Разработка технологического процесса изготовления детали с применением ГАП и ГПС

|1.16 |Поворот револьверной головки |Tв=0,015 |

|1.17 |Подвод резца |Tв=0,02 |

|1.18 |Точить (180 окончательно |Tо=2 |

|1.19 |Отвод резца |Tв=0,02 |

|1.20 |Переустановка детали |Tв=0,32 |

|1.21 |Поворот головки |Tв=0,015 |

|1.22 |Подвод резца |Tв=0,02 |

|1.23 |Подрезать (200 предв. |Tо=1,48 |

|1.24 |Отвод резца |Tв=0,02 |

|1.25 |Поворот головки |Tв=0,015 |

|1.26 |Подвод резца |Tв=0,02 |

|1.27 |Подрезать (200 оконч. |Tо=2,08 |

|1.28 |Отвод резца |Tв=0,02 |

|1.29 |Поворот резцовой головки |Tв=0,015 |

|1.30 |Подвод резца |Tв=0,02 |

|1.31 |Точить (200 предварительно |Tо=2,05 |

|1.32 |Отвод резца |Tв=0,02 |

|1.33 |Поворот резцовой головки |Tв=0,015 |

|1.34 |Подвод резца |Tв=0,02 |

|1.35 |Точить (200 окончательно |Tо=2 |

|1.36 |Отвод резца |Tв=0,02 |

|1.37 |Снятие детали |Tв=0,17 |

|2 |Фрезерная операция | |

|2.1 |Установка детали |Tв=0,1 |

|2.2 |Подвод фрезы |Tв=0,04 |

|2.3 |Фрезерование паза |Tо=0,12 |

|2.4 |Отвод фрезы |Tв=0,04 |

|2.5 |Смена инструмента |Tв=0,23 |

|2.6 |Подвод сверла |Tв=0,01 |

|2.7 |Сверление отверстия (15 |Tо=0,31 |

|2.8 |Отвод сверла |Tв=0,01 |

|2.9 |Снятие детали |Tв=0,1 |

Табл.2.7

|Время |Длительность операции, мин. |

| |Токарная обработка |

|Tо |16,1 |

|Tв |1,11 |

|Tоп |17,21 |

|Tоб |0,34 |

|Tшт |17,55 |

| |Фрезерная обработка |

|Tо |0,43 |

|Tв |0,53 |

|Tоп |0,96 |

|Tоб |0,0192 |

|Tшт |0,9792 |

[pic]

3. Разработка структуры автоматизированного производства и построение

циклограммы работы комплекса.

Определить количество основного оборудования, включаемого в

автоматизированный комплекс, можно, исходя из среднего такта выпуска

деталей на комплексе.

Средний такт выпуска деталей: [pic]

где Ф0-номинальный фонд времени работы оборудования, при двухсменной работе

Ф0= 4140ч;

К = 0.9 - средний коэффициент использования оборудования для массового

производства;

Nг=30000 шт. - годовая программа выпуска деталей.

Т=0,1242ч=7,452 мин

Расчетное число оборудования определяется как отношение времени

обработки детали на станке к среднему такту выпуска деталей. Для расчета

возьмем максимальные штучные времена для каждого вида обработки.

Для токарной обработки: Ч.О.= 2,36 ;

Для фрезерной обработки: Ч.О.= 0,13;

Таким образом, в разрабатываемый автоматический комплекс необходимо

включить 3 станка токарной, 1 станок фрезерной группы.

Кроме этого в систему входит робот-манипулятор, позиции контроля,

автоматизированная транспортно-складская система (АТСС).

Структурная схема комплекса приведена на рис.3.1

Рис. 3.1

Пусть производство деталей происходит партиями, при этом, на каждом

токарном станке производится полная токарная обработка.

Для перемещения детали внутри комплекса выбираем робот М20Ц.48.01:

1. Время взятия заготовки из загрузочного устройства – 3 сек.

2. Время перемещения каретки робота к станку 1 (3м) – 2,5 сек.

3. Время снятия обработанной детали из патрона станка 1 – 3 сек.

4. Время установки заготовки в патрон станка 1 – 3 сек.

5. Время перемещения робота от станка 1 до станка 4 – 6,2 сек.

6. Время снятия заготовки из патрона станка 4 – 3 сек.

7. Время установки заготовки в патрон – 3 сек.

8. Время перемещения каретки робота от станка 4 к ПК – 3,3 сек.

9. Время взятия заготовки из ПК – 3 сек.

10. Время установки заготовки в ПК – 3 сек.

11. Время установки детали на спутник – 3 сек.

12. Время перемещения каретки робота к ЗУ – 2,3 сек.

13. Время перемещения каретки робота к станку 2 от ЗУ – 7,5 сек.

14. Время перемещения каретки робота от станка 2 до станка 4 – 2 сек.

15. Время перемещения каретки робота от станка 4 до спутника С (тогда,

когда не нужен контроль деталей) – 5,4 сек.

16. Время перемещения каретки робота от ЗУ до станка 3 – 126 сек.

17. Время перемещения каретки робота от станка 3 до станка 4 – 6,2 сек.

18. Время перемещения каретки робота от ЗУ до станка 4 – 12,6 сек.

19. Время перемещения каретки робота до С – 2,1 сек.

Для транспортировки заполненных спутников на склад выбираем транспортный

робот «Электроника НЦТМ-25».

Время работы робота определяется временем разгрузки 5 сек. И временем

доставки детали на склад и возврата обратно: (S=14 м)

[pic] сек.

15 сек. – время загрузки транспортного робота пустым спутником и

выгрузки наполненного

Тр.трансп.=20+15=35 сек.

Циклограмма работы комплекса приведена на рис.3.2

Коэффициенты загрузки оборудования:

1)Для станков 1,2,3 [pic], где

tp=992 сек – время обработки детали одним станком.

[pic] шт – количество деталей которые должен обработать один станок.

Ф0=4140*60*60=1,49*107 сек – номинальный фонд времени работы оборудования.

[pic]1,33

2) Для станка 4

[pic]0,19

Выбор оборудования и компоновки автоматизированных комплексов.

4.1 Токарно-револьверный станок с вертикальной осью револьверной головки

1Е365ПФ30

На револьверном станке, благодаря возможности совмещения в одной

операции большого числа различных переходов, может производиться

комплексная обработка деталей, превосходящая по производительности

раздельное выполнение тех же переходов на токарных, сверлильных и

других станках с неавтоматическим циклом.

На станке обрабатывают разнообразные детали из пруткового материала

или из отдельных заготовок. Hа нем производят обтачивание и растачивание

цилиндрических, конических, шаровых и профильных поверхностей, подрезание

торцов, наpезание и накатывание pезьб, pифлений , сверление отверстий и

т.п.

Hаибольшие размеры обрабатываемого прутка, мм

круглого (диаметр) 65

шестигранного (размер под ключ) 56

квадратного (сторона квадрата) 45

Hаибольший диаметр заготовки, обрабатываемой в патроне, мм:

над станиной 500

над поперечным суппортом 250

Диаметp отверстия в револьверной головке для крепления

инструмента,

мм 60

Частота вращения шпинделя, мин-1 31.5-2000

Подача, мм/мин:

продольная 3-2500

поперечная 2-1200

Число поперечных суппортов 1

Мощность электродвигателя пpивода главного движения, кВт 15

Габаpитные размеры станка, мм

длина 4800

ширина 1700

высота 1950

Масса станка, кг 4200

Устpойство ЧПУ HЦ-31

Число управляемых координат 2

одновременно 2

Дискpетность задания размеров

по оси (мм):

Х 0.01

Z 0.005

4.2 Горизонтальный многоцелевой (сверлильно-расточной) станок с ЧПУ. Модель

ИР320ПМФ4

Станок предназначен для обработки с высокой точностью (Ra=1,25)

малогабаритных корпусных деталей из черных и цветных металлов в серийном

производстве.

Размеры рабочей поверхности стола, мм

-длина 320

-ширина 320

Наибольшая масса заготовки, кг 150

Класс точности II

Частота вращения шпинделя, мин-1 13-150

Рабочие перемещения линейные по осям, мм

-x 400

-y 360

-z 40

Рабочая подача линейная, мм/мин 1-3200

Скорость ускоренного перемещения, мм/мин 10

Число инструментов в магазине 36

Время смены инструмента, с 14

Общая мощность электродвигателей, кВт 46

Номинальная мощность электродвигателя, кВт

-главного движения 7,5

-подачи 2,8

-привода станка 3,9

Число управляемых координат 4

Число одновременно управляемых координат 2

Дискретность счёта линейная 0,001

Габаритные размеры станка, мм

-длина 3040

-ширина 2300

-высота 2500

Масса станка, кг 10000

4.3 Промышленный робот М20Ц.48.01

Предназначен для обслуживания токарно-револьверных станков с

вертикальной осью револьверной головки. ПР приспособлен для работы с

накопителями заготовок и деталей, уложенных в приспособлении в

ориентированном виде (при горизонтальном расположении оси). Типовые детали

– тела вращения от 40 до 220 мм. Промышленный робот имеет нормальную

конструкцию. Каретка перемещается по монорельсу, закреплённому на колоннах.

Несущая система ПР - сварная с дополнительными рёбрами жесткости.

На каретке установлены две поворотные плиты, к каждой из которых

крепится корпус выдвижной руки. Робот имеет две руки загрузочную и

разгрузочную, имеющие одинаковую конструкцию. В нижней части каждой руки

установлена поворотная кисть (шпиндель), в котором закрепляется захватное

устройство. Привод каретки электромеханический, а приводы вертикального

перемещения и качения рук, а также приводы схватов – пневматические.

К основанию поворотной плиты шарнирно присоединен пневмоцилиндр, при

движении штока которого поворотная плита вместе с рукой отклоняется от

вертикали на угол 300.

Горизонтальность суммарная (на руку),кг 25

Число подвижности ступеней 9

Число рук (захватных устройств на руку) 2/1

Тип привода Пневматический

Система управления УЦМ663

Погрешность позиционирования, мм 1

Максимальный горизонтальный ход каретки, мм 630

Наибольший вылет руки, мм 1020

Угол поворота (качания) руки, град 30

Угол поворота кисти (шпинделя) руки, град 90;180

Угол поворота схвата, град 90

Максимальная скорость линейных перемещений, м/сек

-каретки 1,2

-схвата 0,5

Максимальные скорости угловых перемещений, град/c

- поворота (шпинделя) руки 90

- качения руки 90

- поворота схвата 90

Масса, кг 1450

Промышленный робот М20Ц.48.01. используется в исполнении V, т.е.

К=2090 мм (высота портала), L=4312 мм (расстояние между колоннами портала).

4.4 Автоматизированная транспортно складская система.

4.4.1 Описание загрузочного устройства

Устройство загрузки дискретных деталей включает в себя бункерно-

ориентирующее устройство 1, передающие устройства(2 шт) 2 и 4,

ориентирующее устройство 3, магазин накопитель 5 и автооператор 7. В

бункерно-ориентирующее устройство заготовки укладывают строго в

определенном порядке (внакат), где они приобретают первичную

пространственную ориентацию. Заготовки получившие первичную ориентацию из

бункерного устройства направляются передающим устройством 2 к устройству

вторичной ориентации 3. Передающее устройство часто выполняет функцию

промежуточного накопителя. Устройство вторичной ориентации предназначено

для дискретного (поштучного) ориентирования заготовок, если из бункерного

устройства заготовки поступают в положении, требующим дополнительного

ориентирования. Ориентированные заготовки передающим устройством 4

направляются в накопитель 5. Здесь производится второй вид ориентации -

ориентация во времени, т.е. согласование подачи заготовки с циклом работы

машины. Для этой цели устанавливают различного рода отсекатели. Например,

шиберным устройством 9 заготовка выводится в определенный момент времени в

заданное положение 8,откуда она может быть взята автооператором 7 и

установлена в рабочую позицию 6 машины. Надо заметить, что безотказность

работы загрузочного устройства повышается введением системы управления

работой устройства.

4.4.2. Описание транспортного робота "Электроника НЦТМ-25"

Для выполнения транспортных и загрузочно-разгрузочных операций

используется безрельсовая транспортная тележка транспортный робот

"Электроника НЦТМ-25". Особенностью данного транспортного робота является

оснащение его автономным источником питания, микропроцессорным устройством

управления, обеспечивающим слежение за трассой в виде светоотражающей

полосы и загрузочно-разгрузочным столом, на котором устанавливается тара и

сменные спутники. На стойке робота автоматически устанавливается или

снимается тара при помощи подъемного загрузочно-разгрузочного стола,

смонтированного на тележке. Подъем грузовой платформы осуществляется с

помощью выдвижных штырей; высота ее подъема 150 мм. В корпусе

автоматической тележки смонтированы электроприводы движения и поворота с

питанием от аккумуляторов. Тележка выполнена в виде шасси с двумя

ведущими колесами, установленными на поперечной оси в центре шасси и

четырьмя опорными колесами спереди и сзади [7] c.45. Фотоэлектрические

датчики для слежения за трассой по светоотражающей полосе, нанесенной на

полу, расположены с двух сторон в нижней части шасси. В корпусе тележки

расположены также датчики контроля за состоянием отдельных узлов.

Безопасность эксплуатации обеспечивается механическим отключением привода

от дуги, срабатывающего в случае касания его препятствия.

Информацию о маршруте движения робокара получает на станциях

останова, размещенных у склада и оборудования, посредством оптоэлектронной

системы обмена информацией без электрического контакта.

Технические характеристики:

Грузоподъемность, кг 500

Скорость движения по светоотражающей полосе, м/с 0,2...0,8

Радиус поворота, мм 500

Погрешность позиционирования, мм:

поперечная +0,5

продольная +20

Удельная потребляемая мощность, Вт/кг 0,12

Длительность работы при двухсменной работе с подзарядом

аккумуляторных батарей, ч 500

Габаритные размеры, мм

2200х700х300

Масса, кг 290

4.4.3. Транспортно-накопительная система обработанных деталей с

автоматизированным стеллажом-накопителем

В проектируемом автоматическом комплексе можно использовать

автоматизированный стеллаж-накопитель деталей со штабелером АСВ-20.

Накопитель состоит из однорядного трехъярусного стеллажа и штабелера.

Штабелер перемещается по рельсовому пути, проложенному по верхней

плоскости стеллажа и опирается роликами на двутавр, закрепленный на

основании стеллажа. По вертикальным направляющим корпуса штабелера с

помощью троссоблочной системы, приводимой в действие двухскоростным

двигателем, перемещается каретка, несущая телескопический стол с выдвижной

платформой для приемки спутника.

Основные технические характеристики штабелера.

Скорости перемещения, м/мин:

- штабелера вдоль стеллажа по оси Х 15

- каретки по оси Y 9

- телескопического стола по оси 8,6

Ход каретки по оси Y, мм 1810

Ход телескопического стола по оси Z, мм (700

Точность позиционирования по оси Х, мм (1

Максимальная транспортируемая масса, кг 150

Габаритные размеры, мм 1295х1570х3805

Масса, кг 2170

Для транспортирования и накопления готовых изделий (с учетом

диаметра детали) используем спутник (палету см.рис 4.2) с размерами 500х500

мм. Вместимость спутника - 4 детали. Склад обеспечивает хранение месячной

партии выпуска деталей: 30000:12=2500(шт).Число ячеек в складе:

2500:4=625+10%-ый запас. Итого: 690 ячеек. Т.к. стеллаж имеет три яруса, то

на каждом из них размещается 230 ячеек.

4.5 Позиция контроля

Для контроля размеров деталей выберем координатно-измерительную

машину серии KMZ-S фирмы «Маузерверке» (Германия) [4] c.194.

Машина KMZ оснащена большим набором измерительных щупов, что

обеспечивает возможность измерения сложных деталей.

В машине предусмотрены три режима работы с ручной, полуавтоматической

и автоматической. Вычислительное устройство KMZ обеспечено программами

UMESS, разработанных фирмой «Оптон». Вычислительное устройство

автоматически распознаёт направления ощупывания, ось и плоскость измерения

и может различать внутренние и внешние контуры.

Все измеренные значения адресуются и записываются на диске. В любое

время их можно обрабатывать с другими результатами при помощи программной

клавиши «обратное отношение», а также использовать для образования новых

геометрических элементов. Для измерения зубчатых колёс, кулачковых валов,

кривых и изогнутых пространственных поверхностей имеются специальные

программы.

Управление при помощи вычислительного устройства позволяет работать в

автоматическом режиме с высокой экономичностью. Посредством обучающей

программы при измерении первой детали производится программирование,

специфическое для данной детали. Программы вызываются аналогично ручному

режиму, вместе с требуемой дополнительной информацией о перемещении они

записываются на магнитную ленту. Процесс измерения всех последующих деталей

проходит автоматически. Записанная в память программа может

корректироваться.

Постановка задачи определяет целесообразное представление результатов

измерения (печатающее устройство, дисплей или графопостроитель).

Быстродействующий самопишущий прибор составляет подробный протокол с

действительными размерами, результатами сравнения с заданными размерами и

допусками на поверхность формы и отклоняется от заданного положения

поверхностей по нормам стандарта DIN 7184. Могут распечатываться по выбору

все измерительные значения или те, по которым задан номинальный размер,

либо результаты измерений, которые выходят за пределы допуска.

Введённый допуск изображения в процентном отношении до четырёх

знаков, плюс или минус. Превышение допуска показывается в цифрах, что

позволяет оператору сразу обнаружить нарушение заданного размера детали.

Измеренные значения могут быть показаны или же изображены графически

четырёхцветным графопостроителем. Затем результаты измерений переносятся во

внешнее вычислительное устройство для хранения и дальнейшей обработки.

Конструктивное единство щуповой головки, управления измерительной

машиной, вычислительного устройства и математического обеспечения создаёт

возможность проводить вспомогательные универсальные измерения.

Измерения в автоматическом режиме экономит время, не допускает

ошибок, т.к. отсутствует необходимость в выравнивании детали, поскольку её

пространственное положение распознаётся вычислительным устройством. В

процессе измерения не требуется перезакрепление детали и смена щупов.

-----------------------

Система удаления отходов

Склад заготовок

Робот

Станок 1

Позиция контроля

АСУ

Склад готовых деталей

Станок 2

Станок 3

Станок 4

Страницы: 1, 2