Курсовая работа 5 Разработка системы позиционирования окрашиваем. Разработка системы позиционирования окрашиваемого изделия при нанесении сухих полимерных красок
 Скачать 414.91 Kb.
|
|
1 Курсовая работа на тему «Разработка системы позиционирования окрашиваемого изделия при нанесении сухих полимерных красок» 2 Введение……………………………………………………………………….3 Глава 1 Теоретические основы системы позиционирования…………..5 1.1 Анализ существующих способов позиционирования изделий при покраске……………………………………………………………………5 1.2 Выбор конструктивных баз базирующих элементов позиционированного изделия при их покраске………………………7 1.3 Схемы позиционирования элементов изделий при их окраске….....9 Глава 2 Проектирование системы позиционирования окрашиваемого изделия при нанесении сухих полимерных красок………………………10 2.1 Способ и система для позиционирования изделия в пространстве..10 2.2 Технология окраски и автоматизация окраски сухими полимерными красками………………………………………………………………………..10 2.3 Оборудование для установки и поворота окрашиваемых изделий…11 Глава 3 Перспективные системы позиционирования объектов в пространстве…………………………………………………………………....13 3.1 Современные конвейерные системы для окрасочных производств..13 3.2 Перспективный способ и система для позиционирования объекта в пространстве……………………………………………………………………14 Заключение……………………………………………………………..………16 Список использованной литературы………………………………………..17 3 Введение Актуальность темы.В настоящее время одной из важнейших тенденций развития промышленности стала автоматизация процессов производств. Это направление актуально и для организации окрасочных производств. Основными предпосылками для использования автоматизации стала необходимость повышения и стабилизации качества окрашивания изделий и увеличение производительности окрасочного цеха. Использование систем локального позиционирования изделий – одно из актуальных направлений совершенствования технологических процессов при нанесении сухих полимерных красок. Позиционирование элементов изделия в пространстве так или иначе возникает при любом подходе – от задачи-минимум до задачи- максимум. Поэтому отработка технологии позиционирования базирующих элементов сборочной оснастки при покраске изделий остается многовариантной и всегда актуальной задачей. При решении данные задачи учитываются следующие возможности и критерии: ⎯ определен источник геометрической информации в виде электронного макета окрашиваемого изделия; ⎯ определены электронные макеты окрашиваемых изделий; ⎯ определены инструментальные средства задания и контроля в пространстве материальной точки. Синтетические полимеры легли в основу порошковой краски. Еще одна особенность сделала полимерно–порошковую покраску бешено популярной: это растекаемость при запекании. Во время нагрева около 200С° порошковая полимерная краска расплавляется в разумных пределах, образует пленку, которая ровным слоем покрывает все, чего касается. Таким образом без потеков, шагрени и неровностей прокрашиваются с первого раза ровные предметы. В завитушки порошковая краска «перетекает» максимально одинаково. Не прокрашенных мест не остается. 4 Перед тем, как наносить полимерное покрытие на поверхность металлического изделия, его нужно подготовить. Это нужно, чтобы краска легла ровно, не создавала комок и быстро застыла. Нанесение полимерно-порошковой краски электростатическим методом, с помощью распылителя в виде специального устройства, пистолетного типа. На основании краткого изложения технологии окраски следует, что система локального позиционирования изделий требуется в процессе окраски. Цель данной работы разработка системы позиционирования окрашиваемого изделия при нанесении сухих полимерных красок. Основные задачи, решаемые в работе: ⎯ анализ существующих способов позиционирования изделий при покраске; ⎯ выбор конструктивных баз базирующих элементов позиционированного изделия при их покраске; ⎯ исследование схем позиционирования элементов изделий при их окраске; ⎯ проектирование системы позиционирования окрашиваемого изделия при нанесении сухих полимерных красок; ⎯ описание перспективных систем позиционирования объектов в пространстве. Объектом исследования являются системы позиционирования объектов в пространстве. Предметом исследования стали системы позиционирования окрашиваемого изделия при нанесении сухих полимерных красок. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы 5 Глава 1 Теоретические основы системы позиционирования 1.1Анализ существующих способов позиционирования изделий при покраске Позиционирование любого материального тела (изделия) начинается с выбора состава баз. Любая база изделия может быть представлена в виде опорной точки. Состав баз изделия определяется совокупностью опорных точек. В такой постановке задача многокоординатного управления решается двумя путями [2]: ⎯ прямым способом, когда последовательно вычисляются координаты точек расчетной траектории перемещения изделия по n степеням свободы; ⎯ обратным способом, когда конечное и ряд промежуточных положений опорных точек предварительно рассчитываются, а затем расчетная траектория определяется решением задачи интерполяции. Рисунок 1 - Типовая схема производственного участка порошкового окрашивания 6 При любом способе определения траектории требуется обеспечить перемещение изделия, как минимум, по шести управляемым координатам. 1. Все опорные точки позиционируются независимо. Схема такого гипотетического устройства может выглядеть следующим образом (рис. 2) [2]. Рисунок 2 - Независимое позиционирование опорных точек. При этом для однозначного позиционирования каждый элемент позиционера, задающий опорную точку, должен иметь возможность управляемого перемещения по трем координатам. Сложность этой задачи состоит в том, что реальное базируемое изделие, как правило, имеет опорные точки по замкнутому контуру, что приводит к необходимости задавать опорные точки совместно с твердым телом, т.е. такая схема сводится к прямому способу позиционирования. 2. Задаются три опорные плоскости, которые являются направляющими установочными базами (рис. 3) [2]. Рисунок 3 - Базирование по трем установочным плоскостям. Такая схема пригодна для базирования при частных случаях, когда установочные плоскости уже определены в конструкции сборочного приспособления по каким-либо конструктивным соображениям. Создание же специальных установочных плоскостей сопряжено с большими затратами. 3. Задаются две связанные координатные системы, в которых определяются по три опорных точки не лежащих на одной прямой (рис. 4). 7 Рисунок 4 Базирование по вспомогательным базам приспособления. Задача шестикоординатного позиционирования сводится к выполнению двух раздельных задач трехкоординатного позиционирования, каждую из которых можно выполнить прямым управлением (без итераций). В зависимости от выбора системы координат позиционирования разрабатывается принципиальная схема устройства и его конструкция. 1.2 Выбор конструктивных баз базирующих элементов позиционированного изделия при их покраске Позиционирующее устройство предназначено для размещения в пространстве изделия базирующего элемента сборочной оснастки и временная фиксация его на период закрепления в пространстве. Положение базирующих элементов в пространстве изделия определяется по теоретическим (скрытым) базам: осям отверстий, теоретическим контурам, плоскостям и осям элементов и т.д. Рисунок 5 - Примеры задания явных конструктивных баз на поверхностях базирующих элементов сборочной оснастки. Явные конструктивные базы связываются с характерными точками и поверхностями геометрического объекта. На рис. 5 показаны несколько примеров задания явных конструктивных баз в виде Позиционированное изделие 8 опорных точек на поверхностях непосредственно базирующих элементов оснастки [2]. На рис. 6 показаны примеры задания косвенных баз, когда конструктивные базы задаются с помощью специальных унифицированных переходных калибров. Рисунок 6 - Примеры задания косвенных конструктивных баз на поверхностях базирующих элементов сборочной оснастки с помощью переходных калибров [2] При использовании оптических инструментальных средств контроля пространственных координат носителями опорной точки являются целевые знаки либо в виде перекрестных рисок на базовой поверхности (рис. 7). При использовании в качестве средства инструментального контроля координатно-измерительной машины (КИМ) носителем опорной точки является переходная втулка с выполненным отверстием по профилю изделия. Рисунок 7 - Типовые носители опорных точек конструктивных баз [2] 9 При выборе любого способа задания конструктивной базы координаты опорных точек связываются с теоретическими базами собираемого агрегата и их численные значения сводятся в специальную таблицу для каждого базирующего элемента, участвующего в окраске. 1.3 Схемы позиционирования элементов изделий при их окраске Прямое позиционирование предполагает наличие некоторого позиционера, позволяющего производить перемещение базирующего элемента и связанного с ним переходного калибра в пространстве изделия по шести координатам с текущим контролем координат опорных точек конструктивных баз с помощью одной из вышеперечисленных инструментальных систем. Практически этот способ используется в традиционной технологии окраски изделий, где в качестве позиционирующего устройства используется система манипуляторов промышленного робота. Выполняя последовательные линейные перемещения по различным направлениям с помощью роботов, производят текущий контроль положения опорных баз базирующих элементов окрашиваемого изделия. Несмотря на чрезвычайную простоту, этот способ отличается низкой производительностью из-за необходимости выполнения большого числа последовательных приближений (итераций). Кроме того, для размещения изделий необходимо создание специальных, а в ряде случаев, уникальных опорных элементов. 10 Глава 2 Проектирование системы позиционирования окрашиваемого изделия при нанесении сухих полимерных красок 2.1 Способ и система для позиционирования изделия в пространстве Наилучшие результаты позиционирования окрашиваемого изделия при нанесении сухих полимерных красок достигаются при совместной, согласованной работе конструкторов и технологов по покраске. Процесс проектирования разделяют на 3 этапа. На этапе эскизного проектирования выявляют принципиальную возможность обеспечения заданных служебных свойств изделия при различных вариантах конструктивного оформления и оценивают их технологическую целесообразность. На стадии технического проекта конструкции всех основных узлов и наиболее трудоемких деталей обычно разрабатывают в нескольких вариантах, которые затем сравнивают по их технологичности и надежности в эксплуатации. На этапе рабочего проектирования производят детальную технологическую проработку принятого варианта конструкции. Под технологичностью окрашиваемой конструкциипонимают такое её конструктивное оформление, при котором обеспечивается удобство её окраски с применением прогрессивных высокопроизводительных процессов и с минимальными трудовыми затратами. 2.2 Технология окраски и автоматизация окраски сухими полимерными красками В современных серийных производствах около 60% всех конструкций и изделий окрашиваются механизированными и автоматическими методами покраски. Уровень механизации покрасочных работ на автомобильных заводах составляет 100% [5]. Машиностроение применяет высокопроизводительные окрасочные технологии. Технологический процесс окраски сухими полимерными красками механизированный и автоматизированный. 11 Однако для разных типов окрашиваемых конструкций представления об оптимальности технологического процесса могут сильно отличаться. Совершенствование окраски конструкций требует не только наличия механизмов, способных осуществлять все необходимые операции технологического процесса, но и рациональной их компоновки. При этом требования как к механизмам, так и к их компоновке определяются характером производства. Так, для серийного и мелкосерийного производств требуются универсальные устройства, пригодные для работы в широком диапазоне типоразмеров заготовок и изделий. Для крупносерийного и массового производств используют более производительное специализированное оборудование в составе поточных, автоматических и роторных линий конкретного целевого назначения. Создание линий со специализированным оборудованием требует больших затрат на проектирование, изготовление и монтаж, тогда как в случае смены выпускаемой модели изделия эти линии переналадке обычно не поддаются. Более целесообразны переналаживаемые гибкие автоматизированные окрасочные системы. Замена специализированного окрасочного оборудования роботами уже позволила создать покрасочные автоматические линии и робототехнические комплексы, способные в условиях крупносерийного производства одновременно окрашивать несколько модификаций изделия. Оборудование для установки окрашиваемых изделий применяется на всех 2.3 Оборудование для установки и поворота окрашиваемых изделий Манипуляторы предназначены для установки изделий в удобное для покраски положение путем поворота их вокруг 2-х осей (наклона и вращения), а также для вращения их со покрасочной скоростью. Манипуляторы разделяют по назначению, по количеству движений, по конструкции приводов для вращения и наклона изделия, по предельному углу наклона и грузоподъемности. Манипуляторы имеют маршевую и окрасочную скорость с плавной регулировкой. 12 Позиционеры – это упрощенные манипуляторы с маршевой скоростью вращения планшайбы. Вращатели также похожи на манипуляторов, но угол наклона планшайбы у них фиксированный 30, 60 и 45 0 Роликовые стенды предназначены для вращения цилиндрических, а также конических и сферических изделий с маршевой скоростью с целью их установки в удобное положение для покраски. Развитие робототехники обещает более универсальный путь автоматизации, включая и мелкосерийное покрасочное производство, потому что при смене окрашиваемого изделия можно использовать тот же робот, изменив программу его работы. Возможности использования промышленных роботов в технологических процессах покраски определяются размерами и формой рабочего пространства, точностью позиционирования, скоростью перемещения, числом степеней подвижности, особенностями управления и др. 13 Глава 3 Перспективные системы позиционирования объектов в пространстве 3.1 Современные конвейерные системы для окрасочных производств В различных областях промышленности широко применяются подвесные конвейеры. Они используются для увеличения производительности окрасочного цеха, освобождения рабочих площадей, а также реализации нестандартных планировочных решений при осуществлении различных технологических операций. Подвесные конвейеры служат для подвешивания и транспортировки по технологическому циклу окрашиваемых деталей. На сегодня существует несколько разновидностей подвесных конвейеров. Их можно разделить на группы: монорельсовые системы, цепные конвейеры и системы Power & Free. Каждая группа обладает индивидуальными преимуществами и применяется в зависимости от совокупности обстоятельств конкретного производства. Рисунок 8 - Монорельсовый подвесной конвейер Используя подвесной конвейер, удается освободить пространство на полу цеха, улучшить условия передвижения персонала и автопогрузчиков, а также реализовать планировочные решения, недоступные при использовании напольных систем или в случае ручного перемещения продукции. Это позволяет снизить строительные расходы, уменьшив размеры участка, при строительстве нового производства. При модернизации существующего участка это позволяет избежать высоких трудозатрат на перепланировку 14 помещения, используя нередко свободное пространство на более высоком уровне. 3.2 Перспективный способ и система для позиционирования объекта в пространстве Система, реализующая способ для позиционирования объектов в пространстве, содержит: координатный стол с базовыми отверстиями для установки стоек; основание с установленной в нем стойкой, в основании размещается механизм прямолинейного перемещения стойки и фиксатор ее положения; стойку, имеющую сменный элемент для удержания объекта, связанный со стойкой посредством соединительного модуля, выбранного из группы: модуль углового перемещения, модуль прямолинейного перемещения. Каждый модуль выполнен с возможностью регулировки перемещения. На модуле установлена метка, позволяющая определять его положение в пространстве с помощью средств бесконтактных измерений. Система снабжена средствами бесконтактных измерений положения каждого модуля и средством визуализации для визуализации позиционируемого объекта и цифрового прототипа потребного расположения в пространстве позиционируемого объекта. Технический результат заключается в создании средства, обеспечивающего возможность позиционировать сложно- пространственные изделия или их компоненты с высокой точностью и производительностью. Данная совокупность технических результатов достигается тем, что способ позиционирования объектов в пространстве состоит в том, что: ⎯ в базовых отверстиях координатного стола устанавливают необходимое количество регулируемых стоек, удерживающих позиционируемый объект, при этом каждая из стоек содержит модули углового и/или прямолинейного перемещения, а также элемент для удержания объекта; ⎯ устанавливают на каждом упомянутом модуле стойки метку, позволяющую определять ее положение в пространстве с помощью средств бесконтактных измерений; 15 ⎯ создают цифровой прототип потребного расположения в пространстве позиционируемого объекта, представляющий собой трехмерную пространственную модель, включающую модель самого объекта/объектов, стоек, координатного стола; ⎯ используя упомянутый цифровой прототип выводят на экран визуальную информацию о потребном расположении позиционируемого объекта; ⎯ определяют положение каждой упомянутой метки с помощью средств бесконтактных измерений; ⎯ производят настройку положения каждого упомянутого модуля стойки, совмещая реальное положение каждой метки, установленной на модуле, с положением, заданным в цифровом прототипе. Совмещение производится с использованием бесконтактной системы измерения. Система для позиционирования объектов в пространстве, содержащая: ⎯ координатный стол с базовыми отверстиями для установки стоек; ⎯ основание с установленной в нем стойкой, при этом в основании размещается механизм прямолинейного перемещения стойки и фиксатор ее положения; ⎯ по крайней мере, одну стойку, имеющую сменный элемент для удержания объекта, связанный со стойкой посредством, по крайней мере, одного соединительного модуля, выбранного из группы: модуль углового перемещения, модуль прямолинейного перемещения; ⎯ каждый модуль выполнен с возможностью регулировки перемещения; ⎯ по крайней мере, на одном модуле установлена метка, позволяющая определять его положение в пространстве с помощью средств бесконтактных измерений; ⎯ система снабжена средствами бесконтактных измерений положения каждого модуля и средством визуализации для визуализации 16 позиционируемого объекта и цифрового прототипа потребного расположения в пространстве позиционируемого объекта. Заключение Предлагаемые системы позиционирования окрашиваемого изделия при нанесении сухих полимерных красок подвержена совершенствованию с использованием современных технологий окраски, материалов и систем управления. Система управления как неотъемлемая часть любой системы позиционирования изделий обеспечивает надежную работу покрасочного конвейера и может работать в сочетании с различными системами обмена данных: механической кодовой системой, штрих-кодом или электронным чипом, установленным на грузовой балке, или системой управления ресурсами предприятия (централизованной ERP системой). как правило, системы управления разрабатываются и программируются для каждого проекта в отдельности. Все системы управления поставляются с модемной связью с сервером производителя для обеспечения непрерывной технической поддержки в режиме 24/7. Система отличающаяся тем, что элемент для удержания объекта выполнен в виде средства, исключающего степени свободы у объекта. Система отличающаяся тем, что элемент для удержания объекта выполнен в виде трехкулачкового или четырехкулачкового патрона. Система отличающаяся тем, что элемент для удержания объекта выполнен в виде средства, допускающего перемещение объекта по некоторым степеням свободы. Система отличающаяся тем, что элемент для удержания объекта выполнен в виде призмы, упора или угольника. Система отличающаяся тем, что в качестве бесконтактного метода измерений используется фотометрия, фотограмметрия, оптико-электронные или лазерные измерения. 17 Список использованной литературы 1. Андык B.C. Теория автоматического управления: Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2005,- 108 с. 2. Ассур, О.С. Комплексная методика синтеза систем позиционирования объектов / О.С. Ассур, Г.Ф. Филаретов // Датчики и системы. Sensors & Systems. — 2014.— №12 (187). — С. 18-23. — URL: https://rucont.ru/efd/598736 (дата обращения: 06.12.2021) 3. Гончаров В.И., Петере Д.П., Вадутова Ф.А. Проектирование исполнительных систем роботов. Учебное пособие по курсовому проектированию Томск, изд. ТПИ, 2009.-96 с. 4. Курганкин В.В., Замятин В.М. Интеллектуальное устройство позиционирования грузов // Молодежь и современные информационные технологии: Сборник трудов X Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных — Томск - 2012. - С. 234-236. 5. Покраска автомобиля. Монолит. 2019. 234 с. |