122663 (Проектирование средств автоматизации и технологической оснастки)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Балашихинский филиал МГАПИ

ТИПОВОЙ РАСЧЕТ

по дисциплине

“Проектирование средств автоматизации и технологической оснастки”

Студент ________/Кудряшов Д.В./

Группа БФ2 - 9541д

Отметка о зачете

Руководитель _______/Усачев Ю.И./

МОСКВА

1999

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

Чертеж детали - см. рис. 1.1;

Деталь - валик;

Материал - сталь 45;

Масса - 0,51 кг;

Годовой объем выпуска - 5000.

Деталь.

Рис. 1.1.

Технологический процесс обработки валика.

Таблица 1.1.

Согласно заданию на типовой расчет в качестве автоматизированной операции принята операция 045 “Круглое шлифование”. За счет использования в этой операции автоматизированных средств загрузки и контроля она может быть преобразована в роботизированную.

ВЫБОР БАЗОВОЙ КОНСТРУКЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СРЕДСТВ ЗАГРУЗКИ.

Выбор базового варианта автоматизированных средств загрузки.

Применение промышленных роботов (ПР) при обслуживании станков с ЧПУ позволяет исключить участие рабочего в выполнении вспомогательных операций и полностью автоматизировать процесс механической обработки, а применение ПР, оборудованного двумя руками или двумя захватами, позволяет уменьшить время простоя станка за счет уменьшения времени действия робота.

Анализ возможных компоновок роботизированных технологических комплексов показал, что удовлетворяющим всем требованиям является типовой РТК АСВР-06, предназначенный для автоматизации технологического процесса шлифовальной обработки деталей типа валов в условиях серийного производства. В состав комплекса АСВР-06 входят круглошлифовальный станок с ЧПУ 3М151Ф2 и ПР портального типа М40П05.02. ПР в составе комплекса выполняет следующие операции: загрузку (разгрузку) станка заготовками, перебазирование и раскладку заготовок и деталей в магазине, а также их поиск перед загрузкой в станок. Конструкцией ПР предусмотрены устройства для автоматического закрепления захватов, что дает возможность осуществлять автоматическую смену захватов.

Техническая характеристика станка 3М151Ф2

Наибольший диаметр наружного шлифования, мм 20-180

Наибольшая длина шлифования, мм 650

Частота вращения , об/мин, шпинделя заготовки с бесступенчатым регулированием 50-500

Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин 1590

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт 15,2

Габаритные размеры (с приставным оборудованием): длинаширинавысота, мм 540024002170

Масса (с приставным оборудованием), кг 6500

Техническая характеристика ПР мод. М40П05.02

Грузоподъемность, кг 40

Число рук 1

Число захватов 2

Число обслуживаемых станков 1-4

Число степеней подвижности 3

Максимальный ход каретки, мм 10800

Погрешность позиционирования, мм 1

При выборе автоматизированного средства загрузки - захватного устройства (ЗУ) робота, учитываем требования надежности захватывания и удержания объекта, стабильности базирования, недопустимость повреждения детали.

Исходя из этих требований и параметров заданной детали, определяем, что необходимо центрирующее или базирующее ЗУ. Отвечающими этим требованиям являются механические и электромагнитные ЗУ. Однако, хотя электромагнитные устройства просты по конструкции и обеспечивают высокую точность базирования, при их использовании возникает опасность загрязнения и повреждения поверхностей детали и захватного устройства вследствие явлений остаточного магнетизма. Выбираем механическое ЗУ.

Из механических ЗУ выбираем группу ЗУ командного типа, т.к. неуправляемые и неприводные не подходят вследствие того, что разжим рабочих элементов таких ЗУ происходит при контакте с заготовкой, из-за чего могут быть повреждены поверхности детали. Из командных ЗУ широко применяются надежные и простые по конструкции клещевые рычажные и клещевые реечные. Первые дают значительное увеличение усилия зажима детали (которое в данном случае не требуется вследствие небольшой массы детали), а реечные имеют меньшие габаритные размеры. Выбираем клещевое управляемое центрирующее ЗУ с реечным передаточным механизмом.

Из конструкций таких ЗУ с одной и двумя парами поворотных губок выбираем ЗУ с одной парой поворотных губок, т.к. ЗУ с двумя парами губок может повредить отшлифованные поверхности детали, за которые в этом случае будет осуществляться захват. Учитывая, что длительность цикла установки заготовки и снятия обработанной на станке детали однопозиционных ЗУ больше цикла двухпозиционных, выполняемого при смене позиций схватов, выбираем двухпозиционное клещевое управляемое широкодиапазонное центрирующее ЗУ с реечным передаточным механизмом.

Разработка проектного варианта автоматизированных средств загрузки.

В проектном варианте взята за основу конструкция двухпозиционного центрирующего захватного устройства с реечным передаточным механизмом для деталей типа гладких и ступенчатых валов, описанная в [5], с. 15.

В этой конструкции учтены практически все необходимые условия, однако есть существенный недостаток: профиль губок не позволяет надежно захватывать и центрировать длинные детали малого диаметра. Для устранения этого недостатка в проектном варианте захватного устройства предлагается применить губки в виде призм.

Двухпозиционное центрирующее захватное устройство.

Рис. 2.2.1.

Проектный вариант двухпозиционного центрирующего захватного устройства для деталей типа гладких и ступенчатых валов показан на рис. 2.2.1. Схват с заготовкой, зажатой его губками под действием пружин 3, находится в позиции I. Схват 2, находящийся в позиции II, разжимается под действием толкателя 4 гидроцилиндра (на рисунке не показан), сжимающего при движении вниз возвратную пружину 5. Вместе с толкателем 4 перемещается, сжимая пружины 3, шток 6, на котором закреплена зубчатая рейка 7. Рейка 7 находится в зацеплении с зубчатыми секторами, нарезанными на цилиндрической части рычагов схвата. При отключении давления в гидроцилиндре толкатель 4 под действием пружины 5 перемещается влево, освобождая шток 6, который находясь под действием пружины, также перемещается вверх, сжимая губки схвата.

Смена позиций схватов производится при вращении шпинделя 8 от отдельного привода механизма кисти руки (на рисунке не показан), через коническую шестерню 9 и зубчатый сектор 10, который жестко закреплен на корпусе 11. При вращении шпинделя 8 корпус 11 поворачивается относительно оси 12 на угол 90 в необходимом направлении. Контроль зажима губок схвата 2 осуществляется датчиком 13 рычажного типа, который воздействует на микровыключатель 14.

Силовой расчет.

Выполним силовой расчет для выбранного захватного устройства пользуясь расчетными схемами, изображенными на рис. 2.3.1. На них показываем силы приложенные к заготовке для ее закрепления и силы, возникающие при движении захвата робота с зажатой заготовкой.

Расчетные схемы.

Рис. 2.3.1.

Рассчитаем силу зажима, она должна быть достаточной, чтобы исключить сдвиг заготовки в осевом направлении (рис. 3.2.1, а).

F_ix = 0: kp - F_тр1 - F_тр2 = 0; F_трi = Qf_i;

,

где k - общий коэффициент зажима, k = k₁ k₂ k₃ ,

где k₁ - коэффициент безопасности, k₁ = 1,7;

k₂ - коэффициент, зависящий от максимального ускорения, с которым робот перемещает закрепленную в захвате заготовку, k₂ = 1,4;

k₃ - коэффициент передачи, зависящий от конструкции захвата и расположения в нем заготовки, k₃ = 1,8 (см. [6], с. 506).

f_1,2 - коэффициент трения, f_1,2 = 0,4 (см. [6], с. 85);

Н.

Определим усилие на штоке захватного устройства (рис. 3.2.1, б).

Сила, действующая на один зубчатый венец реечного механизма:

; ,

где a = 0,021 м, b = 0,043 м - размеры захвата.

Учитываем моменты сил, действующие на зубчатую рейку:

; ; Н,

где D_д - диаметр делительной окружности, м;