body (Основы автоматизации производственных процессов), страница 2

D - зазор между верхней частью лотка и деталью, мм;

h - высота выступающей части винта, мм.

Приняв D = 5 мм подставив значения, получим:

H = 5 + 5 = 10 мм.

Тип склиза:

рисунок 3.1.

Тип ската:

рисунок 3.2.

3.4. Устройства ориентирования деталей.

Устройства ориентирования выполнены совместно с устройством накопителя. Для склиза элементом ориентирования служит непосредственно форма склиза, которая имеет возможность пропускать винты только головкой вверх, не сориентированные детали идут на повторную ориентацию.

Для шайбы вообще возможность принять положение с осью перпендикулярной скату очень низкая, кроме того в начале накопителя форма ската имеет некоторый радиальный наклон (5-8°) вокруг продольной оси ската на протяжении 100 мм, делающий невозможным альтернативное положение детали, это видно из отношения высоты центра тяжести и ширины шайбы, которая будет являться в альтернативном положении поверхностью скольжения. Так же для уменьшения вероятности выпадения детали из ската на участке ориентации высота бортиков ската увеличена до 30 мм, что перекрывает центр тяжести детали. В качестве дополнительной меры ориентации можно предусмотреть Г-образную форму бортика на сторону которого радиально повернут скат, в таком случае высоту бортика следует увеличить для создания большего рычага воздействия на не сориентированную деталь.

3.4.1. Определение центров тяжести деталей.

Для определения центра тяжести шайбы воспользуемся графическим способом (рис. 3.3.), а для определения центра тяжести винта - аналитическо- графическим (рис. 3.4.).

Центр тяжести для сложных деталей определяется по формуле:

Z_c = ( Z₁ * A₁ + Z₂ * A₂ ) / (A₁ + A₂), мм

где Z_c - координата центра тяжести по оси z, так как деталь винт - симметрична то центр тяжести находится на оси и нет необходимости считать координату смещения по оси y, мм;

Z_1,2 - координата z центров тяжести простых фигур, мм;

А - площади сечений простых фигур, мм².

Деталь - шайба:

рисунок 3.3.

Деталь - винт: разбиваем на две простых фигуры, находим графически их центры тяжести, а потом рассчитываем центр тяжести детали.

Z_c = ( 2.5 * 250 + 10 * 150 ) / (250 + 150) = 5.3, мм

рисунок 3.4.

3.5. Отсекатели.

Для отделения детали от общего потока деталей, находящихся в лотке-накопителе используются отсекатели штифтового, качающегося типа (отсекатели для отделения винтов имеют цидиндрическую форму, отсекатели для шайб - прямоугольную).

Отсекатели обеспечивают синхронную выдачу деталей из магазина, т.е. осуществляют ориентацию во времени. Деталь отделяется от общего потока, после чего под действием силы тяжести она поступает в механизм межпозиционного транспортирования.

Конструкция и принцип работы: отсекатель возвратно-поступательного действия. Лоток по которому транспортируются детали имеет два боковых отверстия в которых стержни 1 и2 совершают обратные друг другу поступательные движения. Поступательные движения им передает рычажный механизм 3, который имеет колебательные движения вокруг своей оси.

В момент выхода из отверстия стержня 1 деталь Б перемещается на место детали А, дальше проход закрыт стержнем 2, а следующая за Б деталь поступает на место Б. Когда совершается обратное колебание, рычажный механизм приводит в действие стержни и стержень 1 возвращается в лоток а

стержень 2 выходит, тем самым освобождая проход детали А, и она продолжает движение в питатель. Образуется замкнутый цикл.

рисунок 3.1.

Данная конструкция отсекателя подходит для обоих типов деталей, и для винта и для шайбы. Даже габаритные размеры отсекателей одинаковы, что делает возможным применение идентичных по своему выполнению конструктивных элементов.

3.6. Питатели

Для детали - винт в качестве питателя используется тот же склиз. То есть устройство отсекателя смонтировано непосредственно в самом питателе. Таким образом накопитель, отсекатель и питатель составляют единый элемент, который является высокотехнологичным.

Для детали - шайба питателем является транспортер так как гравитационное перемещение детали затруднительно в виду низкого расположения центра тяжести и небольшой массы детали. Так же транспортер будет являться и средством транспортировки готовых узлов, обоснование такого подхода сводится к рациональному технологическому процессу сборки узла. Который будет рассмотрен позже.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТА АВТОМАТИЧЕСКОГО СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

4.1. Общее компоновочное решение автоматического сборочного оборудования.

В процессе выполнения курсового проекта мною была разработана следующая компоновка автоматического сборочного оборудования:

Обозначение: буквами ‘а’ обозначен процесс для детали - шайба, ‘б’ - винт.

1 - Бункерно-загрузочное ориентационное устройство

2 - Устройство вторичной ориентации

3 - Накопитель

4 - Отсекатель

5 - Питатель / устройство транспортировки.

6 - Сборочный механизм

4.2.Технологический процесс сборки.

Готовые детали поступают от станочного оборудования, в качестве которого выбраны: для токарных операций - станок 16ТО2А, для сверлильной - станок 2Н118; по транспортеру в бункерно-загрузочное БЗОУ. На выходе из ориентирующего БЗОУ происходит повторная ориентация, далее детали поступают в накопитель. Порционность выдачи деталей в питатель из накопителя обеспечивает отсекатель, принцип действия которого рассмотрен в пункте 3.5. данной работы.

Деталь типа винт по питателю поступает на сборочную позицию где самоориентируется. Деталь типа шайба поступает на транспортер имеющий специальную форму, обеспечивающую согласованную работу с отсекателем и самоориентацию детали на транспортере. Согласованность работы с отсекателем обеспечивается специальным фотоэлементом-датчиком. Самоориентация производится формой транспортера, а именно - скругленным пальцем.

Срабатывание механизма сборки, которым является гидравлический пресс, обеспечивается этим же датчиком. Готовая деталь возвращается на транспортер и отправляется в бункер готовых изделий. Конструктивные элементы процесса рассмотрены ниже.

4.3. Принципиальные схемы основных механизмов и устройств.

Принцип действия приспособления для сопряжения состоит в следующем - винт подается по питателю на сборочную позицию (рис 4.1), упираясь в ориентирующий элемент - призму. Шайба подается по транспортной ленте специальной формы (рис 4.2), при срабатывании фотоэлемента зажимное устройство (рис 4.3) поднимает шайбу с транспортера и подает на рабочую позицию, (рис 4.4) происходит зажим. При этом шайба ориентируется относительно прижимной призмы. Гидро-привод обеспечивает перемещение запресовочной матрице (рис. 4.1 поз. 2). Опускаясь прес ориентирует винт благодаря направляющему скругленному пальцу. При этом копировальный механизм (рис 4.5) обеспечивает развод удерживающих винт плит, в момент выхода опоры из-под винта он уже находится в сориентированном положении и отсутствие опоры позволяет ему соскользнуть вниз; но направляющий элемент имеет расчетную длину достаточную для сохранения винтом ориентации. Наличие фаски на сопрягаемой части винта обеспечивает выбор погрешности базирования и начальное сцепление с шайбой.

В это момент упор преса начинает запрессовку винта. Достигнув конечной позиции прес начинает подниматься а зажимное устройство для шайбы с уже готовым узлом опускаться, помещая его на транспортер. Для выступа части винта транспортер имеет специальную прорезь (рис 4.2).

4.4. Принцип совмещения баз.

Базирование деталей производиться относительно общей направляющей (размер L_б рис. 4.1 и 4.3), что обеспечивает общую базу и высокую точность при сопряжении.

4.5. Принцип работы копировального устройства.

Копировальное устройство (рис. 4.5) позволяет вывести направляющую опору из зоны запрессовки. Это обеспечивается за счет ее подвижности. Опора состоит из двух сегментов находящихся на двух параллельных друг другу осях. Благодаря пружинам эти сегменты прижаты друг к другу. Перпендикулярно осям находится копировальный элемент - круглый палец.

При опускании матрицы (2) вниз подается шаблон (1) для копира (3). Согласно форме шаблона копир начинает перемещаться и вместе с ним опорные сегменты. Реально высвобождение опор произойдет когда 10мм центровочной и 15мм направляющей части пальца будут находиться в отверстии. Но еще до начала воздействия преса на винт опоры отойдут еще на дополнительно-запасное расстояние в 3мм (L_з рис. 4.1) от центральной оси опор.

4.6. Принцип работы транспортера для шайб.

Транспортер (рис. 4.2.) состоит из чередующихся двух сегментов - загрузочного (1) и разгрузочного (2). Разгрузочный сегмент имеет центрирующий элемент - скругленный палец (3). И датчик (4) для фотоэлемента, который позволяет отсекателю точно подать шайбу на транспортную ленту, так же датчик дает сигнал на сборочное приспособление о необходимости срабатывания подъемного механизма. Загрузочный сегмент имеет прорезь для выступающей части сопряженного узла. Ширина транспортной ленты обеспечивает подъемно-зажимному устройству свободно выполнять свои функции по захвату шайбы, так как диаметр шайбы более чем на 15 мм в радиальном направлении перекрывает ширину ленты.

рисунок 4.1.

рисунок 4.2.

рисунок 4.5.

рисунок 4.3.

рисунок 4.4.

5. УТОЧНЕНИЕ ОЖИДАЕМЫХ ТЕХНИКО ЭКОНОМИЧЕСКИХ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

5.1. Уточнение производительности сборочного оборудования.

Предварительно, на основе ранее разработанной циклограммы, рассчитывается производительность (цикл) выполнения сборочной операции

Т_ц с учетом времени, затрачиваемого на подачу, ориентацию, сопряжение деталей и времени транспортирования собранного узла.

По величине Т_ц определяется производительность Q оборудования, а также физическая производительность Q_ф с учетом потерь времени, характеризуемых коэффициентом использования автоматического оборудования h ( принимается, что h = 0.95 ).

Величина Q_ф и Q более, чем на 20% проводится корректировка режимов работы сборочного оборудования, осуществляется дифференциация или концентрация переходов. После чего вновь пересчитывается оценка Q_ф.

Общая методика расчета производится по формулам:

Продолжительность выполнения сборочной операции:

Т_ц = Т_п + Т_ор + Т_с + Т_тр ,

где Т_п - время, затрачиваемое на подачу деталей;

Т_ор - время, затрачиваемое на ориентацию;

Т_с - время, затрачиваемое на сопряжение;

Т_тр - время, затрачиваемое на транспортировку собранного узла.

Затраты времени на транспортировку собранного узла:

Т_тр = L / u,

где L - расстояния лотков или магазинов до сборочной позиции;

u - скорость перемещения деталей при ориентации.

Время затрачиваемое на сопряжение определяется как:

Т_с = 1 / n ,

где n - число двойных ходов пресса в минуту ( n = 40¸90).

Подставляя значения в формулы получаем:

Т_п + Т_тр = 0.45 / 0.4 * 60 = 0.018 мин

Т_с = 1/60 = 0.016 мин

Т_ц = 0.016 + 0.018 = 0.034 мин

Продолжительность, как видно из формул, можно увеличить за счет совмещения элементов затрат времени. Общая производительность оборудования рассчитывается по формуле:

Q = 60 / Т_ц , шт/час

Q = 60 / 0.034 = 1765 шт/час

Фактическая производительность оборудования с учетом потерь времени составит:

Q_ф = Q * h,

где h - коэффициент использования автоматического оборудования. Выражающий отношение времени бесперебойной работы автоматической установки за период к суммарному времени работы и простоев за этот же период. Коэффициент характеризует качество работы автоматического оборудования, уровень эксплуатации, надежность в работе, степень загрузки и показывает долю времени его работы в общем фонде времени.

Q_ф = 1765 * 0.96 = 1695

Рассчитаем процент производительности:

D = ((1 - Q_ф / Q) * 100 %) £ 20 %

D = (1 - 1695 / 2000) * 100 = 12% < 20 %