Проектирование РТК на базе МЦ800

1 лист Компоновка РТК МЦ800.cdw

Многоцелевой станок МЦ800.
Автономная гидростанция.
Пульт управления оператора.
Стол готовых изделий.
АТС 2011.07-АТП1.010. АПП
многоцелевого станка МЦ800

2 лист ЗУ с плоскими Губками.cdw

Материал губок Сталь 20 ГОСТ 1050-88.
Пневмоцилиндр должен работать на сжатом
воздухе при давлении до 0
окружающей среды от +5 до +50
вращения штока не более 0
Давление страгивания поршня без нагрузки
не должно быть более 0
Неуказанные предельные отклонения размеров
АТС 2011.07-АТП1.010. АПП

Пояснительная Записка.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Брянский государственный технический университет
Кафедра «Автоматизированные технологические системы»
«Автоматизация производственных процессов в машиностроении»
Пояснительная записка
АПП.2011.07-АТП1.010
В данном курсовом проекте спроектирована автоматизированная система на базе многоцелевого станка с ЧПУ МЦ800 а именно роботизированный технологический комплекс (РТК) для изготовления детали «Крестовина» (ДШАК.741244.91). РТК построен на базе многоцелевого станка МЦ800.
В общий объем курсового проекта входят пояснительная записка в объёме 47 листов формата А4 и графическая часть которая состоит из 3-х листов формата А1: сборочного чертежа выбранной компоновки поясняющего работу РТК схвата ПР системы управления и алгоритма работы РТК.
Краткие сведения о детали7
Материал детали и его свойства8
Разработка маршрутно-технологического процесса об работки детали «Корпус»10
Выбор и описание компоновки РТК14
1. Обзор промышленных роботов19
2 Выбор промышленного робота22
Разработка конструкции захватного устройства26
1 Классификация захватных устройств27
2. Конструкция захватного устройства ПР32
3 Расчет захватного устройства34
3.1. Расчет сил действующих в местах контакта ЗУ 34
3.2. Расчет усилий привода 35
3.3. Расчет контактных напряжений .. 36
Описание позиции загрузки-выгрузки.37
Система управление РТК38
2 СЧПУ промышленного робота.39
3 Алгоритм работы промышленного робота40
Список использованной литературы42
Современное отечественное машиностроение должно развиваться в направлении автоматизации производства с широким использованием ЭВМ и роботов внедрения гибких технологий позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий. Автоматизация проектирования технологии и управления производственными процессами – один из основных путей интенсификации производства повышения его эффективности и качества продукции.
Характерным признаком современного производства является частая сменяемость изделий. Однако требования к производительности в условиях мелко- и среднесерийного производства не только не снизились но и значительно возросли. Противоречия требований мобильности и производительности находят разрешение в создании гибких производственных систем (ГПС). Высокой эффективности производства достигают рациональным сочетанием оборудования организации транспортных операций и управления ГПС. Растёт выпуск станков с ЧПУ и роботов.
При роботизации наметился коренной поворот от транспортно-загрузочных роботов к технологическим. В конструктивно-компоновочных решениях роботов большое внимание уделяют созданию подвесных конструкций поворотных звеньев электромеханических приводов и т.д.
Эффективность мероприятий по автоматизации производственных процессов высока там где велика серийность выпускаемых изделий высока надёжность автоматизированных процессов минимальна частота и длительность переналадок.
Автоматизация производственных процессов является характерной чертой современного прогресса. Без автоматизации невозможны высокие темпы дальнейшего роста производительности труда. Одной из основных проблем при автоматизации технологического оборудования и в частности металлорежущих станков является автоматизация загрузки заготовок и разгрузки (съема) обработанных деталей а при создании автоматических линий кроме того и автоматизация транспортных перемещений между станками.
Автоматизация загрузки и разгрузки в общем комплексе задач по автоматизации технологических процессов является одной из наиболее сложных что вызвано разнообразием процессов а также форм и размеров заготовок (деталей). Иногда конструкция заготовок такова что автоматизировать загрузку невозможно. Автоматизация загрузки и разгрузки оборудования находящегося в эксплуатации позволяет изменить процесс труда повысить безопасность и коэффициент использования оборудования а в некоторых случаях интенсифицировать режим его работы; полуавтоматические станки и станки с ручным управлением можно превратить в автоматы снизив тем самым штучное время обработки и широко использовать многостаночное обслуживание.[6]
Краткие сведения о детали
Крестовина применяется в карданных валах автомобилей и предназначена для гибкого соединения двигателя с ведущим мостом.
Деталь «Крестовина» относится к типу «корпус». У нее имеется центральное отверстие которое является конструкторской базой. Имеется два отверстия с резьбой М5-7Н а также два отверстия с резьбой М4-7Н. Также имеется сквозное отверстие диаметром 10 мм со шпоночным пазом шириной 3мм расположенное перпендикулярно конструкторской базе.
Данная деталь изготовлена из стали 45 ГОСТ 1050-88.
Материал детали и его свойства
Деталь Крестовина изготовлена из стали 45 ГОСТ 1050-88.
Сталь 45применяется: для изготовления вал-шестерней коленчатых и распределительных валов шестерен шпинделей бандажей цилиндров кулачков и других нормализованных улучшаемых и подвергаемых поверхностнй термообработке детали от которых требуется повышенная прочность; валов надставок валов и дисков подпятников для гидрогенераторов; деталей трубопроводной арматуры после закалки и отпуска; бесшовных труб для изготовления деталей и конструкций в мотовелостроении; колец цельнокатаных различного назначения; проволоки применяемой для изготовления спиц мотоциклов и велосипедов; ремизной термообработанной луженой проволоки предназначенной для изготовления галев к ремизным приборам ткацких станков.[9]
Химический состав в % стали 45.
Механические свойства при Т=20oС стали 45.
Разработка маршрутно-технологического процесса об работки детали «Корпус»
Радиально- сверлильная с ЧПУ
Установ А: закрепить заготовку в приспособлении.
Сверление зенкерование и развертывание отверстия 19.
Установ А: Фрезеровать поверхности 1 и 2.
Установ Б. Фрезеровать поверхности 11 и 15
Установ В Фрезеровать поверхности 5 и 8
Установ Г. Фрезеровать поверхности 171867.
Установ Д. Фрезеровать поверхности9101314.
Установ Е. Фрезеровать фаски 23 и поверхности 24.
Установ Ж. Фрезеровать фаски 23’ и поверхности 24’.
Установ З: Сверлить и развернуть отверстие 22 сверлить два отверстия 12 и резать резьбу в нем М5-7Н.Сверлить отверстие 16 и резать резьбу в нем М4-7Н
Установ И.. сверлить отверстие 16и резать резьбу в нем М4-7Н.
Установ К. Зенкеровать поверхность 3
Установ Л. Зенкеровать поверхность 3’
Горизон-тально протяжная
Установ А: Закрепить и установить заготовку в приспособлении
Переход 1: Протянуть шпоночный паз 20
Закалка в масле отпуск
Плоско шлифоваль-ная
Шлифовать плоские поверхности детали
Внутри шлифовальная с ЧПУ
Шлифовать внутренние поверхности детали
Нанести на поверхность детали цинковое покрытие Ц6. хр методом гальванического цинкования.
Гальваническая ванна
Контролировать размеры детали согласно чертежу.
Автоматизацию проводим для операции 010 «Многоцелевая с ЧПУ» которая выполняется на многоцелевом станке МЦ800.
Многоцелевой станок с ЧПУ агрегатно-модульной конструкции типа МЦ800 предназначен для комплексной обработки корпусных деталей средних и крупных размеров.
На станке можно производить сверление зенкерование развертывание нарезание резьбы метчиками растачивание точных отверстий по координатам а также фрезерование по контуру сложных криволинейных поверхностей. Обработку заготовок закрепленных на столе производят инструментами автоматически сменяемыми в шпинделе за счет подачи салазок по станине (ось X) шпиндельной бабки (ось У) и стойки (осьZ). Смена инструмента находящегося в магазине осуществляется автооператором. Автооператор осуществляет установку и снятие в шпинделе сменных фрезерных головок для обработки мелких канавок.[4]
Технические характеристики многоцелевого агрегатного станка МЦ800.
Размеры рабочей поверхности стола спутника мм
Наибольшее перемещение исполнительных органов мм
Расстояние от торца шпинделя до центра спутника мм:
Расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности спутника мм:
Дискретность перемещения мм
Наибольший угол поворота стола град
Точность деления град
Количество инструментов в шпинделе шт
Время смены инструмента с
Число одновременно управляемых координат
Рис.1 Внешний вид станка5. Выбор и описание компоновки РТК
Схема планировки разрабатывается на основе имеющегося оборудования его габаритных размеров и рационального расположения оборудования.
Планировка роботизированного комплекса неразрывно связана с его структурой. В однопредметных комплексах с одним роботом можно выделить две разновидности планировки – линейную и кольцевую. При линейной планировке обслуживаемое роботом оборудование располагается в один или два прямолинейных ряда. Такие РТК строятся на базе напольных или подвесных подвижных роботов. При кольцевой (полярной) планировке оборудование устанавливают вокруг робота в один (реже в два) дугообразный ряд. Здесь используются роботы с полярной системой координат (цилиндрической или сферической).
Сравнительно часто вход РТК (подводящий транспортёр или накопитель заготовок) и выход (отводящий транспортёр или накопитель обработанных деталей) выполняют раздельно: при значительном изменении формы и размеров изделий в процессе их обработки а также при таких типах накопительных и транспортных устройств которые не допускают одновременную работу с обработанными и необработанными деталями.
При расстановке оборудования необходимо обеспечить возможность подхода рабочего к станку для наблюдения за работой и вмешательства в процесс загрузки или работы станка.
Совместная работа ПР и технологического оборудования должна быть обеспечена согласованием работы системы программного управления ТС ПР и электроавтоматики станка. К функции электроавтоматики станка по обеспечению рабочего цикла должна добавиться функция осуществления диалога между ПР ТС и станком. Реализация диалога должна осуществляться посредством прямых и обратных команд.
Металлорежущее оборудование должно быть снабжено устройствами блокирующими его работу при открытых защитных устройствах зоны резания и незакрепленной или неправильно закрепленной заготовке.
Станки должны иметь блокировку допускающую перемещения элементов при отсутствии вращения заготовки и при исходном положении инструмента.
В общем случае в РТК входит следующее оборудование: ПР основное и вспомогательное (выполняющее транспортные функции функции накопления и хранения заготовок) технологическое оборудование; специальное оборудование типа контрольно–измерительных устройств установок для размагничивания клеймения и т.д.; системы автоматики РТК.
Надежность функционирования РТК оценивают путем нахождения комплексного показателя надежности – коэффициента технического использования РТК определяемого с учетом собственных простоев входящего в его состав основного и вспомогательного оборудования. Для РТК механической обработки коэффициент технического использования равен 08 – 085.[5]
В РТК можно включить оборудование работающее с полной автоматизацией цикла и требующее мало времени на переналадку. Оборудование должно обеспечивать высокий уровень концентрации и совмещения переходов обработки. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют станки с ЧПУ. Для повышения надежности РТК необходимо обеспечить автоматизацию контроля в процессе обработки автоматизацию подачи смазочно-охлаждающих сред в зону резания автоматическую смену инструмента. На станках должна быть предусмотрена надежная система дробления стружки и удаления ее активным или пассивным способом.
Компоновки и параметры рабочей зоны станков конструкции приспособлений должны обеспечивать свободный доступ руки ПР для установки и снятия заготовки. Станки должны оснащаться вспомогательными приспособлениями компенсирующие низкие технологические возможности существующих ПР: приспособлениями для предварительного базирования заготовки для досылки заготовок до технологических баз приспособлений. Все перемещающиеся при работе узлы станков связанные с функционированием ПР (пиноль задней бабки суппорты ограждения устройства для предварительного базирования заготовок и т.п.) должны оснащаться датчиками фиксирующими их конечное положение.
Технологическая оснастка должна обеспечивать заданную точность установки заготовок несмотря на то что ПР подает заготовку в зону установки ориентированную в недостаточной степени. В конструкции технологической оснастки предусматривают датчики обеспечивающие закрепление заготовки только после поступления команды о ее правильном расположении в приспособлении. При обработке несимметричных заготовок оборудование должно обеспечивать останов шпинделя в заданном положении. Рабочая зона РТК должна быть защищена от стружки и брызг смазывающе-охлаждающей жидкости. Станки при работе которых в течение смены образуется более 30 кг стружки должны снабжаться автоматически действующими конвейерами для ее удаления. Если при работе образуется менее 30кг стружки то станки должны снабжаться тарой для ее приема.
При применении патронных станков необходимо обеспечить поджим заготовки к базам приспособления. Это осуществляется установкой толкателей на подвижных узлах станка или соответствующей конструкцией захватного устройства. При расстановке оборудования необходимо обеспечить возможность подхода рабочего к станку для наблюдения за работой и вмешательства в процесс загрузки или работы станка.
Совместная работа ПР и технологического оборудования должна быть обеспечена согласованием работы системы программного управления ПР и электроавтоматики станка. К функции электроавтоматики станка по обеспечению рабочего цикла должна добавиться функция осуществления диалога между ПР и станком. Реализация диалога должна осуществляться посредством прямых и обратных команд (прямых – от ПР к станку и на зажим и разжим заготовки включение станка и т.д.; обратных – от станка к ПР о выполнении команд получаемых от ПР).
На базе одних и тех же моделей станков могут создаваться РТК различных компоновок комплектуемые ПР обладающими различными технологическими и техническими возможностями.
Наибольшее распространения получили следующие компоновочные решения РТК: одностаночные – из одного станка обслуживаемого ПР расположенным над станком рядом со станком или встроенным в станок; многостаночные круговой компоновки с применением ПР.[4]
Линейные компоновки РТК с применением ПР характеризуются следующими особенностями:
- занимают меньшую производственную площадь чем комплексы круговой компоновки;
- обеспечивают переналадку и ремонт оборудования без останова работы всего комплекса возможность визуального наблюдения за работой оборудования;
- обеспечивают безопасные условия работы обслуживающего персонала и обслуживание одним ПР трех станков и более.
Планировка РТК представлена на рисунке 1.
Рис.2. Планировка РТК.
1. Обзор промышленных роботов
Промышленным роботом (ПР) называют автоматические быстропереналаживаемые универсальные манипуляторы с программным управлением способные с помощью механических рук производить захват ориентацию и транспортирование обрабатываемых деталей или выполнять разнообразные операции относящиеся к деятельности человека. Промышленные роботы применяют как для выполнения основных технологических операций (окраски резки точечной сварки и т.д.) так и для выполнения вспомогательных операций (обслуживания оборудования выполнения погрузочно-разгрузочных работ при обслуживании металлорежущего сборочного кузнечно-прессового литейного и другого оборудования и т. д.).
Роботы позволяют освободить человека от выполнения тяжелого быстро-утомляющего ручного труда а также в тех случаях когда работа связана с использованием вредных веществ.
Промышленные роботы позволяют интенсифицировать использование технологического оборудования повысить сменность его работы уменьшить дефицит вспомогательного персонала и рабочих основного производства. Робот не утомляется он практически нечувствителен к условиям труда. Моральное старение промышленных роботов происходит очень медленно так как при смене объектов производства достаточно заменить простую и недорогую сменную оснастку и программу. Поэтому роботы могут быть многократно использованы.
ПР классифицируют (ГОСТ 25685-83) по следующим признакам: специализации грузоподъемности числу степеней подвижности возможности передвижения способу установки на рабочем месте видам системы координат привода управления способу программирования.
Рис.3: Основные конструктивно-компоновочные схемы ПР
Роботы можно разделить на три типа (поколения):
Роботы I типа (роботы с обучением) - обладающие способностью запоминать программу по выполнению разнообразных операций относящихся к сфере деятельности человека; обладающие автономными свойствами и имеющие очень ограниченные возможности по восприятию рабочей среды. Движения осуществляются по жесткой программе.
Роботы II типа (адаптивные роботы) - имеют датчики обратной связи воспринимающие информацию от окружающей среды. Такие роботы имеют основную программу и подпрограммы которые выбираются в зависимости от информации полученной от внешней среды. Следовательно такие роботы имеющие ЭВМ или обслуживаемые ЭВМ обладают «зрением» и «осязанием» и способны «ориентироваться» в окружающей обстановке.
Роботы III типа («интеллектуальные» роботы) - наделены искусственным интеллектом. Для их работы достаточно задать конечную цель работы т.е. алгоритм поиска. Такие роботы могут воспринимать и логически оценивать окружающую обстановку и определять движения необходимые для достижения заданной цели работы. Для управления интеллектуальными роботами требуются средства вычислительной техники.
Роботы I типа с цикловыми контурными и позиционными системами программного управления успешно применяют для автоматизации загрузки-выгрузки обрабатываемых деталей а также для выполнения транспортных и вспомогательных операций на металлорежущих станках. Применение этих роботов особенно эффективно на автоматизированных участках и в автоматических линиях из станков с ЧПУ при групповой обработке. Роботы I типа относительно просты недороги и надежны.[6]
По степени универсальности промышленные роботы делят на три группы:
) универсальные предназначенные для выполнения комплекса как основных так и вспомогательных операций независимо от типа производства с автоматической сменой захватного устройства и обладающие наибольшим числом степеней свободы;
) специализированные предназначенные для работы с деталями определенного класса ограничиваемые видом производства (кузнечное литейное механосборочное и т.д.) с автоматической сменой захватного устройства и обладающие ограниченным числом степеней свободы;
) специальные предназначенные для выполнения работы только с определенными деталями по строго зафиксированной программе и обладающие одной-тремя степенями свободы.
По грузоподъемности их делят на роботы малой (до 50 Н) средней (50- 400 Н) большой (более 400 Н) грузоподъемности. Роботы могут иметь гидравлический пневматический электрический и комбинированный силовые приводы рабочих органов. По степени конструктивной связи со станком роботы могут быть стационарными передвижными подвесными. Они могут работать в декартовой цилиндрической сферической и смешанной системах координат.[5]
2 Выбор промышленного робота
Технические характеристики промышленного робота согласно ГОСТ 25685-83 включают номинальную грузоподъемность зону обслуживания роботом рабочую зону ПР число степеней подвижности скорость перемещения по степени подвижности погрешность позиционирования рабочего органа погрешность отработки траектории рабочего органа.
Грузоподъемность - наибольшая масса захватываемого ПР объекта производства при которой гарантируется захватывание удерживание и обеспечение установленных значений эксплуатационных характеристик ПР.
Число степеней подвижности ПР - это сумма возможных координатных движений захваченной детали относительно неподвижного звена: стойки основания и т. д. (движение зажима детали захватным устройством здесь не учитывается).
Зона обслуживания ПР - это пространство котором рабочий орган выполняет свои функции в соответствии с назначением робота и установленными значениями его характеристик.
Рабочая зона ПР - это пространство в котором может находиться рабочий орган при его функционировании. Рабочая зона может иметь объем от 001м3 (при особо точных операциях) и свыше 10м3 (для передвижных роботов).
Погрешность позиционирования - отклонение положения рабочего органа от заданного управляющей программой. Большинство современных ПР имеет погрешность ± 01 25 - мм (для грубых работ от ±1> до ±5 мм для точных работ от ±01 до ±1 мм для высокоточных работ до ±01 мм).[6]
Исходя из выше сказанного выбираем ПР модели «М20П.40.01» который обеспечивает необходимую грузоподъемность рабочая зона достаточна для загрузки разгрузки детали на станок.
1Описание выбранного ПР М20П.40.01
Рис.4: Промышленный робот ПР М20П.40.01
Промышленный робот с ЧПУ М20П.40.01 предназначен для автоматизации установки-снятия заготовок и деталей смены инструментов и других вспомогательных операций при обслуживании станков с ЧПУ. Устройство данного типа может обслуживать один или два станка и образовывать вместе с накопительными и транспортными устройствами гибкий производственный обрабатывающий комплекс предназначенный для продолжительной работы без участия оператора.[4]
Промышленный робот состоит из станины манипулятора 1 сменных схватов 2 (исполнения С01 С05 и С07) и устройства ЧПУ выполненного в виде автономной стойки 3. Манипулятор ПР включает в себя следующие сборочные единицы некоторые из которых могут быть различного исполнения: механизм поворота 4; механизм подъема и опускания 5; механизм выдвижения руки 6 (базовое 01 и 02 исполнения); балансир 7; блок поворота (кисть руки) 8 (исполнения 1 или 2); блок подготовки воздуха (на Рис.5 не показан).
Устройство ЧПУ позиционного типа обеспечивает управление перемещениями руки в цилиндрической системе координат цикловое управление движениями кисти и зажимом-разжимом схвата а также подачу команд пуска циклов работы станков другого технологического оборудования и приема ответных команд после выполнения этих циклов.
Типовой рабочий цикл ПР при смене заготовки на токарном станке с ЧПУ включает в себя следующие этапы: подвод руки ПР к патрону станка — захват обработанной детали — отвод руки в исходную точку — подвод руки к тактовому столу — опускание детали — захват очередной заготовки — подвод заготовки к патрону станка — освобождение заготовки после зажима ее в патроне — отвод руки в исходную точку — начало цикла обработки на станке.[4]
Техническая характеристика
Номинальная грузоподъёмность кг
Число степеней подвижности
Наибольшие линейные перемещения мм:
по горизонтальной оси (L3)
Наибольшее угловое перемещение град:
руки относительно вертикальной оси
кисти относительно продольной оси
кисти относительно поперечной оси
Диапазон скорости линейных перемещений мс:
по горизонтальной оси
Диапазон скорости угловых перемещений градс:
Наибольшая абсолютная ошибка позиционирования мм
Усилие зажима схвата Н
Время зажима-разжима с
Диапазон размеров захватываемых деталей по наружному диаметру мм
(без устройства ЧПУ) кг
Разработка конструкции захватного устройства
Захватные устройства (ЗУ) промышленных роботов (ПР) и манипуляторов (М) служат для захватывания и удержания в определенном положении объектов манипулирования. Эти объекты могут иметь различные размеры форму массу и обладать разнообразными физическими свойствами поэтому ЗУ относятся к числу сменных элементов ПР. Как правило ПР и M комплектуют набором типовых (для данной модели) ЗУ которые можно менять в зависимости от требований конкретного рабочего задания. Иногда на типовой захват устанавливают сменные рабочие элементы (губки присоски и т. п.). К ЗУ предъявляются требования общего характера и специальные связанные с конкретными условиями работы. К числу обязательных требований относятся надежность захватывания и удержания объекта стабильность базирования недопустимость повреждений или разрушения объектов. Прочность ЗУ должна быть высокой при малых габаритных размерах и массе. Особое внимание должно быть обращено на надежность крепления ЗУ к руке ПР. При обслуживании одним ПР нескольких единиц оборудования применение широкодиапазонных ЗУ или их автоматическая смена может оказаться единственно возможным решением если одновременно обрабатываются детали различных конфигурации и массы. Поэтому к ЗУ для ПР работающих в условиях серийного производства предъявляются дополнительные требования: широкодиапазонность (возможность захватывания и базирования деталей в широком диапазоне массы размеров и формы) обеспечение захватывания близко расположенных деталей легкость и быстрота замены (вплоть до автоматической смены ЗУ). В ряде случаев необходимо автоматическое изменение усилия удержания объекта в зависимости от массы детали. В последнее время ведутся разработки конструкций ЗУ способных захватывать и базировать не ориентировано расположенные объекты.[5]
1 Классификация захватных устройств
Классифицируют ЗУ по признакам которые в большинстве случаев являются равноправными. В таблице 2 приведены примеры конструкций ЗУ распределенные в соответствии с отдельными классификационными признаками.
Схватывающие ЗУ удерживают объект благодаря кинематическому воздействию рабочих элементов (губок пальцев клещей и т. п.) с помощью сил трения или комбинации сил трения и запирающих усилий. Все схватывающие ЗУ активного типа подразделяются на две группы: механические (клещи тиски шарнирные пальцы) и с эластичными рабочими камерами деформирующимися под действием нагнетаемого внутрь воздуха или жидкости[5]
Захватные устройства промышленных роботов
Механические устройства
Детали коробчатой формы
Детали сложной формы
Различают захватные устройства по принципу действия.
В поддерживающих ЗУ для удержания объекта используют нижнюю поверхность выступающие части объекта или имеющиеся в его корпусе отверстия. К этим ЗУ относят крюки петли вилки лопатки и захваты питателей не зажимающие заготовку.
Удерживающие ЗУ обеспечивают силовое воздействие на объект благодаря использованию различных физических эффектов. Наиболее распространены вакуумные и магнитные ЗУ. Встречаются ЗУ использующие эффект электростатического притяжения адгезии ЗУ с липкими накладками и т.п.
По характеру базирования захватные устройства делят на пять групп:
) способные к перебазированию объекта ЗУ изменяют положение удерживаемой детали благодаря управляемым действиям рабочих элементов. Этим свойством обладают антропоморфные ЗУ с управляемым и шарнирными пальцами.
) Центрирующие ЗУ определяют положения оси или плоскости симметрии захватываемого объекта. К ним прежде всего относят механические ЗУ оснащенные кинематически связанными рабочими элементами имеющие губки в виде призм и др. Иногда это могут быть ЗУ с эластичными камерами.
) Базирующие ЗУ определяют положение базовой поверхности (или поверхностей). Такой принцип базирования характерен для поддерживающих ЗУ. Однако он часто применяется и в схватывающих ЗУ.
) Фиксирующие ЗУ сохраняют положение объекта которое тот имел в момент захватывания.
) Не обеспечивающие базирования или фиксации объекта ЗУ почти не применяют для оснащения ПР.
В зависимости от назначения (например для сборочных ПР) ЗУ могут оснащаться дополнительными приспособлениями для выполнения ориентирующих перемещений а также приспособлениями для выполнения некоторых технологических операций (например гайковертом запрессовщиком или ножницами).
По числу рабочих позиций ЗУ можно разделить на: однопозиционные и многопозиционные.
По характеру работы многопозиционные ЗУ можно разделить на три группы: последовательного параллельного и комбинированного действия. К ЗУ последовательного действия относят двухпозиционные устройства имеющие загрузочную и разгрузочную позиции. Рабочие элементы на каждой позиции действуют независимо. Многопозиционные ЗУ параллельного действия имеют ряд позиций для одновременного захватывания или высвобождения группы деталей. ЗУ комбинированного действия оснащены группами параллельно работающих позиций причем группы эти приводятся в действие независимо одна от другой.
По виду управления ЗУ подразделяют на четыре группы:
) Неуправляемые ЗУ — пружинные механические устройства с постоянными магнитами или с вакуумными присосками без принудительного разрежения. Для снятия объекта с таких ЗУ требуется усилие большее чем усилие его удержания.
) Командные ЗУ управляются только командами на захватывание или отпускание объекта. К этой группе относят ЗУ с пружинным приводом оснащаемые стопорными устройствами и срабатывающие через такт. Разжимаются и зажимаются губки пружинных ЗУ благодаря взаимодействию их с объектом манипулирования или элементами внешнего оборудования (аналогично механизмам используемым в некоторых конструкциях шариковых авторучек).
) Жестко программируемые (управляются СУПР). Величина перемещения губок взаимное расположение рабочих элементов усилие зажима в таких ЗУ могут меняться в зависимости от заданной программы которая может управлять и действием вспомогательных технологических приспособлении.
)Адаптивные ЗУ — программируемые устройства оснащенные различными датчиками внешней информации (определения формы поверхности и массы объекта усилия зажима наличия проскальзывания объекта относительно рабочих элементов ЗУ).
По характеру крепления к руке ПР все ЗУ можно разделить на четыре группы:
) Несменяемые ЗУ — устройства являющиеся неотъемлемой частью конструкции робота замена которых не предусматривается.
) Сменные ЗУ — устройства представляющие собой самостоятельные узлы с базовыми поверхностями для крепления к роботу. При этом их крепление не предусматривает быстрой замены (например установка на фланце с помощью нескольких винтов).
) Быстросменные ЗУ — сменные ЗУ у которых конструкция базовых поверхностей для крепления ЗУ к роботу обеспечивает их быструю смену
) Пригодные для автоматической смены ЗУ — устройства у которых конструкция базовых поверхностей обеспечивает возможность их автоматического закрепления на руке робота.[5]
2. Конструкция захватного устройства ПР
При конструировании необходимо учитывать возможность обеспечения требований взаимозаменяемости жесткости и точности соединения захвата с рукой робота.
Рука используется для перемещения кисти с захватом. Она представляет собой консоль и может осуществлять различные пространственные перемещения. Конструкции рук могут быть шарнирными подобно руке человека и без сочленений использующие для перемещений механизм реечной передачи поршневой цилиндр и т. д. Поворот может быть осуществлен с помощью червячной пары или лопастного гидроцилиндра. В простых моделях роботов рука перемещается с помощью поршневых цилиндров.
На рис. 7 показана конструкция специального быстросменного схвата с поворотными зажимными губками для плоских деталей. Данный схват позволяет изменять положение детали при установке ее например из накопителя на стол станка.
Хвостовик 1 схвата унифицированного типа крепится в шпинделе 2 кисти руки при помощи байонетного замка и фиксатора который под действием пружины входит в паз на фланце 3. В расточке корпуса 1 установлен поршень 4 который перемещается под действием тяги 5 связанной с головкой 6 механизма привода. К поршню 4 с помощью пальцев крепятся рычаги 7 и 8 шарнирного параллелограмма на длинном плече 9 которого на подшипниках установлен вал 10 с фланцем. К фланцу винтами крепятся сменные губки 11. В верхней части одного из рычагов 9 шарнирно установлен пневмоцилиндр 12 шток которого также шарнирно связан с валом 10. При выдвижении штока пневмоцилиндра вал 10 вместе с губкой 11 поворачивается на угол определяемый ходом поршня. Установленное положение губок фиксируется.[5]
Рис.5. Общий вид захватн ого устройства (схвата)
Захватное устройство состоит из следующих основных частей:
– хвостовик; 2 – шпиндель; 3 – фланец; 4 – поршень; 5 – тяга; 6 – головка; 7 – рычаг; 8 – рычаг шарнирного параллелограмма; 9 – плечо; 10 – вал; 11 – сменные губки; 12 – пневмоцилиндр.
3 Расчет захватного устройства
3.1 Расчёт сил действующих в местах контакта ЗУ
Расчет механических захватных устройств включает нахождение сил действующих в местах контакта заготовки и губок; расчет на прочность деталей захватного устройства.[7]
Рис.6. Реакции губок.
Произведём расчёт контакта между заготовкой и губкой
N – усилие контактирования между заготовкой и губкой
-угол между проекцией силы Rn на плоскость и силой Ni
-коэффициент трения губки захвата с заготовкой( для стали 45 =015)
-ускорение свободного падения.
3.2 Расчет усилия привода
Схема типового рычажного привода представлена на рисунке 8.
Рис. 7 Рычажный привод
Расчет усилия привода произведем по формуле:[7]
– удерживающий момент (Нм) для i-той губки
Zс – полное число зубьев сектора
- КПД механизма (=09)
Т.к. губки плоские то удерживающий момент определяем по формуле:
m – число губок захвата (m=2);
M – удерживающий момент;
N – усилие контакта между заготовкой и губкой;
l-плечо равное половине длины заготовки
3.3 Расчет контактных напряжений
Изображение захвата губками заготовки представлен на рисунке 9
Рис.8. Контактные напряжения
Расчет контактных напряжений определяется формулой:[7]
Eпр – приведенный модуль упругости материалов губки захвата изаготовки;
d – диаметр заготовки см.;
Губки ЗУ выполнены из стали 20 в = 420 МПа. Из расчёта видно что - условие выполняется.
Описание позиции загрузки-выгрузки.
С учётом времени обработки на данном станке (Tшк = 35 мин) для позиции загрузки и выгрузки был взят стол с установленными на него ограничителями для базирования заготовок. Стол для загрузки имеет 13 позиций загрузки а стол для выгрузки также 13 позиций для готовых деталей.
Расстояния между ограничителями 50 мм.
Для удобства загрузки-выгрузки заготовок и готовых деталей промышленным роботом Стол имеет габаритные размеры: 2300х900х1200мм
Система управление РТК
На станке МЦ800 используется СЧПУ «2С85»
Структурная схема СЧПУ 2С85 представлена на рисунке 9.
Основной областью применения устройства является управление многоцелевыми станками. [4]
Рис. 9 Структурная схема СЧПУ 2С85
2 СЧПУ промышленного робота.
Промышленный робот М20П.405.01 использует СЧПУ позиционного управление УПМ-772. Структурная схема представлена на рисунке 10.
Числовые системы позиционного управления типа УПМ комплектуются с ПР обслуживающими металлорежущие станки подъемно-транспортные операции простейшие сборочные работы и др. Технологическая информация включает до шести-десяти команд программирование осуществляется методом обучения. Информация с пульта обучения и пульта управления записывается в оперативную память устройства для длительного хранения ее можно переписать на магнитную ленту кассетного накопителя.[5]
Рис. 10. Структурная схема УПМ-772
3 Алгоритм работы промышленного робота
Алгоритм работы ПР представлен на рисунке 11.
рис. 11 Алгоритм работы ПР
В данном курсовом проекте была робото-технологический комплекс для автоматизированной механической обработки детали “Крестовина” на базе многоцелевого станка МЦ800. Для РТК был взят промышленный робот напольного типа модели М20П.40.01. Для него было спроектирована конструкция специального быстросменного схвата с поворотными зажимными губками для плоских деталей. На позиции загрузки и выгрузки использовались столы с ограничителями-пластинами. Для захватного устройства был произведён расчёт усилия зажима усилия привода и контактных напряжений. Так же для ПР был разработан алгоритм работы.
Список использованной литературы
Справочник технолога - машиностроителя: Т.2.под редакцией А.Г. Косиловой - М.: Машиностроение 1986 - 496 с.
Справочник инструментальщика Ординарцев И.А. и др. – Л.: Машиностроение 1987 – 846с
"Справочник технолога машиностроителя". Справочник в двух томах; Том 2. Под редакцией А.Г. Косиловой Р.Е. Мещерякова. - 4-е издание переработанное и дополненное. – М.: "Машиностроение" 1986. - 496с.
Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учеб. пособие для вузовЮ. М. Соломенцев К. П. Жуков Ю. А. Павлов и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцева. – М.: Машиностроение 1989. – 192 с.; ил.
Промышленные роботы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учеб. пособие для вузов Ю. М. Соломенцев К. П. Жуков Ю. А. Павлов и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцева. – М.: Машиностроение 1989. – 192 с.; ил.
Локтева С.Е. Станки с программным управлением и промышленные роботы. – М.: Машиностроение 1986 – 320 с.
Современные промышленные роботы: Каталог Под ред. Ю. Г. Козырева Я. А. Шифрина. – М.: Машиностроение 1984. – 152 с.; ил. (Автоматические манипуляторы и робототехнические системы).
Суслов А.Г. Технология машиностроения: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. – 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение 2007. 430 с.
Под ред. Зубченко А.С.: Марочник сталей и сплавов. Справочник. - Справочник. – М.: Машиностроение 2003. – 784 с.

3 лист Алгоритм работы и СУ РТК.cdw

ческим оборудованием
Кол-во обработанных
ЦП - центральный процессор
ОЗУ - оперативное запоминающее устройств
ПЗУ-постоянное запоминающее устройство
УУ - устройство управления
ФСУ - фотосчитывающее устройство
ПЛ - перфоратор ленточный
УВВ-устройства ввода-вывода
ИЭВМ - интерфейс связи с ЭВМ верхнего ранга
ЦАП - цифроаналоговый преобразователь
ИС - интерфейс станка
УСП-устройство связи с приводом
ОЗУ-оперативное запоминающее устройство
БПШ-блок приводов шпинделя
УР-устройство резьбонарезания
БЦА-блок цикловой автоматики
БУСП-блок управления следящим приводом
ПЭВМ-промышленная ЭВМ
АТС 2011.07-АТП1.010. АПП
Система управления и
Система управления станком МЦ800
Алгоритм управления РТК
Микро ЭВМ "Электроника-60М
Канал ЧПУ типа 2С85-62
Структурная схема устройства УПМ-772