Выбор промышленного робота

Далее ⇒

Исходные данные для проектирования РТК

Тип производства: среднесерийное.

Годовой объём выпуска детали, N тыс. шт.: 5000 шт.

Суммарный объем выпуска по всей номенклатуре деталей, закрепленных за РТК , N_Σ = 35000 шт.

Масса изготовляемой детали m: 1,985 кг.

Масса заготовки m_з: 3,7 кг.

Габаритные размеры заготовки:

диаметр: 160 мм;

длина: 120 мм;

Материал детали: Сталь 40ХЛ ГОСТ 4543-71.

Штучно-калькуляционное время:

Тш-к₀₀₅ = 4,83 мин.

Проектный технологический процесс представлен в табл.1.

Проектный технологический маршрут изготовления крышки

№ операции	Наименование операции и ее содержание	Станок (оборудование)	Технологические базы, приспособление
	Заготовительная. Литье в кокиль.	Кокильная машина мод. 5913
	Комбинированная с ЧПУ. Обработать начерно и начисто торец, внутренние цилиндрические поверхности. Расточить канавку.	Центр токарный патронно-центровой двухшпиндельный 1715-2D	Необработанные торец и наружная поверхность заготовки. Приспособление: патрон трехкулачковый самоцентрирующий.
	Моечная	Машина моечная модели МКП-0620

1. Выбор и проектирование средств технологического оснащения РТК

Роботизированный технологический комплекс (в дальнейшем РТК) представляет собой производственную систему, состоящую из одной или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами (в дальнейшем ПР). В состав РТК входят также средства оснащения (устройства накопления, поштучной выдачи), контроля, управления и другие, обеспечивающие автоматическое функционирование в течение установленного периода времени.

Исходными данными при проектировании РТК является нормированный технологический процесс изготовления крышки - детали представителя. Остальные детали, подлежащие обработке на РТК, должны иметь конструктивно-технологическое подобие для применения групповой формы организации производства.

Выбор оборудования

Основное технологическое оборудование, входящее в состав РТК, должно удовлетворять следующим основным требованиям :

а) возможность работы в автоматическом цикле ;

б) минимальная переналадка при переходе на обработку другой детали;

в) соответствие технологических возможностей станка содержанию выполняемой операции;

г) соответствие рабочей зоны станка габаритам обрабатываемых деталей;

д) возможность компоновочной и программной стыковки с ПР.

Основываясь на перечисленные выше требования, выбираем в качестве основного технологического оборудования Станок 1715-2D. Он принадлежит к группе многофункциональные токарные обрабатывающие центры. Токарно-фрезерный обрабатывающий центр предназначен для комплексной обработки деталей типа тел вращения с выполнением операций: наружного точения цилиндрических и фасонных поверхностей; растачивания, сверления, развертывания отверстий; нарезания резьб в отверстиях; фрезерования; шлицевой и зубофрезерной обработки.

Основные технические характеристики /1/ станка приведены в табл. 1.

Особенности конструкции:

Устройства управления "Siemens", "Fanuc", "Fagor";
Измерение и привязка инструмента;
Измерение обрабатываемой детали;
Линейные привода перемещения суппорта;
Токарный мотор-шпиндель;
Самоцентрирующие люнеты;
Система удаления аэрозоли из зоны резания;
Прутковый магазин;
Линейные измерительные системы;
Математическое обеспечение подготовки управляющих программ на станке;
Контроль за инструментом в процессе резания.

Таблица 2

Техническая характеристика станка модели 1715-2D

Параметр	Значение
Наибольший диаметр устанавливаемой заготовки, мм:
над станиной	300 (400*)
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:
над станиной	210 (350*)
Наибольшая длина обрабатываемого изделия в центрах, мм
Максимальные перемещения по оси Y, мм	±50
Наибольшая частота вращения инструментального шпинделя 12-ти позиционной головки револьверной, об/мин
Пределы скоростей установочных перемещений, м/мин:
по координате Z
по координате X
по координате Y
Размер конца шпинделя	A6 (A8*)
Мощность двигателя контршпинделя, кВт	5,5-7,5 (7,5-11)*
Диапазон частот вращения контршпинделя, об/мин	45-4500
Диаметр патрона, мм	160 (200*)
Диапазон круговых подач шпинделя в режиме координаты "С", об/мин	0,01-20**
Диапазон частот вращения шпинделя, об/мин	45-4500 (5500*)
Типоразмер хвостовика инструмента	Ø30 VDI (Ø40*)
Количество позиций в инструментальном магазине
Максимальные размеры инструмента, устанавливаемого в магазине
диаметр, мм
длина, мм
вес, кг
Мощность главного привода (S1/S6 - 40%), кВт	5,5-7,5 (7,5-11)*
Мощность привода шпинделя инструментальной головки (S1/S6 - 40%), кВт	2,2-3,7 (3,7-4,2)*
Габаритные размер станка (без установленного транспортёра стружки), мм:
высота
ширина
длина
Масса, кг	4500 (5000*)
примечания * - по заказу ** - совмещенный привод

Выбор промышленного робота

Как и при выборе станков целесообразность применения того или иного ПР в производственных условиях определяется с учетом ряда требований:

• соответствие технологических возможностей ПР (определяются в основном типом системы управления) содержанию необходимых манипуляций с объектом;

• соответствие грузоподъемности ПР массе объекта ;

• соответствие числа степеней подвижности ПР минимально необходимому их числу для выполнения требуемых операций ;

• соответствие размеров и расположения зоны обслуживания ПР и рабочих зон обслуживаемых станков ;

• простота и минимальная длительность цикла переналадки, экономичность, надежность.

Для РТК механической обработки наиболее предпочтительно использование ПР с позиционной системой управления, поскольку ПР с цикловой системой имеет ограниченные манипуляционные возможности, а применение контурной системы ведет к недоиспользованию возможностей робота.

Для обработки заготовки массой 3,7 кг с учетом массы захватного устройства, выбираем ПР с позиционной системой управления модели СМ40Ф2.80.01, обладающий суммарной грузоподъемностью 40 кг. Данный комплекс предназначен для комбинированной обработки деталей массой до 40 кг в условиях серийного и среднесерийного производства. ПР в составе комплекса выполняет операции загрузки и выгрузки станков заготовками.

Техническая характеристика промышленного робота СМ40Ф2.80.01 портального типа.

1. Грузоподъемность, кг………………………………………40

2. Число степеней подвижности……………………………….4

3. Число рук……………………………………………………..1

4. Система управления – позиционная.

5. Погрешность позиционирования, мм…………………...±0,5

6. Наибольший вылит руки, мм……………………………1900

7. Линейные перемещения, мм (скорости, м/с):

r……………………………………………………….3000(1,2)

х……………………………………………………..10000(0,8)

8. Угловые перемещения, град. (скорости, град/с):

φ………………………………………………………….90(30)

β………………………………………………………….90(30)

α………………………………………………………...180(30)

9. Длина монорельса, мм……………………………….12000

10. Масса, кг……………………………..……………………3400

Рис.2 Схема ПР

1.3. Проектирование захватного устройства

Захватные устройства ПР служат для захватывания и удержания в определенном положении объектов манипулирования.

Так как на проектируемом РТК могут обрабатываться различные заготовки, обладающие различными размерами, формой, массой, разнообразными физическими свойствами, поэтому захватные устройства (ЗУ) относятся к числу сменных элементов промышленного робота.

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

• надежность захватывания и удержания объекта;

• стабильность базирования;

• недопустимость повреждений или разрушения объектов.

В проектируемом РТК, предназначенным для обработки деталей в условиях серийного производства к ЗУ предъявляются дополнительные требования: широкодиапазонность; обеспечение захватывания близко расположенных деталей; легкость и быстрота замены.

На листе № 2 графической части представлено ЗУ, которое удовлетворяет всем выше перечисленным требованиям. Представленное захватное устройство выполнено двухпозиционным, что значительно сокращает время установки - снятия деталей на станке. Зажим заготовки осуществляется с помощью пружин, а разжим посредством гидроцилиндра (на листе не показан). Смена позиций производится при вращении шпинделя от отдельного привода механизма кисти руки.

Расчет ЗУ включает нахождение сил, действующих в местах контакта заготовки и губок; определение усилий привода; проверку отсутствия повреждений поверхности детали при захватывании; расчет на прочность деталей ЗУ. Последний расчет ведется по обычным методикам расчета деталей машин (в данной работе не приводится).

Расчет сил, действующих в местах контакта ЗУ с объектом манипулирования, ведем согласно указаниям / /. Составляем расчетную схему (см. рис.1). Тогда силы N1 и N2 определяются следующим образом :

Здесь: Rn - сила реакции на п-ю губку захвата;

Rn = mg = 3.7 * 9.8 =36.26 H

j_j- угол между проекцией силы Rn на плоскость и силой N_i,

j== 55 °

m- коэффициент трения губки захвата с заготовкой;

m= 0,15

Имеем:

Для определения усилий привода составим расчетную схему (рис.2). Согласно / / :

Здесь: М - удерживающий момент ;

m _с, z _с - соответственно модуль и полное число зубьев сектора

m_с= 2,5 мм ; z _с = 13

h_р - коэффициент полезного действия механизма,

h_р= 0,94

Удерживающий момент:

Здесь а, с - расстояния от точки поворота губки до точки контакта (cм. рис. 2 ),

а == 0.08 м ; c == 0.01 м /,

Получим:

Тогда усилие привода:

Так как зажим заготовки производится под действием пружины, а для разжима необходимо приложить силу Р1, большую силы Р в три раза / / имеем диаметр гидроцилиндра:

где k - КПД, k = 0,9;

А - давление гидросистемы ПР, А = 5 Мпа.

Получим:

Принимаем диаметр гидроцилиндра D = 25 мм.

Далее ⇒