от диаметра. Высокая стабильность установки (0,05 .. 0,07 мм) достигается за счёт профилирования губок схвата.

Две пары рычагов, выполненных заодно с зажимными губками, свободно установлены на своих осях. На рычагах нарезаны зубчатые секторы, входящие попарно в зацепление с рейкой. Место соединения тяги с гнездом выполненным во втулке привода зажима и разжима схвата, а так же байонетное соединение хвостовика схвата с головкой шпинделя 8 кисти руки унифицированы. При втягивание штока пневмоцилиндра происходит перемещение зубчатой рейки вверх и рычаги входящие в зацепление с рейкой через зубчатые сектора осуществляют зажим заготовки. Разжим происходит с точностью до наоборот.

На кинематической схеме F - сила зажима, Р - сила тяги пневмоцилиндра.

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 2. Кинематическая схема.

5.3 Расчет захватного устройства

Расчет усилия зажима:

Расчет осуществляем по формуле

F3=N1=N2=Rn/(2µ)

где µ -коэффициент трения µ =0,8 сталь - резина

Rn = mg

Rn=0,07*9.8 = 0,686 H - реакция на n-ую губку захвата, силы ,возникающее в результате между головкой заготовкой и губкой N1 и N2, и силы трения FЗ FЗ=0,686/(2*0,8)=0,43 Н

Расчет усилия привода захватного устройства

Расчет осуществляется по формуле:

P/FЗ=4L/D

где: FЗ = 0,43 Н,

L = 27 мм,

D = 26 мм.

Следовательно,

P = 4LFЗ/D = 4*27*0,43/26 = 1,8 Н

Диаметр цилиндра определяем по формуле:

PSL => nFЗ?h

где P-давление воздуха в пневмосети (0,5 МПа);

FЗ - сила зажима,

L-длина перемещения штока цилиндра,

h-перемещение рейки,

N-количество пальцев,

S-площадь сечения цилиндра ,

Здесь L= ?h

S=n F3 / P= 2*0,43/0.5 = 1,72 мм2

Определим диаметр цилиндра по формуле :

D = v4*1,72/3,14= 1,5 мм.

Расчет зубчатого сектора и рейки:

Рассчитываются следующие показатели:

- межосевое расстояние

, [мм],

где - передаточное отношение;

d2= 18 мм.

d1= 15 мм. u = =1.12

L=2*R=28

, [Н.м] - момент в зацеплении

Т зац = 10.2*(15/2)=76,5 Нмм= 0,1275 Нм.

Рейка и рычаги захватного устройства изготовлены из стали 45, термообработка - улучшение, твердость которой =< 350 НВ.



, [Н/мм2]

ун = 1,8 + 350 + 67 = 697 Н/ммІ.

Коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба6: К нВ = 1.

, [мм]

аw= 49,5* (1.12+1)* 3v(0,1275*103*1)/(0,25*1.2544*485809) = 9.4 мм.

Модуль зацепления определяется по формуле:

,

где Км = 6,8 - вспомогательный коэффициент

d2 - делительный диаметр колеса (мм),

b2 - ширина венца колеса (мм),

уf = 360,5 Н/мм2 - допускаемое напряжение изгиба материала колеса.

Делительный диаметр колеса определяется по формуле:

d 2 = 2*9.4*1.12/(1.12+1) = 9.93 мм

Ширина венца колеса:

b2 = 9.4*0,25=2.35 мм.

Тогда m ? 2*6,8*0.1275*10і/(9.93*2.35*360,5) = 0,026+30%= 0.2678

m 1.

Суммарное число зубьев рейки и зубчатого сектора:

=2*9.4/1=18.8

Число зубьев рейки определяется по формуле:

z1 = 18.8 / (1 +1.1 2) = 8.86

Число зубьев зубчатого сектора = 18.8 - 8.86 = 9.94.

Фактическое передаточное число uф:

uф = 9.94/8,86 = 1,12.

Осуществим проверку его отклонения: =

Фактическое межосевое расстояние:

,

aw = 18.8*1/2= 9.4 мм.

Таблица 10 - Основные геометрические параметры зубчатого сектора

Параметры	Расчеты
диаметр делительный диаметр вершин зубьев диаметр впадин зубьев ширина венца	= 9.94 мм = 9.93+2*1 = 11.93 мм = 9.94 - 2,4*1 = 7.54 мм = 0,25*9.94 = 2.35 мм

Фактическое число зубьев на зубчатом секторе:

Z2 = 9.94/ 2 - 9.94/ 6 = 3.35.

Основные геометрические параметры рейки: l = 9.84 мм, ширина венца

b1 = b2 + 3 = 5.35 мм.

Проверочный расчет:

Контактные напряжения

Окружная сила в зацеплении = 2 * 0,1275 * 10і / 9.94 = 25.6 Н.

ун = 436* v 25.6* (1.12 + 1) * 1*1*1,03 / 9.94*2.35 = 675 < 697 H /мм І.

Расчет осей на срез осуществляется по формуле:

Ми = 0,1 * d і * [уиз],

где Ми - изгибающий момент, Нм.

[уиз] - допускаемое напряжение на изгиб, МПа;

d - диаметр оси, мм;=5мм

[уиз] = 85 МПа;

Ми = 0,1 * 53 * 85 = 1.0625 Нм.



Список используемой литературы

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

2. Таблицы с режимами резания

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

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

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

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

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

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

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

Размещено на Allbest.ru