Задание и исходные данные на проектирование ртк
 Скачать 1.6 Mb.
|
|
2 Задание и исходные данные на проектирование РТК Ставится задание спроектировать роботизированный технологический комплекс (РТК) для механической обработки детали в условиях серийного производства. Исходные данные для разработки: 1. деталь: Колесо зубчатое 3; 2. технологические операции: токарная (Т), зуборезная (ЗР); 3. компоновка РТК: линейная (Л). При проектировании необходимо решить следующие задачи: 1. выбрать типоразмер проката под заготовку детали и определить массу заготовки; 2. коротко охарактеризовать технологический процесс 3. выбрать основное технологическое оборудование, оснащенное системами программного управления; 4. определить необходимый состав вспомогательного оборудования для накопления и ориентации заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей, а также для базирования и зажима деталей на рабочих позициях; 5. выбрать типоразмер промышленного робота с необходимыми техническими параметрами; 6. разработать компоновку РТК 7. разработать алгоритм работы РТК (в виде циклограммы). 8. разработать управляющую программу. 3 Эскиз детали 4 1. Выбор и расчёт заготовки Для изготовления детали используется прокат круглого сечения диаметров 240 мм длиной l = 45 мм. Материал – Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 Согласно ГОСТ масса 1 метра проката диаметром 240 мм составляет 355,13 кг, тогда масса заготовки длиной l m= 0.045×355,13= 16 кг. 45 Рис. – Заготовка D240 5 2. Назначение технологического процесса обработки Требуется разработать технологический процесс обработки проката круглого сечения для получения зубчатого колеса. Сначала осуществляются токарные операции, затем нарезание субьев. 3. Выбор основного технологического оборудования, оснащенного системами программного управления Исходя из размеров заготовки, заданных технологических операций и требований к качеству обрабатываемых поверхностей, выбираем в качестве основного технологического оборудования следующее. 1. Токарный станок с ЧПУ TRENS SЕ 320 Numeric 2. Рис. – Внешний вид станка Токарные станки с ЧПУ TRENS SЕ 320 Numeric – младшая модель в линейке станков с ЧПУ TRENS. Машины достаточно компактны и 6 обладают всеми преимуществами токарных станков с ЧПУ. Это и повышенный класс точности «П», и возможность ручной обработки. Благодаря невысокой цене, станки SE 320 незаменимы для выполнения самых разнообразных работ как в небольших помещениях ремонтных предприятий, так и на больших производствах. По геометрическим параметрам токарный станок с ЧПУ TRENS SЕ 320 Numeric является аналогом токарного станка с ЧПУ 16Б16Т1, значительно превосходя его по возможностям. Особенности Характерная особенность станков серии SE: он может работать как в ручном режиме - как универсальный токарный станок, так и в режиме запоминания/повтора обработки (полуавтоматическом), а так же в режиме управления ЧПУ (автоматическом). Назначение Токарный станок с ЧПУ TRENS SЕ 320 Numeric предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем. Он прост в обслуживании, занимает минимальную площадь и достигает высокой точности и производительности при всех типах обработки. Область применения: мелкосерийное и серийное производство, ремонтное хозяйство и учебные заведения. По заказу станок может оснащаться системами ЧПУ и электроприводами фирм Siemens, Heidenhain. Таблица 2– Основные технические характеристики станка Технические характеристики станка Параметры Диаметр обработки над станиной, мм 320 Диаметр обработки над суппортом, мм 170 Расстояние между центрами, мм 750 Диапазон частот вращения шпинделя, мин –1 0 - 3500 Скорость быстрых ходов по осям, м/мин 10 7 2. Станок для нарезания прямозубых конических колѐс KFG320 Рис. – Внешний вид станка Станок для нарезания прямозубых конических колѐс KFG320 предназначен для изготовления конических шестерен с прямым, слегка бочкообразным зубом. При этом положение пятна контакта на его поверхности может регулироваться и располагаться на горизонтальной оси симметрии зуба. 8 Возможности Станок для нарезания прямозубых конических колѐс KFG320 позволяет производить конические колеса с прямым зубом диаметром до 315 мм и модулем 10 мм (b = 50 мм). Две дискообразные фрезерные головки с отдельными резцами при обработке колеса входят в зацепление друг с другом, в результате чего формируют зуб, придавая ему слегка бочкообразную форму (конвоидный принцип). Фрезы комплектуются как стандартными резцами из быстрорежущей стали повышенной стойкости, так и резцами из твердого сплава для высокоскоростной обработки. Таблица 1 – Технические характеристики Максимальный диаметр заготовки при передаточном отношении 1:6, мм 315 Максимальный диаметр заготовки при передаточном отношении 1:1, мм 225 Максимальный модуль, мм 10 Максимальная ширина зубчатого колеса, мм 50 Количество зубьев, шт. 6 - 100 Фрезерная головка, диапазон частоты вращения, мин-1 35 - 310 Максимальная подача глубины зуба, м/мин 8 Максимальная подача вальцов, Град/сек 30 Мощность привода станка, кВт 2 х 11 Конус шпинделя под заготовку, мм 80 Диаметр фрезерной головки, мм 355 Подача на высоту зуба, мм/сек 0–12,0 Подача вальцов, градус/сек 0 - 30 Длина станка, мм 4300 Ширина станка, мм 3000 Высота станка, мм 3100 Масса станка нетто, кг 15000 9 4. Подбор вспомогательного оборудования Для зажима заготовки на токарном и зуборезном станке используется трехкулачковый самоцентрирующий патрон с гидравлическим приводом, входящий в базовую комплектацию основного оборудования. Патрон закрепляет деталь и центрирует её по оси шпинделя. Условный общий вид патрона представлен на рисунке. Рис. – Трехкулачковый патрон В качестве накопителей предметов производства для деталей типа вала целесообразно использовать поворотный тактовый стол. 10 Рис. Поворотный тактовый стол Табл. 3 Технические характеристики TT315 Основные размеры Фланец, мм 360 Высота, мм 243,5 Центральное отверстие,мм 90 Рекком. размер пов. плиты,мм 2800 Вес,кг 193 Направление Направление по часовой стрелке, против часовой, обратный ход Монтажное положение Произвольное Нагрузка на фланец Осевая нагрузка ,kN 32 Радиальная нагрузка, kN 17 Крутящий момент, kNm 5 Нагрузка на центральную колонну Осевая нагрузка ,kN 28 Крутящий момент, kNm 4 Точность Точность позиционирования ±23 Осевое смещение, мм ±0,01 Стандартный привод Мотор Kobold/SEW Редуктор SAF57/67 Тип мотора IEC80-100 11 Напряжение,V 230/400 Мощность,kW 0,37-3,0 12 5. Выбор моделей промышленного и транспортного роботов В первую очередь при выборе модели ПР необходимо учесть следующие факторы: - масса детали не должна превышать номинальной грузоподъемности ПР; - количество степеней подвижности манипулятора ПР должно обеспечивать загрузку технологического оборудования; - для загрузки станков с горизонтально расположенным столом наиболее удобны роботы, работающие в цилиндрической системе координат. Для загрузки-разгрузки основного технологического оборудования, входящего в состав РТК, в соответствии с заявленной по заданию линейной компоновкой РТК выбран промышленный робот FanucM-710iC/50T Этот монтируемый сверху шестиосевой робот является самой лёгкой моделью в линейке роботов М-710 и имеет грузоподъёмность 50 кг, что более чем достаточно для манипулирования заготовкой, подающейся на обработку в РТК. 13 Рисунок - Робот FanucM-710iC/50T Рисунок – Рабочая зона робота 14 На рисунке представлен график рабочей зоны робота, а в таблице приведены технические характеристики робота по справочным данным. Таблица 4.1 - Технические характеристики 15 6. Разработка компоновочной схемы РТК Рисунок - Компоновочная схема На компоновочной схеме: 1- Поворотный стол 2- Токарный обрабатывающий центр 3- Промышленный робот 4- Зуборезный станок Перемещения робота: - по оси X – выдвижения руки робота: l1 – до накопителя, l2 – до рабочей зоны токарного станка, l3 – до рабочей зоны токарного станка станка с ЧПУ; - по оси Y – продольные перемещения робота по направляющей: L1 – до первого накопителя (с заготовками), L2 – до токарного станка с ЧПУ, L3 – до зуборезного станка с ЧПУ, L4 – до второго накопителя (с готовыми деталями); - по оси Z – вертикальные перемещения манипулятора: a1 – до высоты накопителя (на схеме не указано), а2 – до рабочей зоны токарного станка с ЧПУ, а3 – до рабочей зоны зуборезного станка. 16 7. Разработка циклограммы работы РТК Циклограмма работы РТК, включающая такты вышеописанных перемещений робота и рабочие такты основного оборудования представлена на рисунке. При начале очередного цикла работы РТК происходит поворот робота в положении 𝜑1, параллельно с этим происходит подъем руки в положение а1. Во втором такте производится выдвижение руки манипулятора в положение l1. В третьем такте схват робота осуществляет зажим заготовки. В четвертом такте происходит поворот робота в положение 𝜑2, параллельно с этим происходит втягивание руки манипулятора в исходное положение. В пятом такте осуществляется подъем руки в положение а2. В шестом такте производится выдвижение руки манипулятора в положение l2. В седьмом такте схват робота осуществляет разжим заготовки. В восьмом такте происходит выдвижение руки манипулятора в положение l1. В девятом такте рука манипулятора возвращается в положение l2 и параллельно с этим включается токарный станок на обработку детали. В десятом такте происходит выключение токарного станка и параллельно с этим схват робота осуществляет зажим детали. В одиннадцатом такте производится ротация схвата робота с деталью. В двенадцатом такте схват разжимает деталь и включается обработка на токарном станке. В тринадцатом такте схват производит ротацию и параллельно выдвигает руку манипулятора в положение l1. В четырнадцатом такте выключается токарный станок, и рука манипулятора возвращается в положение l2. В пятнадцатом такте схват зажимает деталь и выдвигает руку манипулятора в положение l1. В шестнадцатом такте происходит поворот робота в положение 𝜑3, параллельно с этим осуществляется подъем руки в положение а3. В семнадцатом такте рука манипулятора перемещается в положение l3. В восемнадцатом такте происходит разжим детали схватом, параллельно рука манипулятора 17 перемещается в положение l1 и включается на обработку зуборезный станок. В девятнадцатом такте зуборезный станок выключается, и рука манипулятора перемещается в положение l3. В двадцатом такте схват робота осуществляет зажим детали. В двадцать первом такте рука манипулятора перемещается в положение l1. В двадцать втором такте происходит поворот робота в положение 𝜑4. В двадцать третьем такте осуществляется подъем руки в положение а1. В двадцать четвертом такте схват робота разжимает деталь. В двадцать пятом такте рука манипулятора производит подъем в исходное положение, параллельно с этим происходит втягивание руки манипулятора в исходное положение и осуществляется поворот робота в исходное положение. Далее цикл повторяется. Циклограмма работы РТК, включающая такты вышеописанных перемещений робота и рабочие такты основного оборудования представлена на рисунке. Рис. – Циклограмма работы РТК 19 8 Разработка управляющей программы промышленного робота // Переменные и константы /* Lift – подъем, Descent – опускание; опорные значения сигналов обратной связи: а0 – манипулятор поднят, а1 – опущен до а1, а2 – опущен до а2, а3 – опущен до а3 */ /* Extension – выдвижение, Retraction – втягивание; опорные значения сиг- налов обратной связи: l0 – рука втянута, l1 – выдвинута до l1, l2 – выдвину- та до l2, l3 – выдвинута до l3 */ /* Forward – перемещение вперѐд по направляющей, Backward – перемещение назад по направляющей; опорные значения сигналов обратной связи: L0 – робот в начальном положении, L1 – перемещѐн на L1, L2 – перемещѐн на L2, L3 – перемещѐн на L3, L4 – перемещѐн на L1 */ /* Rotate – поворот схвата; опорные значения сигналов обратной связи: r1 – схват в исходном положении, r2 – схват повѐрнут на 1800 */ /* Take – схват; опорные значения сигналов обратной связи: t1 – схват отпущен, t2 – схват зажат */ // the setup routine runs once when you press reset: void setup() { // initialize serial communication at 9600 bits per second: Serial.begin(9600); // make the pushbutton's pin an input: // настраиваем выводы на вход или выход // входы pinMode(Lift, INPUT); pinMode(Descent, INPUT); pinMode(Extension, INPUT); pinMode(Retraction, INPUT); pinMode(Forward, INPUT); pinMode(Backward, INPUT); pinMode(Take, INPUT); pinMode(Rotate, INPUT); pinMode(avtomat, INPUT); // выходы pinMode(RLift, OUTPUT); pinMode(RDescent, OUTPUT); pinMode(RExtension, OUTPUT); pinMode(RRetraction, OUTPUT); pinMode(RForward, OUTPUT); pinMode(RBackward, OUTPUT); pinMode(RTake, OUTPUT); pinMode(RRotate, INPUT); // Установка в исходное положение do {digitalWrite(RForward, HIGH); digitalWrite(RBackward, LOW);} 20 while (analogRead(Forward) != L0); do {digitalWrite(RLift, HIGH); digitalWrite(RDescent, LOW);} while (analogRead(Lift) != a0); do {digitalWrite(RExtension, HIGH); digitalWrite(RRetraction, LOW);} while (analogRead(Extension) != l0); do {digitalWrite(RRotate, HIGH);} while (analogRead(Rotate) != r1); do {digitalWrite(RTake, HIGH);} while (analogRead(Take) != t1); } void loop() { // Проверяем, все ли звенья в исходном положении, и начинаем цикл if ((analogRead(Forward) == L0) and (analogRead(Lift) == a0) and (analogRead(Extension) == l0) and (analogRead(Rotate) == r1) and (analogRead(Take) == t1)) { // Проверяем, включен ли автоматический режим if (analogRead(avtomat) = 1) { // Начало цикла // Такт 1 do // Перемещение манипулятора до L1 {digitalWrite(RForward, LOW); digitalWrite(RBackward, HIGH);} while (analogRead(Forward) != L1 || analogRead(Backward) != L1); do // Опускание манипулятора до a1 {digitalWrite(RDescent, LOW); digitalWrite(RLift, HIGH);} while (analogRead(Descent) != a1 || analogRead(Lift) != a1); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 2 do // Выдвижение руки до l1 {digitalWrite(RExtension, LOW); digitalWrite(RRetraction, HIGH);} while (analogRead(Retraction) != l1 || analogRead(Extension) != l1); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 3 do // Зажим схвата → захват заготовки с первого стола {digitalWrite(RTake, LOW);} while (analogRead(Take) != t2); delay (500); // Межтактовая задержка 21 // Такт 4 do // Втягивание руки до l0 {digitalWrite(RRetraction, LOW); digitalWrite(RExtension, HIGH);} while (analogRead(Extension) != l0 || analogRead(Retraction) != l0); do // Перемещение манипулятора до L2 {digitalWrite(RForward, LOW); digitalWrite(RBackward, HIGH);} while (analogRead(Forward) != L2 || analogRead(Backward) != L2); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 5 do // Опускание манипулятора до a2 {digitalWrite(RDescent, LOW); digitalWrite(RLift, HIGH);} while (analogRead(Descent) != a2 || analogRead(Lift) != a2); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 6 do // Выдвижение руки до l2 {digitalWrite(RExtension, LOW); digitalWrite(RRetraction, HIGH);} while (analogRead(Retraction) != l2 || analogRead(Extension) != l2); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 7 do // Разжатие схвата → установка заготовки {digitalWrite(RTake, HIGH);} while (analogRead(Take) != t1); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 8 do // Втягивание руки до l1 {digitalWrite(RRetraction, LOW); digitalWrite(RExtension, HIGH);} while (analogRead(Extension) != l1 || analogRead(Retraction) != l1); delay (93760); // Межтактовая задержка; токарные операции // Такт 9 do // Выдвижение руки до l2 {digitalWrite(RExtension, LOW); digitalWrite(RRetraction, HIGH);} while (analogRead(Retraction) != l2 || analogRead(Extension) != l2); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 10 do // Зажим схвата → захват заготовки {digitalWrite(RTake, LOW);} while (analogRead(Take) != t2); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 11 22 do // Переворот кисти с захваченной заготовкой {digitalWrite(RRotate, LOW);} while (analogRead(Rotate) != r2); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 12 do // Разжатие схвата → переустановка заготовки {digitalWrite(RTake, HIGH);} while (analogRead(Take) != t1); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 13 do // Втягивание руки до l1 {digitalWrite(RRetraction, LOW); digitalWrite(RExtension, HIGH);} while (analogRead(Extension) != l1 || analogRead(Retraction) != l1); do // Переворот кисти в исходное положение {digitalWrite(RRotate, HIGH);} while (analogRead(Rotate) != r1); delay (27960); // Межтактовая задержка; токарные // Такт 14 do // Выдвижение руки до l2 {digitalWrite(RExtension, LOW); digitalWrite(RRetraction, HIGH);} while (analogRead(Retraction) != l2 || analogRead(Extension) != l2); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 15 do // Зажим схвата → захват заготовки {digitalWrite(RTake, LOW);} while (analogRead(Take) != t2); do // Втягивание руки до l1 {digitalWrite(RRetraction, LOW); digitalWrite(RExtension, HIGH);} while (analogRead(Extension) != l1 || analogRead(Retraction) != l1); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 16 do // Перемещение манипулятора до L3 {digitalWrite(RForward, LOW); digitalWrite(RBackward, HIGH);} while (analogRead(Forward) != L3 || analogRead(Backward) != L3); do // Опускание манипулятора до a3 {digitalWrite(RDescent, LOW); digitalWrite(RLift, HIGH);} while (analogRead(Descent) != a3 || analogRead(Lift) != a3); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 17 do // Выдвижение руки до l3 23 {digitalWrite(RExtension, LOW); digitalWrite(RRetraction, HIGH);} while (analogRead(Retraction) != l3 || analogRead(Extension) != l3); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 18 do // Разжатие схвата → установка заготовки {digitalWrite(RTake, HIGH);} while (analogRead(Take) != t1); do // Втягивание руки до l1 {digitalWrite(RRetraction, LOW); digitalWrite(RExtension, HIGH);} while (analogRead(Extension) != l1 || analogRead(Retraction) != l1); delay (159520); // Межтактовая задержка; зуборезные операции // Такт 19 do // Выдвижение руки до l3 {digitalWrite(RExtension, LOW); digitalWrite(RRetraction, HIGH);} while (analogRead(Retraction) != l3 || analogRead(Extension) != l3); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 20 do // Зажим схвата → захват заготовки {digitalWrite(RTake, LOW);} while (analogRead(Take) != t2); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 21 do // Втягивание руки до l1 {digitalWrite(RRetraction, LOW); digitalWrite(RExtension, HIGH);} while (analogRead(Extension) != l1 || analogRead(Retraction) != l1); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 22 do // Перемещение манипулятора до L4 {digitalWrite(RForward, LOW); digitalWrite(RBackward, HIGH);} while (analogRead(Forward) != L4 || analogRead(Backward) != L4); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 23 do // Поднятие манипулятора до a1 {digitalWrite(RLift, LOW); digitalWrite(RDescent, HIGH);} while (analogRead(Descent) != a1 || analogRead(Lift) != a1); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 24 do // Разжатие схвата → установка заготовки на второй стол {digitalWrite(RTake, HIGH);} 24 while (analogRead(Take) != t1); delay (500); // Межтактовая задержка // Такт 25 – возвращение звеньев в исходное положение do // Перемещение манипулятора назад до L0 {digitalWrite(RBackward, LOW); digitalWrite(RForward, HIGH);} while (analogRead(Forward) != L0 || analogRead(Backward) != L0); do // Поднятие манипулятора до a0 {digitalWrite(RLift, LOW); digitalWrite(RDescent, HIGH);} while (analogRead(Descent) != a0 || analogRead(Lift) != a0); do // Втягивание руки до l0 {digitalWrite(RRetraction, LOW); digitalWrite(RExtension, HIGH);} while (analogRead(Extension) != l0 || analogRead(Retraction) != l0); } // Конец цикла } } 25 8. Список использованных источников 1. ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. 2. ГОСТ 1050-2013. Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. Взамен ГОСТ 1050-88;введ. 01.01.2015. – Москва: Стандартинформ,2014. (Межгосударственный стандарт). 3. Основы технологии машиностроения: Нормирование технологических процессов [Электронный ресурс].-2020.-Режим доступа: http://osntm.ru /normir_tpr. html. 4. Металлообрабатывающее оборудование, токарные станки, фрезерные станки [Электронный ресурс].-2020. Режим доступа: http://novator-grp.ru/rus/catalog/13. 5. Длительно-поворотные столы серии RT/TT [Электронный ресурс].- 2020. Режим доступа:http://www.rudetrans.ru/catalog/avtomatizatsiya proizvodstva /deli telno-povorotnye-stoly-serii-r-tt. 6. Fanuc: Промышленные роботы FANUC для интеллектуальной автоматизации производства [Электронный ресурс].-2020. Режим доступа:https://www.fanuc.eu/ru/ru/%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BE% D1%82%D1 |