Министерство образования и наукиУкраины
Севастопольский национальныйтехнический университет
Кафедра АТПП
Пояснительная записка к курсовомупроекту
по дисциплине:
«Проектированиеавтоматизированных производственных систем»
на тему:
"Автоматизированная линияпо 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 работыизделия
1.2 Описание служебногоназначения детали
1.3 Направления, принятые припроектировании
2. Технологический раздел
2.1 Определение типа производства
2.2 Выбор способа получениязаготовки
2.3 Проектированиетехнологических операций
2.3.1 Проектирование операции 010фрезерно-центровальной
2.3.2Расчет режимов резания
2.3.3 Техническое нормированиеоперации
2.3.4 Проектирование операции 015токарной с ЧПУ
2.3.5 Техническая характеристикастанка
2.3.6 Расчет режимов резания
2.3.7 Техническоенормирование операции
2.3.8 Проектирование операции 025зубофрезерной
2.3.9 Техническая характеристикастанка мод.5к328а
2.3.10Расчёт режимов резания
2.3.11 Нормирование основноговремени
3. Конструкторский раздел
3.1 Анализ и выбор компановки
3.2 Выбор оборудования
3.2.1 Выбор модели промышленногоробота
3.2.2 Выбортранспортно-накопительных и загрузочных устройств
3.3 Расчёт ЗУ промышленногоробота
4. Разработка системы управления
4.1 Разработка электрическойсистемы управления
4.2 Программирование контроллеровFEC COMPACT
Заключение
Библиографический список
Приложение
Введение
Эффективностьпроизводства, технический процесс, качество выпускаемой продукции во многомопределяется развитием производства, технологических процессов, новогооборудования, оснастки, инструмента, средств механизации и автоматизации.
Темпыразвития машиностроения качественный и количественный состав станочного паркаво многом определяют промышленный потенциал страны и характеризуют уровень еемашиностроения.
Внастоящее время создалось крайне нестабильное и неблагоприятное положение дляпроизводства. Основная причина — кризис, связанный с разрывом экономическихсвязей с бывшими республиками СССР, большими налогами, которые не позволяютразвивать и расширять производство, а также препятствуют внедрению новыхтехнологий.
Длявыхода из кризиса Украины необходимо техническое перевооружение производства,качественное изменение его структуры и организации; необходима комплекснаямеханизация и автоматизация технологических процессов механической обработки,сборки и вспомогательных операций; повышение степени оснащенности операций иснижения доли ручного труда, широкому внедрению программного управления ипроектирования (САПР), создание роботизированных систем и производств,внедрению в производство вычислительной техники, повышению точности инадежности продукции.
Основнымизадачами при проектировании курсового проекта является — разработка исовершенствованиетехнологических процессов механической обработки деталей.
1. Общий раздел1.1 Описание конструкции и работы изделия
Вкурсовом проекте для проектирования технологического процесса выбрана деталь«вал-шестерня» двухступенчатого редуктора ЦД-650, который используетсядля передачи крутящего момента в механизме передвижения толкателя. Вал-шестерняредуктора представляет собой деталь сложной формы. Необходимо обратить особоевнимание на смазку всех частей деталей с повышенным трением.1.2 Описание служебного назначения детали
Заданнаядеталь — вал шестерня — длиной 730 мм. Относится к классу валов. Масса детали m=22 кг. Деталь входит в узел редуктора ЦД-650. Назначениедетали: передача вращающих моментов. Деталь изготовлена из легированной стали40Х.
Детальработает на изгиб и кручение.1.3 Направления, принятые при проектировании
Припроектировании процесса изготовления заданной детали необходимо выбратьнаиболее экономичный путь, при этом производство желательно сделатьмалоотходным или безотходным.
Разработкатехнологического процесса, в соответствии с ГОСТ 14.301-83. включает: классификациюизготовляемого изделия на основании технологического классификатора; выбортехнологических баз; составление технологического маршрута обработки; разработкутехнологических операций; нормирование операций; определение требований охранытруда; расчет точности, производительности и экономической эффективностивариантов технологического процесса, оформление технологических документов.
2. Технологический раздел2.1 Определение типа производства
В связи сотсутствием базового технологического процесса тип производства определяемориентировочно для N=100 шт. в год можно принять как мелкосерийное Оптимальноеколичество деталей в партии запуска:
/>
периодичностьзапуска а = 12 дней;
количестворабочих дней F= 253.
Принимаемколичество деталей в партии n = 5 (деталей).2.2 Выбор способа получения заготовки
Данная детальотносится к классу «валов». Для изготовления данной детали можнопринять следующие два варианта заготовок:
горячекатаныйпрокат обычной точности круглого сечения;
штамповка,получаемая на прессе.
/>
Вариант 1
/>
Вариант 2
Рисунок 1.Возможные варианты заготовок.
Обоснованиеболее экономичного варианта заготовки производим по коэффициенту использованияматериала (КИМ) и по сравнению стоимости вариантов заготовки (Сзаг).
/>
Определениестоимости заготовки:
дляпроката:
/>
Определениестоимости заготовки:
/>,
где Ср — стоимость резки;
/>
дляштамповки:
Массазаготовки:
/>
/>
/>,
где К1,К2, К3, К4 — коэффициенты серийности, массыматериала, сложности заготовки.
/>
Таблица1. Сравнительная характеристика. Вид заготовки КИМ Стоимость заготовки, грн.
Горячекатаный прокат
Штамповка
0,497
0,597
133,45
275,4
Исходя изсопоставления коэффициентов использования материала и стоимости, делаем вывод: болееэкономичным вариантом является заготовка, получаемая из прокатаØ95×800 (ГОСТ 7324-85).2.3 Проектирование технологических операций2.3.1 Проектирование операции 010фрезерно-центровальной
Содержаниеоперации:
УстановкаА.
Переход 1.Фрезеровать торцы заготовки;
Переход 2.Сверлить центровочные отверстия.
Оборудование:станок фрезерно-центровальный мод. 2982.
ТЕХНИЧЕСКАЯХАРАКТЕРИСТИКА СТАНКА
Диаметробрабатываемой заготовки, мм 25… 200
Длинаобрабатываемой заготовки, мм 250...1000
Числоскоростей шпинделя фрезы 6
Частотавращения шпинделя фрезы, мин-1 215… .1700
Наибольшийход головки фрезы, мм 200
Рабочаяподача фрезы (бесступенчатое регулирование), мм/мин 20...400
Числоскоростей сверлильного шпинделя 6
Частотавращениясверлильного шпинделя, мин-1 290...2300
Конецфрезерного шпинделя по ГОСТ 836-72 50
Ходсверлильной головки, мм 125
Рабочаяподача сверлильной головки (бесступенчатое регулирование), мм/мин 20...300
Продолжительностьхолостых ходов, мин 0,3
Мощностьвсех электродвигателей, кВт 27
Габаритыстанка, мм 400/>1450
Категорияремонтной сложности 7
Приспособление:зажимные тиски
РИ: Фрезаторцевая Ø100 Т15К6 ГОСТ 1092-85; Сверло центровочное 2 шт. Ø8мм, материал
режущейчасти Р6М5, стойкость Т=30 мин.
ВИ: Оправкадля фрезы — 2 шт., цанговый патрон для центровок — 2 шт.
ИИ: ШтангенциркульШКЦ — Т — 150 — 0,02 ГОСТ 166-892.3.2 Расчет режимов резания
Переход1: Расчет режимов резания:
Подача назуб: sz=0,3 (мм);
Подача на1 оборот: s = 5,4 (мм/об);
Диаметрфрезы: D = 100 (мм);
Скоростьрезания:
/>;
Показателистепени: Cν=332; q = 0.2; х = 0.1; у = 0.4; m= 0.2; u = 0.2; р = 0
Поправочныйкоэффициент:
/>;
Стойкость:Т = 60 (мин)
/>;
Частотавращения шпинделя:
/> (об/мин); nст = 497 (об/мин);
Действительнаяскорость резания:
/> (м/мин);
Силарезания:
/>;
Показателистепени: Ср = 825; q = 1.3; x =1,0; y = 0.75; u= 1,1; w = 0,2.
/> (Н);
Крутящиймомент на шпинделе:
/> (Н·м);
Мощностьрезания:
/> (кВт);
Переход2:
Расчетрежимов резания:
Скоростьрезания:
/>;
Поправочныйкоэффициент: />;
Показателистепени: Cv=7,0; q = 0,4; y = 0,7; m = 0,2;
Стойкость:Т=15 (мин);
/>;
Частотавращения шпинделя:
/> (об/мин);
nст = 1000 (об/мин);
Действительнаяскорость резания:
/> (м/мин);
Крутящиймомент:
/>;
Показателистепени: СМ = 0,04; q = 2; y= 0,8; Kp = 1;
/> (Н·м);
Мощностьрезания:
/> (кВт).2.3.3 Техническое нормирование операции
Основноевремя:
/> (мин);
/> (мин);
Основноевремя 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);
Оперативноевремя:
/> (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
Содержаниеоперации:
УстановкаА:
Переход1:
Точитьзаготовку до Ø94-0,3 на длину L=571±0,7мм; точить до Ø64-0,3 на длину L=228,5±0,46;точить до Ø62-0,3 на длину L=179±0,4;точить до Ø54-0,3 на длину L= 129.5±0,4;
Переход2:
Точитьзаготовку до Ø91.93-0.22 на длину L=371.5±0,7мм; точить до Ø61.6-0,22 на длину L=228,5±0,46;точить до Ø59,6-0,22 на длину L=179±0,4;точить до Ø51.6-0,22 на длину L=129.5±0,4;точить до Ø40-0,22 на длину L=35±0,4.Точить фаску 5×45°.
Переход3:
Точитьканавку шириной 5-0,13до Ø49.5-0,74; точитьканавку шириной 5-0,13 до Ø57.5-0,74; точитьканавку шириной 5-0,13 до Ø59.5-0,74.
Переход4:
Точитьзаготовку до Ø91.6-0.22 на длину L=57I,5±0,7 мм; точить до Ø60.6-0,22 на длину L=228,5±0,46 мм; точить до Ø58.6-0,22 надлину L=I79±0,4 мм; точить доØ50.6-0,22 на длинуL=129.5±0,4 мм; Точитьфаску 5x45°.
УстановкаБ:
Переход1:
Точитьзаготовку до Ø64-0,3 на длину L=228,5±0,46мм; точить до Ø62-0,3 на длину L=l 79±0,4 мм; точить до Ø54-0,3 на длину L=129.5±0,4 мм;
Переход2:
Точитьзаготовку до Ø61.6-0,22 на длину L=228,5±0,46мм; точить до Ø59.6-0,22 на длину L=179±0,4мм; точить до Ø51.6-0,22 на длину L=129.5±0,4мм; точить до
Ø40-0,22на длину L=35±0,4 мм. Точить фаску 5x45°.
Переход3:
Точитьканавку шириной 5-0,13 до Ø49.5-0.74. Точитьканавку шириной 5-0,13 до
Ø57.5-0,74;точить канавку шириной 5-0,13 до Ø59.5-0,74.
Переход4:
Точитьзаготовку до Ø60.6-0,22 на длину L=228,5±0,46мм; точить до Ø58.6-0,22 на длину L=179±0,4мм; точить до Ø50.6-0,22 на длину L=129.5±0,4мм; Точить фаску 5x45°.
Оборудование:станок токарно-винторезный с ЧПУ 16К20ФЗ.2.3.5 Техническая характеристика станка
Наибольшийдиаметр обрабатываемой заготовки:
надстаниной 400, над суппортом 220
Наибольшийдиаметр прутка проходящего через отверстие шпинделя 53
Наибольшаядлина обрабатываемой заготовки 1000
Шагнарезаемой резьбы:
метрическойдо 20
дюймовой,число ниток на дюйм — модульной, модуль — питчевой, питч — Частота вращенияшпинделя, об/мин 12,5-2000
Числоскоростей шпинделя 22
Наибольшееперемещение суппорта:
продольное900, поперечное 250
Подачасуппорта, мм/об:
продольная3-1200, поперечная 1,5-600
Числоступеней подач Б/с
Скорость быстрогоперемещение суппорта, мм/мин:
продольного4800, поперечного 2400
Мощностьэлектродвигателя главного привода, кВт 10
Габаритныеразмеры (без ЧПУ):
длина 3360
ширина 1710
высота 1750
Масса, кг4000
Станок сЧПУ мод.16К20ФЗ выполняют с двумя координатами по программе. Дискретностьсистемы управления при задании размеров: продольных — 0,01 мм, поперечных — 0,005мм.
РИ: Резецпроходной ГОСТ 18879-73, резец проходной ТУ-2-035-892-82, резец фасонный;
ВИ: РезцедержательГОСТ 8854-85;
ИИ: Штангенциркуль,линейка, микрометр.2.3.6 Расчет режимов резания
Скоростьрезания при точении:
/>, где
Сv — коэффициент, зависящий отобрабатываемого материала;
Т — стойкость инструмента;
t — глубина резания;
s — подача;
x, y, m — показатели степени;
К1 — коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, состояния поверхности иматериал инструмента;
К2 — коэффициент, учитывающий состояние поверхности и материал инструмента;
К3 — коэффициент, учитывающий материал инструмента.
УстановкаА.
Переход1.
t = 2 (мм), s = 0,6 (мм/об), T = 45 (мин).
V = (350/450,2×0,60,35×20,15)×1×1×1= 178 (м/мин);
Частотавращения шпинделя:
/>;
Силарезания при точении:
P = 10×Cp×tx×sy×Vn×Kp,
где
Ср — постоянная; x, y, n — показатели степени;
Кр — поправочный коэффициент;
Р =10×200×21,0×0,60,75×1780×1,1=3000 (Н);
Мощностьрезания при точении:
/>
Переход 2.
t = 0,4 (мм), s = 0,4 (мм/об), T = 45 (мин).
V = (350/450,2×0,40,35×0,40,15)×1×1×1= 258 (м/мин);
Частотавращения шпинделя:
/>;
Силарезания при точении:
P = 10×Cp×tx×sy×Vn×Kp;
Р =10×200×0,41,0×0,40,75×2500×1,1=443 (Н);
Мощностьрезания при точении:
/>
Переход 3.
t = 0,5 (мм), s = 0,25 (мм/об), T = 45 (мин).
V = (350/450,2×0,250,35×0,50,15)×1×1×1= 300 (м/мин);
Частотавращения шпинделя:
/>;
Силарезания при точении:
P = 10×Cp×tx×sy×Vn×Kp;
Р =10×200×0,251,0×0,50,75×3000×1,1=297 (Н);
Мощностьрезания при точении:
/>
Переход 4.
t = 0,4 (мм), s = 0,4 (мм/об), T = 45 (мин).
V = (350/450,2×0,40,35×0,40,15)×1×1×1= 258 (м/мин);
Частотавращения шпинделя:
/>;
Силарезания при точении:
P = 10×Cp×tx×sy×Vn×Kp;
Р =10×200×0,41,0×0,40,75×2500×1,1=443 (Н);
Мощностьрезания при точении:
/>
Установка Б. Переход 5.
t = 2 (мм), s = 0,6 (мм/об), T = 45 (мин).
V = (350/450,2×0,60,35×20,15)×1×1×1= 178 (м/мин);
Частотавращения шпинделя:
/>;
Силарезания при точении:
P = 10×Cp×tx×sy×Vn×Kp,
Где Ср — постоянная;
x, y, n — показатели степени;
Кр — поправочный коэффициент;
Р =10×200×21,0×0,60,75×1780×1,1=3000 (Н);
Мощностьрезания при точении:
/>
Переход 6.
t = 0,4 (мм), s = 0,4 (мм/об), T = 45 (мин).
V = (350/450,2×0,40,35×0,40,15)×1×1×1= 258 (м/мин);
Частотавращения шпинделя:
/>;
Силарезания при точении:
P = 10×Cp×tx×sy×Vn×Kp; Р= 10×200×0,41,0×0,40,75×2500×1,1=443 (Н);
Мощностьрезания при точении:
/>
Переход 7.
t = 0,5 (мм), s = 0,25 (мм/об), T = 45 (мин).
V = (350/450,2×0,250,35×0,50,15)×1×1×1= 300 (м/мин);
Частотавращения шпинделя:
/>;
Силарезания при точении:
P = 10×Cp×tx×sy×Vn×Kp; Р= 10×200×0,251,0×0,50,75×3000×1,1=297 (Н);
Мощностьрезания при точении:
/>
Переход 8.
t = 0,4 (мм), s = 0,4 (мм/об), T = 45 (мин).
V = (350/450,2×0,40,35×0,40,15)×1×1×1= 258 (м/мин);
Частотавращения шпинделя:
/>;
Силарезания при точении:
P = 10×Cp×tx×sy×Vn×Kp;
Р =10×200×0,41,0×0,40,75×2500×1,1=443 (Н);
Мощностьрезания при точении:
/>2.3.7 Техническое нормированиеоперации
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 = То+Тв = 22,4+5 = 27,4 (мин);
Тоб = 7%Топ = 1,8 (мин);
Тшт = То+Тв+Тоб =22,4+5+1,8 = 29,2 (мин);
Тп. з. = 5 (мин);
/> (мин).2.3.8 Проектирование операции 025 зубофрезерной
Содержаниеоперации:
Фрезероватьзубья m = 3,5; z = 23.
Приспособление:специальное станочное.
Режущийинструмент: фреза червячная ГОСТ 9324-80.
Мерители:зубомер нц — 1, шагомер БВ — 5070.
Станок: 5К328А.
2.3.9 Техническая характеристика станка мод.5к328а
Наибольшийдиаметр обрабатываемой заготовки 1250
Наибольшиеразмеры нарезаемых колёс:
Модуль 12
Длиназуба прямозубых колёс 560
Уголнаклона зубьев ± 60º
Наибольшийдиаметр устанавливаемых фрез 285
Расстояние:
От торцастола до оси фрезы 230 — 880
От осиинструмента до оси шпинделя заготовки 115 — 820
Наибольшееосевое перемещение фрезы 240
Частотавращения шпинделя инструмента, об/мин 32 — 200
Подачазаготовки, мм/об:
Вертикальнаяили продольная 0,5 — 5,6, Радиальная 0,22 — 2,6
Мощностьэлектродвигателя привода главного движения, кВт 10
Габаритныеразмеры, мм:
Длина 3580
Высота 2590
Ширина 1790
Массастанка с электрооборудованием, кг 140002.3.10 Расчёт режимов резания
Черновоефрезерование:
Подача: S= 2 (мм/об);
Скоростьрезания: V = 37 (м/мин);
Поправочныйкоэффициент:
Кv = KVM ·KSM,
где
KVM = 1,KSM = 1.
t — глубина резания;
/> (мм);
Числооборотов шпинделя:
/> (об/мин);
Ближайшееимеющееся на станке число оборотов:
/> (об/мин);
При этомусловии фактическая скорость резания составит:
/> (м/мин);
Силарезания при фрезеровании:
/>,
где
Ср — постоянная;
x, y, n — показатели степени;
Кр — поправочный коэффициент: Кр = 1.
/> (Н);
Крутящиймомент:
/> (Н·м);
Мощностьрезания при фрезеровании:
/> (кВт);
Чистовоефрезерование:
Подача: S= 2 (мм/об);
Скоростьрезания: V = 37 (м/мин);
Поправочныйкоэффициент:
Кv = KVM ·KSM,
где
KVM = 1,KSM = 1.
t — глубина резания:
/> (мм);
Числооборотов шпинделя:
/> (об/мин);
Ближайшееимеющееся на станке число оборотов:
/> (об/мин);
При этомусловии фактическая скорость резания составит:
/> (м/мин);
Силарезания при фрезеровании:
/>, где
Ср — постоянная;
x, y, n — показатели степени;
Кр — поправочный коэффициент: Кр = 1.
/> (Н);
Крутящиймомент:
/> (Н·м);
Мощностьрезания при фрезеровании:
/> (кВт);
Мощностьстанка удовлетворяет условиям резания.2.3.11 Нормирование основного времени
Lр. х. — длина рабочего хода: Lр. х. =120 (мм);
Подача: Sz = 2 (мм/об);
Расчётосновного времени при последовательной обработке:
/>;
/> (мин);
/> (мин);
/> (мин);
/>;
/>;
/> (мин);
/> (мин);
/> (мин).
3. Конструкторский раздел3.1 Анализ и выбор компановки
Для автоматизации массового и крупносерийногопроизводства создаются гибкие автоматические линии (ГАЛ), в которых на стадиипроектирования предусматриваются условия их эффективного использования (поточныйметод изготовления продукции по схеме «станок-станок», высокаяконцентрация операций, высокопроизводительные режимы резания и т.д.). При этомуровень автоматизации переналадки оборудования существенно ниже, так как этаоперация выполняется в производственных условиях значительно реже, чем в ГАУ.
Свойство гибкости в ГАЛ обеспечиваетсяприменением 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 — УЧПУстанка;
2 — токарныйстанок;
3 — фрезерно-центровальный станок;
4 — механизмпоштучной выдачи заготовок;
5 — системауправления АЛ;
6 — контрольноеустройство;
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 — пультЧПУ;
5 — токарный станок с ЧПУ;
6 — манипулятор;
7 — пультуправления;
8 — фрезерный агрегатный станок
10 — пульт управления;
11 — сверлильный агрегатный станок;
12 — манипулятор;
13 — пульт управления.
В данномкурсовом проекте была разработана автоматизированная линия, показанная на рис.1,потому что в связи с большими значениями времени, затраченного натехнологические операции, расположение технологического оборудования не сможетуменьшить производительность линии в целом.3.2 Выбор оборудования3.2.1 Выбор модели промышленного робота
Грузоподъемностьдолжна превышать массу объекта манипулирования не менее чем на 10%.
Номинальнаягрузоподъемность определяется по формуле:
/>,
где mз — масса заготовки, кг;
Кзап — коэффициент запаса, зависящий от условия применения ПР и расположения другихэлементов промышленного оборудования.
/>
Пользуяськаталогом промышленных роботов и учитывая вышеперечисленные требования, выбираемпромышленный робот по его технологическим характеристикам.
Техническаяхарактеристика ПР мод. L-2300:
Номинальнаягрузоподъемность, кг………………………………… ...68,1
Числостепеней подвижности………………………………………… .5
Числорук/захватов на руку…………………………………………… .1/1
Типпривода……….……………………………………. пневматический
Устройствоуправления……………………………………… Цикловое
Числопрограммируемых координат………………………………… ...5
Способпрограммирования
перемещений… … … … … … … … … … Обучение по первому циклу
Ёмкостьпамяти системы, число положений рабочего органа……… ...60
Погрешностьпозиционирования, мм………………………………. ±1,27
Максимальныйрадиус зоны обслуживания R, мм………………… .2134
Линейныеперемещения со скоростью 0,914м/с, мм:
по оси Х……………………………………… ...762
по оси У……………………………………… .1067
Угловыеперемещения со скоростью 90 град/сек;
Максимальноеугловое перемещение, град……………………………2703.2.2 Выбор транспортно-накопительных и загрузочныхустройств
Использованиелотков-скатов целесообразно, так как детали (заготовки) имеют цилиндрическуюформу, обладают незначительной массой и относительно не большими размерами.
Расчетпроходного сечения лотка сводится к определению зазора ∆, мм:
/>,
где l — длина заготовки, d — максимальный диаметрзаготовки,
f — коэффициент трения.
/>
Длярасчета длинны лотка принимаем, что АЛ должна работать без дозагрузки лотка втечении 8-мичасовой рабочей смены. Время обработки одной детали на АЛ 30 (мин).Максимальный диаметр заготовки 96мм.
Тактобработки = 480/30 = 16 (шт/смена).
Такимобразом, длинна лотка:
L = 16·96 = 1536 (мм);
Принимаемдлину лотка L=1550 (мм).3.3 Расчёт ЗУ промышленного робота
Захватныеустройства роботов осуществляют следующие функции: удерживают объектманипулирования во время его транспортировки; ориентирует объект манипулирования;базируют положение объекта манипулирования относительно системы координатманипулятора рабочей зоны оборудования.
В роботахширокое распространение получили захватные устройства (ЗУ) специальногоназначения, с помощью которых производят захват сравнительно небольшойноменклатуры объектов манипулирования.
Однако усовременных роботов имеются устройства смены ЗУ в автоматическом режиме, чтообеспечивает работу с достаточно разнообразными объектами манипулирования приотносительной простоте и рациональной стоимости конструкции.
ЗУудерживают объект манипулирования с помощью сил трения, возникающих привоздействии его элементов на объект манипулирования, фиксации объекта манипулированияпо имеющимся на нем выступам, отверстиям, штифтам, пазам и другим поверхностям,которые могут быть использованы в качестве баз, а также электромагнитных сил ивакуума.
Вбольшинстве случаев, для уменьшения усилий привода схватов применяют комбинациюкинематического, электромагнитного и вакуумного воздействия с одновременнымиспользованием для фиксации базовых поверхностей объекта манипулирования.
Определениеусилия захвата.
/>
Рис.3.- конструктивная схема механического ЗУ.
Усилиезахватывания 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 инаправления действия силы тяжести; выбирают по табл.; К1 = ½;
K2=1,3...2,0- коэффициент запаса; большие значения K2 берут для захватныхустройств, в которых отсутствует самоторможение.
Усилиепривода определяют из условия равенства элементарных работ, совершаемыхприводом и губками ЗУ (рис.2.1).
/>,
Откуда
/>;
Величину/> называют передаточнымотношением ЗУ. Его определяют исходя из кинематического анализа ЗУ:
/>;
Радиус зубчатогоколеса определяется из расчета зубчато — реечной передачи на изгиб:
/>,
где z=17- число зубьев;
/>=4,26 — коэффициент формызуба;
/> - коэффициент ширины венца;
/> - коэффициент, учитывающийраспределение нагрузки по ширине венца;
/>МПа — допустимое напряжениепри расчете зубьев на изгибную прочность (сталь 40XH, термообработкаповерхностная токами высокой частоты), тогда
/> (мм).
Принимаемm=4 (мм), тогда
/> (мм);
/> (Н);
Площадьпоршня гидроцилиндра (давление p=0,4 (МПа)).
/> (мм).
Принимаем:dп=80 (мм).
4. Разработка системы управления4.1 Разработка электрической системы управления
В данномкурсовом проекте система управления основана на контроллере FECCompact.
Контроллерысерии FEC Compact.
КонтроллерыFEC (Front End Controller)- это семейство однокорпусных промышленных программируемых логическихмини-контроллеров, включающее серии контроллеров FEC Compact и FEC Standard.
Этиконтроллеры разработаны как недорогая универсальная промышленная системауправления, которая может быстро и легко устанавливаться и эксплуатироватьсялюдьми, имеющими небольшой опыт работы с программируемыми контроллерами. Всефункции для небольшой системы управления интегрированы в одном корпусе.
FEC Compact(рис.4) предназначены для обработки только дискретных сигналов, могутиспользоваться в стандартных релейных шкафах управления и идеально подходят дляуправления там, где требуется небольшое количество входов и выходов. Онипредназначены для решения простых задач автоматизации технологическогооборудования и технологических процессов с минимальными затратами.
/>
Рис.4 — Контроллер FEC Compact
Впластмассовом корпусе FEC Compact с габаритными размерами 130x80x35 мм или 130x80x60 мм(модели со встроенным преобразователем питания — 220 В / +24 В) и классомзащиты IР40 установлены следующие основные составляющиеконтроллера:
процессорАМD186 (тактовая частота 20 МГц), подобный процессору Intel 80186, 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 свободныдля прикладных программ,
Flash-память (перезаписываемая память для программ) 256 Кб,количество циклов перезаписи 10 тысяч, область сохраняемых переменных данных 2Кб,
12каналов ввода транзисторных при напряжении питания 24 В постоянного тока (до 7мА по каждому каналу), гальваническая развязка (оптоэлектронная пара,напряжение изоляции до 50 В переменного тока) и световая индикация по каждомуканалу (светодиоды после гальванической развязки),
8 каналоввывода (напряжение изоляции до 300 В переменного тока) со световой индикациейпо каждому каналу (светодиоды), которые реализованы в нескольких вариантах:
электромеханическиереле, коммутирующие в рабочем режиме переменный ток до 2 А при напряжении до250 В или постоянный ток до 5 А при напряжении до 30 В, частота переключений до25 Гц,
твердотельныереле (SSR-реле или Solid-state relay),коммутирующие переменный ток до 0,6 А при напряжении до 264 В или постоянныйток до 0,6 А при напряжении до 125 В, срок службы 100 тыс. часов, частотапереключений до 10 Гц,
транзисторныевыходы, коммутирующие постоянный ток до 0,6 А при напряжении 24 В, срок службы100 тыс. часов, максимальная частота переключения 1 кГц,
комбинацияреле и транзисторных выходов,
последовательныеинтерфейсы 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,
преобразовательэлектропитания (-220 В / +24 В) в тех моделях контроллеров, в которыхпредусмотрено питание от сети переменного тока.
Контроллерыпоставляются с записанной в постоянную память операционной системой ROM DOS 5/0 ипрограммой Kernel (FSTPCRx. EXE).
Основныехарактеристики поставляемых моделей контроллеров серии FEC Compact приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Серии контроллеров FEC Compact с программированием в пакетеFSTТип 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
КонтроллерыFEC Compactпитаются от стабилизированного источника постоянного тока с напряжением 24 Вили от сети переменного тока 220 В.
Нерекомендуется, а в некоторых случаях категорически противопоказано, подключатьконтакт заземления контроллера на общую «землю» основногооборудования или цеха, если нет уверенности в том, что общее заземление сделанов соответствии с нормами и на нем нет потенциала, отличного от нуля.
Приустановке контроллеров необходимо обратить внимание на окружающие условия, прикоторых они будут нормально функционировать. Нельзя устанавливать контроллеры вместах, где присутствует чрезмерная пыль, масляный туман, токопроводящая пыльили газ, вызывающие коррозию, там, где присутствует вибрация, высокаятемпература, прямые солнечные лучи, влажность, дождь, а также непосредственновблизи высоковольтного оборудования. Нельзя устанавливать контроллерынепосредственно над устройством, выделяющим теплоту, типа нагревателя,трансформатора или мощного резистора. Если окружающая температура более 55°С,необходимо установить вентилятор для принудительного охлаждения.
Контроллерможет быть установлен на монтажной рельсе (DIN46277,ширина 35 мм) или непосредственно на винты М4. В процессе установки необходимоубедиться, что модуль установлен как можно дальше от оборудования с высокимнапряжением и большой мощности.
12 входовконтроллеров FEC Compact PNPили NPN типа разделены на две группы: первая группа 8входов, вторая группа 4 входа. Имеется гальваническая развязка (оптоэлектроннаяпара) 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 счетчикис максимальной частотой 2 кГц. Провода для входных сигналов подключаются 14винтами (12 сигнальных и 2 общих провода). На каждый винт можно присоединить 2провода сечением до 0.75 mm2.
Всоответствии с этим описанием выбираем контроллер марки FC34-FST.
Приподключении к выходам контроллера элементов со значительной нагрузочнойспособностью (реле, контакторы и пр) рекомендуется устанавливать плавкийпредохранитель от 5 до 10А для каждой группы выходов, чтобы предохранить отповреждения из-за коротко го замыкания. Подключение обратного диода параллельноиндуктивной нагрузке также значительно удлинит срок службы контроллера.4.2 Программирование контроллеров FEC COMPACT
Дляпрактического применения описанных контроллеров с подключеннымивходами-выходами и питанием необходимо записать в их память прикладнуюпрограмму заказчика, которая реализует разработанный им алгоритм управленияобъектом. Это может быть промышленная установка, станок, коммутирующееустройство, оборудование жилого дома и т.д. Такую программу можно создать, имеяопределенные навыки в обращении с персональными компьютерами и пакет программдля программирования контроллеров.
Программированиеконтроллеров серии FEC Compact осуществляется с помощью пакета программ FST, который реализован в двух вариантах: как приложение DOS и приложение Windows. Он можетустанавливаться на персональных компьютерах с операционными системами DOS или Windows 95/ 98/ 2000/ NТ.
Проанализироваввсе выше сказанное, выбран контроллер FC 30-FST, у которого 12 входов/2 релейных, 6 транзисторныхвыходов, питание 24 В постоянное.
Комплекспитается от трехфазной сети переменного тока 380 В 50 Гц и 220 В 50 Гц.
Питаниевсех датчиков и контроллера осуществляется стабилизированным блоком питания +24V DC.
К входамконтроллера подключаются два датчика, а также четыре кнопки управления.
К выходамконтроллера подключаются электромагнитные реле постоянного тока К1, К2.
Электрическаяпринципиальная схема представлена на листе АСК 00.00.01 СЭ.
Рассчитаемпотребляемую мощность:
потребляемаямощность контроллера 10 Вт
потреблениетока индукционным датчиком 40 mA,
потреблениетока датчиком конечного положения 500 mA,
потреблениетока светодиодами 10 mA.
Потребляемаямаксимальная мощность:
P=10+ (24* (0,04*1+0,5*4+0,01*3)) = 60 (Вт)
МикросхемаDA1 представляет собой интегральный стабилизатор К142ЕН9Б с фиксированным выходным напряжением 24±0,48В с максимальным токомнагрузки 3 (А), выполненная по планарной диффузионной технологии с изоляцией р-n переходом. Она предназначена для использования встабилизированных блоках питания радиоэлектронной аппаратуры.
Выпрямлениенапряжения осуществляется с помощью диодных мостов VD1 — VD4.
Необходимоенапряжение для блоков питания и контроллера обеспечивает трансформатор TV1. В цепи блоков питания также установлены плавкиепредохранители FU3, FU4.
Таблица2. — 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
Текступравляющей программы представлен в приложении А.
Заключение
В данномкурсовом проекте была разработана автоматизированная линия по изготовлениюдеталей типа «Вал-шестерня» отвечающая требованиям современногомашиностроения изготовления детали «вал» и содержит пояснительнуюзаписку и графический материал. В ходе выполнения курсового проекта были решеныследующие задачи:
проведенанализ технологичности детали;
предложени экономически обоснован метод получения заготовки;
разработантехнологический процесс;
разработанчертёж общего вида АЛ (АСК 00.00.01 ВО);
разработаналгоритм работы и система управления РТК (АСК 00.00.01, АСК 00.00.01 СЭ);
разработансборочный чертёж захватного органа ПР (АСК 01.00.00 СБ).
Библиографический список
1. Анурьев В.Н. Справочник конструктора-машиностроителя.: В 3-х томах 5-еизд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1979 — 728с.
2. Горохов В.А. Проектирование и расчет приспособлений. Минск, «Высшаяшкола», 1986 г.
3. Ковшов А.Н. Технология машиностроения: Учебник для студентовмашиностроительных 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. Пособиедля технических вузов/ Ю.М. Соломенцев, К.П. Жуков, Ю.А. Павлов и др.; Подобщей ред. Ю.М. Соломенцева. — М.: Машиностроение. 1986.140с.
7. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т1/ Под ред.А.Г. Косиловойи 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 обученияспециальности 12.01 по дисциплине автоматизация производственных процессов машиностроении.Изд-во «СевГТУ» 1996 г.
11. Пашков Е.В., Осинский Ю.А., Четверкин А.А. Электропневмоавтоматика впроизводственных процессах: Учебное пособие. — Севастополь: Изд-во СевГТУ, 1997.368с.
Приложение
Текступравляющей 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