Установ 1.

1) Шлифование (пов. 2).

мин

t_O+ t_X.X. = 0,1 + 0,03 + 0,03 = 0,16 мин

= 0,16 мин

= 1 мин

+= 0,16+ 0,35 + 1=1,51 мин

Т_шт=+= 1,51+0,151=1,661 мин

мин

Результаты расчетов сведем в таблицу 4.

Таблица 4

Результаты расчетов норм времени

2.3 Расчет количества оборудования

Расчетное количество оборудования определяется по формуле:

F - фонд работы оборудования в смену, час: F = k_см•8

k_см - количество рабочих смен в сутки;

8 - продолжительность рабочей смены, час;

N - размер партии, шт.

Расчет количества токарных станков:

Расчет количества шлифовальных станков:

Фактическое количество оборудования определяется путем округления расчетного количества оборудования в большую сторону.

Получается, что необходимо 2 токарных станка и 1 шлифовальный.

Коэффициент загрузки оборудования определяется как отношение расчетного количества оборудования к принятому:

токарных: К_з=;

шлифовальных: К_з=0,39;

2.4 Выбор основного оборудования

Выбор металлорежущего оборудования определяется конструктивно-технологическими особенностями обрабатываемого изделия, режимами резания.

Для токарной, фрезерной обработок выберем многоцелевой токарно-фрезерно-сверлильно-расточной станок с ЧПУ ИРТ180ПМФ4. Этот станок предназначен для комплексной патронной обработки сложных изделий в условиях гибкого автоматизированного производства. На нем можно выполнять операции точения, фрезерования плоскостей, криволинейных поверхностей и пазов сложной формы, сверления и растачивания отверстий на наружной цилиндрической и торцевой плоскостях, нарезание резьбы резцами и метчиками. Параметры станка приведены в таблице 5.

Таблица 5

Характеристики многоцелевого станка ИРТ180ПМФ4

Для шлифовальной обработки выбираем Круглошлифовальный полуавтомат повышенной точности с ЧПУ 3М150Ф2. Станок предназначен для наружного шлифования гладких и прерывистых цилиндрических поверхностей и пологих конусов методами продольного и врезного шлифования. На станке установлены приборы активного контроля размеров заготовки в процессе обработки; быстрое установочное перемещение, непрерывная и периодическая подача шлифовальной бабки осуществляются гидравлически. Класс точности станка П. Его характеристики приведены в табл. 6

Таблица 6

Технические характеристики круглошлифовального полуавтомата с ЧПУ 3М150Ф2

2.5 Выбор вспомогательного оборудования

Вспомогательное оборудование необходимо для выполнения работ не связанных с обработкой детали, например, перемещение заготовки от одного станка к другому, транспортировка заготовок и готовых деталей. К вспомогательному оборудованию относятся: промышленные роботы, накопители, конвейеры, тележки.

К вспомогательному оборудованию данного гибкого автоматизированного участка относятся:

ПР Циклон -5;

Тактовый стол - накопитель;

Портальный робот УМ160Ф2.81.01;

Конвеер-накопитель.

ПР осуществляет снятие заготовки с тактового стола-накопителя и установку её в патрон станка, переустановку деталей, а также снятие обработанной на станке детали и укладку её в секцию того же тактового стола.

Технические характеристики ПР УМ160Ф2.81.01 приведены в таблице 7.

Таблица 7

Технические характеристики ПР УМ160Ф2.81.01

ПР Циклон-5 обеспечивает загрузку шлифовальных станков заготовками, а также транспортировку обработанных деталей из рабочей зоны станка с последующей укладкой их на палету. Заготовки и детали на паллете располагаются в ориентированном виде.

Тактовый стол исполняет функцию накопителя и необходим для позиционирования паллеты с заготовками с последующим снятием заготовок с тактового стола-накопителя роботом и установку их в патрон станка, а также снятие обработанной на станке детали и укладку её в секцию того же тактового стола. Столы расположены перед каждым станком и могут позиционировать одну палету. Столы представляют собой сварное основание с металлической столешницей.

Секция конвейера предназначена для перемещения паллет с заготовками с тележки (она их берет на заготовительном участке) в рабочую зону робота. Конвейер работает следующим образом: при поступлении паллеты в загрузочную секцию срабатывает датчик наличия палеты, при его срабатывании включается конвейер и осуществляется перемещение палеты в рабочую зону робота, где срабатывает датчик о наличии палеты в рабочей зоне робота, по его сигналу выключается конвейер и робот может забирать заготовки.

2.6 Разработка участка

При разработке участка необходимо учитывать следующие требования:

a. выполнение техпроцесса;

b. компактность расстановки оборудования;

c. оптимальное количество вспомогательного оборудования;

d. связывание с транспортными системами.

Участок состоит из трех станков: двух токарных центров и одного круглошлифовального полуавтомата, которые обслуживаются двумя типами роботов: ПР УМ160Ф2.81.01( токарные станки) и ПР Циклон-5 (шлифовальные станки). Паллеты с заготовками подаются на тактовый стол, стоящий перед токарными станками, с которого робот снимает заготовки, и переносит их на обработку на соответствующие станки. Пока идет обработка на первом станке робот загружает второй станок следующей заготовкой с палеты. Когда первый станок закончит работу, то робот переустанавливает деталь на нем. В это время заканчивается обработка на втором станке и робот переустанавливает деталь на нем. По окончании обработки третьего установа на первом станке, робот снимает деталь и переносит её на паллету, с которой берет новую заготовку и устанавливает её на первый станок. Тоже самое происходит на втором станке и цикл повторяется. После окончания обработки всех заготовок на палете, подъезжает тележка и перевозит паллету на термо-обработку, откуда возвращает на конвейер-накопитель, стоящий между токарным и шлифовальным станками. При попадании паллеты на загрузочную секцию конвейера, он перемещает её в рабочую зону робота, где робот снимает заготовку с паллеты, и переносит её на станок. После обработки деталь перемещается роботом обратно на палету, где хранится до тех пор, пока не закончится обработка всех заготовок на палете. После окончания обработки всех заготовок на палете, конвейер перемещает палету в зону загрузки конвейера, откуда её забирает тележка.

3. Разработка циклограммы

3.1 Описание датчиков

Для управления оборудованием необходимо на участке расставить датчики. Тип и количество датчиков определяется типом используемого оборудования.

На тактовом столе 4 устанавливается три датчика: наличие паллеты на столе(S1, S20, S31), вкл./выкл. привода перемещения по оси Х(S18, S21, S32) и по оси Y(S19, S22, S33). Датчики вкл./выкл. двигателей привода это бесконтактные путевые датчики. Датчик наличия паллеты есть фотоэлектрический выключатель.

На токарных станках и шлифовальном стоят по 4 датчика: вкл./выкл. привода станка (S10, S14, S37), зажим(S7, S11, S35)/разжим(S8, S12, S36) патрона, наличие заготовки в шпинделе станка (S9, S13, S34). Датчик вкл./выкл. шпинделя аналогичен датчику вкл./выкл. привода позиционирования тактового стола. Датчики на зажим/разжим патрона есть электроконтактные путевые датчики по одному на каждое крайне положение штока. Наличие заготовки в шпинделе станка определяется оптопарой (луч от светодиода при появлении объекта отражается и направляется в окно фотоприемника, вследствие чего появляется электрический сигнал).

На промышленном роботе установлены 8 датчиков: наличия заготовки в руке робота (S6, S23), зажим(S5, S24)/разжим(S4, S25) захватного устройства, положение робота в зоне накопителя(S15, S26), положение робота в зоне станка(S16, S17, S38), положение робота ПР Циклон в зоне накопителей(S27, S28), поворота кисти руки робота влево(S3, S30), поворота кисти руки робота вправо(S2, S29). Датчики наличия заготовки в руке робота - измерительная головка с датчиком касания, срабатывающим при замыкании электрических контактов. Датчики зажима/разжима ЗУ аналогичны датчикам зажима/разжима патрона токарного станка. Положение робота определяется с помощью магнитных датчиков линейного перемещения, работающих на индуктивном принципе взаимодействия измерительной головки со шкалой-рейкой. Датчики поворота кисти руки робота аналогичны датчику зажима/разжима патрона токарного станка, они расположены в крайних положениях штока пневмоцилиндра.

3.2 Описание циклограммы

Для проверки обеспечения корректной работы транспортной системы и взаимодействия всего оборудования в пределах гибкого автоматизированного участка необходимо построение циклограммы. Рассматриваю построение циклограммы для шлифовальной операций.

Порядок следования заготовки:

Робот перемещается в зону накопителя(S1),происходит разжим(S4) ЗУ робота и подход его к заготовке на паллете. Происходит зажим(S5) заготовки ЗУ робота и проверка зажима(S6), робот перемещается в зону станка 1(S16). По наличии в патроне станка заготовки(S9), происходит зажим её в патроне(S7), робот разжимает ЗУ(S4) и перемещается в зону накопителя(S1), в это время включается гл. привод станка 1(S10). Транспортировка заготовки на второй станок осуществляется также как и на первый.

После окончания работы первого станка робот перемещается к нему(S16), разжимает ЗУ(S4), подходит к заготовке и зажимает её(S5), проверяет зажим(S6). После патрон станка разжимается(S8), робот отводит её, переворачивает(влево S3), заводит в патрон, который проверяет наличие(S9) и зажимает заготовку, робот разжимает ЗУ и перемещается ко второму станку(по окончании на нем работы ) переустанавливать заготовку на нем (переустанов аналогичен переустанову на первом станке).

После окончания обработки третьего установа на первом станке робот перемещается к нему(S16), разжимает ЗУ(S4), подходит к заготовке и зажимает её(S3), проверяет зажим(S6). После патрон станка разжимается(S8), робот перемещается в зону накопителя(S1), ложит деталь на паллету, разжимает ЗУ(S4), зажимает новую заготовку(S5), далее установ происходит также как и установ первой заготовки. После окончания обработки третьего установа на втором станке снятие детали и установ новой заготовки происходит также как на первом станке. Таким образом цикл замыкается.

На основе циклограммы при знании времени срабатывании датчиков, времени автоматической обработки на станках и продолжительности всех действий (зажим патрона, перемещения робота и др.) составляется программа для перемещений робота.

4. Разработка наладки

Для написания программы для станка с ЧПУ необходим эскиз того участка детали, где происходит обработка с указанием систем координат станка, приспособления, инструмента и его ходов. При проектировании наладок необходимо выбирать рабочие и холостые ходы инструмента так, чтобы время на их совершение было минимальным и обработка проходила с заданной точностью и шероховатостью.

Выбор систем координат детали и инструмента производится согласно удобства программирования. Начало системы координат токарного и круглошлифовального станков находятся в точке пересечения оси шпинделя с плоскостью, проходящей через правый торец шпинделя. Системы координат детали выбираются по той поверхности, относительно которой задается большое количество размеров, т.к. пересчеты дают дополнительные погрешности. Переход из начала системы координат станка в начал системы координат детали происходит в кадре программы при помощи функции G92. Для токарного и шлифовального станков работа идет в системе координат ХОZ. Все размеры по оси Х задаются в диаметрах. Применение различных инструментов учитывается с помощью коррекции.

В структуре кадра запись идет последовательно, следующим образом:

номер кадра (Nxx)

подготовительная функция (Gxx)

размерные перемещения (Xnn,Ynn,Znn)

подача, скорость (Fnn, Snn)

вспомогательная функция (Mxx)

конец кадра LF

Некоторые подготовительные функции приведены в таблице 8.

Таблица 8

Подготовительные функции

Функции G41-G44 используются при работе с коррекцией на радиус фрезы. Функции G17-G19 применяются только при круговой интерполяции. При включении у ЧПУ автоматически устанавливается функция "G01".

Большая часть вспомогательных функций различна для разных стоек ЧПУ.

В таблице 10 приведены некоторые вспомогательные функции.

Таблица 10

Вспомогательные функции

5. Разработка тактового стола

5.1 Выбор привода тактового стола

Выбор привода тактового стола зависит от технических требований предъявляемых к тактовому столу: от формы, размеров и массы позиционируемой паллеты с заготовками. Так как позиционирование происходит на довольно большие расстояния применение пневмо и гидроцилиндров не рационально. Таким образом необходимо использовать электродвигатель, для понижения оборотов выходного вала двигателя используется редуктор и зубчатые передачи.

Выбираем следующий вид привода стола:

зубчатая передача (колесо-рейка, которая крепится на подвижной части стола) 2- упругая муфта. 3- электродвигатель.4- червячный редуктор

5.2 Принцип работы стола

Тактовый стол позиционирует паллету по двум координатам, поэтому используется два одинаковых привода по каждой координате. Использование двух двигателей обусловлено более простой конструкцией стола, а отсюда и его большей надежностью, а также более простым управлением позиционирования станка. Приведем описание работы стола по одной из координат (см. графическая часть, лист 4)

По направляющим 1 перемещается каретка 2, привод которой содержит двигатель 3 и червячный редуктор 4, на выходном валу которого установлено зубчатое колесо 5. Оно находится в зацеплении с рейкой 6. По необходимости каретка перемещается на один шаг, величина которого зависит от установленного на столе.

Управление перемещением каретки осуществляется устройством автоматики по командам от конечных выключателей, на которые воздействуют упоры, установленные в пазах линейки.

Скорость перемещения стола составляет 1,8 м/мин.

5.3 Расчет привода

Расчет привода состоит из кинематического расчета привода, выбора двигателя, определения передаточных отношений.

Выбор двигателя очень важен так как он является одним из основных элементов машинного агрегата. Для привода данного стола выберем асинхронный короткозамкнутый двигатель серии 4А, т.к. эти двигатели наиболее универсальны и могут работать в тяжелых условиях.

Для расчета необходимо знать массу стола с палетой и заготовками:

m= m_ст+m_пал+m_{приспособ}+m_заг

m_ст = 150кг.- масса стола

m_пал= *V=7.8*50*63*6= 147кг - масса паллеты

m_{приспособ}=36*0,32 =11,52 кг.

m_заг =30*1,6=48 кг.

На паллету габаритами 500*630 мм можно положить: n_об=6*5=30

В один ряд: заготовок.

Количество рядов:

Для укладки 30 заготовок необходимо 36 призм.

Тогда m = 48+11,52+147,42+150=357кг

По закону Ньютона:

ma = F - F_тр

Тогда F = ma + F_тр=m*a + f*N = m*a + f*m*g

a= dv/dt 0.015 м/с²

Коэф. трения f = 0,44

F = 357*0.015 + 0,44*357*9,8=5,355+ 1539,384 = 1544,48 Н.

Определим требуемую мощность машины:

P_рм= F*v = 2,78 кВт.

Определим КПД привода:

= _{зп *оп *м *пк *пс} = 0,699

_зп = 0,75 -КПД закрытой передачи(редуктора).

_оп = 1 -КПД открытой передачи.

_м = 0,98 -КПД муфты.

_пк = 0,995*0,995 - потери на подшипниках качения в редукторе(2 подшипника).

_пс= 0,99 - потери на подшипниках скольжения.

Определим требуемую мощность двигателя:

P_дв = Р_рм/ = 2,78/0,699 = 3,978 кВт.

По таблице выбираем двигатель с соответствующей мощностью: 4А132М8У3 с номинальной частотой n_ном=720 об/мин.

Частота вращения выходного вала:

n_вв=

Передаточное число червячного редуктора:

u =

Таким образом, выбираем двигатель 4А132М8У3 и червячный редуктор с передаточным числом u = 63.

Список используемой литературы

Справочник технолога машиностроителя в двух томах. Под ред. Косиловой А.Г., Мещерекова Р.К., М.: «Машиностроение» 1981.

Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. Анурьева В.И.: В 3-х томах. М.: «Машиностроение» 1992.

Промышленные роботы в машиностроении. Альбом схем и чертежей. Под ред. Соломенцева Ю.М., М.: «Машиностроение» 1987.

РТК и ГПС в машиностроении. Альбом схем и чертежей. Под ред. Соломенцева Ю.М., М.: «Машиностроение» 1989.

Малов А.Н., Иванов Ю.В. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов. М.: «Машиностроение», 1974.

Пневматические устройства и системы в машиностроении. Под ред. Герц Е.В. М.: «Машиностроение», 1981.

Приложение

Приложение 1

Приложение 2

1. Модель структуры

2. Модель содержания

Технологический процесс 1

Операция 1.1

Установ 1.1.2

Позиция 1.1.2.1

Размещено на Allbest.ru