Разработка автоматизированной линии по изготовлению деталей типа "Вал-оправка"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Назначение детали

2. Экономическое обоснование выбора заготовки

3. Расчет припусков и допусков на одну поверхность аналитическим методом

4. Разработка РТК

5. Работа РТК

Заключение

Литература

Введение

Автоматизация процесса механической обработки мелкосерийном и серийном производстве успешно решается применением станков с ЧПУ. Автоматизация вспомогательных операций - установка и снятие детали со станка, межстаночное транспортирование в условиях многономенклатурного производства - может быть решена с помощью промышленных роботов.

При работе робототехнических комплексов «станок-робот» необходимо решать следующие вопросы: управление комплексом; модернизация металлорежущих станков с целью обеспечения возможности их работы с ПР, выбор устройство подачи детали на позицию загрузки, выбор типа захватного устройства, программирования ПР оптимизация времени, загрузки-разгрузки. Робототехнические комплексы позволяют увеличить производительность труда на 30-40%, сократить простое оборудование обеспечить возможность быстрой и легкой переналадки комплекса при смене объектов производства.

Основными предпосылками в создании ГПС являются: обеспечение повышение качества продукции и объема ее выпуска при неизменном количестве работающих за счет уменьшения времени выполнения операции и обеспечения постоянного режима работы, роста коэффициента сменности работы оборудования; интенсификации существующих и стимулирование создание новых высококачественных процессов и оборудования; изменение условий труда работающих за счет освобождения от неквалифицированного, монотонного, тяжелого и вредного труда, обеспечение безопасности и снижение потерь рабочего времени от производственного травматизма и провтехзаболевания.

Общими направлениями развития ГПС для механической обработки резаниям являются следующее:

1. Повышение степени автоматизации и функционирование с минимальным участием обслуживающего персонала на основе: значительного повышения надежности, основного оборудования, ПР и систем управления; развитие диагностических средств и методов контроля состояния оборудования и точности выполнения технологических операций; совершенствование системы транспортирования изделий; развитие систем централизованного управления производством на основе применения микропроцессорной техники.

2. Создание систем позволяющих осуществлять высокопроизводительную обработку различных групп деталей с заданным тактом выпуска в условиях смешанной серийности, за счет применения оборудования с ЧПУ разных типоразмеров в необходимых сочетаниях, использования станков-автоматов с ЧПУ высокой степенью концентрации операции с накопителями.

1. Назначение детали

Вал-деталь машин, предназначенная для передачи кручащего момента вдоль осевой линии. В большинстве случаев валы поддерживают вращающиеся вместе с ними детали (зубчатые колеса, шкивы, звездочки и др.). некоторые валы (например, гибкие, карданные, торсионные) не поддерживают вращающиеся детали. Валы машин, которые кроме деталей передач несут рабочие органы машины, называются коренными. Коренной вол станков с вращательным движением инструмента или изделия называется шпинделем. Вал, распределяющийся механическую энергию по отдельным рабочим машинам, называется трансмиссионным. В отдельных случаях валы изготавливают как одно целое с цилиндрической или конической шестерней (вал-шестерня) или с червяком (вал-червяк).

По форме геометрической оси валы бывают прямые, коленчатые и гибкие (с изменяемой формой оси). Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения. Ступенчатые валы являются наиболее распространенными. Для уменьшения массы или для размещения внутри других деталей валы иногда делают с каналом по оси; в отличии от сплошных такие валы называются полыми.

2. Экономическое обоснование выбора заготовки

Себестоимость заготовок из проката

[1] стр.30 (1)

где затраты на материал заготовки, руб.;

технологическая себестоимость операций правки калибрования прутков, разрядки их на штучные заготовки.

 [1] стр.30 (2)

где приведение затраты на рабочем месте, коп./ч.;

штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции.

/ч. По данным 30

см. приложение № 6, стр. 146.

Диаметр прутка 115

[1] стр.146 (3)

Затраты на материал

[1] (4)

где масса заготовки, кг.;

цена 1 кг. материала заготовки, руб.;

масса готовой детали, кг.;

цена 1 т. отходов, руб.

[1] (5)

=3,14*?57,5?^2*200=?2076525 мм?^2=0,002076325м^2

с=7,88*?10?^3 кг/м^3

Q=0,002076325*7,88*?10?^3=16,3 кг.

S=10,6;

М=16,3*10,6-(16,3-7,5)*2260/1000=152,98 руб.

S_(зар.)=152,98+81,08=234,06 руб.

Коэффициент использования материала

R_(исп.)=q/Q*100%, [1] (7)

R_(исп.)=7,5/16,3*100%=46%.

Вывод: При выборе заготовки из проката 46% материала идет в деталь, 54% идет в стружку.

3. Расчет припусков и допусков на одну поверхность аналитическим методом

Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности (⁰_-0,013).

Технологические переходы обработки поверхности (0-0,013)	Элементы припуска, мкм.	Расчетный припуск мкм.	Расчетный размер , мм.	Допуск	Предельный размер, мм.	Предельные значения припусков мкм.
									пр.	пр.
Заготовка Обтачивание: предварительное окончательное Шлифование: предварительное окончательное	150 50 30 10 5	250 50 30 20 15	1820 109,2 91 72,8 36,4	4400 418,4 302 205,6	70,344 65,904 65,486 65,184 64,979	3000 400 60 60 20	70,4 66 65,5 65,2 65	73,4 66,4 65,56 65,26 65,02	4400 500 300 200	4000 840 300 240

Определение и для заготовки, стр. 63; табл. 4.3

и по переходам, стр. 64; табл. 4.5

суммарное пространственное отклонение, стр. 66; табл. 4.7.

 [1] стр.68 (8)

где заготовка;

калибрирование;

центрование.

[1] стр.68 (9)

где удельная кривизна;

длина вала.

стр. 71; табл. 4.8

[1] стр.69 (10)

где допуск, =3000

[1] стр.73 (11)

где коэффициент уточнения формы.

Расчетный припуск, стр. 62; табл. 4.2

 [1] стр.62 (12)

Расчетный размер стр. 61 табл.4.1

4. Разработка РТК

Обработка на роботизированных комплексах АСВР-01, АСВР-02. Фрезерно-центровальный станок МР70, фрезеровать торцы с двух сторон выдержав размер 194 сверлить центровочные отверстия с двух сторон.

Токарные полуавтоматы 16К20Ф3 обточить начерно до 113,3 выдержав размер 107, до выдержав размер 42, до выдержав размер 34. Обточить начисто до 65,16 выдержав размер 34, до выдержав размер 8 до выдержав размер 65 снять фаску 5.

Токарные полуавтоматы 16К20Ф3 обточить начерно до 70,46 выдержав размер 87 до выдержав размер 35. Обточить начисто до 65,16 выдержав размер 35, до 70,16 длина 52, снять фаску 5.

Токарный патронно-центровой станок 16К20Ф3 с ЧПУ.

Станок предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок типа тел вращения со ступенчатым или криволинейным профилем в один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле. Станок выпускают на базе станка 16К20. Класс точности станка П.

Техническая характеристика станка. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной 400 мм, над суппортом 220 мм; наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000 мм; наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, 50 мм; число инструментов 6; число частот вращения шпинделя 22, пределы частот вращения 12,5… 2000 , пределы рабочих подач продольных 3…1200 мм/мин, поперечных 1,5…6000 мм/мин; скорость быстрых ходов: продольных 4800 мм/мин; поперечных 2400 мм/мин; габаритные размеры станка мм.

Станок оснащен различными устройствами ЧПУ. Модификация станка 16К20Ф3 в зависимости от комплектации устройством ЧПУ имеют различные индексы. Например, станок 16К20Ф3С5 работает с устройством Н221М, станок 16К20Ф3С18-С устройством 2У22.

Контурное устройство ЧПУ Н221М обеспечивает движение формообразования, изменение в цикле значений подач и частот вращения шпинделя, индексацию поворотного резцедержателя, нарезание резьбы по программе. Число координат 2/2. Дискретность задания перемещения по оси Х 0,005 мм, по оси Z 0,01 мм. Программоноситель-восьмидорожковая перфолента, код программы ISO.

Основные механизмы и движения в станке. Станок имеет традиционную для токарных станков компоновку. Основание представляет собой монолитную отливку. Станина А коробчатой формы с поперечными ребрами. Направляющие станины термообработанные, шлифованные. Каретка суппорта D с поворотным резцедержателем перемещается по неравнобокой призматической передней и плоской задней направляющей, задняя бабка Е- по передней плоской и задней неравнобокой призматической направляющей. Автоматическая коробка скоростей Б и передачи в шпиндельной бабке В обеспечивает главное движение-вращение шпинделя, а движение подачи инструмент от приводов продольных З и поперечных Т подач.

Промышленный робот СМ40Ф2.80.01. промышленный робот с программным управлением для загрузки деталей типа тел вращения в станках с горизонтальной осью шпинделя. Обширная рабочая зона площадью более 30 позволяет обслуживать группу станков при линейном или линейно-параллельном (в два ряда) расположении. Привод ПР- электрогидравлический шаговый. Система координат угловая. ПР комплектуется быстросменными широкодиапазонными самоцентрирующими захватными устройствами. Имеется специальный датчик для определения положения заготовок на позициях вспомогательных устройств. Предусмотрено устройство светозащиты, обеспечивающее безопасность эксплуатации оборудования.

Техническая характеристика. Грузоподъемность 40 кг; число степеней подвижности (без захвата) 4; число захватных устройств 1; наибольший диаметр и длина транспортируемых заготовок соответственно 250 и 1200 мм; максимальные линейные перемещения 1900 мм; углы поворота плеча и локтя , кантования захватного устройства ; максимальная скорость перемещений рабочих органов: каретка 0,8 м/с; плеча и локтя 0,6 м/с, кантования захватного устройства 0,5 м/с.

Система управления- позиционная типа УМП-331. Число управляемых от устройства ЧПУ координат (всего/одновременно) 3/2; программирование происходит методом обучения. Точность позиционирования мм. Программоноситель- накопитель на магнитной ленте с объемом хранимой информации 600 К бит. Имеется цифровая индикация номера зоны и номера кадра, а также световая сигнализация.

Основные механизмы, движения и кинематика. ПР имеет портальную компоновку. Основная система представляет собой траверсу, состоящую из двух секций монорельс длиной 6000 мм каждая, по которым перемещается каретка. Две группы роликов (каждая из трех штук) охватывают верхний рельс и пара роликов опирается с боков на нижний рельс. К базовой поверхности каретки крепится рука и гидропанель. Рука выполнена сварной и состоит из плеча и локтя. На базовый фланец локтя устанавливается головка робота, на переднем конце шпинделя которой имеется байонетный зажим для крепления захватного устройства.

Привод каретки осуществляет от шагового двигателя М1 типа ШД5-Д1 с гидроусилителем крутящих моментов через редуктор и реечную передачу с реечным колесом . Рейка расположена на монорельсе. Вокруг оси, закрепленной на каретке, качается плечо от электродвигателя шагового привода М2 через редуктор и пару винт- гайка качения. Вокруг неподвижной оси качается от шагового электродвигателя М3 типа ШД5-Д1 с гидроусилителем локоть через зубчатую пару и винт- гайку качения. Электромагнитные муфты М1 и М2 обеспечивают торможение при прекращении подачи электрического тока.

Гидроцилиндр Ц1 через тягу, передний конец которой входит в зацеплении с захватным устройством, осуществляет его зажим. Приводом механизма кантования является гидроцилиндр Ц2. Этот механизм позволяет захватному устройству поворачиваться соответственно на углы 90 и относительно шпинделя в зависимости от положения выдвижного упора, управляемого электромагнитом. Гидроцилиндр Ц2 вращает шпиндель головки и соответственно захватное устройство посредством шток-рейки и зубчатой пары .

Захватное устройство имеет две пары губок специального профиля, обеспечивающее центрирование заготовок с диаметром, лежащими в диапазоне работы захвата. На губках, шарнирно закрепленных на корпусе, нарезаны зубчатые сектора, и губки попарно зацепляются с двусторонними рейками. Зубчатые рейки связаны с цилиндром зажима Ц1.

автоматизированный деталь управление ртк

5. Работа РТК

Система управления оборудованием РТК позволяет работать последовательности, завищащей от исходного состояния я РТК.

Программа работы РТК состоит из нескольких подпрограмм, которые могут быть реализованы в любой последовательности: подпрограмма ожидания вызовов станка (вызывается после требуемого обслуживания каждого из станков участков); подпрограмма загрузки станков; подпрограмма разгрузки станков.

Подпрограмма загрузки-выгрузки на основании информации, поступающей с датчиков основного (станков) и вспомогательного (ложементы и тары) технологического оборудования с учетом выбранного приоритета, обеспечивает вызов соответствующих подпрограмм обслуживания станков. Вызов станка поступает после окончания цикла обработки заготовок и отсутствует во время работы станка.

Подпрограмма загрузки станка обеспечивает последовательную реализацию следующих действий: перемещение робота над ложементом станка, захват заготовки из ложемента либо из промежуточной тары, перемещение руки робота в зону обработки; установка заготовки в патрон, поджим заготовки задним центром; зажим заготовки кулачками патрона; вывод руки из зоны обработки.

Окончание подпрограммы загрузки станков сопровождается автоматическим закрыванием защитных экранов станка и командой- начать обработку заготовки на станке. В случае отсутствия заготовок, которые надо обрабатывать на данном станке, в ложементе или в промежуточной таре блокируется переход к подпрограмме загрузки данного станка.

Подпрограмма разгрузки станка обеспечивает последовательную реализацию последующих действий: перемещение робота в рабочую зону станка, перемещение руки в зону обработки; захватывание обработанной детали; режим кулачков патрона и отвод заднего центра; вывод руки с деталью из станка.

После выполнение этих операций в зависимости от состояния оборудования участка робот может выполнять следующие действия: осуществить загрузку последующего по технологическому процессу станка; произвести укладку загрузки в ложемент последующего по технологическому процессу станка (если он свободен); доставить заготовку в промежуточную тару- накопитель.

По окончании подпрограммы разработки осуществляется переход к

подпрограмме ожидания вызовов. Робот перемещается в зону магазина- накопителя, рука опускается на уровень осей заготовок, лежащих в ложементе тары, далее каретка робота начинает перемещаться в продольном направлении, при рука робота с захватом, начинает поиск заготовок. Устройство, выполненное в виде штыря, на конце которого располагается коромысло с датчиком положения, позволяющее зафиксировать ось заготовок при соприкосновении с заготовкой начинает перемещаться вверх до тех пор, пока датчик положения не даст сигнал в систему ЧПУ робота о том, что «захват» находится на оси заготовки. После чего происходит захват заготовки и ее транспортирование в соответствующее место. При загрузки фрезерно-центровального станка на входном накопителе с помощью измерительных электрических датчиков измеряется длина заготовки. Если заготовка по припускам не соответствует требованиям, система ЧПУ робота сравнивает истинное положение каретки робота в плюс или минус. В результате этого маневра рука робота вносит заготовку в зажимные тиски фрезерно-центровального станка, где она зажимает симметрично относительно режущего инструмента (в данном случае фрезы).

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана автоматизированная линия по изготовлению деталей типа «Вал-оправка» отвечающих требованиям современных машиностроения изготовления детали «вал» и содержит пояснительную записку и графический материал. В ходе выполнения курсового проекта были решены следующие задачи:

проведен анализ технологичности детали;

предложен и экономически обоснован метод получения заготовки;

разработан технологический процесс;

разработан чертеж общего вида АЛ;

разработан алгоритм работы и системы управления РТК;

разработан сборочный чертеж захватного органа ПР.

Литература

1. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учебное пособие для машиностроительных спец. вузов].-4-е издание, перераб. И доп.-Мн.:Выш. Школа, 1983.-256 с., ил.

2. Ковшов, А.Н. Технология машиностроения (Текст)/ учебник для студ. машиностр. спец. вузов/ А.Н. Ковшов.-М: Машиностроение, 1987.-320с.: ил.

3. Маталин, А.А. Проектирование технологических процессов обработки деталей на станках с числовым программным управлением (Текст)/ А.А. Маталин-Л.: изд. Ленинградского университета 1977.-239с.

Размещено на Allbest.ru