Задание накурсовую работу№ вар. Поверхности Размеры 1 2 3 4 5 6 l1 l2 l3 l4 R 18 + + + + + 60 60 30 15 15
/>
Введение
Цельюкурсовой работы является автоматизация технологического процесса операции механическойобработки. Разработка и компоновка РТК является наиболее актуальной задачей впромышленности, так как РТК применяют в серийном производстве, то в основусистемы входит станок с ЧПУ. Загрузка и разгрузка его проводится с помощьюпромышленного робота или автоматизированного загрузочного устройства (АЗУ).Смена инструмента осуществляется из магазина инструментов или револьвернойголовки. РТК обладает способностью подсоединения к центральной транспортно — складской системе, системе инструментального обеспечения и управляющимустройствам высшего ранга. Основные характеристики РТК: способность работатьограниченное время без непосредственного участия оператора; автоматическоевыполнение операций, легкость наладки, устранение простоев и введения измененийв управление; легкость встраивания в существующие производства и в РТК болеевысокого уровня; экономическая эффективность.
/>1.Определение объекта автоматизации
Объектомавтоматизации является операция технологического процесса. Так как по условиюзадания дана одноконтурная деталь, то можно установить, что для ее обработкидостаточно одной технологической операции – фрезерования.
Следовательно, эта технологическаяоперация (фрезерование) является объектом автоматизации в данной работе.
/>
/>2.Разработка укрупненного технологического процесса
Определимукрупнено состав операций:
1. Установкадетали в приспособление на столе станка.
2. Фрезерованиеконтура К1 по управляющей программе металлорежущего станка.
3. Снятиедетали со стола станка.№ операции Обрабатываемые поверхности Инструмент 2 Контур К1 Концевая фреза с плоским торцом
Для обработкиконтура К1 выберем твердосплавную концевую фрезу EM 10-10-67-22.4.30-05 (всоответствии с ГОСТ 17025-71 «Фрезы концевые с цилиндрическим хвостовиком»).
Параметрывыбранной фрезыОбозначение D l L d EM 10-10-67-22.4.30-05 10,0 22 67 10
/>
/>3. Выбор оборудования
Выбороборудования заключается в выборе:
· станка с ЧПУ;
· промышленного робота;
· загрузочно-накопительного устройства./> 3.1 Выбор станка
В технологическом процессе необходимо получитьизделие, представляющее собой плоскую фигуру, следовательно, рациональноиспользовать фрезерный станок. Выберем вертикально-фрезерный станок с ЧПУ NV4000 DCG Mori Seiki
Вертикально-фрезерный станок с ЧПУ NV4000 DCGMori Seiki предназначен для выполнения всех видов фрезерных работ, сверления,зенкерования и растачивания отверстий в деталях из черных, цветных ивысокопрочных металлов и сплавов в условиях единичного и мелкосерийногопроизводства. Вертикально-фрезерные станки оснащены системой ЧПУ FANUC,автоматической системой смазки, имеют возможность плавного изменения частотывращения шпинделя. По техническим характеристикам данные станки имеют одно из лучшихсоотношение цена-качество среди оборудования подобного класса.
Такие характеристики станка, как 3-х осевоепараллельное управление, высокоуровневое программирование (макрокоды),графический дисплей, гарантируют превосходную точность исполнения команд ипозволяют оператору быстро добиться желаемого результата. Сервоприводпостоянного тока с цифровым управлением обеспечивает точные и быстрыеперемещения по всем 3-м осям. Большое количество операций таких, какфрезерование, растачивание, сверление, нарезание резьбы и т.п., можноосуществить за одну установку детали. Стол и суппорт станка отливаются изспециального высокопрочного чугуна. Они компактны, имеют большую областьзагрузки, высокую жесткость и отличные антивибрационные характеристики,способные обеспечить самую высокую точность обработки на станках подобногокласса. Конструкция включает в себя мощный высокомоментный шпиндель ивстроенную систему подачи СОЖ в зону резания, что обеспечивает высокоскоростныережимы резания. Как дополнительное оборудование может быть заказан поворотныйстол (4-я ось), управляемый центральной системой ЧПУ станка. С помощью неговозможна 4-осевая обработка контуров любой сложности.
Применяются во многих отраслях промышленности: в автомобильной,энергетическо-машиностроительной, станкостроительной, приборостроительнойобластях. Благодаря небольшим размерам и универсальности используются на любыхучастках механообработки.
Технические характеристики данного станка приведены втаблице 1.
Таблица 1. Технические характеристики вертикально-фрезерногостанкаМодификация NV4000 DCG Перемещение по оси X (продольное перемещение шпиндельной бабки), мм (дюйм) 600 (23.6) Перемещение по оси Y (поперечное перемещение шпиндельной бабки), мм (дюйм) 400 (15.7) Перемещение по оси Z (вертикальное перемещение шпиндельной бабки), мм (дюйм) 400 (15.7) Рабочая поверхность, мм (дюйм) 700 x 450 (27.6 x 17.7) Допустимая нагрузка на стол, кг 350 (770) Макс. частота вращения шпинделя, мин-1 12,000[20,000][30,000] />3.2 Выборпромышленного робота
В целяхувеличения производительности производства данного типа деталей, без ухудшениякачества, целесообразно использовать элементы автоматизированного производства,в частности использование промышленных роботов.
Роботы KUKA широко используются на заводах для выполнения операций посварке, погрузке, паллетизации, упаковке, обработке и прочих автоматизированныхопераций, а также в больницах в области хирургии головного мозга ирентгенографии.
Имея радиус действия до 850 мм, этот малогабаритный шестиосевой роботвключает в себя высокую скорость и точность движений с дальним обзором. Онтакже использует все преимущества самой надежной и ходовой в мире управляющейплатформы фирмы KUKA, основанной на использовании ПК. Технические характеристики выбранного промышленногоробота:
/>3.3 Выбор загрузочно-накопительногоустройства
В качестве ЗНУвыберем дисковое бункерное загрузочное устройство с крючками (рис. 5).
/>
Рис. 5.Загрузочно-накопительное устройство
В дисковомустройстве с захватными органами 2 в виде крючков предметы обработки (ПО)расположены в бункере 5, снабженном предбункером 4. Благодаря последнему можноиметь большой запас ПО, однако эта масса не воздействует на процессы вбункерном ЗУ, так как с помощью задвижки 3 к рабочим органам поступает лишьстрого дозированная порция ПО. Благодаря наклону дна бункера, изменяющемусяпоперечному сечению бункера и за счет сил трения и тяжести ПО к моменту захватазанимают благоприятное для захвата положение, располагаясь открытой частьювперед, что и определяет массовый захват.
Захваченныекрючками ПО транспортируются к лотку-магазину 6, причем правильное положение ПОсохраняется с помощью специальной трубки 1. Если перед входом в трубку покакой-либо причине ПО не занимает требуемого положения, то под действиемамортизатора вибратора он сбрасывается или меняет положение.
Выдача предметовобработки происходит под действием силы тяжести в лоток. Если лоток будетпереполнен, то либо ПО не будет выдан в лоток, останется на захватном органе исовершит еще один цикл движения до выдачи, либо ПО упрется в ПО в лотке,захватный орган остановится и начнет работать амортизатор-вибратор.Амортизатор-вибратор будет работать и в том случае, когда заготовка застрянет,например, на входе трубки 1.
После обработки заготовки на станке робот перемещаетполученную деталь на паллеты так, чтобы она заняла ориентированное положение.Таким образом второе ЗНУ, для готовых деталей, будет представлять собоймногоярусные паллеты.
/>4.Выбор технологической операции из ТП для автоматизации
Составимвременную структуру операции фрезерования.
Время для обработки детали:
Т=tобр.+ tзпд.+ tрпд.+ tпер.+ tпод.+ tус.д.+ tснят.д.+tчч.+ tо+ tпрост. +tперед,
где tобр. – время обработки; tзпд. – время загрузкипартии деталей; tрпд. — время разгрузки партии деталей; tпер. – времяпереналадки станка; tпод. – время подналадки станка; tуст.д – время установкидетали; tснят.д. – время снятия детали; tчч – время чтения чертежа; tо – времяотдыха; tпрост. – время простоя; tперед – время передвижения робота;
С целью упрощения примем:
станок фрезерование автоматизациятехнологический
Т=tобр + tпер. + tус.д. + tснят.д. + tперед.
/>5. Проектирование компоновки РТК
Для проектируемого РТК выбираем круговую компоновку,отличающуюся тем, что оборудование располагается вокруг промышленного робота.При этом робот обсуживает все позиции РТК. Круговую компоновку характеризуетминимальное время обслуживания, неудобство обслуживания для оператора,минимальное количество оборудования, которое можно расположить около робота,так как зона определяется параметрами промышленного робота. РТК включает всебя: металлорежущий станок (1), промышленный робот (2), магазин инструментов,зну для заготовок бункерного типа (3) и зну для готовых деталей модульного типа(4), представленного в виде ярусов из паллет.
/>
Рис. 7.Компоновка РТК
/>6.Разработка блок-схемы функционирования РТК Для разработки блок-схемы функционированияРТК покажем траекторию движения промышленного робота и выделим на ней опорныеточки (Рис. 8).
/>
Рис. 8.Траектория движения ПР
/>
Рис. 9.Блок-схема работы РТК
/>7. Разработка циклограммы работы РТК
/>
Рис. 10. Циклограмма работы РТК
/>8.Разработка сети Петри
При построениисети Петри пользуемся результатами блок-схемы и циклограммы работы РТК,построенными ранее. Сеть Петри отражает порядок функционирования системы в видеграфа с переходами и условиями переходов.
9. Разработка управляющей программы длястанка с ЧПУ
Разработка УПведется для указанного раньше контура К1 детали в системе разработкиуправляющих программ ГеММа 3D:
Полученнаяуправляющая программа:
N10G71X0Y0G43D01Z100E01
N20S5000
N30G09G00X-37.509Y47
N40G09Z10
N50G01Z0F1000
N60Z-1F100
N70G64G41D01X-38.243Y56.895F200
N80G03X-43.131Y55.192I-37.509J46.922
N90G02X-60Y50I-60J80
N100G01X-135.858
N110X-151.464Y34.393
N120G02X-162.071Y30I-162.07J45
N130G01X-189.459
N140G02X-192.914Y30.403I-189.46J45
N150X-214.931Y51.643I-186.004J59.597
N160X-203.787Y70.248I-200.467J55.62
N170G03Y89.752I-206J80
N180G02X-214.931Y108.357I-200.467J104.38
N190X-192.914Y129.597I-186.004J100.403
N200X-189.459Y130I-189.46J115
N210G01X-162.071
N220G02X-151.464Y125.607I-162.07J115
N230G01X-135.858Y110
N240X-60
N250G02X-43.131Y55.192I-60J80
N260G03X-46.513Y51.272I-37.509J46.922
N270G01G41D00X-37.509Y46.922
N280Z-2F100
N29G09G00X-37.509Y46.922
N300M05 N310M02
ЗаключениеВ процессе выполнениякурсового проекта был разработан робототехнологический комплекс для обработкидетали. В качестве механизма для автоматизации был принят фрезерный станок, ккоторому был подобран промышленный робот и загрузочно-накопительное устройство.Была представлена работа данного РТК при помощи блок – схемы, циклограммы, сетиПетри, также смоделирована обработка необходимых поверхностей в программе ГеММа3D.
Списокиспользуемой литературы
1. www.kuka.com/
2. www.finval.ru/
3. Автоматизация технологических и производственныхпроцессов в машиностроении. Лабораторный практикум / Уфимск. гос. авиац. тех.ун-т. Сост. Р.Р. Загидуллин. – Уфа: УГАТУ, 2008.-68с.
4. Загидуллин Р.Р., Зориктуев В.Ц. Автоматизация технологическихи производственных процессов в машиностроении: учеб. пособие/ Уфимск. гос.авиац. тех. ун-т.-Уфа: УГАТУ, 2008.-166с.
5. Загидуллин Р.Р. Автоматизация технологических ипроизводственных процессов в машиностроении. Методические указания по выполнениюкурсовой работы: Учебно-методическое пособие/ Уфимск. гос. авиац. тех.ун-т.-Уфа: УГАТУ, 2008.-30с.