Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Курганский государственный университет

Кафедра “Технология машиностроения станки и инструменты”

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине “Технологические основы гибких производственных систем”

Студент Бутакова О. Ю.

Группа ТЗ- 611.6

Специальность 151001 «Технология машиностроения»

Преподаватель Моисеев Ю.И.

Курган 2012



Содержание

Введение

1. Исходные данные для проектирования

2. Выбор основного технологического оборудования (станков)

3. Выбор промышленного робота для обслуживания станков

4. Разработка алгоритма управления, построение циклограммы работы

5. Расчет производительности комплекса

6.Выбор конструкции и расчет загрузочно-накопительного устройства

7. Разработка компоновки РТК



Введение

Автоматизация машиностроения представляет сложную комплексную проблему, тем не менее обеспечивающую современный уровень эффективного изготовления машин. Ее решение, несмотря на достаточно высокие инвестиции, позволяет поднять производительность труда, качество продукции, снизить издержки производства, существенно улучшить социальные условия труда.

Одно из направлений гибкой автоматизации связано с использованием промышленных роботов (ПР) как оборудования для автоматизации, в основном, вспомогательных операций, таких как загрузка-разгрузка технологического оборудования, автоматическая замена инструментов, проведение автоматического контроля и т.п. В совокупности с оборудованием с числовым программным управлением (ЧПУ) и управляющей компьютерной техникой ПР обеспечивают автономное эффективное функционирование роботизированных технологических комплексов различного назначения.

Одно из главных преимуществ робототехники состоит в возможности ее простой и быстрой переналадки на решение разных технологических задач и использовании в различных типах производства - от мелкосерийного до крупносерийного и даже массового. Во многих случаях роботизация является самой простой и быстрой формой автоматизации производственных процессов. По сравнению с другими средствами автоматизации использование ПР обеспечивает высокую организационную и техническую гибкость.

Основными предпосылками создания гибких автоматизированных и, в частности, роботизированных производств являются:

1. Постоянный дефицит рабочей силы в современном цивилизованном обществе.

2. Необходимость сокращения ручного труда и повышения его производительности.

3. Создание технической базы автоматизиро-ванного производства.

Целью данной контрольной работы является проектирование роботизированного технологического комплекса с промышленным роботом подвесного типа и двухпозиционным захватным устройством на примере механической обработки шестерни.



1. Исходные данные для проектирования

1. Годовой объем выпуска деталей в ГПС N=56000 шт.

2. Сведения о детали-представителе:

* Годовой объем выпуска N=6000 шт.

* Размеры детали: D=176,52, L=72

* Масса детали m=2,62 кг

* Деталь изготавливается в условиях среднесерийного производства

* Маршрут обработки изготовления шестерни:

Таблица 1

№ п/п	Номер опер.	Наименование операции	Тш-к, мин
1	000	Заготовительная
2	005	Токарная -револьверная с ЧПУ	1,62
3	010	Зубофрезерная с ЧПУ
4	015	Термическая
5	020	Протяжная
6	025	Зубошлифовальная
7	030	Шлифовальная
8	035	Контрольная

РТК 4 - роботизированный технологический комплекс с промышленным роботом подвесного типа и двухпозиционным захватным устройством.

2. Выбор основного технологического оборудования (станков)

роботизированный технологический подвесной циклограмма

Основное технологическое оборудование, входящее в состав РТК, должно удовлетворять следующим требованиям:

возможность работы в автоматическом цикле;

соответствие технологических возможностей станка содержанию выполняемой операции;

соответствие рабочей зоны станка габаритам обрабатываемой детали;

- компоновочная и программная стыковка с промышленным роботом.

В соответствии с вышеизложенными положениями токарную обработку шестерни (операция 005) будем выполнять на следующем оборудовании:

2 токарных обрабатывающих центра модели 1715, предназначенные для комплексной обработки деталей типа тел вращения

Технические характеристики

Модель:	1715
Наибольший диаметр детали обрабатываемой над станиной, мм	300
Наибольший диаметр детали обрабатываемой над суппортом, мм	210
Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм	500
Min частота вращения шпинделя об/м:	45
Max частота вращения шпинделя, об/м:	4500
Мощность, кВт:	5,5
Размеры (Д_Ш_В), мм:	1820_1735_2990
Масса станка с выносным оборудованием, кг:	4500

3. Выбор промышленного робота для обслуживания станков

Как и при выборе станков, целесообразность применения того или иного ПР в производственных условиях определяется с учетом ряда требований:

Соответствие грузоподъемности ПР (с учетом массы захватного устройства) массе объекта манипулирования.

Соответствие технологических возможностей ПР (во многом определяемых видом системы управления) содержанию необходимых манипуляций с объектом.

3 Соответствие числа степеней подвижности ПР минимально необходимому их числу для выполнения требуемых операций.

4 Соответствие размеров рабочей зоны ПР размерам, форме и расположению рабочих зон обслуживаемого оборудования.

Для промышленного робота, работающего в составе РТК, число степеней подвижности в наибольшей степени зависит от формы, размеров и положения рабочей зоны оборудования и относительного положения ограничительных поверхностей, образующих зону загрузки-разгрузки.

5 скоростей перемещения рабочих органов ПР требуемой производительности процесса; соответствие погрешности позиционирования ПР требованиям по точности выполнения основных или вспомогательных операций.

6 Простота цикла переналадки, конструктивной и программной стыковки с другими подсистемами ГПС, надежность, экономичность.

Для РТК механической обработки наиболее предпочтительно использование ПР с позиционной системой управления, поскольку ПР с цикловым управлением имеет ограниченные манипуляционные действия, а применение контурной системы ведет к недоиспользованию технологических возможностей робота.

Для РТК механической обработки наиболее предпочтительно использование ПР с позиционной системой управления, поскольку ПР с цикловой системой имеет ограниченные манипуляционные возможности, а применение контурной системы ведёт к недоиспользованию возможностей робота.

Выбираем промышленный робот модели М40П.05.01 портального типа со следующими характеристиками:

Грузоподъемность, кг - 40

Погрешность позиционирования, мм - 1,0 Управление - позиционное

Наибольший вылет руки, мм - 630

Линейные перемещения по осям, мм:

X (при скорости 0,8 м/с) - 1080

r (при скорости 0,4 м/с) - 500

Угловые перемещения по осям, градусов:

(при скорости 1,53 рад/с = 90 град/с) - 100

(при скорости 0,76 рад/с = 45 град/с) - 90

(при скорости 1,53 рад/с = 90 град/с) - 180.

РТК предназначен для полной токарной обработки деталей и разработан в составе двух токарных обрабатывающих центра модели 1715, промышленного робота модели М40П.05.01, снабженного двухпозиционным захватным устройством, магазина-накопителя заготовок, устройства приема деталей и устройства управления ПР.

4. Разработка алгоритма управления, построение циклограммы работы

Алгоритм управления определяет взаимодействие всех составных частей комплекса и отражает последовательность выполнения движений ПР, работу основного и вспомогательного оборудования, выполнение команд на включение и отключение тех или иных устройств и механизмов. Для удобства последующих расчетов все действия ПР, станка и других элементов РТК или ГПМ рекомендуется разбивать на элементарные приемы (движения). Алгоритм работы роботизированного комплекса приведен в таблице.



Таблица

Команды	Действия	Расчет tп, c
Исходное положение: рука ПР в верхнем положении располагается над рабочей зоной станка 1, в захватном устройстве ЗУ1 находится заготовка, захватное устройство ЗУ2 разжато.
Останов станка 1, открытие ограждения		4
Поворот руки к станку 1 на = 90 о		90:901
Опускание руки на 500 мм		500:4002
Зажим ЗУ2		1
Разжим патрона станка 1		1
Сдвиг каретки ПР вправо на 100 мм		100:8001
Поворот руки (ротация захватных устройств) на 180о		180:902
Сдвиг каретки ПР влево на 100 мм		100:8001
Зажим патрона станка 1		1
Разжим ЗУ1		1
Подъем руки на 500 мм		500:4002
Поворот руки от станка 1 на = 90о		90:901
Закрытие ограждения станка 1		4
Пуск станка 1		330
Перемещение каретки ПР к станку 2 на 3020 мм		3020:8004
Останов станка 2, открытие ограждения		4
Поворот руки к станку 2 на = 90о		90:901
Опускание руки на 500 мм		500:4002
Зажим ЗУ1		1
Разжим патрона станка 2		1
21. Сдвиг каретки ПР вправо на 100 мм		100:8001
Поворот руки (ротация захватных устройств) на 180о		180:902
Сдвиг каретки ПР влево на 100 мм		100:8001
Зажим патрона станка 2		1
Разжим ЗУ2		1
Подъем руки на 500 мм		500:4002
Поворот руки от станка 2 на = 90о		90:901
Закрытие ограждения станка 2		4
Пуск станка 2		330
Перемещение каретки ПР вправо на 1735 мм		1735:8003
Опускание руки на 500 мм		500:4002
Разжим ЗУ1		1
Подъем руки на 500 мм		500:4002
Перемещение каретки ПР влево на 11300 (1735 + 3020 + 1000) мм		5755:800 8
Опускание руки на 500 мм		500:4002
Зажим ЗУ1		1
Подъем руки на 500 мм		500:4002
38. Перемещение каретки ПР вправо на 1000 мм		1000:8002

Для определения длительности цикла работы комплекса с учетом перекрытия (совмещения) времени выполнения отдельных приемов и действий необходимо построение циклограммы работы РТК.

Циклограмму строим в масштабе 1с = 1 мм в соответствии с разработанным алгоритмом работы. Циклограмма представлена на рис. 2.

Определяем длительность цикла работы Тц=370 с.=6,16 мин

По циклограмме определим время простоев оборудования:

Простой ПР : Т_прпр= 307 с= 5,12мин.

Простой станка 1: Т_прст=18с.

Простой 7станка 2: Т_прст2=18+22=40 с.

5. Расчёт производительности комплекса

Производительностью РТК называется количество обрабатываемого продукта в единицу времени. Зная период рабочего цикла определяем цикловую производительность РТК. Методика расчета представлена в /6/.

В мелко- и среднесерийном производстве производительность преимущественно оценивается через длительность производственного цикла изготовления изделий:



Q_ц=480/6,16= 77,92 шт

где - номинальная цикловая производительность;

- календарное время, за которое определяется производительность (час, смена, сутки и т.д.);

- длительность производственного цикла изготовления изделий.

Принимаем Qц=77шт.

Рассчитаем фактическую сменную производительность путём умножения номинальной производительности на коэффициент использования (= 0,7…0,8 ):

Q_ф= Q_ц= =53,9 шт.

Сравним полученный результат с требуемой производительностью, для чего предварительно определим такт выпуска по формуле:

,

где - суммарный объем выпуска по всей номенклатуре деталей, закрепленных за РТК , N=56000 шт.

F_д- эффективный годовой фонд времени работы оборудования,

F_д =3470 ч- для двухсменного работы РТК

Тогда для двухсменного режима работы РТК:

для трехсменного работы РТК :

Тогда требуемая производительность:



Q_ц=

Q_см2=480/3,71 =129,3 шт. Принимаем Q_см2=129 шт

Qсм3=480/5,49 = 87,4 шт. Принимаем Qсм3 = 87 шт

Проверяем соблюдение условия:

Данное условие не выполняется, это означает, что для обеспечения требуемой производительности необходимо два РТК или сокращение номенклатуры закрепленных за комплексом обрабатываемых деталей.

6. Выбор конструкции и расчет загрузочно-накопительного устройства

Одним из важнейших видов вспомогательного оснащения РТК, во многом определяющих компоновку и эффективное использование, является транспортно-накопительные и загрузочные устройства. Они обеспечивают накопление деталей (заготовок) для автономной автоматической работы комплекса, их поштучную выдачу в зону действия ПР.

При разработке загрузочных и транспортно-накопительных устройств необходимо обеспечить выполнение следующих требований:

- габаритные размеры устройств должны допускать их стыковку с основным оборудованием и роботом;

- устройства должны иметь датчики, позволяющие производить контроль наличия заготовок, их положение и другие параметры;

- устройства должны обеспечивать надежную фиксацию заготовок, их рациональное перемещение, ориентацию, поштучную выдачу;

- должна быть учтена возможность сопряжения устройств с цеховым транспортом.

Выбор транспортно-накопительных и загрузочных устройств производится с учетом формы и размеров обрабатываемых деталей, длительности цикла изготовления деталей, сложности и трудоемкости переналадки, универсальности.

В данном РТК используется магазин-накопитель с зигзагообразным лотком - скатом. Магазины-накопители в роботизированном производстве используются наиболее часто ввиду более высокой универсальности (гибкости).

В основу определения емкости накопителей РТК заложен принцип непрерывной автономной работы комплекса в автоматическом режиме не менее половины смены, т.е. 4-х часов.,

Где Q_см - сменная производительность деталей (изделий) в смену (рассчитана ниже).

Е_н==25 шт.

Расчетная схема магазина-накопителя представлена на рис. 3 с условными обозначениями:

Н_з - высота одного наклонного участка лотка;

- общая высота зигзагообразных участков лотка;

Н_мин - минимальное расстояние от механизма поштучной выдачи заготовок (отсекателя) до пола цеха;

Н - полная высота магазина-накопителя;

L - длина магазина-накопителя;

- угол наклона зигзагообразной части лотка.



Одной из главных характеристик лотка, определяющих его работоспособность и габаритные размеры, является угол наклона. Исходя из практических соображений и рекомендаций, можно принять значение угла . Установим длину магазина-накопителя L=1200 мм. Диаметр заготовки D_з=180 мм.

На одном наклонном участке лотка может разместиться z заготовок:

Принимаем z=8 заготовок.

При требуемой емкости Е_мн магазина - накопителя количество зигзагообразных участков к_з составит:

.



к_з=, принимаем к_з = 3.

Общая высота зигзагообразных участков Н_з составит: мм, принимаем Н_?=320 мм

Н_мин=1300 (высота от пола до шпинделя станка).

Полная высота магазина-накопителя:

мм.

Принимаем ширину магазина - накопителя равной 1500 мм.

7. Разработка компоновки РТК

РТК предназначен для полной токарной обработки деталей и разработан в составе двух токарных обрабатывающих центров модели 1715, промышленного робота мод. М40.П.05.01, снабженного двухпозиционным захватным устройством, магазина - накопителя заготовок, устройства приема деталей и устройства управления ПР.

При данной схеме ПР осуществляет захват заготовки из накопителя, загрузку-разгрузку станка, Управление всей электроавтоматикой РТК осуществляется системой ЧПУ робота как центральной системы.

1 - ПР мод. М40.П.05.01

2 - станок токарный обрабатывающий центров модели 1715

3 - Накопитель деталей периодического действия

4 - накопитель заготовок периодического действия

5 - устройство ЧПУ ПР



Размещено на Allbest.ru