Курсовая работа: Проектирование захватного устройства промышленного робота

Вариант 13

Содержание

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................... 3

1. Техническое задание на проектирование....................................................... 5

1.1. Основные требования к конструкции изделия............................................. 5

Наименование, шифр составной части ОКР, основание, исполнитель и сроки выполнения составной части ОКР............................................................................................ 5

1.2. Формулировка задания на проектирование................................................. 8

2. Определение усилия зажима.......................................................................... 9

2.1. Вертикальное линейное перемещение.......................................................... 9

2.2. Горизонтальное линейное перемещение..................................................... 10

2.3. Вращение ЗУ в горизонтальной плоскости................................................ 11

2.4. Торможение всех трех движений................................................................ 11

2.5. Эмпирическое усилие зажима ЗУ................................................................ 11

3.Выбор типа промышленного робота по грузоподъемности.................... 12

4.Проектирование привода захватного устройства..................................... 17

5.Построение профиля центрующих губок.................................................. 20

6.Разработка конструкции захватного устройства...................................... 21

7.Инженерный анализ конструкции.............................................................. 24

7.1 Расчет сил, действующих в местах контакта................................................ 24

7.2 Расчёт губок на прочность........................................................................... 24

7.3 Расчет напряжений на поверхности контакта.............................................. 25

7.4 Расчет губок на изгиб................................................................................... 26

7.5. Оценка прочности болтовых креплений между ЗУ и рукой ПР................ 27

8.Разработка технологических процессов.................................................... 29

8.1.Палец захватного устройства................................................................... 29

8.2.Прямой переходник................................................................................... 30

8.3.Переходник “Уголок”................................................................................ 31

8.4.Основание пальцев захвата ...................................................................... 32

8.5.Корпус для установки пневмоцилиндра.................................................. 33

8.6.Фланец....................................................................................................... 34

9.Моделирование захватного устройства.................................................... 35

Заключение........................................................................................................ 47

Список литературы…………………………………………………………………48

Приложение…………………………………………………………………………49

ВВЕДЕНИЕ

Захватным устройством (ЗУ) называется рабочий орган, предназначенный для захватывания и удерживания предмета производства и (или) технологической оснастки, называемых объектом. ГОСТ 26063—84 устанавливает следующие типы захватных устройств: механические, вакуумные, магнитные и прочие.

Захватные устройства представляют собой важные элементы промышленных роботов (ПР). Оснащение ЗУ широкого назначения расширяет области применения ПР и позволяет переналаживать их для выполнения различных операций. В последнее время ведутся разработки ЗУ, способных захватывать и базировать неориентированно расположенные объекты. Поэтому систематизация и анализ конструкций ЗУ, разработка методов их выбора, расчета и проектирования, установление требований к ним в зависимости от характера выполняемых операций и рекомендаций по применению имеют весьма существенное значение.

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, что требует применения ЗУ разного характера. Поэтому ЗУ относятся к числу сменных элементов ПР. Как правило, ПР и М 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.). При необходимости ПР оснащаются специальными ЗУ, предназначенными для выполнения определенных операций.

К конструкции ЗУ предъявляются требования общего характера и специальные, связанные с конкретными условиями работы. К числу обязательных требований относятся.

1. Надежность захватывания и удержания объекта манипулирования при условии соблюдения необходимых скоростных характеристик манипуляционного механизма.

2. Надежное удержание детали во время разгона и торможения;

3. Стабильность базирования; недопустимость повреждения или разрушения объекта.

4. Сохранность детали и ее поверхности в процессе захвата;

5. Прочность ЗУ при малых габаритных размерах и массе и высокая надежность работы;

6. Необходимое соответствие с технологическим процессом и смежным оборудованием по точности позиционирования;

7. Простота конструкции, агрегатно-модульный принцип ее построения;

8. Надежность крепления ЗУ к руке манипулятора;

9. Простота управления и малое время срабатывания.

Массу захвата и его габариты обычно стремятся по возможности уменьшить, так как увеличение массы ведет к появлению значительных дополнительных инерционных сил и увеличению деформаций конструкции робота. А увеличение габаритов мешает выполнения рабочих операций в ограниченном пространстве.

При обслуживании одним ПР нескольких единиц оборудования применение широкодиапазонных ЗУ или их автоматическая смена может оказаться единственно возможным решением, если одновременно обрабатываются детали различной конфигурации и массы.

1. Техническое задание на проектирование

1.1. Основные требования к конструкции изделия

Наименование, шифр составной части ОКР, основание, исполнитель и сроки выполнения составной части ОКР

Наименование составной части ОКР: разработка захватного устройства промышленного робота KUKA KR-10 R1420.

Шифр составной части ОКР: КП–15.03.01.

Основание для выполнения составной части ОКР: рабочая программа дисциплины «Введение в инженерную деятельность».

Исполнитель составной части ОКР: Поздняков Максим Алексеевич.

Срок выполнения ОКР: 11.06.2025 г.

Цель выполнения составной части ОКР, наименование и индекс изделия.

Целью составной части ОКР является разработка конструкторской и технологической документации опытного образца захватного устройства робота.

Наименование и индекс образца: КП–15.03.01.

Технические требования к изделию

Состав изделия: комплект деталей захватного устройства в сборе.

Требования назначения: взаимодействие с технологическим оборудованием.

Требования к электропитанию. Изделие должно подключаться к внешнему источнику электропитания напряжением 12 В и потреблять от него не более 500 Вт мощности.

Требования электромагнитной совместимости отсутствуют.

Требования живучести и стойкости к внешним воздействиям. Изделие должно быть стойким к воздействию внешних воздействующих факторов согласно требованиям стандартов.

Требования надежности

Время непрерывной работы изделия должно быть не менее 24 ч.

Вероятность безотказного функционирования изделия должна быть не менее 98 %.

Время восстановления работоспособности изделия не должно превышать 4 ч.

Назначенный ресурс изделия до капитального ремонта должен составлять не менее 10000 ч.

Полный назначенный срок службы изделия должен составлять не менее 3 лет.

Назначенный срок службы изделия до его ремонта в условиях предприятия-изготовителя должен составлять не менее 1 года.

Требования эргономики, обитаемости и технической эстетики

Блоки изделия должны удовлетворять требованиям технической эстетики. Внешние поверхности не должны иметь острых ребер и углов.

Наружные поверхности блоков должны быть окрашены эмалью цветов, применяемых в окраске промышленного робота.

Требования к эксплуатации, хранению, удобству технического обслуживания и ремонта

Эксплуатация изделия должна осуществляться согласно требованиям эксплуатационной документации.

Изделие должно быть удобным в эксплуатации, и позволять производить его периодическое обслуживание одним человеком, подготовленным в объеме знания изделия до конструктивно-съемного элемента.

Ремонт изделия должен выполняться обслуживающим персоналом с использованием комплекта запасных частей, инструмента и принадлежностей (ЗИП).

Требования транспортабельности

Изделие должно допускать транспортирование всеми видами транспорта при температуре от -30 до +30 ºС и относительной влажности воздуха до 80 % при температуре +30 ºС.

Требования безопасности

Изделие при эксплуатации не должно создавать опасностей для обслуживающего персонала.

Требования стандартизации и унификации

Изделие должно разрабатываться с использованием стандартных и унифицированных частей, элементов, схемных и конструктивных решений.

Требования технологичности

Изготовление изделия не должно требовать применения специальных материалов и технологической оснастки.

Конструктивные требования

Изделие должно иметь блочно-модульное исполнение.

Изделие должно иметь возможность подключения к защитному заземлению.

Масса и габариты составных частей изделия не должны превышать: по массе — 20 кг, по габаритам — 300 х 300 х 300 мм.

Конструкция составных частей изделия должна обеспечивать возможность простой и быстрой их замены с полным восстановлением функций без подстройки и регулировки.

Функциональные узлы изделия должны иметь конструктивные элементы, предотвращающие их неправильную установку и включение.

Изделие не должно требовать внешнего принудительного охлаждения.

Защищенность оболочки изделия должна соответствовать степени защиты IP0X по ГОСТ 14254-96.

Технико-экономические требования

В рабочей конструкторской документации должен быть приведен расчет себестоимости изготовления опытного и серийного образцов.

Требования к видам обеспечения

Требования к метрологическому обеспечению

1. Единицы физических величин, их обозначение и наименование в документации на изделие должно соответствовать ГОСТ 8.417-2002. Результаты измерений должны выражаться в установленных единицах величин и представляться с указанием значений характеристик погрешности измерений.
2. Терминология в области метрологического обеспечения изделия должна соответствовать РМГ 29-99.
3. Метрологическое обеспечение испытаний изделия должно соответствовать ГОСТ Р 8.570-98. Испытательное оборудование должно быть аттестовано в соответствии с ГОСТ Р 8.568-97.

Требования к программному обеспечению

1. Программное обеспечение изделия должно обеспечивать реализацию всех функций, приведенных в настоящем техническом задании.
2. Программное обеспечение изделия должно работать под управлением операционной системы Windows.
3. Стороннее программное обеспечение, используемое в изделии, должно быть лицензированным.
4. Программное обеспечение изделия должно быть защищено от несанкционированного использования.

Требования к сырью, материалам и комплектующим изделиям

В изделии не должны применяться остродефицитные материалы и комплектующие изделия.

Используемые материалы не должны выделять дурнопахнущих, токсичных и взрывоопасных веществ во всех режимах работы и в нерабочем состоянии и не поддерживать горения.

Требования к консервации, упаковке и маркировке.

Изделие консервации и пере консервации не подлежит.

Готовое изделие должно быть упаковано в транспортную тару из гофрокартона.

Запасные части должны быть упакованы в отдельную коробку.

На каждом блоке изделия должна быть нанесена маркировка, проставлены клейма или пломбы в местах, предусмотренных сборочным чертежом, свидетельствующие об их приемке ОТК.

Требования к учебно-тренировочным средствам

Требования к учебным и тренировочным средствам не предъявляются.

Специальные требования

Специальные требования к изделию не предъявляются.

Этапы выполнения ОКР

Этапы выполнения ОКР определяются календарным планом работ, являющимся неотъемлемой частью договора между Заказчиком и Исполнителем на разработку опытного образца захватного устройства от 9 февраля 2025 г. № 1.

Порядок выполнения и приемки этапов ОКР

Выполнение и приемка этапов ОКР должны производиться в соответствии с требованиями ГОСТ Р 15 — Система разработки и постановки продукции на производство.

1.2. Формулировка задания на проектирование

Разработать захватное устройство (ЗУ). Объект манипулирования – ступенчатый вал (схема представлена на рисунке 1). Тип захватного устройства – ЗУ с рычажно-ползунным передаточным механизмом (кинематическая схема ЗУ представлена на рисунке 2). Вид движения рабочего элемента – плоскопараллельное. Вал изготавливается из горячекатаного круглого прутка 34 мм Сталь 10 ГОСТ 2590-2006.

Рисунок 1 – Рабочий чертеж детали (Вариант 13)

Рисунок 2 – Кинематическая схема ЗУ

Рисунок 3 – Расчётная схема ЗУ