Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение

профессионального высшего образования 

Ульяновский государственный технический университет 

Кафедра “Технология машиностроения” 
 
 
 
 
 
 

Тема: Автоматическая линия механической обработки

Крестовины 469-2201030 
 
 

    Факультет                                             машиностроительный

    Группа                                                  ТАПд-51

    Студент                                                 Баширов И.В.

    Руководитель                                        Рязанов С.И.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Ульяновск 2011 г. 

АННОТАЦИЯ 

курсовой  работы по дисциплине «Автоматизация производственных процессов в машиностроении» студента Баширова И.В. 

Тема: Автоматическая линия механической обработки

Крестовины 469-2201030

• ПЗ на 31 с., в том числе 5 ил.; 2 листа чертежей

• Ульяновский государственный технический университет, 2011 г.
 


    В курсовой работе представлен анализ служебного назначения и технических условий на крестовину, рассчитан такт выпуска, конструкция крестовины отработана на технологичность.

    Обоснован выбор заготовки стойки и метод  ее изготовления.

    Разработан  единичный маршрутно-операционный технологический процесс изготовления крестовины 469-2201030 , циклограмма работы и компоновка автоматической линии.

    На  двух листах графической части работы представлен общий манипулятора промышленного робота на операцию шлифования и схема автоматического  управления работой станции автоматической линии.

    Все технологические разработки выполнены  и оформлены в соответствии со стандартами ЕСТПП и ЕСТД.

Содержание 


Введение

1. Исходная  информация для разработки курсового  проекта

2. Общие  положения

  2.1. Служебное назначение крестовины

  2.2. Производственная  программа выпуска изделий, тип  производства и форма организации  производства

3. Технологический  процесс изготовления детали

  3.1. Отработка  конструкции крестовины на технологичность

  3.2. Выбор  метода получения заготовки и  ее проектирование

3.3. Анализ  и разработка технических требований  изготовления детали

  3.4. Разработка  технологического процесса изготовления  детали

  3.4.1. Выбор  методов обработки поверхностей  заготовки

  3.4.2. Выбор  технологических баз и схем  базирования

  3.4.3. Разработка маршрутного технологического процесса изготовления

            крестовины

  3.4.4. Разработка  технологических переходов

  3.5. Компоновка  автоматической линии

  3.6. Построение  циклограммы работы автоматической  линии

  3.7. Определение  числа участков автоматической линии

4 Конструкторская  часть

4.1. Разработка  технического задания на проектирование  манипулятора

  4.2. Описание  манипулятора промышленного робота 

4.3. Разработка  схемы автоматического управления  шлифовальной станцией

Заключение

Литература

• Приложения

• Введение
 


     В последнее время наиболее  актуально стоит проблема повышения  производительности труда. Данную  проблему можно решать различными  способами, но наиболее перспективным  является способ повышения производительности  труда за счет механизации  и автоматизации технологических процессов. Основное направление автоматизации состоит в создании высокоинтенсивных технологических процессов и высокопроизводительных средств производства, которые  были бы невозможны при непосредственном участии человека.

     В данной курсовой работе спроектирована автоматическая линия для механической обработки крестовины, разработан общий вид манипулятора промышленного робота  и схема управления шлифовальной станцией обработки.

     В курсовой работе принято  решение по выбору технологического оборудования, оснастки, метода получения заготовки, а также по выбору технологического процесс механической обработки крестовины.

1. Исходная  информация для разработки курсового  проекта

 


         Исходная информация для выполнения  курсовой работы подразделяется на базовую, руководящую и справочную.

          Базовая информация включает  в себя:

• рабочий чертеж крестовины 469-2201030
• годовая программа– 500000 шт.;

         Руководящая информация включает:

• стандарты всех уровней, устанавливающих требования к  технологическим процессам и методам управления ими
• стандарты на оборудование и оснастку (ГОСТ14.305-73 , ГОСТ 14.201-83);
• документацию на действующие единичные, типовые и групповые технологические процессы (ГОСТ 14.301-83);
• классификаторы технико-экономической информации (ГОСТ 2.201-80);
• производственные инструкции;
• материалы по выбору технологических нормативов.

         Справочная информация представлена  в списке использованной литературы.

• 2. Общие  положения
 


2.1. Служебное  назначение стойки

  Крестовина (см. чертеж 469-2201030) карданного вала  служит для передачи крутящего  момента от вилки скользящей  на фланец.

  Для  выполнения служебного назначения  крестовины карданного вала необходимо, чтобы отклонение от соосности  осей поверхностей шеек цапф не превышало 0,02 мм, а так же перпендикулярность осей цапф не превышало 0,2 мм. Шероховатость поверхностей под подшипник Ra=0,32 мкм, квалитет 7. Шероховатость поверхностей под сальник Ra=0,63 мкм, квалитет 7. Остальные технические требования указаны на чертеже детали.

  Крестовина  карданного вала должна выдерживать  момент сил кручения 1260 Нм без  остаточной деформации, момент сил  кручения, вызывающий разрушение  детали, должен быть не менее  2100 Нм, длина крестовины карданного  вала-80 мм, масса-0,26 кг, материал- 20Х.

2.2 Производственная  программа выпуска изделий, тип  производства и форма организации  производств

    Принимаем двухсменный режим  работы. По табл. 2.1[1] ориентировочно  определяем тип производства. При  годовой программе выпуска 500000 шт. тип производства – массовый.

      Такт выпуска определяем по  формуле: 


^,

     где  Фдл=3725ч – действительный  годовой фонд времени работы  автоматической линии  при  двух  рабочих сменах;

  Кз=0.95 – планируемый нормативный коэффициент загрузки автоматической линии;

 П=500000 шт. – годовая программа выпуска  объектов производства;

 a=0.05 – коэффициент, учитывающий возможные потери в связи с выпуском объектов производства, не соответствующих техническим требованиям (брак).

   

  ^мин.

   Так как производство массовое, то принимаем поточную форму организации производства.

3. Технологический  процесс изготовления детали 


3.1. Отработка  конструкции детали на технологичность 

   Отработка конструкции детали на технологичность представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции по установленным показателям и направлению на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на изготовление изделия при обеспечении необходимого его качества.

   Оценка технологичности конструкции  может быть двух видов: качественной  и количественной. Качественная  оценка характеризует технологичность  конструкции обобщенно на основании  опыта исполнителя и допускается на всех стадиях проектирования. Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается числовыми показателями и рациональна в том случае, если эти показатели существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.

На основании  приведенных выше показателей технологичности  определяют относительные величины, характеризующие уровни технологичности  конструкции по расходованию и использованию  материала, по точности обработки и  шероховатости поверхностей, по трудоемкости и технологической себестоимости. При оценке конструкции по материалам следует обратить внимание на обрабатываемость, стоимость и дефицитность материала, так как крестовина изготовлена из стали 20Х, то она удовлетворяет требованиям технологичности по этим показателям.

   При анализе конструкции детали  по геометрическим формам поверхностей  следует стремиться выбрать такие  формы и качество поверхностей, которые обеспечат возможность  применение высокопроизводительного  оборудования и инструмента. С  данной точки зрения крестовина удовлетворяет требованиям технологичности.

   Технологичность детали характеризуется,  кроме того, возможностью получения  ее заготовки наиболее рациональным  способом с максимально возможным  приближением формы размеров  заготовки к форме и размерам готовой детали. Конструкция крестовины позволяет получить заготовку штамповкой.

 


Рис.1 Эскиз  детали

3.2.Выбор  метода получения заготовки 


     На основании чертежа детали, анализа её служебного назначения, технических требований, программы  выпуска и типа производства, определяем способ получения заготовки.

    Выбран наиболее выгодный для  массового производства способ  получения заготовки путём объемной  штамповки на кузнечнопрессовом  оборудовании.

   

3.3. Анализ  и разработка технических требований изготовления детали 


     Исходя из служебного назначения  крестовины, для обеспечения нормальной  ее работы в сборе с другими  узлами и деталями необходимо  ввести следующие технические  условия на ее изготовление. 
 


Техническое требование 1.

 Отклонение  от симметричности торцев крестовины не должно превышать 0,05 мм.

Схема контроля технического требования 1 представлена на рис.2 
 


 
 


Рис.2.  Схема контроля отклонения от симметричности торцев: 1-крестовина, 2-призма,3-опора,4-индикатор (тип ИЧ1, ГОСТ 577-68, цена деления 0,001 мм)

.

   

   Деталь 1 устанавливается на опору 3 и  призму 2. Затем подводится индикатор  4 и устанавливается на 0. Далее  деталь 1 снимается, поворачивается  на 180 градусов и снова устанавливается  на опору 3 и призму 2.

   Разность  показаний индикатора не должна превышать 0,05 мм.Контроль возможен, если перпендикулярность торцев относительно наружной поверхности цапфы не будет превышать 0,01 мм.

   Невыполнение  данного требования может привести  к усложнению сборки изделия  и к ухудшению условия работы крестовины.

Техническое требование 2.

   Отклонение от перпендикулярности торцев относительно оси не должно превышать 0,025мм.

   Схема контроля технического  требования приведена 2 приведена  на рис.3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Рис.3. Схема  контроля перпендикулярности торцев относительно оси: 1-крестовина, 2-призма. 3,4-индикаторы (тип ИЧ1 ГОСТ 577-688, цена деления 0,005 мм)

   Деталь 1 устанавливается на призму 2, затем подводятся индикаторы 3,4 к торцам детали 1 и выставляются  на 0. Далее деталь 1 поворачивают вокруг оси и производят замеры, и так продолжают до возвращения изучав индикаторов в исходную точку. Отклонением является среднее арифметическое значение показания индикатора. Контроль производится для двух торцев одновременно. Затем деталь 1 переустанавливают контролируют следующие два торца.

   Не выполнение данного требования  ведет к усложнению сборки  изделия и к затруднению доступа  смазки к подшипнику.

Техническое требование 3.

Отклонение  от взаимной перпендикулярности осей цапф крестовины не должно превышать 0,2 мм.

Схема контроля технического требования 3 приведена  на рис.4.

Рис.4. Схема  контроля отклонения от перпендикулярности осей цапф крестовины: 1-крестовина, 2-центра, 3-подвижный центр, 4-индикатор ( тип  ИЧ, ГОСТ 577-78, цена деления 0,02 мм)

   Данное техническое требование  контролируется следующим образом.  Деталь 1 устанавливается в центрах  2, центр 3 заводится в центровое  гнездо детали 1 и снимаются показания  индикатора 4, затем отводят центр  3 и поворачивают деталь 1 на 180 градусов. Подводят центр 3 в центровое гнездо и снимают показания индикатора 4. Отклонением является разница показателей индикатора.

  Невыполнение  данного требования приведет  к усложнению или к невозможности  сборки изделия. 


3.4. Разработка  технологического процесса изготовления детали 


3.4.1. Выбор  методов обработки поверхностей  заготовки 


    Подготовку технологических баз  (фрезерование торцов и центрование)  на заготовке производим на  фрезерно-центровальных станах 73С1. Обработку цилиндрических поверхностей  крестовины осуществляем на токарных многорезцовыхполуавтоматах, а также на бесцентрово-шлифовальном автомате          .  


3.4.2 Выбор технологических  баз и схем базирования 


      Выбор базовых поверхностей  зависит  от конструктивной формы заготовки,  требований по точности, технических требований и типа производства.

        Базирование заготовки стойки  на токарных станциях осуществляется  в центрах. При данных схемах  базирования реализуется принцип  шести опорных точек.  


3.4.3 Разработка  маршрутного технологического процесса изготовления стойки 


   На основании технических требований, программы выпуска продукции  составляем маршрутный (см. табл.3.1) технологический процесс изготовления  стойки.

                                                                                               Таблица 3.1

Маршрутный  технологический процесс изготовления стойки

№ операции	№ станции	№ перехода	Наименование  и содержание операции	оборудование
5			Автоматно-линейная
	1	1 2	Фрезерная Фрезеровать торцы 2,22 Фрезеровать торцы 12,31		станок фрезерно-центровальный 73С1
	2	3 4	Центровальная Центровать отверстия 1,23 Центровать отверстия 11,32		станок фрезерно-центровальный 73С1
	3	5  6	Токарная Точить  окончательно поверхности 4,5,6,7,8,9,10,24,25,26,27,28,29,30 Точить окончательно поверхности 14,15,16,17,18,19,20,33,34,35,36,37,38,39		Гидрокопировальный  п/а 1А720
10			Автоматно-линейная
	1	7 8 9	Горизонтально-сверлильная Сверлить  отверстие 3 предварительно Сверлить  отверстие 13 предварительно Сверлить  отверстие 3,13 окончательно		Агрегатный  мод.3А766
	2	10 11	Вертикально-сверлильная Сверлить отверстие 21 Нарезать резьбу 21		Агрегатно-сверлильный  мод.ХА-5006
15			Автоматно-линейная
	1	12 13	Бесцентрово- шлифовальная Шлифовать поверхности 5,7,25,27 Шлифовать поверхности 15,17,34,36		Бесцентрово- шлифовальный автомат мод. ВШ-468
	2	14 15	Торцешлифовальная Шлифовать торцы 2,22 Шлифовать торцы 12,31		торце шлифовальный п/автомат мод.3343ПЦ
	3	16	Термическая
	4	17 18	Бесцентрово- шлифовальная Шлифовать поверхности 5,7,25,27 Шлифовать поверхности 15,17,34,36		Бесцентрово- шлифовальный автомат мод. ВШ-468
	5	19 20	Торцешлифовальная Шлифовать торцы 2,22 Шлифовать торцы 12,31		торцешлифовальный п/автомат мод.3343ПЦ

 
 
 
 
 


3.4.4 Разработка  технологических переходов (выбор  режущего инструмента, назначение режимов обработки, расчет времени на обработку) 


     Выбор режущего инструмента, назначение  режимов обработки и расчет  времени на обработку производим  с помощью справочников.  


      Расчет  режимов резания производим для 10 операции – фрезерной.  При расчете режимов резания учитываем характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал заготовки и тип оборудования. 


05 операция  – Автоматно-линейная 


станок  фрезерно-центровальный 73С1

1,2 переход

      Фрезеровать предварительно торцы 2,22,12,31 выдерживая размер 81 мм. Режущий инструмент –  фреза торцовая Ø80, ГОСТ22085-76, Z=5, материал режущей части – Т5К10.

1.Рассчитываем  длину рабочего хода

L_р.х.=L_рез.+y+у,

где   L_рез.=26 мм;

          y=5мм;

L_р.х.=26+5+5=36 мм. 


2.Определяем  стойкость фрезы по нормативам

   Т=210 мин. 
 


3.Определяем  подачу на зуб (Карта-108 [2]). 


Sz=0,18 мм/зуб. 


4.Определяем  рекомендуемую нормативами скорость  резания (Карта-110 [2]). 


V= 164 м/мин. 


5.Определяем  число оборотов шпинделя 


принимаем : n=600 об/мин. 


6. Уточняем скорость  резания по принятым оборотам 

    шпинделя 


 


7. Определяем  минутную подачу по принятому  числу 

    оборотов  шпинделя 


 


8.Определяем  основное машинное время обработки

станок  фрезерно-центровальный 73С1

3,4 переход

      Сверлить  центровочные отверстия 1,23,11,32 в торцах 2,22,12,31 Æ3 мм. Режущий инструмент – сверло центровочное  Ø3 мм, материал режущей части – Р6М5.

1.Рассчитываем  длину рабочего хода

L_р.х.=L_рез.+y,

где   L_рез.=5 мм;

          y=3 мм;

L_р.х.=5+3=8 мм. 


2.Определяем  стойкость сверла центровочного  по нормативам 


   Т=25 мин. 


3.Определяем  подачу на оборот (Карта-41 [2]). 


S=0,06 мм/об. 


4.Определяем  рекомендуемую нормативами скорость  резания (Карта-42 [2]). 


V= 30 м/мин. 


5.Определяем  число оборотов шпинделя 


принимаем : n=3000 об/мин. 


6. Уточняем скорость  резания по принятым оборотам шпинделя 


 


7. Определяем  минутную подачу по принятому  числу оборотов шпинделя 


 


8.Определяем  основное машинное время обработки

9. Суммарное  время обработки на фрезерно-центровальной операции. 


 
 
 


станок  гидрокопировальный п/а 1А720

5,6 переход

      Точить 4 цапфы последовательно, выдерживая размеры 4-10,24-30,14-20,33-39.

Инструмент- резец фасонный;

      Расчет  режимов резания ведем с помощью ЭВМ. Результаты расчета приведены в приложении 1.

10операция  – Автоматно-линейная 


станок  агрегатный мод.3А766

7,8,9 переход

      Сверлить  отверстия 3,13 предварительно, затем  окончательно Æ6,65 мм.

Инструмент сверло Р6М5, зенкер Р6М5.

      Расчет  режимов резания ведем с помощью  ЭВМ. Результаты расчета приведены  в приложении 1. 


станок  агрегатно-сверлильный мод.ХА-5006

10,11 переход

      Сверлить  отверстие 21 и нарезать резьбу  М6х1 коническую.

Инструмент сверло Р6М5, метчик Р6М5.

      Расчет  режимов резания ведем с помощью ЭВМ. Результаты расчета приведены в приложении 1.

15 операция  – Автоматно-линейная 


бесцентрово-шлифовальный мод.ВШ-468

12,13 переход

      Шлифовать поверхности 5,7,25,27,15,17,34,36 предварительно.

Инструмент  шлифовальный круг ПП600х100х20 25А16СМ17К20.

      Скорость  круга, Vк=35 м\с;

      Скорость  заготовки, Vз=120 м\мин;

      Глубина шлифования, t=0,5 мм;

      Подача, S=2,5 м\мин;

      Мощность  станка, N=12квт;

      Основное  технологическое время, То=0,9 мин. 


торцешлифовальный станок мод.3343 ПЦ

14,15 переход

      Шлифовать торцы 2,22 предварительно.

Инструмент  шлифовальный круг ПП600х90х20 25А16СМ17К20.

      Скорость  круга, Vк=35 м\с;

      Глубина шлифования, t=0,3 мм;

      Подача, S=0,6 м\мин;

      Мощность  станка, N=15 квт;

      Основное  технологическое время, То=0,8 мин.

бесцентрово-шлифовальный мод.ВШ-468

17,18 переход

      Шлифовать поверхности 5,7,25,27,15,17,34,36 окончательно.

Инструмент  шлифовальный круг ПП600х76х20 25А16СМ17К20.

      Скорость  круга, Vк=35 м\с;

      Скорость  заготовки, Vз=120 м\мин;

      Глубина шлифования, t=0,2 мм;

      Подача, S=1,5 м\мин;

      Мощность  станка, N=12квт;

      Основное  технологическое время, То=0,9 мин. 


торцешлифовальный станок мод.3343 ПЦ

19,20 переход

      Шлифовать торцы 2,22 окончательно.

Инструмент  шлифовальный круг ПП600х90х20 25А16СМ17К20.

      Скорость  круга, Vк=35 м\с;

      Глубина шлифования, t=0,15 мм;

      Подача, S=0,3 м\мин;

      Мощность  станка, N=15 квт;

      Основное  технологическое время, То=0,8 мин. 


                      Нормирование ТП механической обработки крестовины

                                                                                             Таблица 3.2

№ опер. № станции           Наименование  станции Основное  время То,   мин Вспомогательное время Тв, мин Собственные внецикловые  потери времени ∑Тei, мин 1 2 3 4 5 6 05        1 Автоматно-линейная Фрезерная   0,126   0,08   0,03     2 Фрезерно-центровальная 0,22 0,1 0,05 3 Автоматная  токарная 0,38 0,2 0,05 10   1 Автоматно-линейная Сверлильная 0,031 0,0192 0,01 2 Сверлильная 0,235 0,1361 0,13 15 1 Бесцентрово-шлифовальная 0,2 0,066 0,06 2 Торцешлифовальная 0,08 0,008 0,008 3 Термическая       4 Бесцентрово-шлифовальная 0,3 0,049 0,04 5 Торцешлифовальная 0,075 0,0049 0,04

 


Определим потребное количество параллельно  работающих станков-автоматов: 


С=Топ/Тт,

 

  где  Топ- основное технологическое время, Топ =То+Тв;

           Тт - время такта. 


С₁=0,206/0,4=0,52;         принимаем С₁=1;

С₂=0,32/0,4=0,8;             принимаем С₂= 1;   

С₃=0,58/0,4=1,45;           принимаем С₃= 2;                                       

С₄=0,05/0,4=1,25;           принимаем С₄= 2;                                       

С₅=0,371/0,4=0,93;         принимаем С₅= 1;                                       

С₆=0,266/0,4=0,67;         принимаем С₆= 1;                                      

С₇=0,088/0,4=0,22;        принимаем С₇= 1.

С₈=0,349/0,4=0,89;         принимаем С₈= 1.

С₉=0,0799/0,4=0,199;     принимаем С₉= 1.                                       

                                      


3.5 Компоновка  автоматической линии 


       При компоновке автоматической линии основное технологическое оборудование объединяют в единый комплекс с общими системами управления, контроля и транспортирования объектов производства, удаление отходов.

Для изготовления крестовины принимаем линейную компоновку автоматической линии (см. приложение 1) с поперечным расположением оборудования. В данном случае в качестве основного технологического оборудования выступают следующие станки: фрезерно-центровальный станок 73С1,гидрокопировальный п/а, агрегатно-сверлильные, торце- и бесцентрово- шлифовальный автомат. Используется вспомогательное оборудование: загрузочно-разгрузочные устройства (автооператоры) и стружкоуборочные механизмы, промышленные роботы.

     Расстояние  между станциями – 1,5 метра, что  обеспечивает удобство обслуживания и  ремонта оборудования.

 

3.6 Построение  циклограммы работы автоматической  линии 


        Разработку циклограммы ведем  для бесцентрово-шлифовального автомата, оснащенного манипулятором портальным. В циклограмме работы бесцентрово-шлифовального  стана (см. приложение 2) предусмотрено совмещение времени обработки заготовки со временем транспортировки обработанной детали на конвейер, перемещением конвейера и транспортировки заготовки к станку. Данная циклограмма работы станции показывает, в каком соотношении находится штучное время с тактом работы линии, а также показывает степень загруженности станка полезной работой во времени.

             График загрузки всего технологического  оборудования автоматической линии  приведен в приложении 3 . 


3.7. Определение  числа участков автоматической линии. 


Расчет  технико-экономических показателей  работы автоматической линии. 


     Весь технологический процесс  изготовления крестовины производится на двух автоматических линиях.

     Для оптимального варианта структурно-компоновочного  решения автоматической линии рассчитывают технико-экономические показатели [3]. 


      Технологическая производительность:

,

где м=1- количество изготавливаемых деталей  за один цикл работы;

Т_о(д)=0,38 мин – время рабочих ходов как длительность обработки на лимитирующей позиции.

    

шт/мин.

    ^{Цикловая производительность:}

  ^шт/мин.

   ^{где Тв=0,2  –  вспомогательное  время, мин.}

      Техническая производительность:

,

где Те – собственные внецикловые потери времени, приходящиеся на одну деталь и учитывающее потери времени  из-за простоя станков и поломки  режущего инструмента, мин. 


. 


      Фактическая производительность:

,

где Тп  - суммарные внецикловые потери времени, приходящиеся на одну

               деталь, мин. 


 

.

  Коэффициент  технического использования автоматической  линии:

  Коэффициент использования автоматической линии: 


  Коэффициент загрузки автоматической линии: 


  Оптимальное  число участков автоматической  линии:  


, 


где С=9 – количество станций автоматической линии при простейшем

                  структурном варианте с жесткой  связью;

       К=2-число параллельных потоков обработки. 


     Принимаем количество участков  4.

    Коэффициент загрузки всего технологического  оборудования автоматической линии:

,

где Тц- длительность рабочего цикла, Тц= То+Тв, мин.

    Тп- суммарные внекцикловые потери  времени, Тп= 0,1*(То+Тв), мин.

        Станция 1:    , 


         Станция 2:  , 


          Станция 3:  ,

                                             

          Станция 4:   , 


          Станция 6:   , 


           Станция 7:  ,

                                             

            Станция 8: ,

              Станция 9: .

    График загрузки всего технологического оборудования автоматической линии представлен в приложении  3 .

4. Конструкторская  часть

4.1. Расчет  и описание загрузочного устройства

 Техническое  задание на проектирование манипулятора  портального типа представлено  в соответствии с ГОСТ 15.001-73 и приведено в таблице 4.1.

                                                                                                   

                                                                                                     Таблица 4.1

Техническое задание на проектирование устройства активного контроля

Раздел	Содержание  раздела
Наименование  и область применения	Манипулятор портального  типа  для перемещения заготовки  от палетно - роликового транспортера к токарной станции. Область применения - массовое и крупносерийное производство.
Вид разработки	Задание на курсовую работу по автоматизации производственных процессов в машиностроении
Цель  и назначение разработки	Упрощение транспортировки  детали от палетно - роликового транспортера до токарной станции.
Технические требования	Усилие зажима, Н-142.9 Точность  позиционирования, мм-2 Рабочее давление в системе, Мпа-10
Литература	1.Малов А.Н.  Загрузочные устройства для МРС.-М.:Машиностроение,1974г. 2.Бушуев  “Станочное оборудование” 2 тома. 3.Проектирование  МРС и станочных систем под  редакцией Пронникова.
Документа-ция, подлежащая разработке	Пояснительная записка (раздел-конструкторская часть; приложение-спецификация), чертеж общего вида устройства автоматизации загрузки-выгрузки заготовок.

 


4.2.    Описание  работы  манипулятора 

       Манипулятор  портальный предназначен  для  установки ориентированных  заготовок от палетно – роликово  транспортера до токарной станции.

        Над станком расположена балка  (портал), по которой перемещается каретка с питателями. Один из питателей предназначен для выгрузки детали, а другой - для загрузки заготовки. Удерживаются заготовки с помощью захватных устройств. Для осуществления плавного торможения каретки в конце хода используют специальные амортизаторы. Справа от станка расположен конвейер заготовок и деталей. Во время обработки заготовок каретка находится над рабочей зоной станка. При этом  в захвате питателя зажата заготовка. По окончании обработки питатель перемещается вниз и его захватное устройство зажимает обработанную заготовку, а патрон станка освобождает ее. Питатель выгрузки перемещается вверх, а питатель опускается и устанавливает заготовку соосно с центрами станка. Заготовка в патроне шпинделя станка зажимается, а захват  питателя поднимается вверх. Начинается обработка заготовки. Каретка перемещается вправо и останавливается над конвейером. Питатель опускается, кладет обработанную заготовку на конвейер и поднимается. Конвейер перемещается на один шаг, питатель опускается, забирает новую заготовку и поднимается. Каретка перемещается к рабочей зоне станка и останавливается. По окончании обработки заготовки цикл работы АМ повторяется.

       Продольное перемещение по траверсе  сообщается гидравлическим приводом  с гидромотором и реечной передачей, поперечное перемещение рук осуществляется  от гидроцилиндров. Руки подвешены под углом относительно вертикальной оси.

      Исходное положение манипулятора: оба схвата втянуты и разжаты.  После того как заготовка подошла  на рабочую позицию палетно  – роликово транспортера рабочее давление через штуцер 3 (см. графическую часть проекта лист 1) подается в рабочую полость  гидроцилиндра и направляющая  вместе с схватом 24 начинает перемещаться вниз. После того как схват 24 занял крайнее нижнее положение, отключается давление, которое подается через штуцер 3 , втулку  17, стакан 16 и удерживает поршень 13 в нижнем положении. Пружина  начинает разжиматься и через систему рычагов схват 24 зажимает заготовку. Затем рабочее давление через нижний угловой штуцер 3 подается в нижнюю рабочую полость. Направляющая 15 вместе с хватом 24 перемещаются вверх.

     Регулировка длины рабочего хода  каждого манипулятора осуществляется  при  помощи гайки 16 , а положение  манипуляторов друг относительно  друга  при помощи регулировочных тяг 4 и гайки 5. 

  Произведем  определение усилия пружины для  зажима заготовки. 

  При   перемещении захватного устройства  сила веса заготовки и сила  инерции действуют в плоскости,  перпендикулярной к оси заготовке  (перемещение питателя портального  АМ или руки промышленного робота в радиальном или вертикальном направлении); заготовка удерживается благодаря запирающему действию губок при ограниченном воздействии сил трения.

   На устойчивость положения заготовки  во время ее перемещения существенное  влияние оказывают: угол между направлением движения захватного устройства  и вертикалью, угол призмы губок,  сила привода захватного устройства. Силой инерции пренебрежем, так как ускорение движения (торможения) руки АМ мало и равно  а_к=(4…5) м/с².

                            Рис .4.1. Схема для определения  усилия пружины

 

  Из   схемы  приведенной на рис.4.1  определим силу  зажима  заготовки:

         

Q=2P*l/l₁*tag(a+b)*1/h, 


где  Р – сила зажима заготовки,  H.

 

 


Рис .4.2. Схема для определения силы  зажима 
 


Из схемы  рис. 2 определим:

 

,

где  К_з=2,5 – коэффициент запаса. 


, 


где  R_n- сила тяжести заготовки;

        a=0,15- коэффициент  трения  силами. 


R_n=m*g=2,62*9,81=25,7 H.

; 

. 


b=arcsin 0,15=8,63;

Q=259,75*50/40*tg(40+8,63)*1/0,95=109,6 Н

     

      Исходя из рассчитанного усилия  зажима, подбираем  пружину   D=26 мм, d=3мм,

      Определяем  диаметр  поршня гидроцилиндра,  необходимый  для  разжатия   выбранной  пружины:

1,5*Q₁=p*п*d²; 


       Исходя  из   конструктивных   особенностей  манипулятора, принимаем   диаметр  поршня  пневмоцилиндра  70 мм. 


4.3.Разработка  схемы автоматического управления                                                                                    токарной станцией. 


Схема управления разработана в соответствии с ГОСТ 2.782-68 и рекомендациям, изложенным в  [4]. Схема управления представлена на 2 листе графической части курсовой работы.  

       В данном курсовом проекте  разработана гидравлическая схема  управления токарной станции,  которая представляет собой децентрализованную  систему управления. Такая система  управления имеет ряд преимуществ над централизованной системой. Например, в децентрализованной системе при несрабатывании какого либо конечного выключателя последующее действие не произойдет и следовательно работа на данной станции просто остановится. В    централизованной системе не срабатывание какого либо конечного выключателя не остановит дальнейшие действия, вследствие чего может произойти поломка режущего или вспомогательного инструмента, поломка оборудование или может явиться причиной производственной травмы, что приведет к простою оборудования.

          Гидравлическая система осуществляет  управление движениями промышленного  робота – погрузчика и управляет  захватом промышленного робота. Цикл обработки осуществляется  следующим образом (см. лист 2 графической  части).

            Силовая схема состоит из десяти  гидроцилиндров и двух двигателей: двигатель гидравлики М и двигатель,  осуществляющий фильтрацию жидкости  после использования  

         Двигатели включаются от общей  кнопки ПУСК и работают постоянно.  Основная работа здесь происходит за счет микроконтроллера и конечных выключателей ВК. Принцип работы ВК заключается в том, что при наезде какого либо упора или части подвижного устройства на ВК происходит замыкание электрической цепи.

         Призма с заготовкой, установленная на транспортерной ленте, доезжая до станции обработки нажимает на конечный выключатель  и транспортер останавливается, одновременно включается манипулятор в котором срабатывает золотник (включается электромагнит ЭМ1) и масло начинает перемещаться по каналу к гидроцилиндру (ГЦ7), и под действием давления масла рука манипулятора выдвигается.

     Принцип работы остальных ЭМ и ГЦ аналогичен. После выдвижения руки манипулятора происходит схват заготовки (ГЦ6), втягивание руки манипулятора (ГЦ7). Затем происходит перемещение манипулятора к станку (ГЦ8). После этого происходит выдвижение руки ЗУ. Далее закрепляется заготовка на станке (ГЦ3). После чего происходит втягивание руки З.У. (ГЦ7). Затем происходит обработка заготовки (ГЦ1, ГЦ2). Затем подается сигнал на перемещение резца в первоначальное положение и захват заготовки (ГЦ7). Перемещение заготовки на транспортер происходит аналогично перемещению ее на З.У. 

Заключение 


   В курсовой работе представлен   анализ служебного назначения  и технических условий стойки,  рассчитан  такт  выпуска,  конструкция   стойки  отработана  на  технологичность. Основан  выбор  заготовки  и  метод  ее  изготовления.  Разработан  единичный  маршрутно-операционный  технологический процесс изготовления стойки, циклограмма  работы и компоновка автоматизированного участка.

   На  двух  листах  графической   части  работы   предоставлены   общий  вид  загрузочного  устройства и схема  управления  токарной станцией автоматизированного  участка. 

   В конструкторской части был адаптирован портальный манипулятор, рассчитаны необходимое  усилие  схвата и выбран диаметр поршня гидроцилиндра для обслуживания токарной станции. На первом листе графической части представлен общий вид портального манипулятора. На втором листе графической части представлена схема управления токарной станцией.  


Литература

1.Автоматические  линии в машиностроении: Справочник  в 3-х томах. / Ред.  

   совет: А.И. Дащенко и др. М.: Машиностроение, 1987 


2.Общемашиностроительные  нормативы режимов резания для  технического нормирования работ  на металлорежущих станках. Часть 1 М.: Машиностроение, 1974, 406 с. 


3.Берзин  В. Р.  Расчет и проектирование  загрузочно-транспортных устройств  в  

   курсовых и дипломных проектах: Учеб. Пособие. Ульяновск : УлГТУ, 1998 с.; 


4.Веткасов  Н. И. Курсовое проектирование  по автоматизации 

  производственных  процессов в машиностроении. Учебное  пособие. 

   Ульяновск: УлГТУ, 1998 


5.Справочник  технолога-машиностроителя. В 2-х  т./ Под ред. А.Г. Косиловой и 

     Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб.  и доп. М.: Машиностроение, 1987. 


6.Справочник технолога по автоматическим линиям. / Под ред. А.Г.Косиловой.

   М.: Машиностроение,1982. 320 с. 


7.Технический  контроль в машиностроние: Справочник  проектировщика. / Под 

   общ. ред. В.Н. Никифорова. М.: Машиностроение.1987. 512 с.