Разработка робототехнического комплекса токарной обработки
Расчет захватного устройства и разработка конструкции его размещения на руке промышленного робота Расчет реакции в губках Расчет производится для самой тяжелой детали, т. е. для «Хвостовика» (766.36.70.15). Диапазон размеров деталей (заготовок) захватываемых губками: d=40…60 мм. Определяем точки приложения реакций в губках для детали. Компонование средств автоматизации загрузки и транспортной… Читать ещё >
Разработка робототехнического комплекса токарной обработки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Тольяттинский государственный университет Машиностроительный факультет Кафедра «Технология машиностроения»
Курсовая работа по автоматизации На тему: «Разработка робототехнического комплекса токарной обработки»
Студент: Храмов Д.С.
Группа: ТМ-502
Преподаватель: Бойченко О.В.
Тольятти 2006 г.
Содержание Введение
1. Выбор заготовок
2. Разработка технологического процесса обработки деталей
3. Разработка теоретических схем базирования крепления заготовок на станке, в захватном устройстве и на транспортере-накопителе
4. Разработка наладок при обработке заготовок на токарном оборудовании
5. Расчет и проектирование транспортера-накопителя и разработка наладок размещения на нем заготовок
6. Выбор промышленного робота для использования в РТК токарной обработки
7. Расчет захватного устройства и разработка конструкции его размещения на руке промышленного робота
8. Компонование средств автоматизации загрузки и транспортной системы совместно с используемым токарным оборудованием
9. Разработка циклограмм работы оборудования, входящего в РТК Заключение Список литературы
Введение
Около 80% продукции машиностроения выпускается в условиях единичного и серийного производства, производительность которых уступает массовому. Кроме того, основная задача современного производства в машиностроении — повышение эффективности механообрабатывающих производств на предприятии с широкой и постоянно обновляемой номенклатурой выпускаемой продукции. Для достижения этих целей требуется создание производственных систем механообработки повышенной гибкости с высокими технологическими показателями работы.
Цель данной курсовой работы — решение инженерных задач по изучению и разработке средств автоматизации машиностроения; углубление и закрепления полученных знаний при изучении промышленных роботов и робототехнических комплексов.
1. Выбор заготовок Выбор метода получения заготовки.
1.1.1 Заготовку детали 1 «упор» 938.01.03.028 можно получить штамповкой или из проката. Эффективнее и экономически выгоднее будет принять заготовку из проката — круг ГОСТ 2590–71/45-б-2 ГОСТ 1050–74. На рис. 1.1 показана конструкции заготовки.
рис. 1.1 Заготовка детали «упор»
1.1.2 Заготовку детали 2 «хвостовик» 766.36.70.15 можно получить штамповкой или из проката. Эффективнее и экономически выгоднее будет принять заготовку из проката — круг ГОСТ 2590–71/В Ст3 по 5 I ГОСТ 535–71. На рис. 1.2 показана конструкция заготовки.
рис. 1.2 Заготовка детали «хвостовик»
1.1.3 Заготовку детали 3 «бобышка» 766.12.42.02 можно получить штамповкой или из проката. Эффективнее и экономически выгоднее будет принять заготовку из проката — круг В60 ГОСТ 2590–71/В Ст3 по 5 I ГОСТ 535–71. На рис. 1.3 показана конструкция заготовки.
рис. 1.3 Заготовка детали «хвостовик»
2. Разработка технологического процесса обработки деталей Классификация поверхностей деталей.
Упор Таблица 2.1
№ | Вид поверхности | № поверхности | |
ОКБ | |||
ВКБ | |||
ИП | 2, 8, | ||
С | 3, 4, 5, 6, 7 | ||
Хвостовик Таблица 2.2
№ | Вид поверхности | № поверхности | |
ОКБ | |||
ВКБ | |||
ИП | 3, 6 | ||
С | 2, 4, 5 | ||
Бобышка Таблица 2.3
№ | Вид поверхности | № поверхности | |
ОКБ | |||
ВКБ | |||
ИП | |||
С | 2, 5, 6, | ||
Требования к обрабатываемым поверхностям. Таблица 2.4
Упор | № поверхности | IT | Rz | |
Хвостовик | ||||
Бобышка | ||||
Технологический процесс токарной обработки деталей. Таблица 2.5
№ дет. | Оборудование или исполнительные узлы | Операция | Переход | Установ. | № пов. | |
Полуавтомат токарный патронно-центровой с ЧПУ модели TZC32N1 Патрон РИКХ-315 | Токарная 015 | Точить Ш60 до Ш44 на длину 34 мм за 6 проходов, подрезать торец на Ш60 в размер 34 мм. | 1 установ | 2, 3 | ||
Точить Ш60 до Ш40 за 8 проходов на длине 34 мм; точить конус под углом 15є на длине 26 мм; подрезать торец Ш60 в размер 34 мм. | 2 установ | 4, 5, 6, 7, 9 | ||||
Точить Ш55 до Ш42 на длину 124 мм за 4 прохода, точить канавку Ш39,8, точить фаску на Ш55 шириной 15 мм. | 1 установ | 4, 5, 6 | ||||
Точить фаску 45є на Ш50; точить Ш55 до 50 на длине 71 мм за 2 прохода. | 2 установ | 2, 3 | ||||
Точить фаску 45є на Ш60; | 1 установ | |||||
Точить Ш60 до Ш50 за 3 прохода на длине 60 мм; подрезать торец Ш60 в размер 60 мм. Точить фаску 45є на Ш50; | 2 установ | 2, 3, 4 | ||||
Маршрут обработки деталей.
Упор Таблица 2.6
№ операции | Наименование операции | Оборудование | |
Заготовительная | Отрезной станок | ||
Центровально-подрезная | Центровально-подрезной станок | ||
Токарная | Токарный полуавтомат | ||
Фрезерная | Горизонтально-фрезерный станок | ||
Сверлильная | Сверлильный станок | ||
Хвостовик Таблица 2.7
№ операции | Наименование операции | Оборудование | |
Заготовительная | Отрезной станок | ||
Центровально-подрезная | Центровально-подрезной станок | ||
Токарная | Токарный полуавтомат | ||
Бобышка Таблица 2.8
№ операции | Наименование операции | Оборудование | |
Заготовительная | Отрезной станок | ||
Центровально-подрезная | Центровально-подрезной станок | ||
Токарная | Токарный полуавтомат | ||
3. Разработка теоретических схем базирования крепления заготовок на станке, в захватном устройстве и на транспортере накопителе Разработаем теоретические схемы базирования, крепления заготовок на токарном стане с ЧТУ, в захватном устройстве при транспортировке и загрузке, на приспособлениях транспортера-накопителя деталей.
4. Разработка наладок при обработке заготовок на токарном оборудовании При разработки наладки на токарном оборудовании необходимо точно определиться с выбором станка и приспособления на основании выше изложенного получим:
По [3,стр.12] выбираем модель токарного станка с учетом конструктивных параметров и технических требований обрабатываемых деталей.
Принимаем станок-полуавтомат с оперативной системой управления — TZC32N1.
Так же производим выбор токарного трехкулачкового механизированного патрона с учетом:
— модели станка с ЧПУ: TZC32N1;
— конструктивных параметров обрабатываемых деталей и их заготовок ();
По выбираем патрон: РИКХ-315.
Данный патрон обеспечивает самоустановку кулачков по заготовке при ее обработке в центрах, а также центрирование заготовки при обработке в патроне. Патрон оснащен плавающим центром. Зажим и разжим детали в патроне производится от гидравлического привода, установленного на заднем конце шпинделя станка. При обработке в центрах производится дополнительный поджим центром задней бабки, действующей также от гидропривода.
Чертеж наладки представлен на листе А2.
5. Расчет и проектирование транспортера-накопителя и разработка наладок размещения на нем заготовок На основе конструктивных параметров обрабатываемых деталей, технологического процесса их обработки и выбранного станка с ЧПУ выбираем модель и типа размер тактового транспортера-накопителя.
Тактовый транспортер-накопитель предназначен для хранения запасов заготовок и подачи их в зону захвата загрузочным устройством. На транспортере-накопителе расположены перемещаемые пластины-тележки для размещения заготовок и обработанных деталей в приспособлениях.
Так как самая тяжелая заготовка имеет массу 3,3 кг, выбираем модель тактового транспортера-накопителя СТ 150.
Основные характеристики тактового транспортера-накопителя СТ 150:
габаритные размеры транспортера L*B*H: 2250*650*800 мм;
грузоподъемность одной пластины: 10 кг;
размеры пластин А*Б: 150*225 мм;
размеры пластин l*b: 150*150 мм.
— число пластин 24
Во время смены детали на транспортере-накопителе пластины неподвижны и точность позиционирования определена точностью шагового перемещения пластины.
Разработаем базирующие и установочные регулируемые и нерегулируемые элементы на пластине для размещения и базирования заготовок и деталей. Базирующие и установочные элементы являются элементами установочного приспособления и крепятся на пластине. Базирующие и установочные элементы должны обеспечивать размещение на них обработанных деталей и их заготовок с возможностью предварительной регулировки и переналадки.
Чертеж транспортера накопителя представлен на листе А1.
6. Выбор промышленного робота для использования в РТК токарной обработки Автоматизация загрузки и смены обрабатываемых деталей осуществляется с помощью промышленного робота модели «Универсал-60.01».
Основное назначение — для разгрузки-загрузки основного и вспомогательного технологического оборудования.
Технические характеристики промышленного робота:
Номинальная грузоподъемность, кг 60
Число степеней подвижности 6
Число рук/захватов на руку 1/1
Тип привода Электрогидравлический Устройство управления Позиционное ПУР-2М Число программируемых координат 6
Средство программирования перемещений Обучение Погрешность позиционирования, мм ±3
Максимальный радиус обслуживания R, мм 2044
Масса, кг 2340
Линейное перемещение, мм х (со скоростью 0,4 м/с) 1000
у (со скоростью 0,08 м/с) 400
Угловые перемещения, є:
ц (со скоростью 45є/с) 340
и (со скоростью 10є/с) 40
б (со скоростью 90є/с) 360
в (со скоростью 70є/с) 190
Страна изготовитель СССР
7. Расчет захватного устройства и разработка конструкции его размещения на руке промышленного робота Расчет реакции в губках Расчет производится для самой тяжелой детали, т. е. для «Хвостовика» (766.36.70.15). Диапазон размеров деталей (заготовок) захватываемых губками: d=40…60 мм. Определяем точки приложения реакций в губках для детали.
Масса заготовки: m=3.3 кг; вес заготовки:
P=m*g,
где g — ускорение свободного падения, м/
Тогда: Р=3,3*9,8=32,3Н Расчетная нагрузка с учетом коэффициента запаса k=3:
Q=k*P=3*32,3=96,9Н Реакции в губках:
где l=80мм — расстояние между губками; с=40 мм — расстояние до центра масс детали.
Подставляем значения, получаем:
Определение сил воздействия губок на деталь.
Составляем схемы сил рис. 4.1, действующих на деталь, и определяем силы зажима:
где — реакция на губках захватного устройства,
— коэффициент трения.
Подставляем значения, получаем:
На первой паре губок:
На второй паре губок:
рис. 4.1 Действие сил Определение конструктивных параметров привода и захватного устройства в целом Рассчитаем усилие, которое должен развивать силовой привод для надежного закрепления детали, согласно схемы изображенной на рис. 4.2
рис. 4.2 Кинематическая схема зажимного устройства Вычислим требуемое усилие по формуле:
где n — число пар губок в захватном устройстве n=2;
N — наибольшая нормальная сила необходимая для удержания заготовки N=
А и В — плечи захватного механизма А=95 мм, В=20 мм.
В качестве привода принимаем пневмоцилиндр одностороннего действия с рабочим давлением р=0,4 МПа.
Диаметр поршня цилиндра:
где — давление сжатого воздуха, МПа.
Тогда:
Принимаем стандартное значение (с запасом): D=35 мм.
Компонуем захватное устройство и пневмоцилиндр, конструктивно определяем ход поршня и другие параметры.
Диаметр штока принимаем конструктивно D=15 мм.
Чертеж захватного устройства представлен на листе А1.
8. Компонование средств автоматизации загрузки и транспортной системы совместно с используемым токарным оборудованием На основании предыдущих расчетов подготавливаем общий вид РТК. Для этого определяем взаимно-координатное расположение средств автоматизации загрузки в робототехническом комплексе.
Разрабатываются схемы компоновки в 2-х видах (сверху и сбоку), где показывается траектория движения захватного устройства относительно исходного положения. В исходном положении показываются опорные точки станка, промышленного робота, транспортера-накопителя и захватного устройства. Так как применяется один и тот же РТК, то разрабатываем одну схему, например для детали «хвостовик» (766.36.70.15).
На схеме принимаем следующие обозначения:
Ост — ноль станка;
Опр — ноль промышленного робота;
Озу — ноль захватного устройства.
Отр — ноль транспортера-накопителя;
Чертеж схемы движения захватного устройства представлена на листе А2.
9. Разработка циклограммы работы оборудования, входящего в РТК Разрабатываем циклограмму последовательности выполнения перемещений захватным устройством в процессе загрузки, разгрузки и транспортирования деталей в аналитическом виде.
Для этого задаем начальное положение механизмов:
деталь обработана, но не снята.
Для описания формулы циклограммы принимаем следующие обозначения интервалов затрат времени на выполнение движения узлами РТК:
— поворот руки промышленного робота ПР с захватным устройством ЗУ на угол вниз
— выдвижение руки с ЗУ вперед;
— захват детали ЗУ;
— разжим кулачков патрона;
— отвод заднего центра;
— ПР перемещается вправо (вынимается деталь из патрона);
— рука ПР с ЗУ поднимается на угол вверх;
— поворот руки ПР с ЗУ в горизонтальной плоскости на угол 90є вправо;
— рука ПР с ЗУ опускается на угол вниз;
— разжим ЗУ;
— отвод руки с ЗУ назад;
— подвод тележки транспортера-накопителя с заготовкой и отвод тележки транспортера накопителя с обработанной деталью;
Деталь не обработана.
— выдвижение руки с ЗУ вперед;
— захват заготовки ЗУ;
— рука ПР с ЗУ поднимается на угол вверх;
— поворот руки ПР с ЗУ в горизонтальной плоскости на угол 90є влево;
— рука ПР с ЗУ опускается на угол вниз;
— ПР перемещается влево (вставляется деталь в патрон);
— зажим кулачков патрона;
— подвод заднего центра;
— разжим ЗУ;
— отвод руки с ЗУ назад;
— рука ПР с ЗУ поднимается на угол вверх;
— обработка заготовки в положение установа 1;
— рука ПР с ЗУ опускается на угол вниз;
— выдвижение руки с ЗУ вперед;
— захват обработанной детали;
— разжим кулачков патрона;
— отвод заднего центра;
— ПР перемещается вправо (вынимается полудеталь из патрона);
— ЗУ поворачивается вокруг своей оси на угол 180є;
— ПР перемещается влево (вставляется деталь в патрон);
— зажим кулачков патрона;
— подвод заднего центра;
— разжим ЗУ;
— отвод руки с ЗУ назад;
— рука ПР с ЗУ поднимается на угол вверх;
— обработка заготовки в положении установа 2.
Формула циклограммы в аналитическом виде:
Fц=
Заключение
В данной курсовой работе было выполнено следующее:
подобраны элементы РТК для обработки трех деталей типа вал в условиях средне серийного производства;
спроектировано захватное устройство;
разработаны наладки захватного устройства при установке деталей на станке с ЧПУ и на транспорте-накопителе;
разработаны чертежи общего вида РТК и составлена циклограмма обработки деталей.
1. Горбацевич А. Ф. и др. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск: Высш. Школа, 1975, 288с.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4-е изд., перераб. И доп. — М.: Машиностроение, 1985. 656 с. ил.
3. Средства автоматизации загрузки и разгрузки деталей РТК для токарной обработки: метод. Указания/сост. Царев А. М. — Тольятти: ТолПИ, 1991.