Проектирование роботизированного технологического комплекса для механической обработки детали

Федеральное агентство  по образованию

государственное образовательное учреждение

профессионального образования 

 

Тульский государственный  университет

 

Кафедра «Автоматизированные  станочные системы»

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

к курсовому проекту по курсу

«Автоматизация транспортировки, загрузки и сборки изделий»

 

на тему

«Проектирование роботизированного  технологического комплекса 

для механической обработки детали»

 

 

 

 

Автор работы: ___________ Гузь  А.П.  Группа: 630212

                                                       ^{(подпись)}

Специальность:  210200

 

Обозначение курсового проекта: КП. АТЗиСИ.6.00.00.000

 

Руководитель работы: _______________ Федоров А.В.

                                            

Работа защищена _______________ Оценка ______________

 

Члены комиссии: _______________ 

(подпись)

 

_______________ 

(подпись)

 

_______________ 

(подпись)

 

Тула  2005

 

СОДЕРЖАНИЕ:

 

Введение

Промышленные роботы (ПР) находят  все более широкое применение, заменяя человека (или помогая ему) на участках с опасными, вредными для здоровья, тяжелыми или монотонными условиями труда. Особенно важно то, что ПР можно применять для выполнения работ, которые на могут быть механизированы или автоматизированы традиционными средствами. ПР создают предпосылки для перехода к качественно новому уровню автоматизации – к созданию гибких автоматических производственных систем, работающих с минимальным участием человека.

Сегодня робототехнические системы  применяют практически во всех отраслях народного хозяйства, однако наибольшее распространение они получили в промышленности, прежде всего – в машиностроении.

Одно из основных преимуществ ПР – возможность быстрой переналадки для выполнения задач, различающихся последовательностью и характером манипуляционных действий. ПР дают возможность автоматизировать не только основные, но и вспомогательные операции. По сравнению с традиционными средствами автоматизации ПР обеспечивают большую гибкость технических и организационных решений, снижение сроков комплектации и пуска в производство автоматизированных систем. Этими причинами и объясняется постоянно растущий интерес к ним.

 

 

 

1. Выбор заготовки и определение ее массы

В качестве заготовки выбираем отливку. Принимаем припуск заготовки 2 мм на сторону.

- на Æ95-1.5 мм;

- на Æ85-1.5 мм;

- на Æ55-1.5 мм.

Эскиз заготовки представлен на рис.1.

 

Рис. 1. Эскиз заготовки

 

 Для выбора промышленного робота необходимо определить массу заготовки.

Массу заготовки (кг) определим по формуле:

,                                            (1.1)

где    g - плотность материала г/см³ (для Л-68 g = 8,6 г/см³);

V_з - объем заготовки, см³.

Так как заготовка является сложной деталью, то расчленим ее на составляющие элементарные части правильной формы (цилиндры), рассчитаем и просуммируем их объемы:

,                                                 (1.2)

где   V_i – объем отдельных i-х элементов, из которых состоит объем заготовки, см³;

m – общее число элементарных фигур, из которых состоит объем заготовки.

Заготовку можно разделить на 2 цилиндра. Объем  цилиндра: . Тогда объем заготовки:

 мм³ = 752,7 см³

Масса заготовки:

 кг.

2. Разработка операционной технологии и расчет

режимов резания

Режущий инструмент является составной  частью комплексной автоматизированной системы станка с ЧПУ. Для обеспечения автоматического цикла работы проектируемого роботизированного технологического комплекса (РТК) требуется высокая степень надежности и унификации инструмента.

Инструмент для проектируемого РТК выбираем из справочника [6] (см. табл. 1).

 

Таблица 1

Инструмент для проектируемого РТК

№ п/п	Название инструмента	Эскиз инструмента	Материал режущей части
1	Резец подрезной (ГОСТ 18871-73)		Р18
2	Резец проходной (ГОСТ 18870-73)		Р18
3	Резец расточной (ГОСТ 10044-73)		Р18

 

 

Проектирование технологического процесса (ТП) осуществляется с целью получения исходных данных для создания РТК.

ТП разрабатывается с учетом основных и вспомогательных операций, в том числе операций наладки  и переналадки.

Результатами проектирования ТП являются комплект технологической оснастки и инструмента, базовые поверхности для обработки каждого элемента поверхности, режимы, нормы времени.

Для обработки детали необходимо выполнение следующих основных операций за два установа:

В первый установ входят следующие  операции:

1. Подрезание торца на Ø98
2. Наружное обтачивание Ø98 до Ø95
3. Точение фаски на Ø95

Во второй установ входят следующие операции:

4. Подрезание торца Ø88
5. Наружное обтачивание Ø88 до Ø85
6. Растачивание отверстия Ø58 до Ø55
7. Подрезание торца Ø95
8. Точение фаски на Ø85
9. Точение фаски на Ø95

 

Рассчитаем  режимы резания для каждой операции.

1. Подрезание торца на Ø98

Режущий инструмент: резец подрезной  Р18 (ГОСТ 18880-73)

Глубина резания: t = 2 мм

По табл. 11 [7, стр. 266] выбираем подачу. Т.к. шероховатость  поверхности Ra 3,2; радиус при вершине резца r = 1 мм и предел прочности обрабатываемой стали σ_в=300 МПа, то подача будет равна:

S=1 мм/об

По паспорту станка принимаем подачу 1 мм/об

Скорость  резания рассчитывается по формуле [7, стр. 265]:

                                         (2.1)

По табл. 17  [7, стр. 270] при обработке  резцом из быстрорежущей стали Р18: С_v = 182; m = 0,23; x = 0,12; y = 0,30.

Средняя стойкость инструмента  Т=(30-60)мин.[7,стр.268]. Принимаем стойкость инструмента Т=45 мин.

Коэффициент K_V определяется по формуле [7, стр. 268]:

K_V =K_Mv∙ K_Пv∙ K_Иv                                               (2.2)

K_Mv = 1 [7, табл.4, стр. 263];

K_Пv=0,9 [7, табл.5, стр. 263]; K_Иv=1,0 [7, табл.6, стр. 263];

K_V=1,0∙0,9∙1,0=0,9

Тогда

 м/мин

Частота вращения шпинделя:

 об/мин                        (2.3)

По паспорту станка принимаем  n=250 об/мин

Определяем  скорректированную скорость резания:

 м/мин                          (2.4)

Определяем  окружную силу резания  по формуле [7, стр. 271]:

                                      (2.5)

По табл. 22 [7, стр. 274] при обработке  резцом из быстрорежущей стали:  С_р = 55; х=1,0; у=0,66; n_р = 0.

К_р= K_Mp∙ K_φp∙ K_γp∙ K_χp                                             (2.6)

K_Mp=1 [7, табл. 10, стр. 265];

K_φp=1,08;  K_χp=1,0 [7, табл. 23, стр. 275].

К_р=1,0∙1,08∙1,0=1,08

Тогда

 Н.

Определяем необходимую эффективную  мощность [7, стр. 271]:

 кВт                           (2.7)

Рассчитанная эффективная мощность меньше эффективной мощности станка, взятой по паспорту 1,2 кВт < 7,8 кВт.

Определяем  основное технологическое время  обработки.

,                                            (2.8)

где l – длина обработки,

l_вр – длина врезания.

.

Необходимое усилие зажима, предотвращающее  вырыв заготовки во время обработки  под действием сил резания, рассчитывается по формуле (для трехкулачкового патрона):

,                                        (2.9)

где    К – коэффициент запаса (К=2,5);

L – длина заготовки, (расстояние от места приложения силы Р_z до торца заготовки, базирующего в патроне), мм;

Р_z – сила резания, Н;

D_з – диаметр заготовки, мм;

f – коэффициент трения в местах закрепления заготовки (f=0,16–0,4).

 Н.

 

2. Наружное обтачивание Ø98 до Ø95

Режущий инструмент: резец проходной  Р18 (ГОСТ 18880-73)

Глубина резания:         t = 1,5 мм

                                       S=1 мм/об

По паспорту станка принимаем подачу 1 мм/об

Скорость резания рассчитывается по формуле [7, стр. 265]:

 м/мин

Частота вращения шпинделя:

 об/мин                       

По паспорту станка принимаем n=250 об/мин

Определяем скорректированную  скорость резания:

 м/мин

Определяем  окружную силу резания  по формуле]:

 Н.

Определяем необходимую эффективную  мощность [7, стр. 271]:

 кВт                          

Рассчитанная эффективная мощность меньше эффективной мощности станка, взятой по паспорту 1,1 кВт < 7,8 кВт.

Определяем  основное технологическое время  обработки.

.

Необходимое усилие зажима, предотвращающее вырыв заготовки во время обработки под действием сил резания, рассчитывается по формуле (для трехкулачкового патрона):

 Н.

3. Точение фаски на Ø95

Режущий инструмент: резец подрезной  Р18 (ГОСТ 18880-73)

Глубина резания:         t = 1,5 мм

Подача [7, стр. 266]: S=1 мм/об

Скорость резания [7, стр. 265]:

 м/мин

Частота вращения шпинделя:

 об/мин

По паспорту станка принимаем  n=250 об/мин.

Скорректированная скорость резания:

 м/мин

Окружная сила резания [7, стр. 271]:

 Н.

Необходимая эффективную мощность [7, стр. 271]:

 кВт < 7,8 кВт.

Основное технологическое время  обработки:

.

Необходимое усилие зажима:

 Н.

 

4. Подрезание торца на Ø88

Режущий инструмент: резец подрезной  Р18 (ГОСТ 18880-73)

Глубина резания:         t = 2 мм

Подача [7, стр. 266]: S=1 мм/об

Скорость резания [7, стр. 265]:

 м/мин

Частота вращения шпинделя:

 об/мин

По паспорту станка принимаем  n=315 об/мин.

Скорректированная скорость резания:

 м/мин

Окружная сила резания [7, стр. 271]:

 Н.

Необходимая эффективную мощность [7, стр. 271]:

 кВт < 7,8 кВт.

Основное технологическое время  обработки:

.

Необходимое усилие зажима:

 Н.

 

5. Точить поверхность Ø88 до Ø85

Режущий инструмент: резец подрезной  Р18 (ГОСТ 18880-73)

Глубина резания:         t = 1,5 мм

Подача [7, стр. 266]: S=1 мм/об

Скорость резания [7, стр. 265]:

 м/мин

Частота вращения шпинделя:

 об/мин

По паспорту станка принимаем  n=315 об/мин.

Скорректированная скорость резания:

 м/мин

Окружная сила резания [7, стр. 271]:

 Н.

Необходимая эффективную мощность [7, стр. 271]:

 кВт < 7,8 кВт.

Основное технологическое время  обработки:

.

Необходимое усилие зажима:

 Н.

 

6. Растачивание отверстия Ø58 до Ø55

Режущий инструмент: резец расточной  Р18 (ГОСТ 18880-73)

Глубина резания:         t = 1,5 мм

Подача [7, стр. 266]: S=1 мм/об

Скорость резания [7, стр. 265]:

 м/мин

Частота вращения шпинделя:

 об/мин

По паспорту станка принимаем  n=400 об/мин.

Скорректированная скорость резания:

 м/мин

Окружная сила резания [7, стр. 271]:

 Н.

Необходимая эффективную мощность [7, стр. 271]: