РГР АТПП Тёма


Содержание:
TOC \o "1-3" \h \z \u 1. Самотёчные и полусамотёчные транспортные системы. PAGEREF _Toc478195009 \h 3 2. Построение циклограммы работы роботизированного технологического комплекса.6
3. Расчет магазинного и бункерного загрузочных устройств.9
3.1 Расчет МЗУ на производительность PAGEREF _Toc478195012 \h 99
3.2 Расчет МЗУ на отсутствие заклинивание PAGEREF _Toc478195013 \h 100
3.3 Расчет режима работы ВБЗУ PAGEREF _Toc478195015 \h 111
3.4 Расчет конструктивных размеров PAGEREF _Toc478195016 \h 122
3.5 Расчет параметров движения изделия и колебательной системы PAGEREF _Toc478195017 \h 144
Список литературы17

1. Самотёчные и полусамотёчные транспортные системы. Загрузочные устройства автоматизированных систем представляют собой группу целевых механизмов, включающую в себя подъемники, транспортеры-распределители, механизмы приема и выдачи изделий, лотковые системы, отводящие транспортеры, межоперационные накопители (бункерные и магазинные), автооператоры. Магазинные загрузочные устройства в зависимости от способа транспортирования можно разбить на три класса: - самотечные; - принудительные; - полусамотечные.
В устройствах всех классов детали, в основном в форме тел вращения, поступают, хранятся и выдаются в ориентированном состоянии. В самотечных магазинах (гравитационных) заготовки перемещаются под действием сил тяжести; эти магазины используют для подачи заготовок вплотную, а заготовок специальной формы — вразрядку, т. е. с интервалом, для чего каждую заготовку помещают в отдельное гнездо или между захватами транспортирующего элемента. Заготовки перемещают качением или скольжением.
В принудительных магазинах и транспортных устройствах заготовки перемещают с помощью приводных механизмов в любом направлении и с любой скоростью. Устройствами этого типа можно транспортировать заготовки с помощью несущих средств (транспортеров) или специальными захватами вплотную и вразрядку, поштучно или порциями. Наиболее широко используют устройства с орбитальным движением рабочих органов, перемещающих заготовки, с вращающимися гладкими валками, одно- и двухвинтовые, инерционные, барабанные, карусельные и др.
В полусамотечных магазинах заготовки скользят по плоскости, расположенной под углом, значительно меньшим угла трения. Заготовки перемещаются вследствие искусственного уменьшения силы трения между поверхностями скольжения при поперечном колебании несущей поверхности или в результате образования между поверхностями скольжения воздушной подушки.
Бункерные загрузочные устройства БЗУ представляют собой емкости с ориентированными деталями, расположенными в один или несколько рядов. Особенностью БЗУ следует считать отсутствие захватных и ориентирующих устройств и ручную ориентацию заготовок. БЗУ отличаются друг от друга расположением, характером перемещения заготовок и способом их выдачи. Как правило, в бункерах хранятся и выдаются детали простой формы: болты, шайбы, колпачки.

В бункере заготовки сосредоточены навалом, поэтому требуется автоматически захватывать их (ворошить) и ориентировать для последующей загрузки на оборудование. Бункеры могут иметь одну емкость для накопления и захвата заготовок или две емкости: одну — для накопления запаса заготовок, а вторую — для выдачи ориентированных заготовок.
Наиболее распространенными являются вибрационные БЗУ. Принцип действия такого бункера основан на способности деталей поступательно перемещаться в процессе их вибрации. Существуют вибробункеры для вертикального подъема деталей с направленной и со свободной подвеской лотка или чаши. Расчет вибробункера проводят на основании условий требуемой производительности, размера заготовок, их массы, ориентировочной емкости бункера и других факторов.
И магазинные и бункерные загрузочные устройства функционально и конструктивно связаны с лотковыми системами, которые представляют собой лотки: прямые простые, роликовые, спиральные простые, спиральные роликовые, спирально-овальные, змейковые, зигзагообразные, дугообразные, каскадные и др. Детали перемещают по лоткам как самотекам, так и принудительно, под действием вибрации. Последний способ является более производительным, хотя и требует дополнительных устройств и, следовательно, затрат. Расчет скорости и времени перемещения необходимо связать с надежностью загрузочных устройств, так же как и с производительностью и надежностью всей автоматизированной системы. Составной частью загрузочных устройств, в том числе и лотковых систем, являются отсекатели и питатели.
Отсекатели — механизмы поштучной выдачи — предназначены для отделения одной заготовки (или нескольких заготовок) от общего потока заготовок, поступающих из накопителя, и для обеспечения перемещения этой заготовки (или заготовок) в рабочую зону оборудования или на транспортер. По траектории движения различают отсекатели: с возвратно-поступательным движением, с колебательным движением, с вращательным движением. В качестве собственно отсекателей заготовок используют штифты, планки, кулачки, винты, барабаны, диски с пазами.
Питатели предназначены для принудительного перемещения ориентированных заготовок из накопителя в зону зажимного приспособления или на транспортирующее устройство. Конструкции питателей разнообразны; их форма, размеры, привод подвижных частей зависят от конструкции оборудования, взаимного расположения инструмента и заготовки, от формы, размеров и материала подаваемых заготовок. И отсекатели, и питатели входят в состав автоматических загрузочных устройств — автооператоров.

Автооператоры — специальные целевые загрузочные устройства, состоящие из питателя, отсекателя, заталкивателя, выталкивателя (съемника) и отводящего устройства. Эти устройства являются специальными, т. е. их применяют для обслуживания одной или ряда подобных операций. Автооператоры выполняют возвратно-поступательное, колебательное перемещение деталей в зону обработки. При этом время работы автооператора строго синхронизировано с работой обслуживаемого оборудования. Автооператоры оснащаются механическими, магнитными, электромагнитными, вакуумными захватными устройствами. Производительность автооператора определяется производительностью оборудования, которое обслуживается этим автооператором.
Надежность автооператоров зависит от условий их изготовления и эксплуатации и непосредственно влияет на надежность и эффективность работы оборудования. Особым классом загрузочных устройств (ЗУ) являются роботы, которые служат для транспортировки, ориентации и загрузки изделий.
Промышленным роботом (ПР) называют быстро переналаживаемое устройство с собственным программным управлением, позволяющим синхронизировать его действие с другими машинами и механизмами и выполнять с помощью своих механизмов циклически повторяющиеся операции технологического процесса, т. е. это устройство, которое легко вписывается в комплекс технологического оборудования для его обслуживания. Промышленные роботы применяют в металлообработке, штамповке, сборке, литейном производстве.
Технический уровень ПР определяют следующие параметры: пределы и степени свободы движения, способность движения в многомерном пространстве, погрешность позиционирования (линейная или угловая погрешность, с которой ПР выполняет свои функции), повторяемость, гибкость системы управления, объем памяти и др. Кроме того, ПР характеризуются своей грузоподъемностью, площадью зоны обслуживания, формами и габаритами захватываемых деталей.
По степени участия человека в управлении принято классифицировать роботы на три группы (три поколения). Роботы первого поколения работают по «жесткой» программе и требуют точного позиционирования изделий. Они имеют весьма ограниченные возможности по восприятию рабочей среды. Роботы второго поколения (адаптивные роботы) способны приспосабливаться к изменяющейся обстановке и не требуют точного позиционирования изделий, так как снабжены датчиками обратной связи. Роботы третьего поколения (интеллектуальные роботы) могут воспринимать, логически оценивать ситуацию и в зависимости от этого определять движения, необходимые для достижения заданной цели работы. Системы управления этих роботов снабжены встроенными ЭВМ.
2. Построение циклограммы работы роботизированного технологического комплекса.Схема роботизированного технологического комплекса (РТК) приведена на рис. 1. В состав РТК входят:

1 – промышленный робот М20Ц.40.01
2 – токарно-револьверный станок сЧПУ 1В340Ф30
3 – магазин накопитель
4 – устройство управления ПР5 – ограждение
6 – устройство ЧПУ станка
7 – электрошкаф
8 – гидростанция
Рисунок 1 – Компоновка АОЯ
Для выполнения заданного цикла обработки детали необходимы следующие движения (переходы):
- загрузка заготовки в патрон станка;
- зажим заготовки в патроне;
- выдвижение руки ПР;
- отвод руки ПР;
- схват руки ПР;
- обработка детали;
В формировании заданного цикла участвуют следующие механизмы:
станка
- зажим детали (патрон);
- вращение детали (обработка);
промышленного робота
- подъем руки;
- выдвижение руки;
- зажим схвата;
- поворот схвата относительно вертикальной оси;
магазин накопитель
-перемещение детали (заготовки) на один шаг (на одну позицию).
исходное положение оборудования и его механизмов
- патрон зажат, ограждение открыто;
- суппорт в нулевой (исходной) позиции, в резцовой головке установлен
необходимый комплект инструментов для обработки заданной детали, т.е. для выполнения заданного цикла обработки линии центров станка, выше уровня расположения магазина накопителя;
- схват робота разжат, ось детали, первоначально зажимаемой в схвате горизонтальная;
-рука втянута и повернута к магазину накопителю;
- гидростанция выключена.
В соответствии с составленной последовательностью движений механизмов оборудования за цикл построена циклограмма функционирования АОЯ и алгоритм.
Принцип работы: После включения станка, гидростанции, устройства управления ПР. Рука выдвигается. Захват заготовки. Рука поднимается вверх, вынимая заготовку из магазина накопителя и сдвигается к патрону. Рука опускается, сдвигается к шпинделю, вставляя заготовку в патрон. Патрон закрывается. Схват открывается. Рука поднимается и задвигается. Ограждение закрывается, включается охлаждение и начинается обработка. Обработка заканчивается, шпиндель выключается, выключается охлаждение и открывается ограждение. Рука выдвигается и опускается, сдвигается к шпинделю, захват детали в патроне станка. Патрон открывается. Рука поднимается и задвигается. Рука сдвигается к магазину накопителю. Рука выдвигается и опускается, вставляя деталь в магазин накопитель. Схват открывается. Рука поднимается и задвигается. Перемещение магазина накопителя с деталями на один шаг.


Рисунок 2 – Алгоритм функционирования АОЯ
3. Расчет магазинного и бункерного загрузочных устройств.
Исходные данные:
Вариант задания: 10;
Чертёж детали:

Производительность станка: 130 шт/мин;
Материал детали: медь;
Периодичность наполнения бункера Т, мин:20;
Частота колебаний лотка: 100 fл с.
3.1 Расчет МЗУ на производительностьПроизводительность любого загрузочного устройства определяется производительностью обслуживаемого им станка:
QАЗУ= Kп·Qa =1,2· 130 =156шт/мин
где QАЗУ – производительность АЗУ;
Kп – коэффициент переполнения, Kп = 1,1...1,3;
Qа – производительность станка –автомата .

Производительность МЗУ зависит от времени цикла, то есть времени между выдачей двух деталей (примем, что МЗУ выдает детали по одной, иначе в числителе должно стоять число одновременно выдаваемых деталей)
QUOTE
где Тц - время цикла МЗУ.
Время цикла в общем случае содержит в себе ряд составляющих
Тц = Т1 + Т2 + Т3 + Т4
где Т1 – время на заполнение питателя очередной заготовкой;

Т2– время на перемещение питателя в позицию разгрузки;
Т3 –время на разгрузку питателя;
Т4 – время на возвращение питателя в исходное положение.
Составляющие времени Т2, Т4 определяются средней скоростью питателя (рекомендуется не более 0,3…0,5 м/с) и путем, проходимым питателем (определяется конструктивно).
Составляющая Т3 зависит от способа разгрузки питателя. Составляющую Т1 для случая вертикального перемещения детали (рис. 2, а) определяют по формуле:
QUOTE = QUOTE = 0,098с
где Н – высота перемещения (часто размер детали), м;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
К – коэффициент запаса, учитывающий трение о стенки лотка, К = 1,5...2.

Рисунок 2 - Схемы для расчета МЗУ на производительность и отсутствие заклинивания
3.2 Расчет МЗУ на отсутствие заклиниваниеПри малой длине направляющей заготовка может заклиниваться в лотках. Необходима проверка на отсутствие заклинивания. Схема расчета ясна из рис. 2, г. Между деталью и стенками лотка существует зазор C = B - l. Деталь может повернуться и начнет касаться стенок двумя точками, через которые можно провести прямую. Эта прямая образует с прямой, перпендикулярной направлению движения, угол γ. Если угол γ становится меньше или равен углу трения ρ, то произойдет заклинивание. Отсюда условие отсутствия заклинивания:
QUOTE = QUOTE
где f – коэффициент трения между стенкой и заготовкой, f = 0,1...0,4;
lmax – максимальная длина детали;
Cmin – минимальный зазор, равный 0,5...1 мм.
Длинные детали могут заклиниваться на поворотах лотка, поэтому на поворотах следует увеличивать ширину лотка.
3.3 Расчет режима работы ВБЗУ подразумевает определение средней производительности QСР, средней скорости движения изделия по лотку VСР, коэффициента заполнения лотка kЗ.
Средняя производительность ВБЗУ^
QUOTE = QUOTE =195шт/мин
где QАЗУ – требуемая производительность АЗУ, определяется по формуле (1);
kН – коэффициент, учитывающий нестабильность подачи изделий ВБЗУ (из-за изменения степени заполнения бункера, изменения напряжения сети, непостоянства коэффициента трения, загрязнения лотков), kН = 0,2…0,3.
Средняя скорость движения изделия по лотку (мм/с):
QUOTE = QUOTE
где lИ – длина изделия (размер в направлении движения), мм;
kЗ – коэффициент заполнения лотка изделиями в требуемом ориентированном положении, он зависит от типа ориентирующих устройств (устройства пассивной ориентации разряжают поток, активные – не разряжают, т.е. не снижают производительности).
Коэффициент заполнения лотка изделиями определяется по формуле
kЗ = Р( l0 ) ·CП=0,8· 1=0,8
где Р(l0) – коэффициент вероятности правильно ориентированных изделий;
СП – коэффициент плотности потока изделий.
Коэффициент плотности потока изделий рассчитывается как:

где S – среднее значение зазора между изделиями на лотке (при S = 0, СП = 1).
При пассивном ориентировании симметричных валиков и втулок по цилиндрической поверхности (при lИ > d):

3.4 Расчет конструктивных размеров чаши включает определение диаметра D, высоты Н, шага лотка t, объема VД загружаемой партии. Различают чаши цилиндрические и конические (рис. 3).Для цилиндрической чаши наружный диаметр определяют по формуле
D=Dв+2·Δ=635+2 QUOTE 2=639мм
где DB – внутренний диаметр чаши, мм, DB ≥ (5…8) · lИ;
Δ– толщина стенки бункера, мм.
Толщину Δ обечайки чаши выбирают в зависимости от технологии изготовления: для точеных чаш Δ= (2….3)мм; для сварных чаш Δ= (1…1,5) мм.
Внутренний диаметр чаши определяется из выражения:
QUOTE
DB = 1000
где VД – наружный объем одного загружаемого изделия, мм3;
Т – период времени между заполнениями чаши, с;
n – число заходов вибродорожек;
z – число каналов на каждой вибродорожке;
НР – высота заполнения чаши изделиями, мм.
Полученное значение диаметра чаши D округляют до ближайшего большего стандартного значения из ряда 63, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630…1000 мм.
Остальные параметры конической чаши рассчитываются так же как и для цилиндрической чаши.
Высота заполнения чаши изделиями находится из выражения
HP ≈2,5·(t+δ)=2,5·(20+2)=55мм
где t – шаг подъема спирального лотка, мм;
δ– толщина лотка, мм.
Полная высота чаши определяется как:
H =HP+(1,0…1,5)·t=55+1·20=75мм
Шаг t спирали вибродорожки определяют из условия
t =k ·d+δ=1,5·12+2=20ммгде t – шаг подъема спирального лотка, мм;
d – диаметр изделия, лежащего на лотке (для тел вращения);
для призматических d = h,
где h – высота изделия; для плоских d = b,
где b – ширина изделия, мм;
δ – толщина лотка, определяется технологией изготовления в пределах δ=1…3мм.

Рисунок 3 - Цилиндрические и конические чаши ВБЗУ
Ширина вибродорожки:
QUOTE B = b + a - 0.5 * √ DB2 – lИ2 + DB/2 = 12 + 1 – 0,5 * √ 10002 – 252 + 1000/2 = 13,15

где а – зазор между изделием и направляющим буртиком, a =0,5…2,0 мм, при отсутствии буртика а = 0;
b – ширина детали, мм.
Ширина лотка с буртиком:
B0=B+3= 16,15
В зависимости от типоразмера чаши толщину дна принимают HД =2мм
Угол конуса чаши выбирают в диапазоне γ0=150º.
3.5 Расчет параметров движения изделия и колебательной системы Включает определение частоты вынужденных колебаний лотка; амплитуды; приведенной массы; жесткости пружинных стержней; размеров пружинных стержней (длины l, диаметра d или сечения bh).Определяем требуемый угол наклона подвесок α, исходя из обеспечения необходимой скорости перемещения заготовок по формуле:

α=arctg 0,33=18°
где VТР - требуемая скорость перемещения заготовок, м/мин;
fЛ – частота колебаний лотка, 1/с.
Угол наклона подвесок α должен находиться в пределах 5-45º.
Определяем амплитуду колебания лотка ХН (в см), при которой обеспечивается скорость VТР, по формуле:
QUOTE
где g – ускорение свободного падения, g = 9,81·102 см/с2;
ω– круговая частота колебаний лотка, 1/с.
ω=2·π·fЛ=2·3,14·100=628
Конструктивно подвески можно выполнять круглыми или плоскими (набранными из пластин). При использовании плоских пружин необходимо определить их длину, ширину и толщину; при круглых – длину и диаметр.
Параметры пружин определяем из условия, что подвеска представляет собой балку, закрепленную жестко с двух сторон. В качестве расчетной схемы пружин используется схема, приведенная на рис. 4.
При плоских пружинах длину l и ширину b задают конструктивно, а толщину (в см), можно определить по формуле:

где а – толщина пружин подвески, см;
l – длина пружины, см;
b – ширина пружины, см;
n – число подвесок;
i – число пружин в подвеске;


G – вес колеблющихся частей и загруженных в бункер заготовок, кг;
φ – собственная частота колебаний системы, 1/с:
φ=1,1·fЛ =1,1·100=110 1/с
Напряжение изгиба (кгс/см2) при максимальном прогибе для плоских пружин определяем по формуле:

где Е – модуль упругости, Е=2,1·106 кгс/см2;
δ – размах колебаний лотка, см.

Рисунок 4 - Расчетная схема пружин
Размах колебаний лотка (в см) определяется графически при амплитуде колебания ХН по формуле:

Если в приводе вибрационного загрузочного устройства со спиральным лотком у каждой подвески установлен один электромагнит перпендикулярно ее плоскости, то его усилие (в кгс) можно определить по следующей формуле:


На основании вышеприведенных расчетов и обобщенной схемы АЗУ принимаем следующий схемный вариант проектируемого автоматического загрузочного устройства. В ВБЗУ осуществляется предварительная
пространственная ориентация деталей выдача их с производительностью Q = 130 шт/мин. В ВОУ осуществляется окончательная пространственная ориентация деталей. Затем поток деталей разделяется делителем потока на два потока, каждый из которых направляется в МЗУ- дублеры. Эти МЗУ расположены с противоположных сторон относительно станка-автомата и обеспечивают его правильно ориентированными деталями с заданной производительностью.
Схема управления следит с помощью датчиков переполнения (Д1– Д4) за загрузкой МЗУ и направляющих лотков и, при необходимости, временно отключает ВБЗУ. Общая схема АЗУ

Рисунок 13 - Общая схема АЗУ
Список литературы
1.. Автоматизация машиностроения: Учеб. для втузов/ Н.М.Капустин, Н.П.Дьяконова, П.М.Кузнецов; Под ред. Н.М.Капустина. – М.: Высш. шк., 2003. – 223с.: ил.
2. Калабухов А.Н., Полякова Л.Ю. Технологические основы разработки гибких роботизированных производственных модулей: Учебное пособие для студентов технических вузов/Кумертауский филиал УГАТУ. – Кумертау, 2006 – 398 с.
3. Власов и др. Транспортные и загрузочные устройства и робототехника: Учебник для техникумов пециальности « Монтаж и эксплуатация металлообрабатывающих станков и автмоатических линий». – М.: Машиностроение, 1988. – 144 с.: ил.
4. А. Н. Трусов. Проектирование и расчет автоматического загрузочного устройства. Методические указания к лабораторным работам № 2, 3, 4 по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств» для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)» всех форм обучения.
5. А.Н.Трусов. Построение циклограмм работы автоматически обрабатывающих ячеек. Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств» для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)» всех форм обучения.
6. СТО УГАТУ 016-2008. Графические и текстовые конструкторские документы. Общие требования к построению, изложению и оформлению. – Взамен СТП УГАТУ 002-98; введен. 2008-01-01. – Уфа: УГАТУ, 2008.
7..ГОСТ 2.104-2006 ЕСКД. Основные надписи. – Взамен ГОСТ 2.104-68; введен. 2006-09-01.-М.: Стандартинформ,2007.

Приложенные файлы

  • docx 8830352
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий