Автор работы: Пользователь скрыл имя, 01 Февраля 2015 в 10:31, контрольная работа
Целью данной работы является проектирование одной из организационной разновидности гибкой производственной системы (ГПС) – роботизированного технологического комплекса (РТК). В ходе проектирования решаются задачи по выбору и определению состава основного технологического оборудования, по выбору структуры и расчету характеристик РТК, а также разрабатывается компоновочная схема РТК.
Введение 3
1. Проектирование РТК для токарной обработки 4
2. Выбор оборудования 5
3. Выбор промышленного робота 7
4. Разработка компоновки РТК 9
5. Разработка алгоритма работы РТК 10
6. Расчет производительности комплекса 13
7. Расчет магазина-накопителя 15
Список использованных источников 17
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Технология машиностроения,
металлорежущие станки и инструменты»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Технологические основы гибких производственных систем»
Тема: «Разработка компоновки
роботизированного технологического комплекса»
Студент ГУР 1701/ Подорожников Я.Б./
----------- ---------------
Номер группы Подпись, дата Фамилия, И. О.
Шифр зачетной книжки 633482
----------
Преподаватель / Дурносвистов П.В. /
------------------- ----------
Подпись, дата Фамилия, И. О.
Курган – 2015
Содержание
Современный этап развития машиностроения характеризуется повышением экономических и научно – технических требований к производству. Это обусловлено сокращением сроков обновления производственной номенклатуры, увеличением её сложности, повышением требований к стабильности основных параметров машин и их надежности, что привело к значительному росту издержек производства.
Реальным решением комплекса указанных задач может служить только широкая автоматизация производства, роль и значение которой существенно повысились. Автоматизация производства в машиностроении представляет собой самостоятельную задачу, связанную с созданием нового современного оборудования, технологических процессов, систем организации производства и управления им, обеспечивающих повышение производительности труда, улучшение его условий, сокращение потребности в рабочей силе и, что не менее важно, снижение уровня производственного травматизма.
Специфичность современных задач автоматизации производства определяется тем, что в результате углубляющегося разделения труда, роста подетальной и технологической специализации снижается роль массового и крупносерийного производства в машиностроении.
Для решения поставленных задач в серийном производстве должны быть созданы условия, отвечающие по производительности крупносерийному, а по гибкости и приспособляемости – серийному производству. Сближение возможностей производств этих типов происходит на базе станков с ЧПУ, широкого внедрения в сферу производства электронно-вычислительных машин (ЭВМ), создание систем адаптивного управления процессом изготовления деталей на металлорежущих станках, внедрение в производство технологии групповой обработки деталей. Однако эффективность от этого внедрения может быть достигнута только при комплексном подходе, т.е. путем объединения станков и создания гибких переналаживаемых систем, управляемых от ЭВМ, позволяющих автоматизировать трудоемкие процессы технологической подготовки производства, осуществлять оперативное планирование, учет заготовок (деталей), управлять основным и вспомогательным оборудованием.
Целью данной работы является проектирование одной из организационной разновидности гибкой производственной системы (ГПС) – роботизированного технологического комплекса (РТК). В ходе проектирования решаются задачи по выбору и определению состава основного технологического оборудования, по выбору структуры и расчету характеристик РТК, а также разрабатывается компоновочная схема РТК.
Роботизированный технологический комплекс (в дальнейшем РТК) представляет собой производственную систему, состоящую из одной или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами (в дальнейшем ПР).
РТК для механической обработки заготовок типа тел вращения могут иметь различные компоновочные схемы в зависимости от выполняемых ими технологических задач. Наибольшее применение получили РТК, состоящие из автоматизированных станков, оснащённых накопительными устройствами для заготовок и деталей, системой программного управления и обслуживаемых с помощью ПР.
В состав РТК входят также средства оснащения (устройства накопления, поштучной выдачи), контроля, управления и другие, обеспечивающие автоматическое функционирование в течение установленного периода времени.
Исходными данными при проектировании РТК является нормированный технологический процесс изготовления вала – детали-представителя. Остальные детали, подлежащие обработке на РТК, должны иметь конструктивно-технологическое подобие для применения групповой формы организации производства.
Исходные данные:
Деталь-представитель – валик
Годовой объем выпуска: 50000 шт.
Габаритные размеры детали: 194×Ǿ39 мм.
Масса заготовки: 2,0 кг.
Масса детали: 0,7 кг.
Деталь изготавливается в условиях среднесерийного производства
Таблица 1
Маршрут обработки:
№ операции |
Наименование операции |
Тшт – к, мин |
005 |
Комбинированная с ЧПУ |
10,46 |
010 |
Термическая |
|
015 |
Шлифовальная |
|
020 |
Моечная |
|
025 |
Контрольная |
Основное технологическое оборудование, входящее в состав РТК, должно удовлетворять следующим требованиям:
При выборе оборудования ориентируемся на автоматизированное производство, то есть при данных условиях (серийное производство) это в первую очередь станки с ЧПУ. Токарную обработку производим на токарном обрабатывающем центре с противошпинделем Trens SBL 300 CNC (рис. 2.1). Использование данного станка позволяет производить токарную обработку детали с обеих сторон за одну операцию. Общий вид станка и его техническая характеристика представлены ниже.
Рис. 2.1. Общий вид станка
Таблица 2.1.
Технические характеристики Trens SBL 300 CNC
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия, мм |
200 |
Длина точения в патронах, мм |
485 |
Длина точения в патроне и задней бабке, мм |
500 |
Наибольший диаметр прутковой заготовки (с адаптером для питателя прутков), мм |
43 |
Максимальная частота вращения шпинделя, мм |
5000 |
Мощность электродвигателя главного привода, кВт |
7 |
Мощность электродвигателя противошпинделя, кВт |
7 |
Диапазон подач поперечного суппорта, мм/мин |
1 - 10000 |
Диапазон подач продольного суппорта, мм/мин |
1 - 10000 |
Количество позиций инструмента в револьверной головке |
12 |
Габаритные размеры, мм |
3320х2020х1820 |
Масса станка, кг |
4000 |
Определение количества станков проводится по штучно-калькуляционному времени обработки детали на каждой операции технологического процесса обработки детали-представителя:
где – расчетное количество станков на i–ой технологической операции;
– штучно-калькуляционное время выполнения i–той технологической операции, мин;
– годовой объем выпуска изделия j-го наименования;
– эффективный годовой фонд времени работы оборудования, ч;
– номенклатура изделий (деталей), закрепленных за ГПС.
Полученное значение округляем до ближайшего большего целого числа.
3. Выбор промышленного робота
Как и при выборе станков, целесообразность применения того или иного ПР в производственных условиях определяется с учетом ряда требований:
Для проектируемого РТК выбираем ПР модели Fanuc M-16iB/10LТ портального типа, технические характеристики которого приведены в табл.3.1.
Таблица 3.1.
Технические характеристики ПР модели Fanuc M-16iB/10LТ
Параметры |
Значения |
Грузоподъемность, кг |
10 |
Число степеней подвижности |
6 |
Число рук /захватных устройств на руку |
1/2 |
Наибольшие перемещения: - J1, мм - J2, град - J3, град - J4, град - J5, град - J6, град |
16000 300 608 400 280 900 |
Наибольшие скорости перемещений: - J1, мм/с - J2, град/с - J3, град/с - J4, град/с - J5, град/с - J6, град/с |
1600 165 175 350 340 520 |
Погрешность позиционирования, мм |
0,1 |
Наибольший вылет руки, мм |
1735 |
Длина монорельсы, м |
16 |
Масса (без монорельса и опор), кг |
135 |
4. Разработка компоновки РТК
Для разработки компоновочной схемы РТК для токарной обработки деталей тел вращения типа валов определимся с его составом. В состав комплекса входят:
Предложим схему линейного обслуживания ПР технологического оборудования. При данной схеме станки расположены в одну линию и ПР осуществляет захват заготовки из накопителя, загрузку-разгрузку станков, межстаночное транспортирование заготовок, их перебазирование и укладку деталей в выходные позиции.
Комплекс оборудован системой защиты, которая обеспечивает безопасность обслуживающего персонала. Одно из главных преимуществ данной компоновки - малая занимаемая производственная площадь (по сравнению с напольными роботами) и удобство работы оператора.
Станки, входящие в состав РТК, должны обеспечивать автоматический зажим и разжим детали, подвод-отвод ограждений рабочей зоны.
Управление всей электроавтоматикой РТК осуществляется системой ЧПУ робота как центральной системы, координирующей управление при групповом обслуживании станков. Компоновка РТК представлена в приложении.
Обработка деталей на разрабатываемом РТК осуществляется по следующей схеме: в начале смены в магазин-накопитель заготовок рабочим помещается запас заготовок, необходимый для функционирования РТК в течение 0.5 смены. Заготовка из магазина-накопителя поштучно подается в лоток, из которого она захватывается промышленным роботом и устанавливается патрон основного шпинделя станка. После этого производится обработка детали с одной стороны, затем перехват детали и установка ее в патрон противошпинделя, где деталь обтачивается со второй стороны. После окончания обработки промышленный робот снимает деталь со станка и помещает ее в тару с деталями и цикл повторяется снова.
Алгоритм работы (управления) определяет взаимодействие всех элементов комплекса в виде последовательности команд цикла. Для удобства последующих расчетов все действия ПР, станков и других элементов РТК разбиваем на элементарные приемы. Алгоритм работы роботизированного комплекса приведен в таблице 5.1.
Таблица 5.1.
Алгоритм работы РТК
% п/п |
Команда |
Время, с | |
1 |
2 |
3 |
4 |
Исходная позиция: каретка ПР располагается над рабочей зоной станка 1, в захватном устройстве 1 находится заготовка, захватное устройство 2 разжато | |||
Останов станка 1 |
Снятие детали со станка 1 и установка новой заготовки |
1 | |
Отвод ограждения станка 1 |
3 | ||
Ввод руки в рабочую зону станка 1 |
180/800=0,3 – 1 | ||
Перемещение каретки ПР влево к шпинделю станка 1 |
100/1600=0,1 – 1 | ||
Зажим патрона главного шпинделя станка 1 |
1 | ||
Разжим захватного устройства 1 |
1 | ||
Перемещение каретки ПР вправо к противошпинделю станка 1 |
400/1600=0,3 – 1 | ||
Зажим захватного устройства 2 |
1 | ||
Разжим патрона противошпинделя станка 1 |
1 | ||
Перемещение каретки ПР влево от противошпинделя станка 1 |
100/1600=0,1 – 1 | ||
Вывод руки из рабочей зоны станка 1 |
180/800=0,3 – 1 | ||
Закрытие ограждения станка 1 |
3 | ||
Пуск станка 1 |
2 | ||
Перемещение каретки ПР к устройству приема деталей |
13800/1600=8,7 – 9 | ||
Опускание руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Разжим захватного устройства 2 |
1 | ||
Подъём руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Перемещение каретки ПР к магазину заготовок |
15900/1600=9,9 – 10 | ||
Опускание руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Зажим захватного устройства 1 |
1 | ||
Подъём руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Перемещение каретки ПР к станку 2 |
8200/1600=5,1 – 6 | ||
Останов станка 2 |
Снятие детали со станка 2 и установка новой заготовки |
1 | |
Отвод ограждения станка 2 |
3 | ||
Ввод руки в рабочую зону станка 2 |
180/800=0,3 – 1 | ||
Перемещение каретки ПР влево к шпинделю станка 2 |
100/1600=0,1 – 1 | ||
Зажим патрона главного шпинделя станка 2 |
1 | ||
Разжим захватного устройства 1 |
1 | ||
Перемещение каретки ПР вправо к противошпинделю станка 2 |
400/1600=0,3 – 1 | ||
Зажим захватного устройства 2 |
1 | ||
Разжим патрона противошпинделя станка 2 |
1 | ||
Перемещение каретки ПР влево от противошпинделя станка 2 |
100/1600=0,1 – 1 | ||
Вывод руки из рабочей зоны станка 2 |
180/800=0,3 – 1 | ||
Закрытие ограждения станка 2 |
3 | ||
Пуск станка 2 |
2 | ||
Перемещение каретки ПР к устройству приема деталей |
7700/1600=4,8 – 5 | ||
Опускание руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Разжим захватного устройства 2 |
1 | ||
Подъём руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Перемещение каретки ПР к магазину заготовок |
15900/1600=9,9 – 10 | ||
Опускание руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Зажим захватного устройства 1 |
1 | ||
Подъём руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Перемещение каретки ПР к станку 3 |
14300/1600=8,9 – 9 | ||
Останов станка 3 |
Снятие детали со станка 3 и установка новой заготовки |
1 | |
Отвод ограждения станка 3 |
3 | ||
Ввод руки в рабочую зону станка 3 |
180/800=0,3 – 1 | ||
Перемещение каретки ПР влево к шпинделю станка 3 |
100/1600=0,1 – 1 | ||
Зажим патрона главного шпинделя станка 3 |
1 | ||
Разжим захватного устройства 1 |
1 | ||
Перемещение каретки ПР вправо к противошпинделю станка 3 |
400/1600=0,3 – 1 | ||
Зажим захватного устройства 2 |
1 | ||
Разжим патрона противошпинделя станка 3 |
1 | ||
Перемещение каретки ПР влево от противошпинделя станка 3 |
100/1600=0,1 – 1 | ||
Вывод руки из рабочей зоны станка 3 |
180/800=0,3 – 1 | ||
Закрытие ограждения станка 3 |
3 | ||
Пуск станка 3 |
2 | ||
Перемещение каретки ПР к устройству приема деталей |
1600/1600=1 | ||
Опускание руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Разжим захватного устройства 2 |
1 | ||
Подъём руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Перемещение каретки ПР к магазину заготовок |
15900/1600=9,9 – 10 | ||
Опускание руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Зажим захватного устройства 1 |
1 | ||
Подъём руки |
90/800=0,1 – 1 | ||
Перемещение каретки ПР к станку 1 |
2100/1600=1,3 – 2 | ||
Информация о работе Разработка компоновки роботизированного технологического комплекса