Проектирование робототехнических комплексов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Анализ конструкции детали и технологического процесса ее изготовления

Разработка технологического процесса изготовления детали в условиях автоматизированного производства

Выбор технологического оборудования, промышленного робота, накопителя деталей

Выбор структуры РТК и разработка компоновки

Разработка алгоритма работы РТК

Производительность РТК, коэффициент использования оборудования

Вывод

Список используемой литературы

Введение

Выполнения работы по проектированию РТК актуально и необходимо в настоящее время. Автоматизация технологического процесса изготовления детали с помощью промышленных роботов, применение станков ЧПУ и РТК позволяют значительно уменьшить время изготовления детали, увеличить производительность, за счет сокращения основного и вспомогательного времени на обработку.

Применение РТК обеспечивает:

-высокое качество продукции, при более экономичном использовании физического труда, материалов и энергии;

-сокращение периода времени от возникновения потребности в изделии до получения готовой продукции;

-возможность расширения производства без увеличения трудовых ресурсов;

-возможность полностью исключить или существенно снизить отрицательное воздействие производственного процесса на человека, поскольку человек заменяется автоматами различного служебного назначения, которые могут работать в тяжелых, вредных и опасных для здоровья человека условиях.

-стимулирование повышение интеллекта человека и заинтересованность в работе;

-освобождение человека от монотонного и тяжелого труда;

-повышение роста благосостояния членов общества.

Анализ конструкции детали и технологического процесса ее изготовления

робототехнический комплекс изготовление деталь кронштейн

1. Наименование детали - кронштейн. Кронштейн служит для крепления крыльев на самолете. Крылья крепятся к ним с помощью высокопрочных болтов диаметром 8 мм с посадкой натяга р6.

2.Технические требования к заготовке:

1) Вид заготовки - поковка по ОСТ 1.90073-85

2) Группа контроля III.

3) Штамповочный уклон 5°

4) Неуказанные штамповочные радиусы 3мм.

5) Предельные отклонения размеров поковки по ОСТ1 41187-78

6) Класс точности отливки - 5.

3.Так как деталь находиться в крыле самолета и утяжеление нежелательно, то деталь изготавливается из лёгкого алюминиевого сплава.

Материал - АК6Т1

Химический состав сплава:

Al - основа;

Si - 0,7-1,2;

Mn - 0,4-0,8;

Mg - 0,4-0,8;

Cu - 1,8-2,6;

Fe - 0,7;

Ni - 0,1;

Zn - 0,3;

Ti - 0,1;

Т1-закаленные и искусственно состаренные.

4. Масса заготовки - 2кг.

Масса детали - 0,740кг.

5. Годовой объем выпуска - 1000 штук. Это среднесерийное производство.

Технологический процесс изготовления детали:

050 Разметочная операция.

010 Фрезерная операция.

015 Фрезерная операция.

020 Сверлильная операция.

025 Комбинированная операция.

030 Контрольная операция.

Разработка технологического процесса изготовления детали в условиях автоматизированного производства

Подготовка баз на обрабатываемой детали производится вне РТК. Деталь полностью обрабатывается в условиях РТК за одну операцию, что значительно повышает точность обработки, т.к. не происходит смена баз. Поэтому для автоматизации выбираю операцию 025 - комбинированную.

Настроечной базой является два просверленных отверстия. Контактной базой является обработанная на предшествующих операциях плоскость основания кронштейна. Упорной базой являются проушины кронштейна на которые устанавливаются прижимы.

Время комбинированной операции 228 минуты.

Выбор технологического оборудования, промышленного робота, накопителя деталей

1.Выбор технологического оборудования.

Для проектирования РТК выбираем два станка, это увеличивает производительность в два раза.

По технологическому процессу был выбран многооперационный станок DMU 50V с вертикальным расположением шпинделя с системой ЧПУ HEIDENHAIN iTNC 426. Применение станков с ЧПУ существенно уменьшает вспомогательное и основное время на обработку детали по сравнению с универсальными станками.

Техническая характеристика станка DMU 50V:

Рабочие хода:

X (прод) 500мм

Y (попереч) 380мм

Z (вертик) 500мм

Зажим инструмента:

гидромеханический, усилие зажима 12kH

Главный привод:

асинхронный регулируемый цифровой интегрируемый шпиндель-двигатель

Мощность: 15кW

Диапазон чисел оборотов шпинделя: 1-8000 1/мин

Крутящий момент: 130Hм

Приводы подач:

отдельные асинхронные регулируемые цифровые

Диапазон подач X,Y,Z 1-10000 мм/мин

Быстрые хода X,Y,Z 30 м/мин

Усилие подачи X,Y 4000 Н

Z 6000 Н

Направляющие: роликовые

Измерительные системы:

прямые, фотоэлектрическое разрешение 0,001мм

Максимальный диаметр инструмента 80-130мм

Количество инструмента 60 шт.

Максимальная длина инструмента 280 мм.

Максимальный вес инструмента 6 кг

Стол 500*380мм

Подвод воздуха 6 Бар

Мощность 20кВА/80А

Напряжение 400В 50 Гц

Расход воздуха 7 куб м/час

Вес станка 3500 кг

Габариты 3000х3300х2400 мм

2. Выбор промышленного робота.

В производстве основным средством подачи и загрузки деталей является промышленный робот. Учитывая назначение робота - для погрузочно-разгрузочных работ, размеры рабочей зоны, число степеней подвижности, точность позиционирования, требуемая производительность, выбираем, робот модели «Sandstrand», который оборудован одной рукой и двумя схватами, что позволяет уменьшить время простоя станка за счет уменьшения времени действия робота.



Техническая характеристика робота модели «Sandstrand»:

Номинальная грузоподъемность, кг 11,35 Число степеней подвижности 5 Число рук/захватов на руку 1/2 Тип привода Электромеханический Устройство управления Мини-ЭВМ Nova1200 Число программируемых координат 5 Способ программирования перемещений Обучение по первому циклу Ёмкость памяти системы, число слов 4096 Погрешность позиционирования,мм ±0,3 Максимальный радиус зоны обслуживания R,мм 1207 Масса,кг 363 Угловые перемещения, град. :

fi (со скоростью 40 град/сек).................330teta1 (со скоростью 18 град/сек).............70teta2 (со скоростью 32 град/сек)............105teta3 (со скоростью 36 град/сек)............270alpha(со скоростью 77 град/сек)............360

3. Выбор загрузочного устройства.

Загрузочное устройство выполнено в виде тактового стола типа СТ220, на платформы которого устанавливаются в ориентированном виде заготовки и обработанные детали.



Техническая характеристика тактового стола СТ220:

Тип стола Пластинчатый

Тип привода Электрический

Размер паллет, мм 230х230

Число паллет 24

Максимальный диаметр детали, устанавливаемой на на паллете, мм 200

Грузоподъемность одной паллеты, кг 20

Время поворота с позиции на позицию, с 12

Точность позиционирования паллет, мм 1

Мощность электродвигателя, кВт 0,55

Габаритные размеры стола, мм

длина 3260

ширина 700

высота 1085

Масса стола, кг 365

Габаритные размеры электрошкафа, мм 550х260х290

Скорость перемещения, м/c 0.25

Выбор структуры РТК и разработка компоновки

Роботизированный комплекс состоит из двух станков DMU 50V, которые обслуживаются роботом модели «Sandstrand» и тактовым столом СТ220. Паллеты с заготовками подаются на тактовый стол1, с которого робот снимает заготовку и переносит ее на обработку на первый станок. По окончанию обработки на первом станке робот снимает готовую деталь схватом1, а схватом2 вводит заготовку и начинается обработка по УП. Далее робот переносит готовую деталь на тактовый стол 2. После этого берет заготовку с тактового стола1 и после окончании обработки на втором станке, снимает готовую деталь схватом1, а схватом2 вводит заготовку и начинается обработка по УП. Далее цикл повторяется.

Схват робота зажимает деталь по поверхностям 1 и 2, указанные на рис.1.

Базирование детали на тактовом столе осуществляется по основанию, указанное на рис.2.



Компоновка РТК.

Разработка алгоритма работы РТК

	Наименование операции	Переход	Скорость перемещения, мм/с, град/с	Величина перемещения, мм	Время, с
1.	Открытие ограждений станка1.		-	-	2
2.	Выдвижение руки робота в рабочую зону станка1.	1-2	32 град/с	300	1,5
3.	ПР опускает схваты.	2-3	36 град/с	100	0,5
4.	Схват1 зажимает деталь.		-	-	1
5.	Приспособление станка1 разжимает заготовку.		-	-	1
6.	ПР поднимает схваты.	3-2	36 град/с	100	0,5
7.	Поворот заготовки и детали на 180? (ротация схватов).		77 град/с	-	2,4
8.	ПР опускает схваты.	2-3	36 град/с	100	0,5
9.	Приспособление станка1 зажимает заготовку.		-	-	1
10.	Схват2 робота открывается.		-	-	1
11.	ПР поднимает схваты.	3-2	36 град/с	100	0,5
12.	Втягивание руки робота из рабочей зоны станка1.	2-1	32 град/с	250	1,5
13.	Закрытие ограждение станка1.		-	-	2
14.	Включается управляющая программа станка1 по обработке детали.		-	-	228
15.	Поворот ПР к тактовому столу1.	1-4	40 град/с	75?	1,9
16.	Выдвижение руки робота к тактовому столу1.	4-5	32 град/с	250	1,5
17.	ПР опускает схваты с деталью к паллету.	5-6	36 град/с	100	0,5
18.	Схват1 робота открывается.		-	-	1
19	ПР поднимает схваты над ТС1.	6-5	36 град/с	100	0,5
20.	Тактовый стол1 перемещает паллеты на один шаг (на позицию загрузки-выгрузки поступает пустой паллет).		250мм/с	250	1
21.	Втягивание руки робота.	5-4	32 град/с	250	1,5
22.	Поворот ПР к тактовому столу2.	4-7	40 град/с	61?	1,5
23.	Выдвижение руки робота к тактовому столу2.	7-8	32 град/с	250	1,5
24.	ПР опускает схваты к заготовкам.	8-9	36 град/с	100	0,5
25.	Схват2 зажимает заготовку.		-	-	1
26.	ПР поднимает заготовку над ТС2.	9-8	36 град/с	100	0,5
27.	Тактовый стол2 перемещает паллеты на один шаг (на позицию загрузки-выгрузки поступает заготовка).		250мм/с	250	1
28.	Втягивание руки робота.	8-7	32 град/с	250	1,5
29.	Поворот ПР к станку2.	7-10	40 град/с	75?	1,5
30.	Ожидание команды от ЧПУ станка2.		-	-	6807,7
31.	Открытие ограждений станка2.		-	-	2
32.	Выдвижение руки робота в рабочую зону станка2.	10-11	32 град/с	300	1,5
33.	ПР опускает схваты.	11-12	36 град/с	100	0,5
34.	Схват1 зажимает деталь.		-	-	1
35.	Приспособление станка2 разжимает деталь.		-	-	1
36.	ПР поднимает схваты.	12-11	36 град/с	100	0,5
37.	Поворот заготовки и детали на 180? (ротация схватов).		77 град/с	-	2,4
38.	ПР опускает схваты.	11-12	36 град/с	100	0,5
39.	Приспособление станка2 зажимает заготовку.		-	-	1
40.	Схват2 робота открывается.		-	-	1
41.	ПР поднимает схваты.	12-11	36 град/с	100	0,5
42.	Втягивание руки робота из рабочей зоны станка2.	11-10	32 град/с	300	1,5
43.	Закрытие ограждение станка2.		-	-	2
44.	Включается управляющая программа станка2 по обработке детали.		-	-	228
45.	Поворот ПР к тактовому столу1.	10-4	40 град/с	136?	3,4
46.	Выдвижение руки робота к тактовому столу1.	4-5	32 град/с	250	1,5
47.	ПР опускает схваты с деталью к паллету.	5-6	36 град/с	100	0,5
48.	Схват1 робота открывается.		-	-	1
49.	ПР поднимает схваты над ТС1.	6-5	36 град/с	100	0,5
50.	Тактовый стол1 перемещает паллеты на один шаг (на позицию загрузки-выгрузки поступает пустой паллет).		250мм/с	250	1
51.	Втягивание руки робота.	5-4	32 град/с	250	1,5
52.	Поворот ПР к тактовому столу2.	4-7	40 град/с	61?	1,5
53.	Выдвижение руки робота к тактовому столу2.	7-8	32 град/с	250	1,5
54.	ПР опускает схваты к заготовкам.	8-9	36 град/с	100	0,5
55.	Схват2 зажимает заготовку.		-	-	1
56.	ПР поднимает заготовку над ТС2.	9-8	36 град/с	100	0,5
57.	Тактовый стол2 перемещает паллеты на один шаг (на позицию загрузки-выгрузки поступает заготовка).		250мм/с	250	1
58.	Втягивание руки робота.	8-7	32 град/с	250	1,5
59.	Поворот ПР к станку1.	7-1	40 град/с	136?	3,4
60.	Ожидание команды от ЧПУ станка1.		-	-	6819,8
61.	Открытие ограждений станка1.		-	-	2
62.	Выдвижение руки робота в рабочую зону станка1.	1-2	32 град/с	300	1,5
63.	ПР опускает схваты.	2-3	36 град/с	100	0,5
64.	Схват1 зажимает деталь.		-	-	1
65.	Приспособление станка1 разжимает деталь.		-	-	1
66.	ПР поднимает схваты.	3-2	36 град/с	100	0,5
67.	Поворот заготовки и детали на 180? (ротация схватов).		77 град/с	-	2,4
68.	ПР опускает схваты.	2-3	36 град/с	100	0,5
69.	Приспособление станка1 зажимает заготовку.		-	-	1
70.	Схват2 робота открывается.		-	-	1
71.	ПР поднимает схваты.	3-2	36 град/с	100	0,5
72.	Втягивание руки робота из рабочей зоны станка1.	2-1	32 град/с	250	1,5
73.	Закрытие ограждение станка1.		-	-	2
74.	Включается управляющая программа станка2 по обработке детали.		-	-	228
75.	Повтор операций, начиная с пункта 15.

Производительность РТК, коэффициент использования оборудования

Эффективность использования оборудования может быть оценена с помощью безразмерных коэффициентов

Чем чаще и длительнее простои, тем ниже производительность. Влияние внецикловых простоев на производительность можно оценить, используя коэффициенты:

- коэффициент использования, характеризующий эффективность использования оборудовании, т.е. доля времени обработки в общем объеме.

- коэффициент технического использования, характеризующий, прежде всего долговечность, качество надежность механизмов и инструментов, стабильность технологического процесса Его значение показывает какую долю времени работает оборудование при условии обеспечения всем необходимым.

- коэффициент загрузки. Его значение показывает, какую долю времени машина (оборудование) обеспечена всем необходимым.

- время цикла;

- времы рабочих ходов;

- время холостых ходов;

- собственные потери (1,5% - потери на простой по инструменту, 3,9% - потери на простой по оборудованию).

- потери с учетом всех потерь по внешним причинам (18,8% - потери на простой по организационным причинам, 2,2% - брак, 8,8% - потери на переналадку).

,

Где - коэффициент технического использования;

- коэффициент загрузки.

Т.е оборудование используется на 74%.

- коэффициент роста производительности труда.

Коэффициент роста производительности труда равный 3,7 показывает нам, что при использовании РТК производительность увеличивается в 3,7 раза, чем при обычной обработке без применения РТК.

Вывод

В данной работе был спроектирован роботизированной комплекс для выполнения операций по обработке детали «кронштейн». Этот РТК позволил увеличить производительность в 3,7 раз.

Список используемой литературы

1. Проектирование гибких производственных систем. Методическое пособие для выполнения курсовой работы. Горшенин Г.С.

2. Оборудование автоматизированного производства. Методические указания для студентов заочного обучения. Горшенин Г.С.

3. Промышленные роботы. Костюк В.И., Гавриш А.П.

4. Гибкие производственные системы. Расчет и проектирование. Хватов Б.Н.

5. Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении. Соломенцева Ю.М.

Размещено на Allbest.ru