Курсовой проект (Игорь) (Пини_Игорь_записка)

Посмотреть архив целиком


Содержание:

  1. Введение 3

  2. Станок мод. РТ725Ф301 5

    1. Техническая характеристика станка 5

    2. Устройство ЧПУ 6

    3. Основные узлы и движения в станке 7

    4. Кинематика станка 8

    5. Командоаппарат резцедержателя станка 12

  3. Заготовка и деталь 14

    1. Способ получения заготовки 14

    2. Базирование и закрепление заготовки на станке 14

    3. Чертеж заготовки 15

    4. Чертеж детали 16

  4. Транспортно-накопительная система 17

    1. Описание тактового стола 17

  5. Напольный промышленный робот 18

    1. Техническая характеристика робота 18

    2. Основные механизмы робота 19

    3. Захватное устройство робота 22

  6. Выбор инструмента 24

  7. Расчетная часть 25

    1. Расчет режимов резания 25

    2. Расчет шпинделя на прочность и жесткость 28

    3. Расчет схвата руки ПР 30

  8. Список литературы 33

  9. Графическая часть:

    1. Лист 1. Компоновка РТК.

    2. Лист 2. Шпиндельный узел станка.

    3. Лист 3. Технологические наладки.

    4. Лист 4. Схват руки ПР.

1. Введение


Автоматизация производства в машиностроении представляет собой самостоятельную комплексную проблему. Ее решение направлено на создание нового совершенного оборудования, технологических процессов и систем организации производства, функционирование которых неразрывно связано с улучшением условий труда, ростом качества продукции, сокращением потребности в рабочей силе и с систематическим повышением прибыли.

Эффективность автоматизации прямо зависит от того, насколько рационально организован производственный процесс в целом, как комплексно и полно на всех звеньях технологической цепочки внедрены средства автоматизации, от того, насколько принятая система организации и управления производством позволяет принимать решения на низшем уровне (в целях ликвидации внеплановых простоев). Автоматизация требует рассматривать производственный процесс как единую систему.

Отработка технических решений по созданию автоматизированных технологических комплексов, по-видимому, должна вестись, прежде всего, применительно к серийному производству (оно составляет до 40 % общемашиностроительного производства), поскольку они могут быть применены также в массовом и крупносерийном производстве. Очевидно, что по мере совершенствования технических решений, разработанных для условий серийного производства, внедрения новых исходных средств автоматизации и элементной базы, появится возможность их использования и для автоматизации мелкосерийного производства. Таким образом, принятое направление на развитие автоматизации в серийном производстве не только будет способствовать подъему производительности труда в этой области, но и окажет существенное влияние на уровень мелкосерийного и массового производства.

Появление и развитие промышленных роботов, безусловно, явились одним из крупнейших достижений науки и техники последних лет. Они позволили расширить фронт работ по автоматизации технологических и вспомогательных процессов, открыли широкие перспективы создания автоматических систем машин для гибкого, переналаживаемого производства.

Одной из основных причин разработок и внедрения роботов является экономия средств. По сравнению с традиционными средствами автоматизации применение роботов обеспечивает большую гибкость технических и организационных решений, снижение сроков комплектации и запуска в производство автоматизированных станочных систем. По предварительным данным, использование роботов для автоматической установки и снятия деталей позволяет рабочему обслуживать от четырех до восьми металлорежущих, станков.

С экономическими вопросами, возникающими при применении роботов, тесно связан и социальный аспект их использования. При определении целесообразности применения роботов в том или ином случае (особенно при необходимости замены рабочего на участках с опасными, вредными для здоровья условиями труда) превалирующими должны быть интересы человека, его безопасность и удобство работы. Необходимо также учитывать и фактор непрерывного роста уровня общеобразовательной и специальной подготовки трудящихся. Роботы должны освободить человека от выполнения бездумной механической работы и скомпенсировать потребность в низкоквалифицированном труде. Таким образом, применение роботов в дальнейшем должно оказать существенное влияние (в числе прочих факторов научно-технической революции) на социальную структуру общества.

2. Станок мод. РТ725Ф301


Станок предназначен для обработки цилиндрических, конических и фасонных поверхностей деталей типа дисков, фланцев и колец, наибольшая длина которых равна около 1/4 их наибольшего диаметра. На станке возможна обработка наружных, торцевых и внутренних поверхностей по замкнутому автоматическому циклу за один или несколько рабочих ходов. Класс точности станка Н.


2.1. Техническая характеристика станка


Наибольший диаметр устанавливаемой над станиной детали

400 мм

Наибольшая длина устанавливаемой детали

180 мм

Число инструментов

6

Число частот вращения шпинделя (общее / по программе)

21/7

Пределы частот вращения шпинделя

5–1000 об/мин

Число подач

32

Пределы подач: продольных и поперечных

2,92–642 мм/мин

Величина ускоренного перемещения

4400 мм/мин

Габаритные размеры станка (длина ширина высота)

218030302170 мм


2.2. Устройство ЧПУ


В станке используется ЧПУ контурного типа – «Контур 2ПТ-71/2». По программе, записанной на перфоленте, происходит автоматическое изменение частот вращения шпинделя, управление продольными и поперечными движениями инструмента, выбор подач, нарезание резьб, установка инструмента в нулевое положение, коррекции и смена инструмента, включение и выключение охлаждения. Число управляемых осей координат (всего/одновременно) 2/2. Дискретность отсчета по осям координат: X – 0,01 мм; Z – 0,01 мм. Считывающее устройство фотоэлектрическое.

2.3. Основные узлы и движения в станке


На станине А (рис. 1) установлена шпиндельная бабка Б. Деталь, закрепляемая в пневмопатроне В, получает главное движение. Каретка Д перемещается по плоским направляющим станины (поперечная подача по оси X), а по направляющим каретки типа ласточкин хвост движется ползушка с шестипозиционным резцедержателем Г (продольная подача по оси Z). В каретке размещен привод продольных подач для быстрых и рабочих перемещений ползушки вдоль оси Z.


Рис. 1. Общий вид станка

2.4. Кинематика станка


Главное движение осуществляется от электродвигателя М1 (N = 13 кВт; n = 1460 об/мин) (рис. 2). Движение передается клиноременной передачей со шкивами D = 150 мм и D = 216 мм на входной вал АКС, а с выходного вала АКС через передачу зубчатым ремнем D = 230–360 мм на входной вал I шпиндельной бабки. АКС обеспечивает девять переключаемых по программе частот вращения шпинделя, которые утрачиваются вследствие переключения блоков Б1 и Б2.


Рис. 2. Кинематическая схема станка


Диапазон I частот вращения (n = 5 – 63 об/мин) получают при выключенном блоке Б1 и включенном блоке Б2 (это положение показано на рис. 2), тогда движение с вала I на вал IV передается через зубчатые пары z = 22–88, 24–96. Диапазон II (n = 20 – 250 об/мин) соответствует такому положению блока Б2, когда в зацеплении находятся колеса z = 22–88, 60–60. Диапазон III (n = 80 – 1000 об/мин) получают при включенном блоке Б1 и выключенном блоке Б2. В этом случае с вала I на шпиндель IV движение передается через передачи z = 48–48, 48–48. Блоки Б1 и Б2 переключают вручную. Если учесть, что выходной вал АКС имеет пределы частот вращения 125 – 1600 об/мин, то можно записать уравнение кинематического баланса для минимальной частоты вращения шпинделя:

.

Всего имеется 27 теоретических и 21 практических значений частот вращения от 5 до 1000 об/мин. Торможение и реверсирование вращения осуществляются электромагнитными муфтами, находящимися в АКС. Смазка шпиндельной бабки осуществляется централизованно от шестеренчатого насоса. Датчик нарезания резьбы 1 на валу V кинематически связан со шпинделем через беззазорную передачу 90–90.

Продольная подача осуществляется от шагового двигателя М2 типа ШД 5-Д1 с гидроусилителем Э32Г18-22 через безлюфтовый редуктор с передаточным отношением и шариковый винт с шагом P = 10 мм и диаметром 50 мм. Редуктор обеспечивает величину перемещения на один ипульс.

,

где соответствует повороту ротора ШД на 1,5°.

Поперечная подача осуществляется от шагового двигателя М3 типа ШД5-Д1 через гидроусилитель моментов Э32Г18-23, беззазорный редуктор z = 25–50, 24–50 и шариковую винтовую пару с шагом P = 10 мм и диаметром винта 60 мм.

Цена импульса поперечного перемещения:

.

Устранение зазора в редукторах подач происходит при осевом смещении разрезных косозубых зубчатых колес с помощью подшлифовывания компенсаторов, находящихся между торцами колес. При отсутствии давления в гидроусилителях оба механизма привода можно провернуть от руки.

Устройство установки нулевого положения. Перед началом обработки резец в продольном и поперечном направлениях занимает определенное (нулевое) положение относительно заготовки. В продольном направлении резец устанавливают от торца кулачков патрона, а в поперечном направлении – от оси шпинделя станка. После окончания обработки каретка с резцом должна возвратиться в нулевую позицию, что будет свидетельствовать о правильности цикла. Точный возврат обеспечивают датчики нулевого положения, состоящие из датчиков грубого и точного отсчетов. Конечный выключатель вместе с переставной планкой, скрепленной с неподвижной частью суппорта, используется в качестве датчика грубого отсчета. Точная установка нулевого положения производится с помощью бесконтактного датчика, основанного на индуктивном методе. На оси ходовых винтов закрепляют диэлектрический диск с сектором из цветного металла, который входит в прорезь бесконтактного датчика при определенном их положении дает команду на отключение привода подач. Датчик используется как для продольного, так и для поперечного перемещений. Перестройка с одного нулевого положения на другое осуществляется перестановкой упорной планки и поворотом диэлектрического диска.

Шестипозиционный резцедержатель с электромеханическим приводом на 12 позиций поворота состоит из корпуса резцедержателя, механизма поворота, фиксирующего устройства, электропривода, сменных блоков и блокировки. Поворот резцедержателя осуществляется вручную или по программе от электродвигателя (N = 0,5 кВт, n = 1420 об/мин) через колеса z = 8–54 и червячную пару z = 1–38. В начале движения происходит поворот верхней полумуфты М7, что дает возможность корпусу резцедержателя за счет четырех пружин 2 разъединяться с торцовым зубчатым колесом 3, фиксирующим резцедержатель. Поворот до заданного положения контролируется конечными выключателями, после чего происходит реверс электродвигателя и прижим корпуса резцедержателя к основанию.

2.5. Командоаппарат резцедержателя станка


Рассмотрим принцип работы командоаппарата резцедержателя (рис. 3). Микропереключатели 5 срабатывают при совпадении толкателей 4 с лунками на втулке 3 при ее вращении вокруг оси 6 резцедержателя. Гильза 1 получает вращение от электродвигателя через зубчатую пару (на схеме не показана) и червячную пару 7 и 2. Гильза 1 в нижней части выполнена в виде двухзубой торцовой муфты, сопрягающейся с другой торцовой муфтой 9, имеющей зубчатый венец. Такой венец имеет втулка 10, соединенная шпонкой с корпусом резцедержателя. Таким образом, через эти венцы с помощью кольца 11 с внутренним зубчатым венцом движение поворота передается корпусу резцедержателя (на схеме не показан).


Рис. 3. Командоаппарат резцедержателя станка

При достижении заданной позиции командоаппарат даст команду на реверс электродвигателя, произойдет поворот в обратную сторону и опускание резцедержателя вниз в фиксированное положение. Четкая работа резцедержателя зависит от регулировки командоаппарата. Для обеспечения срабатывания микропереключателей толкатели 4 при регулировке смещают вдоль оси и затем фиксируют винтами.

Специальной регулировкой достигается минимальный перебег поворотной части после ее останова перед реверсом двигателя на зажим. Этого можно достигнуть регулированием усилия четырех пружин 2 (рис. 2), а также регулированием торцовой зубчатой муфты 9, 10 (рис. 3). Для этого следует вывести из зацепления кольцо 11 с двумя полумуфтами 9 и 10, а затем полумуфту 9 повернуть против часовой стрелки, вращая квадратом 8 червяк 7. Поворот на один зуб обеспечивает уменьшение перебега на 4–5°. После регулировки две половины зубчатой муфты 9 и 10 соединяют вновь кольцом 11 и вращают червяк 7 в обратном направлении до полного зажима резцедержателя.

Базирование резцовых блоков происходит по призматическим направляющим, блоки к корпусу резцедержателя прижимают винтами через прокладку.

3. Заготовка и деталь


3.1. Способ получение заготовки


Поскольку материал обрабатываемой детали – серый чугун (СЧ20), выберем литье в песчаную форму как способ получения заготовки. При отливке заготовка получает некоторые уклоны (≈3°) и припуски (2–4 мм), однако выбранный способ более экономичен в данном случае и не требует сложных операций.


Масса заготовки: ; .




3.2. Базирование и закрепление заготовки на станке


Для закрепления заготовки на станке используется трехкулачковый пневмопатрон.


Рис. 4. Схема закрепления заготовки в патроне на станке



4. Транспортно-накопительная система


Для накопления заготовок и позиционирования их пол захват роботом с учетом достаточно большой длительности цикла обработки заготовок выбираем тактовый стол. Тактовый стол является одной из разновидностей тележечных грузонесущих конвейеров. Широкое разнообразие их использования обусловило большое число их конструктивных разновидностей.


4.1. Описание тактового стола


Т

Рис. 5. Схема расположения заготовок на паллете тактового стола

актовый стол, используемый в данном РТК, представляет собой горизонтально замкнутый тележечный грузонесущий конвейер с настольным пульсирующим (тактовым) перемещением платформ, предназначенный для подачи заготовок и приема готовых деталей. Габаритные размеры тактового стола (длинаширинавысота): 4960  2420  1200 мм. Разгрузка платформ осуществляется в автоматическом цикле с использованием промышленного робота. На каждой платформе установлена паллета с приспособлением, позволяющим расположить на ней 3 детали на специальном штыре (рис. 5). Учитывая, что среднее время обработки одной детали составляет приблизительно 5 минут, а количество платформ с паллетами 24 (23  с деталями и заготовками, 1  свободная для перегрузки готовых деталей), обеспечивается бесперебойная работа РТК в течение около 6 часов (выпуск 69 деталей).

5. Напольный промышленный робот


Многоцелевые промышленные роботы (ПР) типа «Универсал-20» применяются для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, обслуживания различного технологического оборудования, межоперационного и межстаночного транспортирования объектов обработки и выполнения других вспомогательных операций.


5.1. Техническая характеристика робота


Грузоподъемность

20 кг

Число степеней подвижности

6

Наибольшая величина перемещения:


– вокруг вертикальной оси II

340

– вдоль оси I-I

400 мм

– вдоль горизонтальной оси IIIIII

630 мм

– вокруг вертикальной оси IIII

240

– вокруг оси IIIIII

180

– вокруг оси IVIV

180

Наибольшая скорость:


– вокруг оси II поворота.

84 град/с

– вертикального хода руки вдоль оси II

0.27 м/с

– выдвижение руки вдоль оси IIIIII

1.08 м/с

– поворота руки вокруг оси IIII

132 град/c

Точность позиционирования

1 мм

Масса

630 кг



5.2. Основные механизмы робота


Рис. 6. Общий вид промышленного робота «Универсал-20»


Общий вид робота приведен на рисунке 6. Исполнительным механизмом ПР является манипулятор, который обеспечивает установку в пределах рабочей зоны захватного механизма схвата. Манипулятор имеет четыре степени подвижности руки 1 в сферической системе координат, которые реализуются механизмами: поворота 2 относительно оси IIII, выдвижения руки 3 вдоль оси IIIIII, поворота руки 4 относительно вертикальной оси II, подъема руки 5 вдоль оси II. Две ориентирующие степени подвижности ра­бочего органа-схвата 7 создают механизмы вращения кисти руки 6 от­носительно ее продольной оси IIIIII и поперечной оси IVIV. По­движные механизмы манипулятора защищены от попадания пыли, гря­зи и масла ограждением 8.

Установочные перемещения руки осуществляются с помощью электромеханических следящих приводов, а ориентирующие движения кисти руки и зажим-разжим схвата – пневмоцилиндрами.

Пневмоблок 9, которым комплектуется ПР, предназначен для под­готовки, регулирования подачи сжатого воздуха из заводской сети и блокирования работы манипулятора при падении давления ниже до­пустимого.

Блок тиристорных электроприводов 10 формирует управляющие на­пряжения в якорной цепи электродвигателей постоянного тока.

Устройство программного управления 11 позиционного типа имеет возможность записи программы в режиме обучения (по первому цик­лу) и формирует управляющие сигналы на блок 10, а также техноло­гические команды управления циклом работы манипулятора и обслу­живаемого оборудования.

Блоки тиристорного электропривода ЭПТ6-У20 обеспечивают уп­равление в следящем режиме электродвигателями постоянного тока типа СЛ-569 и СЛ-661, установленными в механизмах четырех програм­мируемых степеней подвижности манипулятора.

Механизмы электроприводов включают в себя зубчатые или червяч­ные редукторы, параметры которых, даны в кинематической схеме. Обратная связь исполнительных механизмов манипулятора по положе­нию, и скорости осуществляется потенциометрическими датчиками типа ППМЛ, приводящимися с помощью зубчатых редукторов и тахогенераторов типа СЛ-121, которые приводятся в движение специальными зубчатыми или ременными механизмами.

Также пневмоблок предназначен для циклового управления двумя ориентирующими дви­жениями кисти руки и захватным устройством. Приводы этих движений осуществляются от пневмоцилиндров. Для преобразования поступатель­ного перемещения поршня во вращательное движение кисти руки ис­пользуются винтовой копир (в приводе поворота кисти руки относи­тельно ее продольной оси) и передача рейка-шестерня (в приводе качания кисти относительно поперечной оси). Привод зажима и разжи­ма губок схвата осуществляется рычажным механизмом, присоединен­ным к штоку пневмоцилиндра. Соединение механизмов манипулятора между собой и устройством аналогового позиционного программного управления типа АПС-1 производится в соответствии с принципиальной электрической схемой.


5.3. Захватное устройство робота


Преимуществом исполнительных механизмов с переменным передаточным отношением является возможность достижения больших усилий зажима. Однако наибольшие усилия достигаются обычно лишь в узком диапазоне рабочих перемещений.

В связи с этим для обеспечения надежного удержания объектов ман­ипулирования при широком диапазоне их размеров необходимо использовать в ЗУ исполнительные механизмы с постоянным передаточным механизмом (например, зубчато-реечные, винтовые, некоторые рычажные и др.) или предусматривать переналадку исполнительных механизмов с переменным передаточным отношением (например, рычажного типа).

Н

Рис. 7. Захватное устройство робота

а рисунке 7 показан вариант конструкции однопозиционного схвата для деталей типа дисков и фланцев, имеющих широкий диапазон диаметров. Рассматриваемая конструкция обеспечивает центрирование детали независимо от диаметра. Высокая стабильность установки (0,05 – 0,07 мм) достигается за счет профилирования губок схвата.

Две пары рычагов, выполненных заодно с зажимными губками, свободно установлены на своих осях. На рычагах нарезаны зубчатые секторы, входящие попарно в зацепление с рейками, которые связа­ны между собой рычагами, образующими шарнирный параллело­грамм. Шарнирный параллелограмм обеспечивает независимую работу каждой пары зажимных рычагов, что необходимо для захватывания и центрирования деталей. Место соединения тяги с гнездом, выполненным во втулке привода зажима и разжима схва­та, а также байонетное соединение хвостовика схвата с головкой шпинделя кисти руки унифицированы. Предусмотрены два исполнения унифицированного захватного уст­ройства: сменное и быстросменное. В сменном захватном устройстве хвостовик крепится к шпинделю кисти руки при помощи байонетного замка, накидного рычага с резьбой и гайки. В быстросменном захватном устройстве применяется только байонетное крепление, которое может быть использовано и при авто­матической смене схвата. При установке хвостовик вводится в гнез­до с одновременным отжимом фиксатора, который при повороте схвата на 90° входит под действием пружины в отверстие во фланце.


6. Выбор инструмента


Инструмент Т1

Проходной резец CoroTurn RC DCLNR/L фирмы Sandvik Coromant.

Для обтачивания цилиндрической поверхности.


Материал пластинки: ВК6.





Инструмент Т2

Канавочный резец для внутренней обработки CoroCut GF фирмы Sandvik Coromant.

Для растачивания отверстия.