Автоматизированная система загрузки-выгрузки для станка модели 16К20Ф3

     Аннотация

     В данном курсовом проекте разработана  автоматизированная система управления, которая позволяет автоматически  загружать заготовки в станок и выгружать готовые детали с  токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3. Загрузка заготовок осуществляется с лотка, выгрузка происходит в устройство приема деталей.

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

1. Разработка схемы компоновки 7

1.1. Область применения и назначение станка 16К20Ф3 9

1.2. Техническая характеристика станка 10

1.3. Выбор промышленного робота 10

1.3.1. Классификация существующих промышленных роботов 10

1.3.2. Обоснование выбора промышленного робота 13

1.3.3. Техническая характеристика промышленного робота 21

1.4. Разработка устройств накопления и поштучной выдачи заготовок. 22

1.4.1. Выбор и расчёт устройства накопления заготовок. 22

1.4.2 Разработка механизма поштучной выдачи заготовок. 24

1.4.3. Выбор и расчёт устройства накопления и поштучной выдачи деталей. 26

1.4.4 Разработка механизма поштучной выдачи деталей 27

2. Разработка конструкции захватного устройства 29

2.1. Классификация захватных устройств. 30

2.2. Конструкция захватного устройства, крепление его к манипулятору 34

2.3. Расчет механических захватных устройств 36

2.3.1. Расчёт сил, действующих в местах контакта ЗУ с объектом манипулирования 41

2.3.2. Расчет усилия привода 42

2.3.3. Определение напряжений на поверхностях контакта ЗУ с объектом манипулирования 43

3. Разработка системы управления РТК 44

3.1. Описание работы РТК 46

ПРИЛОЖЕНИЕ 47

Заключение 50

Литература 51

 

  Введение

 

     Современное отечественное машиностроение должно развиваться в направлении автоматизации  производства с широким использованием ЭВМ и роботов, внедрения гибких технологий, позволяющих быстро и  эффективно перестраивать технологические  процессы на изготовление новых изделий. Автоматизация проектирования технологии и управления производственными  процессами – один из основных путей  интенсификации производства, повышения  его эффективности и качества продукции.

     Характерным признаком современного производства является частая сменяемость изделий. Однако требования к производительности в условиях мелко- и среднесерийного  производства не только не снизились, но и значительно возросли. Противоречия требований мобильности и производительности находят разрешение в создании гибких производственных систем (ГПС). Высокой  эффективности производства достигают  рациональным сочетанием оборудования, организации транспортных операций и управления ГПС. Растёт выпуск станков  с ЧПУ и роботов.

     При роботизации наметился коренной поворот от транспортно-загрузочных  роботов к технологическим. В  конструктивно-компоновочных решениях роботов большое внимание уделяют  созданию подвесных конструкций, поворотных звеньев, электромеханических приводов и т.д.

     

     Эффективность мероприятий по автоматизации производственных процессов высока там, где велика серийность выпускаемых изделий, высока надёжность автоматизированных процессов, минимальна частота и длительность переналадок.

     Автоматизация производственных процессов является характерной чертой современного прогресса. Без автоматизации невозможны высокие  темпы дальнейшего роста производительности труда. Одной из основных проблем  при автоматизации технологического оборудования и, в частности, металлорежущих станков, является автоматизация загрузки заготовок и разгрузки (съема) обработанных деталей, а при создании автоматических линий, кроме того, и автоматизация транспортных перемещений между станками.

     

     Автоматизация загрузки и разгрузки в общем  комплексе задач по автоматизации  технологических процессов является одной из наиболее сложных, что вызвано  разнообразием процессов, а также  форм и размеров заготовок (деталей). Иногда конструкция заготовок такова, что автоматизировать загрузку невозможно.

     Автоматизация загрузки и разгрузки оборудования, находящегося в эксплуатации, позволяет  изменить процесс труда, повысить безопасность и коэффициент использования  оборудования, а в некоторых случаях  интенсифицировать режим его  работы; полуавтоматические станки и  станки с ручным управлением можно  превратить в автоматы, снизив тем  самым штучное время обработки, и широко использовать многостаночное обслуживание. [Ист. 1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1. Разработка схемы  компоновки

     

     

     Схема компоновки разрабатывается на основе имеющегося оборудования, его габаритных размеров и рационального расположения оборудования. Схема компоновки автоматизированной системы загрузки-выгрузки представлена в графической части данного  курсового проекта на первом листе.

     Компоновка  роботизированного комплекса неразрывно связана с его структурой. В  однопредметных комплексах с одним  роботом можно выделить две разновидности  планировки – линейную и кольцевую. При линейной планировке обслуживаемое  роботом оборудование располагается  в один или два прямолинейных  ряда. Такие РТК строятся на базе напольных или  подвесных подвижных  роботов. При кольцевой (полярной) планировке оборудование устанавливают вокруг робота в один (реже в два) дугообразный ряд. Здесь используются роботы с  полярной системой координат (цилиндрической или сферической).

     Сравнительно  часто вход РТК (подводящий транспортёр  или накопитель заготовок) и выход (отводящий транспортёр или накопитель обработанных деталей) выполняют раздельно: при значительном изменении формы  и размеров изделий в процессе их обработки, а также при таких  типах накопительных и транспортных устройств, которые не допускают  одновременную работу с обработанными  и необработанными деталями.

В данном случае в качестве механизма выдачи заготовок применяется шиберное загрузочное устройство (вход РТК). Готовые изделия складываются в  тару (выход) РТК.

     При расстановке оборудования необходимо обеспечить возможность подхода  рабочего к станку для наблюдения за работой и вмешательства в  процесс загрузки или работы станка.

     

     Совместная  работа ПР и технологического оборудования должна быть обеспечена согласованием  работы системы программного управления ТС, ПР и электроавтоматики станка. К функции электроавтоматики станка по обеспечению рабочего цикла должна добавиться функция осуществления диалога между ПР, ТС и станком. Реализация диалога должна осуществляться посредством прямых и обратных команд.

      Металлорежущее  оборудование должно быть снабжено устройствами, блокирующими его работу при открытых защитных устройствах зоны резания  и незакрепленной или неправильно  закрепленной заготовке.

      Станки  должны иметь блокировку, допускающую  перемещения элементов при отсутствии вращения заготовки и при исходном положении инструмента. [Ист.1]

     Для данной автоматизированной системы подходит линейная планировка оборудования. В соответствии с этой планировкой оборудование расставляется следующим образом: магазин-накопитель для заготовок, промышленный робот и магазин накопитель для деталей, находятся на одной линии. Станок находится перед роботом.

Схема компоновки показана на рис.1 

Рис.1 Компоновка РТК 
 

1. УЧПУ станка 16К20Ф3.
2. Шкаф электроавтоматики станка.
3. Лоток для заготовок
4. Станок модели 16К20Ф3
5. Промышленный робот «Универсал 5.02»
6. Лоток для деталей.
7. Блок тиристорных электроприводов.
8. Устройство управления РТК.
9. УЧПУ промышленного робота.
10. Пневмоблок

     

     

     Линейная компоновка РТК обеспечит легкий доступ к оборудованию при ремонте и наладке. А также позволит использовать спроектированный РТК в составе автоматической линии.  Управление всем РТК производится от ЭВМ высшего ранга. Она связывает во времени все технологическое оборудование и управляет циклами загрузки и разгрузки станка. Применение промышленных роботов обеспечивает высокую безопасность, освобождение от необходимости в ручную перемещать заготовки, а также высокая повторяемость. Компоновка РТК позволяет легко производить ремонт технологического оборудования.

1.1. Область применения  и назначение станка 16К20Ф3

 

     Станок  предназначен для токарной обработки  деталей типа тел вращения с прямолинейным  и криволинейным профилем, в том  числе для нарезания резьб в полуавтоматическом режиме в патроне и в центрах; используется в мелкосерийном и серийном производстве. [Ист.8] 

1.2. Техническая характеристика  станка

 

Таблица 1 

Наибольший  диаметр обрабатываемого изделия, мм: над станиной над суппортом, не менее	400 220
Наибольшая  длина обрабатываемого изделия, мм	1000
Диаметр прутка, проходящего через отверстие  шпинделя, мм	53
Высота  расположения центров, мм	215
Конус центра: в шпинделе в пиноли	Морзе 6 Морзе 5
Пределы частоты вращения, мин-1	12,5…2000
Подача, мм/мин:      продольная      поперечная	3 - 1200 1,5 - 6000
Сечение резца, мм	25*25
Диаметр патрона (ГОСТ – 2675 – 80), мм	250
Шаги  нарезаемых цилиндрических резьб, мм	До 20
Мощность  электродвигателя привода главного движения, кВт	10/11
Габаритные  размеры станка (длина*ширина*высота), мм	3700х2260х1650
Масса станка, кг	5000