Автор: Пользователь скрыл имя, 15 Декабря 2010 в 15:35, курсовая работа
Станок предназначен для обработки деталей из штучных заготовок с зажимом в механизированном патроне и поджимом при необходимости центром, установленном в пиноли задней бабки с механизированным перемещением пиноли. Обработка может выполнятся в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями различной сложности, включая нарезание крепежных резьб.
1. Задание………………………………………………………………………………..1
2. Станок токарный патронно-центровой с числовым программным управлением модели 16К20Ф3С32…………………………………………………………………3
1. Назначение и конструктивные особенности…………………………………….. 3
2. Описание кинематической схемы………………………………………….............3
3. Техническая характеристика токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32…………………………………………………………………………5
3. Выбор метода получения заготовки……………………………………………….6
4. Выбор способов механообработки………………………………………………….6
5. Выбор режущего инструмента……………………………………………………...7
6. Расчет режимов резания и разработка технологических наладок…………….8
7. Выбор конструкции промышленного робота и расчет схвата руки ПР…….13
1. Анализ исходных данных для выбора модели промышленного робота…….....13
2. Промышленный робот типа «Универсал-5»……………………………………..13
7.3 Выбор типа захватного устройства и расчет схвата руки промышленного робота………………………………………………………………………………………16
8 Вид транспортно-накопительной системы……………………………………...19
8.1 Магазин-накопитель с зигзагообразным лотком……………………………19
8.2 Расчет параметров накопителя………………………………………………21
9 Список литературы……………………………………………………………………24
Для выполнения загрузочно-разгрузочных операций станка робот должен иметь возможность:
1-поворота руки относительно вертикальной оси, чтобы обеспечить перемещение заготовки от накопителя к станку;
2-выдвижения руки относительно горизонтальной оси, чтобы перемещать заготовку непосредственно к шпинделю станка;
3-подъема руки вдоль вертикальной оси, чтобы компенсировать возможную разницу высот расположения заготовок в накопителе и шпинделя станка;
4-возможность поворота кисти манипулятора вокруг горизонтальной оси, для переворота заготовки.
Следовательно,
искомый ПР должен иметь не меньше четырех
степеней подвижности руки, возможность
поворота кисти руки вокруг горизонтальной
оси и работать в полярной цилиндрической
системе координат.
7.2.
Промышленный робот
типа «Универсал-5».
В качестве манипулятора для разрабатываемого РТК выбираем промышленного робота модели «Универсал-5», который удовлетворяет всем требованиям, обоснованным выше.
Многоцелевые роботы типа «Универсал-5» применяются для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, обслуживания различного технологического оборудования, межоперационного транспортирования объектов обработки и выполнения других вспомогательных операций.
Исполнительным механизмом ПР является манипулятор, который обеспечивает установку в пределах рабочей зоны захватного механизма-схвата. Манипулятор имеет четыре степени подвижности руки 1 в сферической системе координат, которые реализуются механизмами:
-поворота 2 относительно оси II-II,
-выдвижения 3, руки 1 относительно оси III-III,
-поворота 4 руки относительно вертикальной оси I-I,
-подъема 5 руки вдоль оси I-I.
Две
степени подвижности рабочего органа-схвата
7 создают механизмы 6 вращения кисти
руки относительно ее продольной оси
III-III и поперечной оси IV-IV.
Рис. 6
Внешний вид робота
«Универсал 5»
Установочные перемещения руки осуществляются помощью электромеханических следящих приводов, а ориентирующие движения кисти руки и зажим - разжим схвата — пневмоцилиндрами.
ПР комплектуется певмоблоком, блоком тиристорных электроприводов и устройством программного управления.
Пневмоблок регулирует подачу сжатого воздуха из заводской сети и блокирования работы манипулятора при падении давления ниже допустимого.
Блок тиристорных электроприводов, формирует управляющие напряжения в якорной цепи электродвигателей постоянного тока.
Устройство
программного управления позиционного
типа имеет возможность записи программы
в режиме обучения (по первому циклу) и
формирует управляющие сигналы, а
также технологические команды управления
циклом работы манипулятора и обслуживаемого
оборудования.
Техническая характеристика
робота «Универсал 5»
| 1. | Грузоподъемность | 5 кг |
| 2. | Число степеней подвижности | 6 |
| 3. | Наибольшая величина перемещения: | |
| – вокруг вертикальной оси I-I | 340° | |
| – вдоль оси I-I | 400 мм | |
| – вдоль горизонтальной оси III-III | 630 мм | |
| – вокруг вертикальной оси II-II | 240° | |
| – вокруг оси III-III | 180° | |
| – вокруг оси IV-IV | 180° | |
| 4. | Наибольшая скорость: | |
| – вокруг оси I-I поворота. | 84°/с | |
| – вертикального хода руки вдоль оси I-I | 0,27 м/с | |
| – выдвижение руки вдоль оси III-III | 1.08 м/с | |
| – поворота руки вокруг оси II-II | 132°/c | |
| 5. | Точность позиционирования | ±1 мм |
| 6. | Масса | 690 кг |
7.3.
Выбор типа захватного
устройства и расчет
схвата руки промышленного
робота.
Учитывая тип и габариты объекта манипулирования (короткое тело вращения небольшого диаметра-75мм и массы-2,6кг), выбираем быстросменное зажимное устройство, с губками в форме призмы.
Хвостовик 1 схвата унифицированного типа крепится в шпинделе 2 кисти руки при помощи замка и фиксатора, который входит в паз на фланце 3. В расточке корпуса 1 установлен поршень 4, который перемещается под действием тяги 5, связанной с головкой 6 механизма привода. К поршню 4 с помощью пальцев крепятся рычаги 7 и 8 шарнирного параллелограмма, на длинном плече 9 которого винтами закреплены сменные губки.
Максимальный диаметр объекта манипулирования 170мм.
Рис.7
Захватное устройство
ПР.
Механизм зажима/разжима
схвата робота работает от пневмоцилиндра.
Необходимо рассчитать силу и давление,
которое необходимо создать в пневмосистеме
для того, чтобы деталь (заготовка) не выпала
из схвата.
Расчет захватного устройства включает:
-расчет сил, действующих в местах контакта заготовки и губок;
-определение усилий привода;
-расчет
пневмоцилиндра.
Расчет сил, действующих в местах контакта заготовки и губок:
В используемом захватном устройстве деталь поддерживается губками, силы трения мало влияют на удержание детали.
Схема
и формулы для расчета
Рис.8
Расчетная схема для
определения сил в местах
контакта губок и заготовки.
N1=Rn·sinα2/sin(α1+ α2), N2=Rn·sinα1/sin(α1+ α2)
где Ni – нормальная сила для i-ой точки контакта;
Rn-сила, действующая на губки; αi-угол контакта губки с заготовкой.
Сила Rn в данном случае равна силе тяжести: Rn=mg=2,6·9,8=25,5H. Величины углов контакта определим по чертежу: α1=α2=30˚.
Тогда:
N1=N2=25,5·0,5/0,866=14,
Определение
усилий привода:
Усилие Р, развиваемое на исполнительном звене привода, зависит от требуемой силы F захватывания детали и выбранной кинематической схемы передаточного механизма. Расчетная схема для усилия привода показана на рисунке 9.
Рис.9
Расчетная схема для
определения усилия
привода.
Сила F равна:
F=Ni·cosαi=14,43·0,866=12,
Плечи сил F и Р равны соответственно 117мм и 85мм. Отсюда, величина усилия привода равна:
Р
= F·117/85=17,5H
Расчет пневмоцилиндра:
| Dпоршня , мм | dштока , мм |
| 50 | 18 |
| 100 | 25 |
| 125 | 32 |
| 160 | 40 |
| 200 | 50 |
Выберем из таблицы D = 0,05 м, d = 0,018 м.
Площади левой части S1 и правой части S2 гидроцилиндра:
Примем давление в левой части пневмоцилиндра P1 = 5 Атм, а в правой части P2 = 1 Атм.
Баланс сил определяется соотношением:
,
где k = 0.9 – эмпирический коэффициент, учитывающий потери на трение поршня о стенки пневмоцилиндра.
Усилие
цилиндра Рц=732 Н, что больше силы удержания
заготовки в схвате Р=17,5 Н. Значит выбранные
значения диаметров поршня и штока D
= 0,05 м, d = 0,018 м выбраны верно.
8. Вид транспортно-накопительной системы.
8.1.
Магазин-накопитель
с зигзагообразным лотком.
В качестве накопителя заготовок используем автоматический магазин с зигзагообразным лотком-скатом. Преимущества использования магазина состоит в том, что детали находятся в ориентированном виде, не подвергаются порче внешней поверхности. Такой вид накопителя достаточно емкий и может обеспечить работу в автоматическом режиме в течение половины рабочей смены и даже дольше.
Магазин дополнительно снабжают подъемным устройством, для поднятия заготовок на высоту уровня шпинделя станка и подачи их под схват руки робота.
Общий
вид накопителя представлен на рисунке
10.
Рис.10
Общий вид магазина-накопителя
заготовок.
Заготовки 1 загружаются в лоток-приемник 2. Далее под действием силы тяжести заготовки перемещаются самотеком по зигзагообразному лотку 3, приваренному к корпусу 4. В нижней части лотка 3 установлен рычаг 5, который служит для поштучной подачи заготовок из накопителя в подъемное устройство 6. В подъемном устройстве образуется запас заготовок, который остается постоянным, благодаря работе отсекателя 7.
В верхней части подъемного устройства установлен лоток 8, который служит для подачи заготовок под схват руки робота.
В лотке 8 выполнен специальный паз (см. рисунок 11), соответствующий форме и размерам захватного устройства, который позволяет манипулятору захватывать заготовку непосредственно из лотка, не выполняя ее дополнительную переориентацию.
Рис.11 Паз для облегчения захвата заготовки.
Рис.12
Схема захвата и извлечения
заготовки из лотка.
Для накопления уже обработанных деталей используем аналогичный магазин (см. рисунок 13). Этот магазин также оснащен подъемным устройством, которое служит для поднятия деталей с уровня шпинделя станка на уровень загрузочного лотка магазина.
Обработанные детали загружаются в лоток 2 и скатываются в нижнюю часть магазина-накопителя. Рычаг 5 постоянно закрыт.