Проектирование роботизированного технологического комплекса для механической обработки детали

 кВт < 7,8 кВт.

Основное технологическое время  обработки:

.

Необходимое усилие зажима:

 Н.

 

7. Подрезание торца на Ø95

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

Глубина резания:         t = 2 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 [7, стр. 271]:

                                                                                

K_Mp=1 [7, табл. 9, стр. 264];

K_φp=1,07;  K_χp=1,0 [7, табл. 23, стр. 275].

К_р=1,0∙1,07∙1,0=1,07

Тогда

 Н.

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

 кВт

Рассчитанная эффективная мощность меньше эффективной мощности станка, взятой по паспорту 1,2 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.

8. Точение фаски на 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.

 

9. 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.

3. Выбор технологической  оснастки

Под технологической оснасткой  понимается совокупность устройств, обеспечивающих базирование и закрепление заготовки на рабочей позиции технологического оборудования.

На станках, входящих в состав РТК токарной группы, для установки и закрепления деталей типа тел вращения используются трехкулачковые самоцентрирующиеся патроны с автоматизированным приводом.

Патрон ПКВ-250Ф8.95 (рис.3, а) предназначен для центрирования и закрепления заготовок на токарных станках. Патрон имеет компенсацию центробежных сил кулачков. Расположение грузов-компенсаторов 1, соединенных рычагом 3 с основными кулачками 4 в специальных углублениях корпуса 2, обеспечивает высокую жесткость патрона. Сменные кулачки патрона 5, установленные на основных кулачках 4 через клиновую передачу при ходе плунжера 6 влево, создают необходимое усилие закрепления заготовки. Варианты установки сменных кулачков представлены на рис.3, б. В качестве приводных механизмов патронов используются пневматические, гидравлические и электромеханические механизированные приводы. Привод соединяется с плунжером 6 посредством регулировочной тяги 7.

 

 

 

Рис. 2. Патрон ПКВ-250Ф8.95 и  варианты установки сменных кулачков

 

 

По рассчитанным необходимым усилиям  зажима выбираем в качестве технологической оснастки трехкулачковый самоцентрирующийся патрон ПЗК250Ф6. Его основные параметры представлены в табл. 2.

 

 

Таблица 2

Основные параметры самоцентрирующегося

быстропереналаживаемого токарного патрона ПЗК250Ф6

 

 

Параметр	Значение
Наружный диаметр D, мм	250
Высота патрона Н, мм	105
Диаметр зажимаемого  изделия, мм в прямых кулачках внутренними ступенями  кулачков наружными	20/100   90/250 90/240
Наибольшее усилие зажима, Н	50000
Максимальная частота  вращения, об/мин	2200
Точность центрирования, мкм	60

 

 

 

 

 

 

На рис. 3 представлена карта обработки образца  детали.

 

№ Перехода	Вид обработки	Режущий инструмент	Dобр, мм	Режимы резания
				L, мм	V, м/мин	t, мм	n, об/мин	S, мм/об
1	Подрезание торца  98	Резец подрезной Р18	98	49	60	2	250	1
2	Наружное обтачивание  98	Резец проходной Р18	98	25	77	1.5	250	1
3	Точение фаски 1.5х45° на 95	Резец подрезной Р18	95	1.5	75	1.5	250	1
4	Подрезание торца  88	Резец подрезной Р18	88	44	87,04	2	315	1
5	Точение поверхности  88	Резец подрезной Р18	88	135	87,04	1.5	315	1
6	Растачивание  58	Резец расточной Р18	58	135	73	1.5	400	1
7	Подрезание торца  95	Резец подрезной Р18	95	10	60	2	250	1
8	Точение фаски 1.5х45° на 85	Резец подрезной Р18	85	1.5	84	1.5	315	1
9	Точение фаски 1.5х45° на 95	Резец подрезной Р18	95	1.5	98	1.5	250	1

 

Рис. 3. Карта обработки образца  детали

 

Рис.4 Наладка на обработку образца детали

4. Расчет требуемого количества основного технологического оборудования из условия выполнения годовой программы

Требуемое количество выбранного оборудования каждого типа определим на основании разработанного маршрутного технологического процесса с учетом годовой программы выпуска В и эффективного годового фонда времени Ф_об (3850 часов при двухсменной работе). Количество каждого вида оборудования Р_с определяется по формуле:

,                                           (4.1)

где    Т_шт – годовое время работы каждого типа оборудования, ч:

;                                             (4.2)

Т_н – годовое время наладки каждого вида оборудования как на обработку новой партии заготовок, так и на обслуживание РТК в начале рабочей смены, ч., которое можно определить по зависимости:

,                                     (4.3)

где N – размер партии деталей, запускаемых в производство, которое можно определить по зависимости , где S – число запусков в год.

В условиях серийного производства S равно 4; 6; 12 и 24. Принимаем S=12, тогда

N=70000/12=5833 шт.

t_см – продолжительность рабочей смены, ч. Принимаем t_см = 8 ч.

Штучное время  определяется по формуле:

,

где t_о – основное технологическое время, в течение которого осуществляется изменение размеров заготовки (обработка).

t_о= ,                                                  (4.4)

где – основное технологическое время каждой операции.

t_о=0,245+0,1+0,006+0,14+0,43+0,275+0,0048+0,006+0,245=1,4518 мин.

t_в – вспомогательное время.

,                                        (4.5)

где t_ус – время на установку, крепление и снятие заготовки. Предварительно принимаем t_ус=0,1 мин.

t_хх – время холостых ходов, принимается с учетом характеристик современного оборудования 0,1 мин;

t_п – время поворота инструментального держателя (револьверной головки) для токарных станков составляет 5 секунд.

t_ц – время на загрузку-разгрузку станка. Предварительно принимаем t_ц=0,25мин.

Тогда, t_в=0,1+0,1+0,083+0,25=0,583 мин.

Оперативное время: t_оп = = 1,4518+0,583 = 1,9848 мин.

Время обслуживания рабочего места: =0,06∙1,9848=0,119 мин.

Время личных надобностей: =0,04∙1,9848=0,079 мин.

Тогда штучное время будет равно:

t_шт=1,4518+0,583+0,119+0,079=2,2328 мин.

Под временем наладки подразумевается  величина наладочных работ на партию деталей. Величину t_н основного оборудования принимаем равной 30 мин. Время наладки большинства промышленных роботов (ПР) – 10 мин., тактовых столов – 5 мин.

Время наладки всего РТК определяется как сумма времени переналадки  основного технологического оборудования, ПР и вспомогательного оборудования.

t_н=30+10+5=45 мин.

Годовое время работы каждого типа оборудования будет равно:

 ч.

Годовое время наладки:

 ч.

Количество оборудования:

                                          

Результат расчета количества станков  округляем до целого в большую  сторону, т.е. принимаем Р_с=1.

5. Выбор промышленного робота

Требуемую модель промышленного робота определяем по каталогам и справочникам [1, 2, 3, 6] исходя из грузоподъемности и размеров рабочей зоны ПР.

Грузоподъемность выбираем по типоразмерному ряду ПР. Она должна превышать массу объекта манипулирования, которая составляет 6,47 кг, не менее чем на 10%.

Размеры рабочей зоны ПР определяются размерами, формой и расположением рабочих зон обслуживаемого оборудования (роботизированных позиций); числом позиций, обслуживаемых ПР, и их взаимным расположением (рекомендуемой планировкой комплекса); способом подачи объекта манипулирования для его первоначального захватывания ПР и способом удаления из рабочей зоны.

Для данной детали выбираем роботизированный комплекс токарной обработки деталей типа валов и фланцев массой до 10 кг (масса детали 6,47 кг); принимаем ПР  модели «Uniman 1000» (UM 1320-PT) ([2], с. 20).

Данный ПР предназначен для загрузки-разгрузки металлорежущих станков. В табл.6 приведены технические характеристики данного ПР.

 

Таблица 3

Технические характеристики ПР

1.	Номинальная грузоподъемность, кг:	10
2.	Число степеней подвижности	5
3.	Число рук/ захватов на руку	1/1
4.	Тип привода	Гидравлический
5.	Устройство управления	Позиционное
6.	Число программируемых координат	5
7.	Способ программирования перемещений	Обучение
8.	Погрешность позиционирования, мм	±1.0
9.	Максимальный радиус зоны обслуживания R, мм	1130
10.	Масса, кг	750
11.	Линейные перемещения (со скоростью 1 м/с), мм: z r	760 760
12.	Угловые перемещения (со скоростью 90°/с), °     ϕ       α     γ	240 180 180