Автоматизация изготовления детали

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный технический университет

Кафедра АТПП

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине:

«Проектирование автоматизированных производственных систем»

на тему:

«Автоматизированная линия по изготовлению деталей типа Вал-шестерня“»

Выполнил: ст. гр. АКТ-51д

Крюков А.С.

Проверил: Круговой А. Н.

Севастополь 2006 г.

Содержание

  • Введение
    • 1. Общий раздел
    • 1.1 Описание конструкции и работы изделия
    • 1.2 Описание служебного назначения детали
    • 1.3 Направления, принятые при проектировании
    • 2. Технологический раздел
    • 2.1 Определение типа производства
    • 2.2 Выбор способа получения заготовки
    • 2.3 Проектирование технологических операций
    • 2.3.1 Проектирование операции 010 фрезерно-центровальной
    • 2.3.2 Расчет режимов резания
    • 2.3.3 Техническое нормирование операции
    • 2.3.4 Проектирование операции 015 токарной с ЧПУ
    • 2.3.5 Техническая характеристика станка
    • 2.3.6 Расчет режимов резания
    • 2.3.7 Техническое нормирование операции
    • 2.3.8 Проектирование операции 025 зубофрезерной
    • 2.3.9 Техническая характеристика станка мод. 5к328а
    • 2.3. 10 Расчёт режимов резания
    • 2.3. 11 Нормирование основного времени
    • 3. Конструкторский раздел
    • 3.1 Анализ и выбор компановки
    • 3.2 Выбор оборудования
    • 3.2.1 Выбор модели промышленного робота
    • 3.2.2 Выбор транспортно-накопительных и загрузочных устройств
    • 3.3 Расчёт З У промышленного робота
    • 4. Разработка системы управления
    • 4.1 Разработка электрической системы управления
    • 4.2 Программирование контроллеров FEC COMPACT
    • Заключение
    • Библиографический список
    • Приложение

Введение

Эффективность производства, технический процесс, качество выпускаемой продукции во многом определяется развитием производства, технологических процессов, нового оборудования, оснастки, инструмента, средств механизации и автоматизации.

Темпы развития машиностроения качественный и количественный состав станочного парка во многом определяют промышленный потенциал страны и характеризуют уровень ее машиностроения.

В настоящее время создалось крайне нестабильное и неблагоприятное положение для производства. Основная причина — кризис, связанный с разрывом экономических связей с бывшими республиками СССР, большими налогами, которые не позволяют развивать и расширять производство, а также препятствуют внедрению новых технологий.

Для выхода из кризиса Украины необходимо техническое перевооружение производства, качественное изменение его структуры и организации; необходима комплексная механизация и автоматизация технологических процессов механической обработки, сборки и вспомогательных операций; повышение степени оснащенности операций и снижения доли ручного труда, широкому внедрению программного управления и проектирования (САПР), создание роботизированных систем и производств, внедрению в производство вычислительной техники, повышению точности и надежности продукции.

Основными задачами при проектировании курсового проекта является — разработка и совершенствование технологических процессов механической обработки деталей.

1. Общий раздел

1.1 Описание конструкции и работы изделия

В курсовом проекте для проектирования технологического процесса выбрана деталь «вал-шестерня» двухступенчатого редуктора ЦД-650, который используется для передачи крутящего момента в механизме передвижения толкателя. Вал-шестерня редуктора представляет собой деталь сложной формы. Необходимо обратить особое внимание на смазку всех частей деталей с повышенным трением.

1.2 Описание служебного назначения детали

Заданная деталь — вал шестерня — длиной 730 мм. Относится к классу валов. Масса детали m=22 кг. Деталь входит в узел редуктора ЦД-650. Назначение детали: передача вращающих моментов. Деталь изготовлена из легированной стали 40Х.

Деталь работает на изгиб и кручение.

1.3 Направления, принятые при проектировании

При проектировании процесса изготовления заданной детали необходимо выбрать наиболее экономичный путь, при этом производство желательно сделать малоотходным или безотходным.

Разработка технологического процесса, в соответствии с ГОСТ 14. 301−83. включает: классификацию изготовляемого изделия на основании технологического классификатора; выбор технологических баз; составление технологического маршрута обработки; разработку технологических операций; нормирование операций; определение требований охраны труда; расчет точности, производительности и экономической эффективности вариантов технологического процесса, оформление технологических документов.

2. Технологический раздел

2.1 Определение типа производства

В связи с отсутствием базового технологического процесса тип производства определяем ориентировочно для N=100 шт. в год можно принять как мелкосерийное Оптимальное количество деталей в партии запуска:

периодичность запуска а = 12 дней;

количество рабочих дней F= 253.

Принимаем количество деталей в партии n = 5 (деталей).

2.2 Выбор способа получения заготовки

Данная деталь относится к классу «валов». Для изготовления данной детали можно принять следующие два варианта заготовок:

горячекатаный прокат обычной точности круглого сечения;

штамповка, получаемая на прессе.

Вариант 1

Вариант 2

Рисунок 1. Возможные варианты заготовок.

Обоснование более экономичного варианта заготовки производим по коэффициенту использования материала (КИМ) и по сравнению стоимости вариантов заготовки (Сзаг).

Определение стоимости заготовки:

для проката:

Определение стоимости заготовки:

,

где Ср — стоимость резки;

для штамповки:

Масса заготовки:

,

где К1, К2, К3, К4 — коэффициенты серийности, массы материала, сложности заготовки.

Таблица 1. Сравнительная характеристика.

Вид заготовки

КИМ

Стоимость заготовки, грн.

Горячекатаный прокат

Штамповка

0,497

0,597

133,45

275,4

Исходя из сопоставления коэффициентов использования материала и стоимости, делаем вывод: более экономичным вариантом является заготовка, получаемая из проката Ш95Ч800 (ГОСТ 7324−85).

2.3 Проектирование технологических операций

2.3.1 Проектирование операции 010 фрезерно-центровальной

Содержание операции:

Установка А.

Переход 1. Фрезеровать торцы заготовки;

Переход 2. Сверлить центровочные отверстия.

Оборудование: станок фрезерно-центровальный мод. 2982.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТАНКА

Диаметр обрабатываемой заготовки, мм 25… 200

Длина обрабатываемой заготовки, мм 250… 1000

Число скоростей шпинделя фрезы 6

Частота вращения шпинделя фрезы, мин-1 215…. 1700

Наибольший ход головки фрезы, мм 200

Рабочая подача фрезы (бесступенчатое регулирование), мм/мин 20… 400

Число скоростей сверлильного шпинделя 6

Частота вращения сверлильного шпинделя, мин-1 290… 2300

Конец фрезерного шпинделя по ГОСТ 836–72 50

Ход сверлильной головки, мм 125

Рабочая подача сверлильной головки (бесступенчатое регулирование), мм/мин 20… 300

Продолжительность холостых ходов, мин 0,3

Мощность всех электродвигателей, кВт 27

Габариты станка, мм 4 001 450

Категория ремонтной сложности 7

Приспособление: зажимные тиски

РИ: Фреза торцевая Ш100 Т15К6 ГОСТ 1092–85; Сверло центровочное 2 шт. Ш8 мм, материал

режущей части Р6М5, стойкость Т=30 мин.

ВИ: Оправка для фрезы — 2 шт., цанговый патрон для центровок — 2 шт.

ИИ: Штангенциркуль ШКЦ — Т — 150 — 0,02 ГОСТ 166–89

2.3.2 Расчет режимов резания

Переход 1: Расчет режимов резания:

Подача на зуб: sz = 0,3 (мм);

Подача на 1 оборот: s = 5,4 (мм/об);

Диаметр фрезы: D = 100 (мм);

Скорость резания:

;

Показатели степени: Cн = 332; q = 0. 2; х = 0. 1; у = 0. 4; m = 0. 2; u = 0. 2; р = 0

Поправочный коэффициент:

;

Стойкость: Т = 60 (мин)

;

Частота вращения шпинделя:

(об/мин); nст = 497 (об/мин);

Действительная скорость резания:

(м/мин);

Сила резания:

;

Показатели степени: Ср = 825; q = 1. 3; x =1,0; y = 0. 75; u = 1,1; w = 0,2.

(Н);

Крутящий момент на шпинделе:

(Н·м);

Мощность резания:

(кВт);

Переход 2:

Расчет режимов резания:

Скорость резания:

;

Поправочный коэффициент:;

Показатели степени: Cv = 7,0; q = 0,4; y = 0,7; m = 0,2;

Стойкость: Т=15 (мин);

;

Частота вращения шпинделя:

(об/мин);

nст = 1000 (об/мин);

Действительная скорость резания:

(м/мин);

Крутящий момент:

;

Показатели степени: СМ = 0,04; q = 2; y = 0,8; Kp = 1;

(Н·м);

Мощность резания:

(кВт).

2.3.3 Техническое нормирование операции

Основное время:

(мин);

(мин);

Основное время на операцию:

(мин);

;;

Твсп1 — вспомогательное время на установку и закрепление детали: Твсп1 = 0,9 (мин);

Твсп2 — вспомогательное время, связанное с переходом: Твсп2 = 0,3 (мин);

Твсп3 — вспомогательное время на измерение: Твсп3 = 0,25 (мин);

(мин);

Оперативное время:

(мин);

Тобс — время обслуживания рабочего места: Тобс = 8%Топ = 0,175 (мин);

Тп — время перерывов на собственные потребности: Тп = 7%Топ = 0,15 (мин);

(мин);

(мин);

(мин).

2.3.4 Проектирование операции 015 токарной с ЧПУ

Содержание операции:

Установка А:

Переход 1:

Точить заготовку до Ш94-0,3 на длину L=571±0,7 мм; точить до Ш64-0,3 на длину L=228,5±0,46; точить до Ш62-0,3 на длину L=179±0,4; точить до Ш54-0,3 на длину L= 129. 5±0,4;

Переход 2:

Точить заготовку до Ш91. 93-0. 22 на длину L=371. 5±0,7 мм; точить до Ш61. 6-0,22 на длину L=228,5±0,46; точить до Ш59,6-0,22 на длину L=179±0,4; точить до Ш51. 6-0,22 на длину L=129. 5±0,4; точить до Ш40-0,22 на длину L=35±0,4. Точить фаску 5Ч45°.

Переход 3:

Точить канавку шириной 5-0,13 до Ш49. 5-0,74; точить канавку шириной 5-0,13 до Ш57. 5-0,74; точить канавку шириной 5-0,13 до Ш59. 5-0,74.

Переход 4:

Точить заготовку до Ш91. 6-0. 22 на длину L=57I, 5±0,7 мм; точить до Ш60. 6-0,22 на длину L=228,5±0,46 мм; точить до Ш58. 6-0,22 на длину L=I79±0,4 мм; точить до Ш50. 6-0,22 на длинуL=129. 5±0,4 мм; Точить фаску 5×45°.

Установка Б:

Переход 1:

Точить заготовку до Ш64-0,3 на длину L=228,5±0,46 мм; точить до Ш62-0,3 на длину L=l 79±0,4 мм; точить до Ш54-0,3 на длину L=129. 5±0,4 мм;

Переход 2:

Точить заготовку до Ш61. 6-0,22 на длину L=228,5±0,46 мм; точить до Ш59. 6-0,22 на длину L=179±0,4 мм; точить до Ш51. 6-0,22 на длину L=129. 5±0,4 мм; точить до

Ш40−0,22 на длину L=35±0,4 мм. Точить фаску 5×45°.

Переход 3:

Точить канавку шириной 5-0,13 до Ш49. 5-0. 74. Точить канавку шириной 5-0,13 до

Ш57. 5-0,74; точить канавку шириной 5-0,13 до Ш59. 5-0,74.

Переход 4:

Точить заготовку до Ш60. 6-0,22 на длину L=228,5±0,46 мм; точить до Ш58. 6-0,22 на длину L=179±0,4 мм; точить до Ш50. 6-0,22 на длину L=129. 5±0,4 мм; Точить фаску 5×45°.

Оборудование: станок токарно-винторезный с ЧПУ 16К20ФЗ.

2.3.5 Техническая характеристика станка

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

над станиной 400, над суппортом 220

Наибольший диаметр прутка проходящего через отверстие шпинделя 53

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000

Шаг нарезаемой резьбы:

метрической до 20

дюймовой, число ниток на дюйм — модульной, модуль — питчевой, питч — Частота вращения шпинделя, об/мин 12,5−2000

Число скоростей шпинделя 22

Наибольшее перемещение суппорта:

продольное 900, поперечное 250

Подача суппорта, мм/об:

продольная 3−1200, поперечная 1,5−600

Число ступеней подач Б/с

Скорость быстрого перемещение суппорта, мм/мин:

продольного 4800, поперечного 2400

Мощность электродвигателя главного привода, кВт 10

Габаритные размеры (без ЧПУ):

длина 3360

ширина 1710

высота 1750

Масса, кг 4000

Станок с ЧПУ мод. 16К20ФЗ выполняют с двумя координатами по программе. Дискретность системы управления при задании размеров: продольных — 0,01 мм, поперечных — 0,005 мм.

РИ: Резец проходной ГОСТ 18 879–73, резец проходной ТУ-2−035−892−82, резец фасонный;

ВИ: Резцедержатель ГОСТ 8854–85;

ИИ: Штангенциркуль, линейка, микрометр.

2.3.6 Расчет режимов резания

Скорость резания при точении:

, где

Сv — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

Т — стойкость инструмента;

t — глубина резания;

s — подача;

x, y, m — показатели степени;

К1 — коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, состояния поверхности и материал инструмента;

К2 — коэффициент, учитывающий состояние поверхности и материал инструмента;

К3 — коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Установка А.

Переход 1.

t = 2 (мм), s = 0,6 (мм/об), T = 45 (мин).

V = (350/450,2Ч0,60,35Ч20,15) Ч1Ч1Ч1= 178 (м/мин);

Частота вращения шпинделя:

;

Сила резания при точении:

P = 10ЧCpЧtxЧsyЧVnЧKp,

где

Ср — постоянная; x, y, n — показатели степени;

Кр — поправочный коэффициент;

Р = 10Ч200Ч21,0Ч0,60,75Ч1780Ч1,1= 3000 (Н);

Мощность резания при точении:

< 10;

Переход 2.

t = 0,4 (мм), s = 0,4 (мм/об), T = 45 (мин).

V = (350/450,2Ч0,40,35Ч0,40,15) Ч1Ч1Ч1= 258 (м/мин);

Частота вращения шпинделя:

;

Сила резания при точении:

P = 10ЧCpЧtxЧsyЧVnЧKp;

Р = 10Ч200Ч0,41,0Ч0,40,75Ч2500Ч1,1= 443 (Н);

Мощность резания при точении:

< 10;

Переход 3.

t = 0,5 (мм), s = 0,25 (мм/об), T = 45 (мин).

V = (350/450,2Ч0,250,35Ч0,50,15) Ч1Ч1Ч1= 300 (м/мин);

Частота вращения шпинделя:

;

Сила резания при точении:

P = 10ЧCpЧtxЧsyЧVnЧKp;

Р = 10Ч200Ч0,251,0Ч0,50,75Ч3000Ч1,1= 297 (Н);

Мощность резания при точении:

< 10;

Переход 4.

t = 0,4 (мм), s = 0,4 (мм/об), T = 45 (мин).

V = (350/450,2Ч0,40,35Ч0,40,15) Ч1Ч1Ч1= 258 (м/мин);

Частота вращения шпинделя:

;

Сила резания при точении:

P = 10ЧCpЧtxЧsyЧVnЧKp;

Р = 10Ч200Ч0,41,0Ч0,40,75Ч2500Ч1,1= 443 (Н);

Мощность резания при точении:

< 10;

Установка Б. Переход 5.

t = 2 (мм), s = 0,6 (мм/об), T = 45 (мин).

V = (350/450,2Ч0,60,35Ч20,15) Ч1Ч1Ч1= 178 (м/мин);

Частота вращения шпинделя:

;

Сила резания при точении:

P = 10ЧCpЧtxЧsyЧVnЧKp,

Где Ср — постоянная;

x, y, n — показатели степени;

Кр — поправочный коэффициент;

Р = 10Ч200Ч21,0Ч0,60,75Ч1780Ч1,1= 3000 (Н);

Мощность резания при точении:

< 10;

Переход 6.

t = 0,4 (мм), s = 0,4 (мм/об), T = 45 (мин).

V = (350/450,2Ч0,40,35Ч0,40,15) Ч1Ч1Ч1= 258 (м/мин);

Частота вращения шпинделя:

;

Сила резания при точении:

P = 10ЧCpЧtxЧsyЧVnЧKp; Р = 10Ч200Ч0,41,0Ч0,40,75Ч2500Ч1,1= 443 (Н);

Мощность резания при точении:

< 10;

Переход 7.

t = 0,5 (мм), s = 0,25 (мм/об), T = 45 (мин).

V = (350/450,2Ч0,250,35Ч0,50,15) Ч1Ч1Ч1= 300 (м/мин);

Частота вращения шпинделя:

;

Сила резания при точении:

P = 10ЧCpЧtxЧsyЧVnЧKp; Р = 10Ч200Ч0,251,0Ч0,50,75Ч3000Ч1,1= 297 (Н);

Мощность резания при точении:

< 10;

Переход 8.

t = 0,4 (мм), s = 0,4 (мм/об), T = 45 (мин).

V = (350/450,2Ч0,40,35Ч0,40,15) Ч1Ч1Ч1= 258 (м/мин);

Частота вращения шпинделя:

;

Сила резания при точении:

P = 10ЧCpЧtxЧsyЧVnЧKp;

Р = 10Ч200Ч0,41,0Ч0,40,75Ч2500Ч1,1= 443 (Н);

Мощность резания при точении:

< 10;

2.3.7 Техническое нормирование операции

Т01 = 2,6 (мин);

Т02 = 2,54 (мин);

Т03 = 0,033 (мин);

Т04 = 9,91 (мин);

Т05 = 1,26 (мин);

Т06 = 1,28 (мин);

Т07 = 0,033 (мин);

Т08 = 4,82 (мин).

Вспомогательное время на операцию: Тв = 5 (мин);

Оперативное время:

Топ = Тов = 22,4+5 = 27,4 (мин);

Тоб = 7%Топ = 1,8 (мин);

Тшт = Товоб = 22,4+5+1,8 = 29,2 (мин);

Тп. з. = 5 (мин);

(мин).

2.3.8 Проектирование операции 025 зубофрезерной

Содержание операции:

Фрезеровать зубья m = 3,5; z = 23.

Приспособление: специальное станочное.

Режущий инструмент: фреза червячная ГОСТ 9324–80.

Мерители: зубомер нц — 1, шагомер БВ — 5070.

Станок: 5К328А.

2.3.9 Техническая характеристика станка мод. 5к328а

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки 1250

Наибольшие размеры нарезаемых колёс:

Модуль 12

Длина зуба прямозубых колёс 560

Угол наклона зубьев ± 60є

Наибольший диаметр устанавливаемых фрез 285

Расстояние:

От торца стола до оси фрезы 230 — 880

От оси инструмента до оси шпинделя заготовки 115 — 820

Наибольшее осевое перемещение фрезы 240

Частота вращения шпинделя инструмента, об/мин 32 — 200

Подача заготовки, мм/об:

Вертикальная или продольная 0,5 — 5,6, Радиальная 0,22 — 2,6

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт 10

Габаритные размеры, мм:

Длина 3580

Высота 2590

Ширина 1790

Масса станка с электрооборудованием, кг 14 000

2.3. 10 Расчёт режимов резания

Черновое фрезерование:

Подача: S = 2 (мм/об);

Скорость резания: V = 37 (м/мин);

Поправочный коэффициент:

Кv = KVM ·KSM,

где

KVM = 1, KSM = 1.

t — глубина резания;

(мм);

Число оборотов шпинделя:

(об/мин);

Ближайшее имеющееся на станке число оборотов:

(об/мин);

При этом условии фактическая скорость резания составит:

(м/мин);

Сила резания при фрезеровании:

,

где

Ср — постоянная;

x, y, n — показатели степени;

Кр — поправочный коэффициент: Кр = 1.

(Н);

Крутящий момент:

(Н·м);

Мощность резания при фрезеровании:

(кВт);

Чистовое фрезерование:

Подача: S = 2 (мм/об);

Скорость резания: V = 37 (м/мин);

Поправочный коэффициент:

Кv = KVM ·KSM,

где

KVM = 1, KSM = 1.

t — глубина резания:

(мм);

Число оборотов шпинделя:

(об/мин);

Ближайшее имеющееся на станке число оборотов:

(об/мин);

При этом условии фактическая скорость резания составит:

(м/мин);

Сила резания при фрезеровании:

, где

Ср — постоянная;

x, y, n — показатели степени;

Кр — поправочный коэффициент: Кр = 1.

(Н);

Крутящий момент:

(Н·м);

Мощность резания при фрезеровании:

(кВт);

Мощность станка удовлетворяет условиям резания.

2.3. 11 Нормирование основного времени

Lр. х.  — длина рабочего хода: Lр. х. = 120 (мм);

Подача: Sz = 2 (мм/об);

Расчёт основного времени при последовательной обработке:

;

(мин);

(мин);

(мин);

;

;

(мин);

(мин);

(мин).

3. Конструкторский раздел

3.1 Анализ и выбор компановки

Для автоматизации массового и крупносерийного производства создаются гибкие автоматические линии (ГАЛ), в которых на стадии проектирования предусматриваются условия их эффективного использования (поточный метод изготовления продукции по схеме «станок-станок», высокая концентрация операций, высокопроизводительные режимы резания и т. д.). При этом уровень автоматизации переналадки оборудования существенно ниже, так как эта операция выполняется в производственных условиях значительно реже, чем в ГАУ.

Свойство гибкости в ГАЛ обеспечивается применением переналаживаемого оборудования и систем управления на базе УЧПУ, программируемых командоаппаратов (ПК), ЭВМ различных типов.

Варианты компоновок ГАЛ приведены ниже:

Рис. 1 - Т — образная компоновка АЛ для обработки деталей типа тел вращения, где:

1 — УЧПУ станка;

2 — токарный станок;

3 — фрезерно-центровальный станок;

4 — механизм поштучной выдачи заготовок;

5 — система управления АЛ;

6 — контрольное устройство;

7, 8 — ПР;

9 — переукладчик.

Рис. 2 - Компоновка линии для обработки деталей типа «тел вращения», где

1 — конвейер;

2 — токарный станок с ЧПУ;

3 — манипулятор;

4 — пульт ЧПУ;

5 — токарный станок с ЧПУ;

6 — манипулятор;

7 — пульт управления;

8 — фрезерный агрегатный станок

10 — пульт управления;

11 — сверлильный агрегатный станок;

12 — манипулятор;

13 — пульт управления.

В данном курсовом проекте была разработана автоматизированная линия, показанная на рис. 1, потому что в связи с большими значениями времени, затраченного на технологические операции, расположение технологического оборудования не сможет уменьшить производительность линии в целом.

3.2 Выбор оборудования

3.2.1 Выбор модели промышленного робота

Грузоподъемность должна превышать массу объекта манипулирования не менее чем на 10%.

Номинальная грузоподъемность определяется по формуле:

,

где mз — масса заготовки, кг;

Кзап — коэффициент запаса, зависящий от условия применения ПР и расположения других элементов промышленного оборудования.

Пользуясь каталогом промышленных роботов и учитывая вышеперечисленные требования, выбираем промышленный робот по его технологическим характеристикам.

Техническая характеристика ПР мод. L-2300:

Номинальная грузоподъемность, кг… … … … … … … … … … … … … … 68,1

Число степеней подвижности… … … … … … … … … … … … … … … …. 5

Число рук/захватов на руку… … … … … … … … … … … … … … … … …. 1/1

Тип привода… … … … … … … … … … … … … … … … … пневматический

Устройство управления… … … … … … … … … … … … … … … Цикловое

Число программируемых координат … … … … … … … … … … … … … … 5

Способ программирования

перемещений … … … … … … … … … … Обучение по первому циклу

Ёмкость памяти системы, число положений рабочего органа… … … … 60

Погрешность позиционирования, мм… … … … … … … … … … … … ±1,27

Максимальный радиус зоны обслуживания R, мм… … … … … … …. 2134

Линейные перемещения со скоростью 0,914м/с, мм:

по оси Х… … … … … … … … … … … … … … … … 762

по оси У… … … … … … … … … … … … … … …. 1067

Угловые перемещения со скоростью 90 град/сек;

Максимальное угловое перемещение, град…270

3.2.2 Выбор транспортно-накопительных и загрузочных устройств

Использование лотков-скатов целесообразно, так как детали (заготовки) имеют цилиндрическую форму, обладают незначительной массой и относительно не большими размерами.

Расчет проходного сечения лотка сводится к определению зазора ?, мм:

,

где l — длина заготовки, d — максимальный диаметр заготовки,

f — коэффициент трения.

Для расчета длинны лотка принимаем, что АЛ должна работать без дозагрузки лотка в течении 8-мичасовой рабочей смены. Время обработки одной детали на АЛ 30 (мин). Максимальный диаметр заготовки 96 мм.

Такт обработки = 480/30 = 16 (шт/смена).

Таким образом, длинна лотка:

L = 16·96 = 1536 (мм);

Принимаем длину лотка L=1550 (мм).

3.3 Расчёт З У промышленного робота

Захватные устройства роботов осуществляют следующие функции: удерживают объект манипулирования во время его транспортировки; ориентирует объект манипулирования; базируют положение объекта манипулирования относительно системы координат манипулятора рабочей зоны оборудования.

В роботах широкое распространение получили захватные устройства (ЗУ) специального назначения, с помощью которых производят захват сравнительно небольшой номенклатуры объектов манипулирования.

Однако у современных роботов имеются устройства смены ЗУ в автоматическом режиме, что обеспечивает работу с достаточно разнообразными объектами манипулирования при относительной простоте и рациональной стоимости конструкции.

ЗУ удерживают объект манипулирования с помощью сил трения, возникающих при воздействии его элементов на объект манипулирования, фиксации объекта манипулирования по имеющимся на нем выступам, отверстиям, штифтам, пазам и другим поверхностям, которые могут быть использованы в качестве баз, а также электромагнитных сил и вакуума.

В большинстве случаев, для уменьшения усилий привода схватов применяют комбинацию кинематического, электромагнитного и вакуумного воздействия с одновременным использованием для фиксации базовых поверхностей объекта манипулирования.

Определение усилия захвата.

Рис. 3. - конструктивная схема механического ЗУ.

Усилие захватывания определяют:

где m = 44 (кг) — масса объекта манипулирования;

a — максимальное ускорение центра масс объекта манипулирования, м/с2 (а=2… 3g);

K1 - коэффициент, зависящий от положения заготовки по отношению к губкам ЗУ и направления действия силы тяжести; выбирают по табл.; К1 = Ѕ;

K2=1,3… 2,0 — коэффициент запаса; большие значения K2 берут для захватных устройств, в которых отсутствует самоторможение.

Усилие привода определяют из условия равенства элементарных работ, совершаемых приводом и губками ЗУ (рис. 2. 1).

,

Откуда

;

Величину называют передаточным отношением ЗУ. Его определяют исходя из кинематического анализа ЗУ:

;

Радиус зубчатого колеса определяется из расчета зубчато — реечной передачи на изгиб:

,

где z=17 — число зубьев;

=4,26 — коэффициент формы зуба;

— коэффициент ширины венца;

— коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца;

МПа — допустимое напряжение при расчете зубьев на изгибную прочность (сталь 40XH, термообработка поверхностная токами высокой частоты), тогда

(мм).

Принимаем m=4 (мм), тогда

(мм);

(Н);

Площадь поршня гидроцилиндра (давление p=0,4 (МПа)).

(мм).

Принимаем: dп=80 (мм).

4. Разработка системы управления

4.1 Разработка электрической системы управления

В данном курсовом проекте система управления основана на контроллере FECCompact.

Контроллеры серии FEC Compact.

Контроллеры FEC (Front End Controller) — это семейство однокорпусных промышленных программируемых логических мини-контроллеров, включающее серии контроллеров FEC Compact и FEC Standard.

Эти контроллеры разработаны как недорогая универсальная промышленная система управления, которая может быстро и легко устанавливаться и эксплуатироваться людьми, имеющими небольшой опыт работы с программируемыми контроллерами. Все функции для небольшой системы управления интегрированы в одном корпусе.

FEC Compact (рис. 4) предназначены для обработки только дискретных сигналов, могут использоваться в стандартных релейных шкафах управления и идеально подходят для управления там, где требуется небольшое количество входов и выходов. Они предназначены для решения простых задач автоматизации технологического оборудования и технологических процессов с минимальными затратами.

Рис. 4 — Контроллер FEC Compact

В пластмассовом корпусе FEC Compact с габаритными размерами 130×80×35 мм или 130×80×60 мм (модели со встроенным преобразователем питания — 220 В / +24 В) и классом защиты IР40 установлены следующие основные составляющие контроллера:

процессор АМD186 (тактовая частота 20 МГц), подобный процессору Intel 80 186, память оперативная 256 Кб (16-битная SRAM), из которых 210 Кб свободны для прикладных программ, или 512 Кб (16-битная DRAM), из которых 480 Кб свободны для прикладных программ,

Flash-память (перезаписываемая память для программ) 256 Кб, количество циклов перезаписи 10 тысяч, область сохраняемых переменных данных 2 Кб,

12 каналов ввода транзисторных при напряжении питания 24 В постоянного тока (до 7 мА по каждому каналу), гальваническая развязка (оптоэлектронная пара, напряжение изоляции до 50 В переменного тока) и световая индикация по каждому каналу (светодиоды после гальванической развязки),

8 каналов вывода (напряжение изоляции до 300 В переменного тока) со световой индикацией по каждому каналу (светодиоды), которые реализованы в нескольких вариантах:

электромеханические реле, коммутирующие в рабочем режиме переменный ток до 2 А при напряжении до 250 В или постоянный ток до 5 А при напряжении до 30 В, частота переключений до 25 Гц,

твердотельные реле (SSR-реле или Solid-state relay), коммутирующие переменный ток до 0,6 А при напряжении до 264 В или постоянный ток до 0,6 А при напряжении до 125 В, срок службы 100 тыс. часов, частота переключений до 10 Гц,

транзисторные выходы, коммутирующие постоянный ток до 0,6 А при напряжении 24 В, срок службы 100 тыс. часов, максимальная частота переключения 1 кГц,

комбинация реле и транзисторных выходов,

последовательные интерфейсы для программирования и подключения внешних устройств СОМ (РS232, 9600 бод с разъемом RJ11 или ТТL с разъемом RJ12) и ЕХТ (56 Кбод, ТТL с разъемом RJ12),

сетевой интерфейс Ethernet 10Base T,

преобразователь электропитания (-220 В / +24 В) в тех моделях контроллеров, в которых предусмотрено питание от сети переменного тока.

Контроллеры поставляются с записанной в постоянную память операционной системой ROM DOS 5/0 и программой Kernel (FSTPCRx. EXE).

Основные характеристики поставляемых моделей контроллеров серии FEC Compact приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Серии контроллеров FEC Compact с программированием в пакете FST

Тип контроллера

Характеристики

FC 20-FST

12 входов/8 выходов релейных, питание 24 В постоянное

FC 21-FST

12 входов/8 выходов релейных, питание 220 В переменное

FC 22-FST

12 входов/8 выходов SSR-реле, питание 24 В постоянное

FC 23-FST

12 входов/8 выходов SSR-реле, питание 220 В переменное

FC 30-FST

12 входов/2 релейных, 6 транзисторных выходов, питание 24 В постоянное

FC 34-FST

12 входов/2 релейных, 6 транзисторных выходов, питание 24 В постоянное, Ethernet 10 BaseT

Контроллеры FEC Compact питаются от стабилизированного источника постоянного тока с напряжением 24 В или от сети переменного тока 220 В.

Не рекомендуется, а в некоторых случаях категорически противопоказано, подключать контакт заземления контроллера на общую «землю» основного оборудования или цеха, если нет уверенности в том, что общее заземление сделано в соответствии с нормами и на нем нет потенциала, отличного от нуля.

При установке контроллеров необходимо обратить внимание на окружающие условия, при которых они будут нормально функционировать. Нельзя устанавливать контроллеры в местах, где присутствует чрезмерная пыль, масляный туман, токопроводящая пыль или газ, вызывающие коррозию, там, где присутствует вибрация, высокая температура, прямые солнечные лучи, влажность, дождь, а также непосредственно вблизи высоковольтного оборудования. Нельзя устанавливать контроллеры непосредственно над устройством, выделяющим теплоту, типа нагревателя, трансформатора или мощного резистора. Если окружающая температура более 55 °C, необходимо установить вентилятор для принудительного охлаждения.

Контроллер может быть установлен на монтажной рельсе (DIN46277, ширина 35 мм) или непосредственно на винты М4. В процессе установки необходимо убедиться, что модуль установлен как можно дальше от оборудования с высоким напряжением и большой мощности.

12 входов контроллеров FEC Compact PNP или NPN типа разделены на две группы: первая группа 8 входов, вторая группа 4 входа. Имеется гальваническая развязка (оптоэлектронная пара) и индикация входных сигналов через светодиоды (после гальванической развязки). Время задержки приема сигнала 5 мс. Максимальное напряжение включения 15 В, выключения 5 В. Два входа второй группы могут также использоваться как счетчики с максимальной частотой 2 кГц. Провода для входных сигналов подключаются 14 винтами (12 сигнальных и 2 общих провода). На каждый винт можно присоединить 2 провода сечением до 0. 75 mm2.

В соответствии с этим описанием выбираем контроллер марки FC 34-FST.

При подключении к выходам контроллера элементов со значительной нагрузочной способностью (реле, контакторы и пр) рекомендуется устанавливать плавкий предохранитель от 5 до 10А для каждой группы выходов, чтобы предохранить от повреждения из-за коротко го замыкания. Подключение обратного диода параллельно индуктивной нагрузке также значительно удлинит срок службы контроллера.

4.2 Программирование контроллеров FEC COMPACT

Для практического применения описанных контроллеров с подключенными входами-выходами и питанием необходимо записать в их память прикладную программу заказчика, которая реализует разработанный им алгоритм управления объектом. Это может быть промышленная установка, станок, коммутирующее устройство, оборудование жилого дома и т. д. Такую программу можно создать, имея определенные навыки в обращении с персональными компьютерами и пакет программ для программирования контроллеров.

Программирование контроллеров серии FEC Compact осуществляется с помощью пакета программ FST, который реализован в двух вариантах: как приложение DOS и приложение Windows. Он может устанавливаться на персональных компьютерах с операционными системами DOS или Windows 95/ 98/ 2000/ NТ.

Проанализировав все выше сказанное, выбран контроллер FC 30-FST, у которого 12 входов/2 релейных, 6 транзисторных выходов, питание 24 В постоянное.

Комплекс питается от трехфазной сети переменного тока 380 В 50 Гц и 220 В 50 Гц.

Питание всех датчиков и контроллера осуществляется стабилизированным блоком питания +24 V DC.

К входам контроллера подключаются два датчика, а также четыре кнопки управления.

К выходам контроллера подключаются электромагнитные реле постоянного тока К1, К2.

Электрическая принципиальная схема представлена на листе АСК 00. 00. 01 СЭ.

Рассчитаем потребляемую мощность:

потребляемая мощность контроллера 10 Вт

потребление тока индукционным датчиком 40 mA,

потребление тока датчиком конечного положения 500 mA,

потребление тока светодиодами 10 mA.

Потребляемая максимальная мощность:

P=10+ (24* (0,04*1+0,5*4+0,01*3)) = 60 (Вт)

Микросхема DA1 представляет собой интегральный стабилизатор К142 ЕН9Б с фиксированным выходным напряжением 24±0,48 В с максимальным током нагрузки 3 (А), выполненная по планарной диффузионной технологии с изоляцией р-n переходом. Она предназначена для использования в стабилизированных блоках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Выпрямление напряжения осуществляется с помощью диодных мостов VD1 — VD4.

Необходимое напряжение для блоков питания и контроллера обеспечивает трансформатор TV1. В цепи блоков питания также установлены плавкие предохранители FU3, FU4.

Таблица 2. - входов-выходов контроллера FecCompact.

Входы

Назначение входа

Выходы

Назначение выхода

I0. 0

Наличие заготовки в зоне захвата ЗУ ПР.

O0. 0

Захват заготовки

I0. 1

Рука ПР опущена

O0. 1

Поднятие руки ПР

I0. 2

Рука ПР поднята

O0. 2

Опускание руки ПР

I0. 3

Рука ПР втянута

O0. 3

Выдвижение руки ПР

I0. 4

Рука ПР выдвинута

O0. 4

Втягивание руки ПР

I0. 5

Рука ПР повёрнута к лотку

O0. 5

Рука ПР повёрнута к станку

I0. 6

Рука ПР повёрнута к станку

O0. 6

Рука ПР повёрнута к лотку —

накопителю

I0. 7

Рука ПР повёрнута к лотку — накопителю

О0. 7

Сигнал на ЧПУ станка

I1. 0

Сигнал с ЧПУ станка

О0. 8

Текст управляющей программы представлен в приложении А.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана автоматизированная линия по изготовлению деталей типа «Вал-шестерня» отвечающая требованиям современного 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 чертёж общего вида АЛ (АСК 00. 00. 01 ВО);

разработан алгоритм работы и система управления РТК (АСК 00. 00. 01, АСК 00. 00. 01 СЭ);

разработан сборочный чертёж захватного органа ПР (АСК 01. 00. 00 СБ).

Библиографический список

1. Анурьев В. Н. Справочник конструктора-машиностроителя.: В 3-х томах 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1979 — 728с.

2. Горохов В. А. Проектирование и расчет приспособлений. Минск, «Высшая школа», 1986 г.

3. Ковшов А. Н. Технология машиностроения: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов — М.: Машиностроение, 1987. — 320с.

4. Козырев Ю. Г. Промышленные роботы: Справочник. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1988. — 392 с.: ил.

5. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.; Под общей ред. А. А. Панова. — М.: Машиностроение. 1988. 736с.

6. Промышленные роботы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учебн. Пособие для технических вузов/ Ю. М. Соломенцев, К. П. Жуков, Ю. А. Павлов и др.; Под общей ред. Ю. М. Соломенцева. — М.: Машиностроение. 1986. 140с.

7. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т1/ Под ред.А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985.

8. Современные промышленные роботы: С56 Каталог/ Под ред. Ю. Г. Козырева, Я. А. Шифрина. М.: Машиностроение, 1984. 152 с., ил.

9. Транспортно-накопительные и загрузочные системы в сборочном производстве: Учеб. Пособие / Е. В. Пашков, В. Я. Копп, А. Г. Карлов. К.: УМК ВО, 1992. — 536с.

10. Методическое указание для выполнения КР студентами дневной формы обучения специальности 12. 01 по дисциплине автоматизация производственных процессов машиностроении. Изд-во «СевГТУ» 1996 г.

11. Пашков Е. В., Осинский Ю. А., Четверкин А. А. Электропневмоавтоматика в производственных процессах: Учебное пособие. — Севастополь: Изд-во СевГТУ, 1997. 368с.

Приложение

Текст управляющей программы на языке STL

STEP 1

IF I0. 0

AND I0. 1

AND I0. 3

AND I0. 5

THEN

SET O0. 0

SET O0. 1

STEP 2

IF I0. 2

AND I0. 6

THEN

SET O0. 5

SET O0. 3

STEP 3

IF I0. 4

AND I0. 6

THEN

SET O0. 7

RESET O0. 0

RESET O0. 3

SET O0. 4

STEP 4

IF I1. 0

AND I0. 3

AND I0. 6

THEN

RESET O0. 4

SET O0. 3

SET O0. 0

STEP 5

IF I0. 3

AND I0. 6

THEN

RESET O0. 3

SET O0. 4

SET O0. 6

STEP 6

IF I0. 3

AND I0. 7

THEN

RESET O0. 4

SET O0. 3

RESET O0. 0

JMP TO 1

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой