Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. курсовые работы > машиностроение
Название:
Спроектировать роботизированный технологический комплекс для изготовления детали втулка

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. курсовые работы
Подкатегория: машиностроение

Цена:
1 грн



Подробное описание:

Министерство образования РФ
Тульский государственный университет
Кафедра физико-химических процессов и технологий

 

 

 


Курсовой проект
по дисциплине: «Контроль и автоматизация»
на тему: «Спроектировать роботизированный технологический комплекс для изготовления детали втулка»

 

 

Выполнил: ст.гр.430171 Зинченко Д.Н.

Проверил: Коробочкин А.И.

 

Тула, 2011


Содержание
Введение 3
1. Краткие сведения о детали «втулка» 5
1.1 Анализ чертежа детали 5
1.2 Условия работы втулки 5
1.3 Анализ технических условий на деталь «втулка» 6
2. Разработка маршрутно-технологического процесса обработки
детали «втулка» 7
3. Описание станка 8
3.1 Описание станка 16К20Ф3 8
4. Выбор и описание компоновки РТК 13
4.1 Обзор промышленных роботов 18
4.2 Выбор промышленного робота 21
4.3 Описание выбранного ПР «KUKA KR 270-2» 22
5. Разработка конструкции захватного устройства 24
5.1 Конструкция захватного устройства ПР 25
6. Составление циклограмм работы KUKA KR 270-2 на обработку
детали при единичной и массовой обработке. 28
7. Расчет времени 30
Заключение 32
Список использованной литературы 33

Введение
Современное отечественное машиностроение должно развиваться в направлении автоматизации производства с широким использованием ЭВМ и роботов, внедрения гибких технологий, позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий. Автоматизация проектирования технологии и управления производственными процессами – один из основных путей интенсификации производства, повышения его эффективности и качества продукции.
Характерным признаком современного производства является частая сменяемость изделий. Однако требования к производительности в условиях мелко- и среднесерийного производства не только не снизились, но и значительно возросли. Противоречия требований мобильности и производительности находят разрешение в создании гибких производственных систем (ГПС). Высокой эффективности производства достигают рациональным сочетанием оборудования, организации транспортных операций и управления ГПС. Растёт выпуск станков с ЧПУ и роботов.
При роботизации наметился коренной поворот от транспортно-загрузочных роботов к технологическим. В конструктивно-компоновочных решениях роботов большое внимание уделяют созданию подвесных конструкций, поворотных звеньев, электромеханических приводов и т.д.
Эффективность мероприятий по автоматизации производственных процессов высока там, где велика серийность выпускаемых изделий, высока надёжность автоматизированных процессов, минимальна частота и длительность переналадок.
Автоматизация производственных процессов является характерной чертой современного прогресса. Без автоматизации невозможны высокие темпы дальнейшего роста производительности труда. Одной из основных проблем при автоматизации технологического оборудования и, в частности, металлорежущих станков, является автоматизация загрузки заготовок и разгрузки (съема) обработанных деталей, а при создании автоматических линий, кроме того, и автоматизация транспортных перемещений между станками.
Автоматизация загрузки и разгрузки в общем комплексе задач по автоматизации технологических процессов является одной из наиболее сложных, что вызвано разнообразием процессов, а также форм и размеров заготовок (деталей). Иногда конструкция заготовок такова, что автоматизировать загрузку невозможно. Автоматизация загрузки и разгрузки оборудования, находящегося в эксплуатации, позволяет изменить процесс труда, повысить безопасность и коэффициент использования оборудования, а в некоторых случаях интенсифицировать режим его работы; полуавтоматические станки и станки с ручным управлением можно превратить в автоматы, снизив тем самым штучное время обработки, и широко использовать многостаночное обслуживание.

1. Краткие сведения о детали «втулка»
1.1 Анализ чертежа детали


Рис. 1 Чертеж детали «втулка»

Втулки резьбовые переходные для станочных устройств и приспособлений. Переходные резьбовые втулки обычно изготовляют из стали, что увеличивает долговечность резьбового отверстия при ремонте чугунных деталей. Во избежание износа в чугунные корпуса приспособлений устанавливаются переходные резьбовые втулки с наружной и внутренней резьбой.

1.2 Условия работы втулки
Деталь работает при нормальных температурах от -30 до +50, в присутствии коррозионно-активных сред (атмосферное воздействие), а также под действием средних статистических и динамических нагрузок.
Сложность конфигурации детали
Общее число поверхностей втулки не значительно, все они имеют простую форму плоскостей и тел вращения. Основные поверхности доступны традиционными методами обработки с использованием инструментов общего назначения.
Степень жесткости детали
Деталь имеет нормальную жесткость.
Данная деталь изготовлена из материала Сталь15

1.3 Анализ технических условий на деталь «втулка»
Материал детали:


2. Разработка маршрутно-технологического процесса обработки детали «втулка»
Таблица 1 - Технологический маршрут
№ Операции Наименование Содержание Тип и модель станка
005 Заготовительная - Отрезать заготовку в размер 72×188
- Удалить заусенцы
010 Многоцелевая с ЧПУ - Расточить отверстие Ø48,5 в р-р 72 мм под резьбу М52х3
- Расточить отверстие Ø54 в размер 35 мм
- Обточить Ø171 в размер 50мм под резьбу М170х3
- Обточить Ø100js16 в размер 2 мм
- Обточить Ø120js16 в размер 2 мм
- Обточить
- Обточить Ø165,5 в размер 6 мм
- Обточить поверхность Ø186h15 в размер 1,2 мм 16К20Ф3
015 Многоцелевая с ЧПУ - Подрезать торец в размер 71 мм
- Обточить Ø176h15 в размер 21 мм
- Обточить
- Нарезать резьбу М52х3 16К20Ф3
020 Сверлильная - Сверлить отверстие Ø0,5 на глубину 15мм 2М112
025 Токарная - Нарезать резьбу М170х3 16К20Ф3
030 Слесарная - зачистить рабочий контур
- прочистить отверстия
- зачистить остальное Верстак
035 Контрольная - контроль размеров Контрольная плита

Автоматизацию проводим для операций 010 и 015 «Многоцелевая с ЧПУ», которые выполняются на многоцелевом станке 16К20Ф3.

3. Описание станка
3.1 Описание станка 16К20Ф3
Назначение и конструктивные особенности.
Станок предназначен для обработки деталей из штучных заготовок с зажимом в механизированном патроне и поджимом при необходимости центром, установленном в пиноли задней бабки с механизированным перемещением пиноли. Обработка может выполнятся в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями различной сложности, включая нарезание крепежных резьб. Класс точности П, шероховатость обработанной поверхности до Ra 1,25 мкм.
Станок может быть снабжен различными устройствами числового программного управления. Так, например, станок мод. 16К20ФЗС1 работает совместно с устройством «Контур 2ПТ-71», станок мод. 16К20Ф3С2 - совместно с устройством СС221-02Р французской фирмы «Алкатель», станок мод. 16К20Ф3С4 - с устройством ЭМ-907. В настоящее время выпускается также станок мод. 16К20Т1 с устройством ЧПУ «Электроника НЦ-31».

Рис. 2. Общий вид токарного станка мод. 16К20Ф3
Основными узлами станка мод. 16К20Ф3 (рис. 2) являются основание 15, передняя (шпиндельная) бабка 14, станина 12, суппорт с кареткой 8, поворотный резцедержатель 7 и задняя бабка 4.
Основание станка представляет собой монолитную отливку. На нем устанавливается станина. Внутри основания слева помещается электродвигатель привода главного движения. В средней части основания расположен стружкосборник. В первом отсеке смонтирован насос охлаждения и размещена емкость для СОЖ.
Станина станка выполняется коробчатой формы с поперечными ребрами П-образного профиля. Важной частью станины являются направляющие, по которым перемещаются каретка суппорта и задняя бабка. В правой части станины крепится привод продольной подачи 2.
Передняя бабка закреплена на левом конце станины, и в ней находится коробка скоростей станка. Основной частью коробки скоростей является шпиндель, на который устанавливается патрон 13. Шпиндель смонтирован в двух конических роликоподшипниках. В передней бабке монтируется также датчик резьбонарезания.
Поворотный резцедержатель имеет горизонтальную ось вращения и размещается на поперечном суппорте. На нем смонтирована съемная инструментальная головка, на которой одновременно можно установить 6 резцов-вставок или 3 инструментальных блока. Поворот резцедержателя осуществляется по программе или по команде от пульта 17 станка. Поворот и зажим резцедержателя при наладке станка осуществляются вручную.
Задняя бабка служит для поддержания обрабатываемой заготовки в центрах. Она имеет пневматическое устройство, облегчающее перемещение ее по направляющим станины и предотвращающее их износ.
Приводы поперечной и продольной подач станка состоят из приводных шаговых двигателей с гидроусилителями-моментов, одноступенчатых редукторов и шариковых передач винт - гайка с винтами 9 и 6. Предусмотрена возможность установки датчиков обратной связи.
Станок имеет неподвижное и подвижное ограждения. Подвижное ограждение 16 снабжено прозрачным экраном, предохраняющим от попадания стружки и позволяющим производить наблюдение за ходом обработки.
Для обработки длинных заготовок используется люнет 11. Подвод СОЖ в зону резания производится по команде с программы или с пульта управления станка через устройство 10. Настройка нулевого положения производится в узле 5 с использованием конечного выключателя 3.
Гидропривод станка включает в себя гидростанцию 1, гидроусилитель моментов продольного хода каретки, гидроусилитель моментов поперечного хода суппорта и магистральные трубопроводы, соединяющие между собой гидравлические узлы и аппаратуру. Гидростанция состоит из регулируемого насоса с приводным электродвигателем, резервуара для масла емкостью 200 л, элементов фильтрации и охлаждения рабочей жидкости и контрольно-регулирующей аппаратуры. В резервуар заливается предварительно отфильтрованное минеральное масло марки «Турбинное 22п», уровень его не должен быть ниже контрольной отметки на маслоуказателе. Предохранительный клапан регулируемого насоса настраивается на давление Р = 40-50 кгс/см2 (3,92- 4,90 МПа).
При работе станка крутящий момент с вала шагового электродвигателя через муфту передается на входной вал гидроусилителя. При отработке шаговым двигателем определенного числа импульсов происходит поворот входного вала гидроусилителя и смещение следящего золотника гидроусилителя на соответствующую величину. Масло от насоса гидростанции под давлением поступает через щели следящего золотника и распределительный диск и воздействует на поршни ротора гидроусилителя, который поворачивает выходной вал пропорционально величине открытия щелей. Величина поворота выходного вала гидроусилителя соответствует числу импульсов, поданных на шаговый двигатель, а скорость- частоте их следования. Таким образом происходит синхронное вращение ротора шагового двигателя, выходного вала гидроусилителя с крутящим моментом, необходимым для перемещения рабочих органов.
Устройство числового программного управления смонтировано в отдельном шкафу 18.
Таблица 2. Технические характеристики токарно-винторезного станка 16К20Ф3

 


Особенности конструкции:
- высокопрочная станина выполненная литьем из чугуна марки СЧ20 с термообработанными шлифованными направляющими обеспечивают длительный срок службы и повышенную точность обработки
- привод главного движения, включающий главный двигатель 11 кВт и шпиндельную бабку обеспечивает наибольший крутящий момент до 800 Нм
- высокоточный шпиндель с отверстием 55 мм (по заказу 64 мм), позволяющий обрабатывать детали из пруткового материала зона обработки может быть оснащена как линейной наладкой, так и револьверной головкой, в зависимости от требований покупателя
- надежная защита шарико-винтовых пар обеспечивает долговечность работы механизмов перемещения по координатам X и Z станок оснащается системами ЧПУ и электроприводами, как отечественного производства, так и производства зарубежных фирм
- датчики обратной связи и резьбонарезания ВТМ-1М

4. Выбор и описание компоновки РТК
Схема планировки разрабатывается на основе имеющегося оборудования, его габаритных размеров и рационального расположения оборудования.
Планировка роботизированного комплекса неразрывно связана с его структурой. В однопредметных комплексах с одним роботом можно выделить две разновидности планировки – линейную и кольцевую. При линейной планировке обслуживаемое роботом оборудование располагается в один или два прямолинейных ряда. Такие РТК строятся на базе напольных или подвесных подвижных роботов. При кольцевой (полярной) планировке оборудование устанавливают вокруг робота в один (реже в два) дугообразный ряд. Здесь используются роботы с полярной системой координат (цилиндрической или сферической).
Сравнительно часто вход РТК (подводящий транспортёр или накопитель заготовок) и выход (отводящий транспортёр или накопитель обработанных деталей) выполняют раздельно: при значительном изменении формы и размеров изделий в процессе их обработки, а также при таких типах накопительных и транспортных устройств, которые не допускают одновременную работу с обработанными и необработанными деталями.
При расстановке оборудования необходимо обеспечить возможность подхода рабочего к станку для наблюдения за работой и вмешательства в процесс загрузки или работы станка.
Совместная работа ПР и технологического оборудования должна быть обеспечена согласованием работы системы программного управления ТС, ПР и электроавтоматики станка. К функции электроавтоматики станка по обеспечению рабочего цикла должна добавиться функция осуществления диалога между ПР, ТС и станком. Реализация диалога должна осуществляться посредством прямых и обратных команд (прямых – от ПР к станку и на зажим и разжим заготовки, включение станка и т.д.; обратных – от станка к ПР о выполнении команд, получаемых от ПР).
Металлорежущее оборудование должно быть снабжено устройствами, блокирующими его работу при открытых защитных устройствах зоны резания и незакрепленной или неправильно закрепленной заготовке.
Станки должны иметь блокировку, допускающую перемещения элементов при отсутствии вращения заготовки и при исходном положении инструмента.
В общем случае в РТК входит следующее оборудование: ПР, основное и вспомогательное (выполняющее транспортные функции, функции накопления и хранения заготовок) технологическое оборудование; специальное оборудование типа контрольно–измерительных устройств, установок для размагничивания, клеймения и т.д.; системы автоматики РТК.
Надежность функционирования РТК оценивают путем нахождения комплексного показателя надежности – коэффициента технического использования РТК, определяемого с учетом собственных простоев входящего в его состав основного и вспомогательного оборудования. Для РТК механической обработки коэффициент технического использования равен 0,8 – 0,85.
В РТК можно включить оборудование работающее с полной автоматизацией цикла и требующее мало времени на переналадку. Оборудование должно обеспечивать высокий уровень концентрации и совмещения переходов обработки. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют станки с ЧПУ. Для повышения надежности РТК необходимо обеспечить автоматизацию контроля в процессе обработки, автоматизацию подачи смазочно-охлаждающих сред в зону резания, автоматическую смену инструмента. На станках должна быть предусмотрена надежная система дробления стружки и удаления ее активным или пассивным способом.
Компоновки и параметры рабочей зоны станков, конструкции приспособлений должны обеспечивать свободный доступ руки ПР для установки и снятия заготовки. Станки должны оснащаться вспомогательными приспособлениями, компенсирующие низкие технологические возможности существующих ПР: приспособлениями для предварительного базирования заготовки, для досылки заготовок до технологических баз приспособлений. Все перемещающиеся при работе узлы станков, связанные с функционированием ПР (пиноль задней бабки, суппорты, ограждения, устройства для предварительного базирования заготовок и т.п.), должны оснащаться датчиками, фиксирующими их конечное положение.
Технологическая оснастка должна обеспечивать заданную точность установки заготовок, несмотря на то, что ПР подает заготовку в зону установки, ориентированную в недостаточной степени. В конструкции технологической оснастки предусматривают датчики, обеспечивающие закрепление заготовки только после поступления команды о ее правильном расположении в приспособлении. При обработке несимметричных заготовок оборудование должно обеспечивать останов шпинделя в заданном положении. Рабочая зона РТК должна быть защищена от стружки и брызг мазывающее-охлаждающей жидкости. Станки, при работе которых в течение смены образуется более 30 кг стружки, должны снабжаться автоматически действующими конвейерами для ее удаления. Если при работе образуется менее 30кг стружки, то станки должны снабжаться тарой для ее приема.
При применении патронных станков необходимо обеспечить поджим заготовки к базам приспособления. Это осуществляется установкой толкателей на подвижных узлах станка или соответствующей конструкцией захватного устройства. При расстановке оборудования необходимо обеспечить возможность подхода рабочего к станку для наблюдения за работой и вмешательства в процесс загрузки или работы станка.
На базе одних и тех же моделей станков могут создаваться РТК различных компоновок, комплектуемые ПР, обладающими различными технологическими и техническими возможностями.
Наибольшее распространения получили следующие компоновочные решения РТК: одностаночные – из одного станка, обслуживаемого ПР, расположенным над станком, рядом со станком или встроенным в станок; многостаночные круговой компоновки с применением ПР.
Линейные компоновки РТК с применением ПР характеризуются следующими особенностями:
- занимают меньшую производственную площадь, чем комплексы круговой компоновки;
- обеспечивают переналадку и ремонт оборудования без останова работы всего комплекса, возможность визуального наблюдения за работой оборудования;
- обеспечивают переналадку и ремонт оборудования без останова работы всего комплекса, возможность визуального наблюдения за работой оборудования;
- обеспечивают безопасные условия работы обслуживающего персонала и обслуживание одним ПР трех станков и более.
Достоинством РТК круговой компоновки, обслуживаемого напольным промышленных роботов, является то, что промышленных роботов этого типа характеризуется малой материалоемкостью и простотой обслуживания.
Основное достоинство одностаночного РТК со встроенным в станок промышленным роботом — минимальная (по сравнению с РТК других компоновок) производственная площадь, требующаяся для размещения комплекса.

Рис. 3. Планировка РТК
1. Станок с ЧПУ 16К30Ф3
2. Промышленный робот «KUKA KR 270-2»
3. Тактовый стол СТ-350
4. Рабочая зона промышленного робота.
5. Склад готовых деталей

4.1 Обзор промышленных роботов
Промышленным роботом (ПР) называют автоматические быстропереналаживаемые универсальные манипуляторы с программным управлением, способные с помощью механических рук производить захват, ориентацию и транспортирование обрабатываемых деталей или выполнять разнообразные операции, относящиеся к деятельности человека. Промышленные роботы применяют как для выполнения основных технологических операций (окраски, резки, точечной сварки и т.д.), так и для выполнения вспомогательных операций (обслуживания оборудования, выполнения погрузочно-разгрузочных работ при обслуживании металлорежущего, сборочного, кузнечно-прессового, литейного и другого оборудования, и т. Д.).
Роботы позволяют освободить человека от выполнения тяжелого, быстро-утомляющего ручного труда, а также в тех случаях, когда работа связана с использованием вредных веществ.
Промышленные роботы позволяют интенсифицировать использование технологического оборудования, повысить сменность его работы, уменьшить дефицит вспомогательного персонала и рабочих основного производства. Робот не утомляется, он практически нечувствителен к условиям труда. Моральное старение промышленных роботов происходит очень медленно, так как при смене объектов производства достаточно заменить простую и недорогую сменную оснастку и программу. Поэтому роботы могут быть многократно использованы.
ПР классифицируют (ГОСТ 25685-83) по следующим признакам: специализации, грузоподъемности, числу степеней подвижности, возможности передвижения, способу установки на рабочем месте, видам системы координат, привода, управления, способу программирования.

Рис. 4 Основные конструктивно-компоновочные схемы ПР
Роботы можно разделить на три типа (поколения):
Роботы I типа (роботы с обучением) – обладающие способностью запоминать программу по выполнению разнообразных операций, относящихся к сфере деятельности человека; обладающие автономными свойствами и имеющие очень ограниченные возможности по восприятию рабочей среды. Движения осуществляются по жесткой программе.
Роботы II типа (адаптивные роботы) – имеют датчики обратной связи, воспринимающие информацию от окружающей среды. Такие роботы имеют основную программу и подпрограммы, которые выбираются в зависимости от информации, полученной от внешней среды. Следовательно, такие роботы, имеющие ЭВМ или обслуживаемые ЭВМ, обладают «зрением» и «осязанием» и способны «ориентироваться» в окружающей обстановке.
Роботы III типа («интеллектуальные» роботы) – наделены искусственным интеллектом. Для их работы достаточно задать конечную цель работы, т.е. алгоритм поиска. Такие роботы могут воспринимать и логически оценивать окружающую обстановку и определять движения, необходимые для достижения заданной цели работы. Для управления интеллектуальными роботами требуются средства вычислительной техники.
Роботы I типа с цикловыми, контурными и позиционными системами программного управления успешно применяют для автоматизации загрузки-выгрузки обрабатываемых деталей, а также для выполнения транспортных и вспомогательных операций на металлорежущих станках. Применение этих роботов особенно эффективно на автоматизированных участках и в автоматических линиях из станков с ЧПУ при групповой обработке. Роботы I типа относительно просты, недороги и надежны.
По степени универсальности промышленные роботы делят на три группы:
1) универсальные, предназначенные для выполнения комплекса как основных, так и вспомогательных операций независимо от типа производства с автоматической сменой захватного устройства и обладающие наибольшим числом степеней свободы;
2) специализированные, предназначенные для работы с деталями определенного класса, ограничиваемые видом производства (кузнечное, литейное, механосборочное и т.д.) с автоматической сменой захватного устройства и обладающие ограниченным числом степеней свободы;
3) специальные, предназначенные для выполнения работы только с определенными деталями по строго зафиксированной программе и обладающие одной-тремя степенями свободы.
По грузоподъемности их делят на роботы малой (до 50 Н), средней (50- 400 Н), большой (более 400 Н) грузоподъемности. Роботы могут иметь гидравлический, пневматический, электрический и комбинированный силовые приводы рабочих органов. По степени конструктивной связи со станком роботы могут быть стационарными, передвижными, подвесными. Они могут работать в декартовой, цилиндрической, сферической и смешанной системах координат.

4.2 Выбор промышленного робота

Технические характеристики промышленного робота согласно ГОСТ 25685-83 включают номинальную грузоподъемность, зону обслуживания роботом, рабочую зону ПР, число степеней подвижности, скорость перемещения по степени подвижности, погрешность позиционирования рабочего органа, погрешность отработки траектории рабочего органа.
Грузоподъемность – наибольшая масса захватываемого ПР объекта производства, при которой гарантируется захватывание, удерживание и обеспечение установленных значений эксплуатационных характеристик ПР.
Число степеней подвижности ПР – это сумма возможных координатных движений захваченной детали относительно неподвижного звена: стойки, основания и т. Д. (движение зажима детали захватным устройством здесь не учитывается).
Зона обслуживания ПР – это пространство, котором рабочий орган выполняет свои функции в соответствии с назначением робота и установленными значениями его характеристик.
Рабочая зона ПР – это пространство, в котором может находиться рабочий орган при его функционировании. Рабочая зона может иметь объем от 0,01м3 (при особо точных операциях) и свыше 10м3 (для передвижных роботов).
Погрешность позиционирования – отклонение положения рабочего органа от заданного управляющей программой. Большинство современных ПР имеет погрешность ± 0,1 … 2,5 – мм (для грубых работ от ±1> до ±5 мм, для точных работ от ±0,1 до ±1 мм, для высокоточных работ до ±0,1 мм).[6]
Исходя из выше сказанного выбираем ПР модели «KUKA KR 270-2», который обеспечивает необходимую грузоподъемность, рабочая зона достаточна для загрузки/разгрузки детали на станок.

4.3 Описание выбранного ПР «KUKA KR 270-2»
«KUKA Roboter GmbH» — немецкая компания, производитель промышленных роботов и автоматизированных систем для различных отраслей промышленности — от автомобилей и конструкций из металлов до пищи и пластмасс.
Компания «KUKA» имеет региональные производственные подразделения и предприятия по сборке робототехники в 6 странах мира, а также службы обслуживания клиентов по всей Европе и Азии.
Роботы KUKA широко используются на заводах для выполнения операций по сварке, погрузке, паллетизации, упаковке, обработке и прочих автоматизированных операций, а также в больницах в области хирургии головного мозга и рентгенографии.
Невероятно мощные двигатели, редукторы и сервоприводы - это характеристики роботов серии 2000, обеспечивающие еще большую мощность и открывающие еще большие возможности. Большие радиусы действия, а также широкий спектр моделей с грузоподъемностью от 150 до 270 кг позволяют найти оптимальное конструктивное решение, соответствующее области применения. Благодаря последовательной модульной структуре и широким возможностям расширения, технические характеристики роботов серии 2000 при необходимости могут быть улучшены. Это означает высокий уровень надежности инвестирования и планирования.

Рис. 5. ПР KUKA KR 270-2
1. Запястье
2. Рука
3. Плечо
4. Баланс системы (противовес)
5. Карусель
6. Основная стойка
Устройство данного типа может обслуживать один или два станка и образовывать вместе с накопительными и транспортными устройствами гибкий производственный обрабатывающий комплекс, предназначенный для продолжительной работы без участия оператора.
Типовой рабочий цикл ПР при смене заготовки на токарном станке с ЧПУ включает в себя следующие этапы: подвод руки ПР к патрону станка — захват обработанной детали — отвод руки в исходную точку — подвод руки к тактовому столу — опускание детали — захват очередной заготовки — подвод заготовки к патрону станка — освобождение заготовки после зажима ее в патроне — отвод руки в исходную точку — начало цикла обработки на станке.
Таблица 3. Техническая характеристика.
Количество осей 6
Полезная нагрузка 270
Повторяемость ±0,06
Вес 1412 кг
Угол поворота ±185°
Точность позиционирования ± 0,1 мм
Радиус действия 2700 мм
Максимальная
скорость Ось 1 85°/сек
Ось 2 79°/сек
Ось 3 77°/сек
Ось 4 100°/сек
Ось 5 100°/сек
Ось 6 156°/сек


5. Разработка конструкции захватного устройства
Захватные устройства (ЗУ) промышленных роботов (ПР) и манипуляторов (М) служат для захватывания и удержания в определенном положении объектов манипулирования. Эти объекты могут иметь различные размеры, форму, массу и обладать разнообразными физическими свойствами, поэтому ЗУ относятся к числу сменных элементов ПР. Как правило, ПР и M комплектуют набором типовых (для данной модели) ЗУ, которые можно менять в зависимости от требований конкретного рабочего задания. Иногда на типовой захват устанавливают сменные рабочие элементы (губки, присоски и т. п.). К ЗУ предъявляются требования общего характера и специальные, связанные с конкретными условиями работы. К числу обязательных требований относятся надежность захватывания и удержания объекта, стабильность базирования, недопустимость повреждений или разрушения объектов. Прочность ЗУ должна быть высокой при малых габаритных размерах и массе. Особое внимание должно быть обращено на надежность крепления ЗУ к руке ПР. При обслуживании одним ПР нескольких единиц оборудования применение широкодиапазонных ЗУ или их автоматическая смена может оказаться единственно возможным решением, если одновременно обрабатываются детали различных конфигурации и массы. Поэтому к ЗУ для ПР, работающих в условиях серийного производства, предъявляются дополнительные требования: широкодиапазонность (возможность захватывания и базирования деталей в широком диапазоне массы, размеров и формы), обеспечение захватывания близко расположенных деталей, легкость и быстрота замены (вплоть до автоматической смены ЗУ). В ряде случаев необходимо автоматическое изменение усилия удержания объекта в зависимости от массы детали. В последнее время ведутся разработки конструкций ЗУ, способных захватывать и базировать не ориентировано расположенные объекты.

5.1 Конструкция захватного устройства ПР
При конструировании необходимо учитывать возможность обеспечения требований взаимозаменяемости, жесткости и точности соединения захвата с рукой робота.
Рука используется для перемещения кисти с захватом. Она представляет собой консоль и может осуществлять различные пространственные перемещения. Конструкции рук могут быть шарнирными, подобно руке человека, и без сочленений, использующие для перемещений механизм реечной передачи, поршневой цилиндр и т. д. Поворот может быть осуществлен с помощью червячной пары или лопастного гидроцилиндра. В простых моделях роботов рука перемещается с помощью поршневых цилиндров.


Рис. 6. Схема работы захватывающего устройства
На рис. 6 показана схема работы ЗУ для схватывания валов или фланцев за наружную поверхность. На корпусе 7 закреплена направляющая 5, несущая запирающую планку 4. По направляющей может скользить поддерживаемая пружиной 6 головка 3, в которой шарнирно закреплены губки 1. Когда деталь удерживается губками ЗУ, планка 4 входит между верхними концами губок, препятствуя их раскрытию. При укладке детали на разгрузочную позицию ЗУ перемещается вниз до контакта детали с поверхностью установки. При этом головка 3 за счет упора 2 упирается в деталь и останавливается, a корпус 7 продолжает опускаться. Планка 4 опускается и высвобождает губки 1, которые расходятся под действием пружины 13. Одновременно срабатывает стопорное устройство, состоящее из свободно вращающейся защелки 11, которая размещена на оси 12, нижней втулки 9, которая закреплена на корпусе 7, и верхней втулки 8. Втулка 8 имеет храповые зубья только снизу, а втулка 9 имеет зубья сверху и снизу и, кроме того, снабжена прорезью по форме защелки, у которой имеются треугольные выступы, смещенные относительно храповых, зубьев. При сближении корпуса 7 и головки 3 защелка входит в зацепление с верхними храповыми зубьями и поворачивается на 45°. Когда корпус и головка расходятся, защелка входит в зацепление с верхними храповыми зубьями втулки 9, поворачивается еще на 45° и ее выступы 10 попадают в прорезь. При этом запирающая планка 4 перемещается между верхними концами губок, обеспечивая зажим детали.
Чтобы разомкнуть систему, необходимо произвести еще одно сближение корпуса и головки: защелка опять войдет в зацепление с храповыми зубьями верхней втулки и повернется на 45о, а когда корпус 7 и головка 3 станут расходиться, защелка 11 войдет в зацепление с храповыми зубьями верхней втулки 5, повернется еще на 45о и будет удержана ею. Губки ЗУ при этом окажутся раскрытыми, как это и показано на рис 6 справа.
Командные ЗУ. Наиболее распространены конструкции клещевого типа. Движение губок обеспечивается пневмо-, гидро- или электроприводом. Преимущества пневмопривода — простота, удобство подвода энергии (один шланг), отсутствие течи легкость регулирования усилия зажима, возможность использования в агрессивных средах и зонах высоких температур. Недостаток – большие габаритные размеры при сравнительно малых усилиях зажима. Гидропривод широко применяют, так как он обеспечивает значительные усилия зажима при малых габаритных размерах и его можно легко регулировать. Электропривод ввиду сравнительной сложности пока применяют ограниченно.

6. Составление циклограмм работы KUKA KR 270-2 на обработку детали при единичной и массовой обработке.
Описание движения KUKA KR 270-2 при единичной обработке.

1. Перемещение руки-манипулятора вниз, захват заготовки со стола 1
2. Перемещение руки-манипулятора вверх
3. Перемещение руки-манипулятора на 90° к станку 1
4. Перемещение руки-манипулятора вниз, установка заготовки в центра станка, отвод руки-манипулятора
5. Обработка, подвод руки-манипулятора после обработки, захват обработанной заготовки
6. Перемещение руки-манипулятора вверх
7. Перемещение руки-манипулятора на -180° к станку 2
8. Перемещение руки-манипулятора вниз, установка заготовки в центра станка, отвод руки-манипулятора
9. Обработка, подвод руки-манипулятора после обработки, захват обработанной заготовки
10. Перемещение руки-манипулятора вверх
11. Перемещение руки-манипулятора на -90° к столу 2
12. Перемещение руки-манипулятора вниз, установка детали на стол
13. Перемещение руки-манипулятора вверх
14. Перемещение руки-манипулятора на 180° к столу 1, поворот стола на 180°, перемещение руки-манипулятора 2 на -90° к столу 2
15. Перемещение руки-манипулятора 2 вниз, захват детали
16. Перемещение руки-манипулятора 2 вверх
17. Перемещение руки-манипулятора 2 на 180° к складу готовых деталей, поворот стола на 180°
18. Перемещение руки-манипулятора 2 вниз, разжим детали
19. Перемещение руки-манипулятора 2 вверх
20. Перемещение руки-манипулятора 2 на -90°

Описание движения KUKA KR 270-2 при массовой обработке.

1. Перемещение руки-манипулятора вниз, захват заготовки со стола 1
2. Перемещение руки-манипулятора вверх
3. Перемещение руки-манипулятора на 90° к станку 1
4. Перемещение руки-манипулятора вниз, установка заготовки в центра станка
5. Перемещение руки-манипулятора вверх
6. Перемещение руки-манипулятора на -180° к станку 2
7. Перемещение руки-манипулятора вниз, захват заготовки
8. Перемещение руки-манипулятора вверх
9. Перемещение руки-манипулятора на -90° к столу 2
10. Перемещение руки-манипулятора вниз, установка детали на стол 2, поворот стола на 180°, захват заготовки
11. Перемещение руки-манипулятора вверх
12. Перемещение руки-манипулятора на 90° к станку 2,
Перемещение руки-манипулятора 2 на -90° к столу 2
13. Перемещение руки-манипулятора вниз, установка заготовки в центра Перемещение руки-манипулятора 2 вниз, захват детали
14. Перемещение руки-манипулятора вверх
Перемещение руки-манипулятора 2 вверх
15. Перемещение руки-манипулятора на 180° к станку 1
Перемещение руки-манипулятора 2 на 180° к складу готовых деталей, поворот стола на 180°
16. Перемещение руки-манипулятора вниз, захват заготовки
Перемещение руки-манипулятора 2 вниз, разжим детали
17. Перемещение руки-манипулятора вверх
Перемещение руки-манипулятора 2 вверх
18. Перемещение руки-манипулятора на 90 к столу 2
Перемещение руки-манипулятора 2 на -90°
19. Перемещение руки-манипулятора вниз, установка заготовки на стол 2
20. Перемещение руки-манипулятора вверх
21. Перемещение руки-манипулятора на -180 к столу 1

7. Расчет времени
Для определения необходимой производительности, рассчитываем время обработки единицы продукции (штучное время):
tШТ = tМ + tВСПОМ ,
где tМ = 3,45 мин – время механообработки, tВСПОМ – время вспомогательных операций.
Время вспомогательных операций для обрабатываемой детали складывается из:
1-время движения руки вниз, к столу 1 tВ1=1сек;
2-зажим роботом 1 заготовки tВ2=1сек;
3-время движения руки вверх tВ3=tВ1=1сек;
4-поворот робота на 90° tВ4=1,7сек;
5-ввод руки робота 1 в рабочую зону станка tВ5=1сек
6-закрепление детали в центрах tВ6=1,2сек;
7-разжатие схвата (1,5сек) и отвод руки манипулятора из рабочей зоны станка tВ7=1,9сек;
8-ввод руки робота 1 в рабочую зону станка, захват заготовки, tВ8=2сек;
9-время движения руки вверх tВ9=1сек;
10-поворот робота на 180° к станку 2 tВ10=3,4сек;
11-ввод руки робота 1 в рабочую зону станка 2, закрепление детали в центрах, разжатие схвата и отвод руки манипулятора из рабочей зоны станка tВ11=1+1,2+1,9=4,1сек;
12-ввод руки робота 1 в рабочую зону станка 2, захват заготовки, время движения руки вверх, поворот робота на 90° к столу 2 tВ12=0,4+1+1+1,9=4,3сек;
13-время движения руки вниз к столу 2, разжатие схвата, время движения руки вверх tВ13=1+1,5+1=3,5сек;
………………………………………………………………………………………
14-поворот робота 2 на 90° tВ14=1,7сек.
15-зажим роботом 2 заготовки tВ15=1сек;
16-время движения руки робота 2 вверх tВ16=1сек;
17-поворот робота 2 от стола 2 к складу готовых деталей на 180° tВ17=3,4сек;
18- время движения руки робота 2 вниз, tВ18=1сек;
19-разжатие схвата и отвод руки манипулятора из рабочей зоны станка tВ19=1,5сек;
tВСПОМ = 1+1+1+1,7+…….+1,5 = 36,6 сек = 0,61 мин,
tШТ = tМ+ tВСПОМ = 3,45+0,61 = 4,06 мин.
Зная штучное время, определяем количество деталей, которые могут быть обработаны за смену (8 часов = 480 мин):
N = 480/4,06 = 118 шт.
Чтобы скорректировать возможную погрешность вычисления, принимаем необходимый запас деталей, равным 120 шт.

Заключение.
В данном курсовом проекте был спроектирован робото-технологический комплекс для автоматизированной обработки детали «втулка» на базе станка с ЧПУ мод. 16К20Ф3. Для РТК был взят промышленный робот напольного типа модели KUKA KR 270-2. Для него была спроектирована конструкция специального быстросменного схвата. Так же для ПР была разработана циклограмма работы и приведено подробное описание его движения и перемещения при единичной обработке.


Список использованной литературы
1. Справочник технолога - машиностроителя: Т.2./под редакцией А.Г. Косиловой - М.: Машиностроение, 1986 - 496 с.
2. Справочник инструментальщика / Ординарцев И.А. и др. – Л.: Машиностроение, 1987 – 846с
3. "Справочник технолога машиностроителя". Справочник в двух томах; Том 2. Под редакцией А.Г. Косиловой, Р.Е. Мещерякова. - 4-е издание, переработанное и дополненное. – М.: "Машиностроение", 1986. - 496с.
4. Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учеб. пособие для вузов/Ю. М. Соломенцев, К. П. Жуков, Ю. А. Павлов и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1989. – 192 с.; ил.
5. Промышленные роботы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учеб. пособие для вузов/ Ю. М. Соломенцев, К. П. Жуков, Ю. А. Павлов и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1989. – 192 с.; ил.
6. Локтева С.Е. Станки с программным управлением и промышленные роботы. – М.: Машиностроение, 1986, – 320 с.
7. Современные промышленные роботы: Каталог/ Под ред. Ю. Г. Козырева, Я. А. Шифрина. – М.: Машиностроение, 1984. – 152 с.; ил. (Автоматические манипуляторы и робототехнические системы).
8. Суслов А.Г. Технология машиностроения: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. – 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2007. 430 с.




Комментарий:

Курсовая работа - отлично!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы