записка. Разработать эскизный проект робототехнического комплекса

• Название: Разработать эскизный проект робототехнического комплекса
• Дата: 25.12.2022
• Размер: 1.19 Mb.
• Имя файла: записка.docx
• Тип: Документы; #862999

Разработать эскизный проект робототехнического комплекса

В соответствии с рабочим чертежом детали выберем способ получения заготовки. Для изготовления детали «Корпус» используется материал: сталь 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-12. Это высоколегированная деформируемая коррозионно-стойкая сталь на железно-никелевой основе. Сталь предназначена для работы в коррозионно-активных средах и при высоких температурах.

В таблице 1 и 2 представлены химические и физико-механические свойства.

Таблица 1–Химический состав стали 12Х18Н10Т.

марка	ГОСТ	Содержание химических элементов, %
		C	Cr	Ni	Ti
12Х18Н10Т	5632-72	0.12	18	10	менее 1.5

Таблица 2–Физико-механические свойства стали 12Х18Н10Т

Марка	ГОСТ	Наименование характеристики
		σТ	σВ	δ, %	ан, кДж/м2	НВ
		МПа
12Х18Н10Т	5632-72	285	528	38	686	140-170

Самый оптимальный способ получения заготовки это литье по выплавляемым моделям, который широко применяется в приборостроении для изготовления отливок сложной конфигурации массой от нескольких граммов до 10-15 кг, с толщиной стенок 0,3-20 мм и более, с точностью размеров до 9-го квалитета при шероховатости поверхностей от 80 до 1,25 мкм (ГОСТ 2789-73).

Рассчитаю припуск на поверхность 1 (рисунок 1). Эта поверхность вращения. Минимальный припуск при обработке внутренней поверхности вращения:

(1)

где - высота микро неровностей для элементарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

h_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя для элементарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

r_i-1- суммарное значение пространственных отклонений для элементарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм.



Технологический маршрут обработки поверхности 1 состоит из двух операций: чернового и чистового точения, выполняемые при одной установке обрабатываемой заготовки. Заготовка базируется на поверхности2 (рисунок 1).Расчет припусков на обработку поверхности типа вал Æ61_-0,02 ведем в форме таблицы, в которую записываем технологический маршрут обработки вала и все значения элементов припуска (таблица 6).

Таблица 6 – Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку вала Æ61_-0,03 мм.

Технологические переходы обработки вала Æ20,5-0,03	Элементы припуска, мкм				2zmin, мкм	Расчетный размер dр, мм	Допуск d, мкм	Предельные размеры, мм			Предельное значение припуска, мм
	Rz	h	r	e				dmin	dmax	2zmin		2zmax
Литье	30	170	213	–	–	62,562	200	62,36	62,56	–		–
Черновое точение	50	50	11	50	2×419	61,724	84	60,64	60,72	0,72		0,84
Чистовое точение	–	–	–	2,5	2×112	61,5	33	60,47	60,5	0,17		0,22
								Итог:			0,89		1,06

Занесем в таблицу 6 значения R_z и h, характеризующие качество литых заготовок. Определили R_z=30 мкм, h=170 мкм (таблица 4.25 /1/). Так же найдем по таблице 4.27 /1/ значения для R_z и h. Занесем их в таблицу 6.

Суммарное пространственное отклонение для заготовки данного типа определяется по формуле:

. (2)

Коробление отверстия следует учитывать как в диаметральном, так и в осевом сечение. Поэтому D

мкм,

где d,l – диаметр и длина обрабатываемого вала. Значения удельного коробления D_к для отливок нашли по таблице 4.29 /1/.

При определении r_см в данном случае следует принимать во внимание точность расположения базовых поверхностей, используемых в принятой схеме установки, относительно обрабатываемой в этой установки поверхности.

Полное смещение отверстия в отливке относительно наружной ее поверхности представляет геометрическую сумму смещений в двух взаимно перпендикулярных плоскостей:

мкм.

Суммарное пространственное отклонение заготовки

мкм.

Остаточное пространственное отклонение после чернового точения

мкм.

Погрешность установки при черновом точении:

. (3)

Погрешность базирования в рассматриваемом случае возникает за счет перекоса заготовки в горизонтальной плоскости при установки. Погрешность закрепления заготовки e_з принимаем 50 мкм (таблица 4.37 /1/). Погрешность базирования равна 0 так как заготовка закрепляется в самоцентрующемся патроне.

Погрешность установки при черновом точении:

мкм.

Остаточная погрешность заготовки при чистовом точении:

мкм.

Минимальное значение межоперационного припуска

.

Минимальный припуск под точение:

черновое

мкм;

чистовое

мкм.

Результаты расчетов сводим в таблицу 6.

Расчетный размер d_р определим:

мм;

мм.

Допуск на каждом переходе принимаются по таблицам 38 /1/ и 39 /1/, а также по квалитетам в приложении 6 /1/.

Общие припуски z_0min и z_0max определяют, суммируя промежуточные размеры, и записывают их значения под соответствующими графами:

мм;

мм.

Рассчитаем общий номинальный припуск и номинальный диаметр заготовки:

мм;

мм.

Проверяем правильность выполнения расчетов:

;

;

;

.

№ п/п	Номер опер.	Наименование операции	Тш-к, мин
1	000	Заготовительная
2	005	Токарная –револьверная с ЧПУ
3	010	Сверлильная
4	015	Шлифовальная
5	020	Контрольная

Технические средства для РТК.

Выбор технических средств для РТК – один из важнейших этапов, определяющих структурно-компоновочные решения, организационные и технологические возможности, эксплуата­ционные расходы и другие показатели производства.

Исходной информацией для выбора оборудования и про­мышленных роботов являются сведения об изготовляемых де­талях и организационно-технологических условиях их изготов­ления. Подбор и группирование деталей для изготовления на автоматизированном участке производится с учетом следующих характеристик:

- конструктивно-технологическое подобие деталей, т.е. сход­ство по габаритным размерам, массе, конфигурации, характеру конструктивных элементов, требованиям к точности обработки и качеству обрабатываемых поверхностей, числу обрабатыва­емых поверхностей;

- максимальная степень завершенности маршрута обработки деталей на автоматизированных участках (АУ) без прерывания маршрута обработки для выполнения каких-либо специфиче­ских операций (термообработки, доводки и др.);

- подобие используемой оснастки и инструментов;

- наличие у деталей четко выраженных признаков ориента­ции, однородных по форме и расположению поверхностей для базирования в приспособлениях-спутниках или захвата захват­ными устройствами ПР. Подобранная группа деталей с учетом годовой программы выпуска, размеров, частоты повторяемости каждого типоразмера и числа переналадок должна обеспечить загрузку оборудования при двух- или трехсменной работе.

На основе подобранной группы деталей с учетом видов об­работки и трудоемкости проводится выбор типа требуемого обо­рудования, приспособлений, промышленных роботов, характе­ра и маршрута транспортирования деталей. На этом этапе оп­ределяется компоновка автоматизированного производственно­го участка, проводится расчет вместимости автоматизированно­го склада, числа спутников, оптимизация пространственного расположения оборудования.

Для определения состава оборудования, включаемого в авто­матизированные переналаживаемые системы, необходима пока­зательная проработка ТП всех деталей, обрабатываемых в сис­теме. В первую очередь, разрабатывают ТП на деталь, имеющую наибольшее число обрабатываемых поверхностей; при этом намечают первоначальную специализацию оборудования и вы­являют необходимые технологические характеристики для обо­рудования с ЧПУ. Технологические процессы для остальных деталей группы строят в соответствии с принятым типовым маршрутом и с учетом намеченной специализации оборудова­ния.

Исходя из разработанных ТП выявляют технологические ха­рактеристики станков, на основании которых проводят подбор станков из имеющегося парка (в соответствии с каталогом стан­ков с ЧПУ) или разрабатывают и используют специализирован­ное оборудование с ЧПУ.

Выбор основного технологического оборудования. Ана­лиз многообразия деталей, подлежащих автоматизированной обработке, и известных автоматизированных участков показы­вает, что можно выделить два основных типа производствен­ных участков, отличающихся оборудованием, средствами автоматического транспортирования, структурно-компоновоч­ными решениями: автоматизированные участки для изготовле­ния деталей типа тел вращения (например, валов) и корпусных деталей.

Технологически маршрут изготовления деталей типа тел вра­щения обычно состоит из предварительной или окончательной токарной обработки, сверлильно-фрезерных операций, термо­обработки и шлифования. Для автоматизированного изготовле­ния таких деталей неприемлем способ закрепления их в при­способлениях-спутниках. Это связано с тем, что детали типа тел вращения при обработке закрепляются в патронах и получают вращение вокруг оси. Поэтому основной путь автоматизации процесса изготовления деталей типа тел вращения – использо­вание станков с ЧПУ и ПР. Заготовки располагаются на призмах или в пазах в накопителях без жесткого закрепления [7]

Станок 16А20Ф3 (рис. 1) предназначен для токарной обработки в полуавтоматическом режиме наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности.

По заказу станок может оснащаться системой ЧПУ и электроприводами, как отечественного производства (NC-201), так и производства зарубежных фирм Siemens, Fagor, Heidenhain, FANUC.

Станок может выпускаться в специальном и специализированном исполнениях, в соответствии с наладками, согласованными с Заказчиком.

Область применения станка: мелкосерийное и серийное производство.

Особенности конструкции:

• 
  высокопрочная станина выполненная литьем из чугуна марки СЧ20 с термообработанными шлифованными направляющими обеспечивают длительный срок службы и повышенную точность обработки;
  
• 
  привод главного движения, включающий главный двигатель 11 кВт и шпиндельную бабку обеспечивает наибольший крутящий момент до 800 Нм;
  
• 
  высокоточный шпиндель с отверстием 55 мм (по заказу 64 мм), позволяющий обрабатывать детали из пруткового материала;
  
• 
  зона обработки может быть оснащена как линейной наладкой, так и револьверной головкой, в зависимости от требований покупателя;
  
• 
  надежная защита шарико-винтовых пар обеспечивает долговечность работы механизмов перемещения по координатам X и Z;
  
• 
  станок оснащается системами ЧПУ и электроприводами, как отечественного производства, так и производства зарубежных фирм;
  

Рис. 1. Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16А20Ф3

Основные технические характеристики

Класс точности станка по ГОСТ 8-82		П
Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной		500 мм
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия
	над станиной	320 мм
	над суппортом	200 мм
Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах		1000 мм
Наибольшая длина обрабатываемого изделия при 8-ми позиционной головке		750 мм
Диаметр цилиндрического отверстия в шпинделе		55 мм
Наибольший ход суппорта
	поперечный	210 мм
	продольный	905; 1305; 1905 мм
Максимальная рекомендуемая скорость рабочей подачи
	продольной	2000 мм/мин
	поперечной	1000 мм/мин
Количество управляемых координат		2
Количество одновременно управляемых координат		2
Точность позиционирования		0,01 мм
Повторяемость		0,003 мм
Диапазон частот вращения шпинделя		20...2500 мин-1
Максимальная скорость быстрых перемещений
	продольных	15 м/мин
	поперечных	7,5 м/мин
Количество позиций инструментальной головки		8
Мощность привода главного движения		11 кВт
Суммарная потребляемая мощность		21,4 кВт
Габаритные размеры станка
	длина	3700 мм
	длина (с транспортером стружкоудаления)	5160 мм
	ширина	2260 мм
	высота	1650 мм
Масса станка (без транспортера стружкоудаления)		4000 кг
Род тока питающей сети		Переменный трехфазный
Напряжение		380 В
Частота тока		50 Гц

Деталь будет обрабатываться на токарном станке с ЧПУ за два установа.
Выбор промышленного робота.
Выбор технических средств для автоматизированного производства – один из важнейших этапов, определяющих структурно компоновочные решения, организационные и технологические возможности, эксплуатационные расходы и другие показатели производства.

Исходной информацией для выбора технологического оборудования и промышленного робота являются сведения об изготавливаемой детали и организационно технологические условия их изготовления.

Для определения состава оборудования, включаемого в автоматизированные системы, необходима показательная проработка технологического процесса обработки деталей. Исходя из разработанных технологических процессов, выявляют технологические характеристики станков и проводят их подбор из имеющегося парка.

Промышленным роботом называют автоматические быстропереналаживаемые универсальные манипуляторы с программным управлением, способные с помощью механических рук производить захват, ориентацию и транспортирование обрабатываемых деталей или выполнять разнообразные операции, относящиеся к деятельности человека. Промышленные роботы применяют как для выполнения основных технологических операций (окраски, резки, точеч­ной сварки и т. д.), так и для выполнения вспомогательных операций (обслуживания оборудования, выпол­нения погрузочно-разгрузочных работ при обслуживании металлорежущего, сборочного, кузнечно - прессового, литейного и другого оборудования).

Промышленные роботы чаще всего применяются для автоматизации загрузки-выгрузки изделий на технологическое оборудование, хотя они могут выполнять также смену инструмента и контроль изделия на оборудовании. Применение промышленных роботов выравнивает и стабилизирует работу технологического оборудования, увеличивает загрузку оборудования, обеспечивает гибкость при смене изделия, улучшает условия труда в автоматизированном производстве

Промышленные роботы позволяют интенсифицировать использование технологического оборудования, повысить сменность его работы, уменьшить дефицит вспомогательного персонала и рабочих основного производства. Моральное старение промышленных роботов происходит очень медленно, так как при смене объектов производства достаточно заменить простую и недорогую сменную оснастку и программу. Поэтому роботы могут быть многократно использованы.

По степени универсальности промышленные роботы делят на три группы:

1) универсальные, предназначенные для выполнения комплекса как основных, так и вспомогательных операций независимо от типа производства с автоматической сменой захватного устройства и обладающие наибольшим числом степеней свободы;

2) специализированные, предназначенные для работы с деталями определенного класса, ограничиваемые видом производства (кузнечное, литейное, механосборочное и т. д.) с автоматической сменой захватного устройства и обладающие ограниченным числом степеней свободы;

3) специальные, предназначенные для выполнения работы только с определенными деталями по строго зафиксированной программе и обладающие одной - тремя степенями свободы.

При этом промышленные роботы должны иметь:

• 
  Достаточный технический уровень для обслуживания сложного технологического оборудования;
  
• 
  Соответствующие технические характеристики (грузоподъемность, скорость срабатывания, точность позиционирования, тип программного устройства);
  
• 
  Высокую надежность, малое время переналадки;
  
• 
  Возможность повышения технико-экономических показателей оборудования;
  

При выборе промышленного робота необходимо учитывать:

• 
  Соответствие массы манипулируемого объекта и грузоподъемности промышленного робота;
  
• 
  Соответствие рабочей зоны, в которой должно проводится манипулирование, рабочей зоне робота;
  
• 
  Соответствие траектории, скорости и точности движений кинематическим и точностным возможностям промышленного робота;
  
• 
  Возможность захватывания детали захватным устройством.
  

По грузоподъемности их делят на роботы малой (до 50 Н), средней (50- 400 Н), большой (более 400 Н) грузоподъемности. Роботы могут иметь гидравлический, пневматический, электрический и комбинированный силовые приводы рабочих органов. По степени конструктивной связи со станком роботы могут быть стационарными, передвижными, подвесными. Они могут работать в декартовой, цилиндрической, сферической и смешанной системах координат.



Рис. 3. Промышленный робот RS50N

Руководствуясь вышеизложенными требованиями и рекомендациями к подбору промышленных роботов, принимаем ПР модели RS50N фирмы Kawasaki (рис. 3), обеспечивающего необходимую грузоподъемность и рабочая зона которого достаточна для загрузки и разгрузки станка. Технические характеристики робота приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Технические характеристики робота Kawasaki RS50N

Максимальная зона действия	3697 мм
Максимальная грузоподъёмность	50 кг
Максимальный угол поворот JT1 JT2 JT3 JT4 JT5 JT6	±1800 +1400- 1050 +1350 –1550 ±3600 ±1450 ±3600
Максимальная скорость JT1 JT2 JT3 JT4 JT5 JT6	1800/с 1800/с 1850/с 2600/с 2600/с 3600/с
Момент JT4 JT5 JT6	210 Н∙м 210 Н∙м 130 Н∙м
Момент инерции JT4 JT5 JT6	28 кг∙м2 28 кг∙м2 11 кг∙м2
Повторяемость	±0,07 мм
Масса	555 кг
Максимальная линейная скорость	13400 мм/с