122780 (Автоматизация изготовления детали), страница 3

Мощность резания при фрезеровании:

(кВт);

Чистовое фрезерование:

Подача: S = 2 (мм/об);

Скорость резания: V = 37 (м/мин);

Поправочный коэффициент:

К_v = K_VM ·K_SM,

где

K_VM = 1,K_SM = 1.

t - глубина резания:

(мм);

Число оборотов шпинделя:

(об/мин);

Ближайшее имеющееся на станке число оборотов:

(об/мин);

При этом условии фактическая скорость резания составит:

(м/мин);

Сила резания при фрезеровании:

, где

С_р - постоянная;

x, y, n - показатели степени;

К_р - поправочный коэффициент: К_р = 1.

(Н);

Крутящий момент:

(Н·м);

Мощность резания при фрезеровании:

(кВт);

Мощность станка удовлетворяет условиям резания.

2.3.11 Нормирование основного времени

L_{р. х.} - длина рабочего хода: L_{р. х.} = 120 (мм);

Подача: S_z = 2 (мм/об);

Расчёт основного времени при последовательной обработке:

;

(мин);

(мин);

(мин);

;

;

(мин);

(мин);

(мин).

3. Конструкторский раздел

3.1 Анализ и выбор компановки

Для автоматизации массового и крупносерийного производства создаются гибкие автоматические линии (ГАЛ), в которых на стадии проектирования предусматриваются условия их эффективного использования (поточный метод изготовления продукции по схеме "станок-станок", высокая концентрация операций, высокопроизводительные режимы резания и т.д.). При этом уровень автоматизации переналадки оборудования существенно ниже, так как эта операция выполняется в производственных условиях значительно реже, чем в ГАУ.

Свойство гибкости в ГАЛ обеспечивается применением 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 - УЧПУ станка;

2 - токарный станок;

3 - фрезерно-центровальный станок;

4 - механизм поштучной выдачи заготовок;

5 - система управления АЛ;

6 - контрольное устройство;

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 - пульт ЧПУ;

5 - токарный станок с ЧПУ;

6 - манипулятор;

7 - пульт управления;

8 - фрезерный агрегатный станок

10 - пульт управления;

11 - сверлильный агрегатный станок;

12 - манипулятор;

13 - пульт управления.

В данном курсовом проекте была разработана автоматизированная линия, показанная на рис.1, потому что в связи с большими значениями времени, затраченного на технологические операции, расположение технологического оборудования не сможет уменьшить производительность линии в целом.

3.2 Выбор оборудования

3.2.1 Выбор модели промышленного робота

Грузоподъемность должна превышать массу объекта манипулирования не менее чем на 10%.

Номинальная грузоподъемность определяется по формуле:

,

где m_з - масса заготовки, кг;

К_зап - коэффициент запаса, зависящий от условия применения ПР и расположения других элементов промышленного оборудования.

Пользуясь каталогом промышленных роботов и учитывая вышеперечисленные требования, выбираем промышленный робот по его технологическим характеристикам.

Техническая характеристика ПР мод. L-2300:

Номинальная грузоподъемность, кг... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...68,1

Число степеней подвижности... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5

Число рук/захватов на руку... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .1/1

Тип привода... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . пневматический

Устройство управления... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... Цикловое

Число программируемых координат ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5

Способ программирования

перемещений … … … … … … … … … … Обучение по первому циклу

Ёмкость памяти системы, число положений рабочего органа... ... ... ...60

Погрешность позиционирования, мм... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ±1,27

Максимальный радиус зоны обслуживания R, мм... ... ... ... ... ... ... .2134

Линейные перемещения со скоростью 0,914м/с, мм:

по оси Х... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...762

по оси У... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .1067

Угловые перемещения со скоростью 90 град/сек;

Максимальное угловое перемещение, град……………………………270

3.2.2 Выбор транспортно-накопительных и загрузочных устройств

Использование лотков-скатов целесообразно, так как детали (заготовки) имеют цилиндрическую форму, обладают незначительной массой и относительно не большими размерами.

Расчет проходного сечения лотка сводится к определению зазора ∆, мм:

,

где l - длина заготовки, d - максимальный диаметр заготовки,

f - коэффициент трения.

Для расчета длинны лотка принимаем, что АЛ должна работать без дозагрузки лотка в течении 8-мичасовой рабочей смены. Время обработки одной детали на АЛ 30 (мин). Максимальный диаметр заготовки 96мм.

Такт обработки = 480/30 = 16 (шт/смена).

Таким образом, длинна лотка:

L = 16·96 = 1536 (мм);

Принимаем длину лотка L=1550 (мм).

3.3 Расчёт ЗУ промышленного робота

Захватные устройства роботов осуществляют следующие функции: удерживают объект манипулирования во время его транспортировки; ориентирует объект манипулирования; базируют положение объекта манипулирования относительно системы координат манипулятора рабочей зоны оборудования.

В роботах широкое распространение получили захватные устройства (ЗУ) специального назначения, с помощью которых производят захват сравнительно небольшой номенклатуры объектов манипулирования.

Однако у современных роботов имеются устройства смены ЗУ в автоматическом режиме, что обеспечивает работу с достаточно разнообразными объектами манипулирования при относительной простоте и рациональной стоимости конструкции.

ЗУ удерживают объект манипулирования с помощью сил трения, возникающих при воздействии его элементов на объект манипулирования, фиксации объекта манипулирования по имеющимся на нем выступам, отверстиям, штифтам, пазам и другим поверхностям, которые могут быть использованы в качестве баз, а также электромагнитных сил и вакуума.

В большинстве случаев, для уменьшения усилий привода схватов применяют комбинацию кинематического, электромагнитного и вакуумного воздействия с одновременным использованием для фиксации базовых поверхностей объекта манипулирования.

Определение усилия захвата.

Рис.3. - конструктивная схема механического ЗУ.

Усилие захватывания определяют:

где m = 44 (кг) - масса объекта манипулирования;

a - максимальное ускорение центра масс объекта манипулирования, м/с^{2 (}а=2...3g);

K₁ - коэффициент, зависящий от положения заготовки по отношению к губкам ЗУ и направления действия силы тяжести; выбирают по табл.; К₁ = ½;

K₂=1,3...2,0 - коэффициент запаса; большие значения K₂ берут для захватных устройств, в которых отсутствует самоторможение.

Усилие привода определяют из условия равенства элементарных работ, совершаемых приводом и губками ЗУ (рис.2.1).

,

Откуда

;

Величину называют передаточным отношением ЗУ. Его определяют исходя из кинематического анализа ЗУ:

;

Радиус зубчатого колеса определяется из расчета зубчато - реечной передачи на изгиб:

,

где z=17 - число зубьев;

=4,26 - коэффициент формы зуба;

- коэффициент ширины венца;

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца;

МПа - допустимое напряжение при расчете зубьев на изгибную прочность (сталь 40XH, термообработка поверхностная токами высокой частоты), тогда

(мм).

Принимаем m=4 (мм), тогда

(мм);

(Н);

Площадь поршня гидроцилиндра (давление p=0,4 (МПа)).

(мм).

Принимаем: d_п=80 (мм).

4. Разработка системы управления

4.1 Разработка электрической системы управления

В данном курсовом проекте система управления основана на контроллере FECCompact.

Контроллеры серии FEC Compact.

Контроллеры FEC (Front End Controller) - это семейство однокорпусных промышленных программируемых логических мини-контроллеров, включающее серии контроллеров FEC Compact и FEC Standard.

Эти контроллеры разработаны как недорогая универсальная промышленная система управления, которая может быстро и легко устанавливаться и эксплуатироваться людьми, имеющими небольшой опыт работы с программируемыми контроллерами. Все функции для небольшой системы управления интегрированы в одном корпусе.

FEC Compact (рис.4) предназначены для обработки только дискретных сигналов, могут использоваться в стандартных релейных шкафах управления и идеально подходят для управления там, где требуется небольшое количество входов и выходов. Они предназначены для решения простых задач автоматизации технологического оборудования и технологических процессов с минимальными затратами.

Рис.4 - Контроллер FEC Compact

В пластмассовом корпусе FEC Compact с габаритными размерами 130x80x35 мм или 130x80x60 мм (модели со встроенным преобразователем питания - 220 В / +24 В) и классом защиты IР40 установлены следующие основные составляющие контроллера:

процессор АМD186 (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 свободны для прикладных программ,

Flash-память (перезаписываемая память для программ) 256 Кб, количество циклов перезаписи 10 тысяч, область сохраняемых переменных данных 2 Кб,

12 каналов ввода транзисторных при напряжении питания 24 В постоянного тока (до 7 мА по каждому каналу), гальваническая развязка (оптоэлектронная пара, напряжение изоляции до 50 В переменного тока) и световая индикация по каждому каналу (светодиоды после гальванической развязки),