Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Технология машиностроения» АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ    РОБОТИЗИРОВАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО    КОМПЛЕКСА МЕХАНООБРАБОТКИ  Задания и методические указания к курсовому проекту Минск БНТУ 2010 33 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Технология машиностроения» АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РОБОТИЗИРОВАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МЕХАНООБРАБОТКИ Задания и методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Автоматизация производственных процессов» для студентов специальностей 1-36 01 01 «Технология машиностроения», 1-36 01 04 «Оборудование и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов» Минск БНТУ 2010 1 УДК [621.7/.9:005.591.6]:378.147.091.313(075.8) ББК 34.5я7 А 22 С о с т а в и т е л и : С.И. Романчук, П.Г. Сухоцкий, И.С. Фролов, Л.В. Курч Р е ц е н з е н т ы : И.А. Каштальян, О.В. Якубович В методических указаниях приведены варианты индивиду- альных заданий к курсовым проектам, излагается содержание и порядок их выполнения, а также требования к оформлению и объему. © БНТУ, 2010 2 1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Анализ применения промышленных роботов (ПР) для за- грузки технологического оборудования усложняется, когда перед одним ПР стоит задача обслуживать несколько единиц оборудования в заданной последовательности. Исследование функционирования ПР, загружающего и разгружающего в оп- ределенной последовательности это оборудование, представ- ляет значительный интерес и включает в себя изучение произ- водительности роботизированных систем. Для выполнения любой работы требуются определенные затраты времени: BP ttТ  , где Т – время, в течение которого производится обработка; tP – время, затрачиваемое на рабочие ходы; tB – время, затрачиваемое на вспомогательные ходы при выполнении всего цикла обработки заготовки. Если за период рабочего цикла Т автоматическая машина выпускает одно изделие, то при условии бесперебойности ра- боты ее цикловая производительность BP ц 11 ttТQ  . Если производится не одно, а Р изделий, то цикловая про- изводительность Т РQ ц . 3 Если в автоматической машине отсутствуют вспомогатель- ные ходы (tB = 0; Т = tР) и технологический процесс происхо- дит непрерывно, то цикловая производительность K t Q  P ц 1 . Величину K называют технологической производительно- стью рабочей машины или наибольшей технологической про- изводительностью. Повышение технологической производи- тельности достигается интенсификацией режимов обработки, применением новых прогрессивных технологических процес- сов, сокращением длины обрабатываемого участка, приходя- щегося на каждый инструмент, совмещением операций между собой и другими методами. В автоматизированном оборудовании дискретного дейст- вия со вспомогательными ходами цикловая производитель- ность всегда меньше технологической.  KQц , где – коэффициент производительности, η ).1η(  Однако для того, чтобы оценить фактическую производи- тельность автомата, автоматической линии, гибкой производст- венной системы, необходимо учесть также внецикловые потери.   ПBPПФ 11 ttttТQ , где z Q t   ПП – внецикловые потери, т.е. простои, прихо- дящиеся на одну деталь. 4 Таким образом, фактическая производительность всегда меньше цикловой: ИСЦФ η QQ , где – коэффициент использования ИСη )1η( ИС  . Причины простоев – различные факторы, часть которых является регламентированными (планово-предупредительная смена инструмента, профилактика или подналадка, уборка и очистка, сдача смены и т.д.), а часть – случайными (отказы систем и их устранение, перебои в снабжении заготовками, инструментом и т.д.). Простоем является и время, потрачен- ное на изготовление деталей с браком. Для исследования функционирования ПР и анализа произво- дительности предложено две компоновочных схемы роботизи- рованных технологических комплексов (РТК) механообработки: круговая с напольным ПР, работающим в цилиндрической, сфе- рической или угловой системе координат (компоновка I), и ли- нейная с ПР портального типа (компоновка II), работающим в угловой или декартовой системе координат (рис. 1.1). В состав РТК входят также 3 станка (Б, В, Г), входные (А) и выходные (Д) групповые (межучастковые) накопители и пристаночные одно- и двухместные индивидуальные (межоперационные) накопители. Планировочные схемы достаточно условно заданы в общем виде. Расчет геометрических параметров РТК с ПР, работающим в цилиндрической системе координат, не вызывает затруднений. На рис. 1.2, a показано расположение рабочей зоны станка и пристаночного накопителя в вертикальной плоскости относи- тельно ПP с цилиндрической системой координат. Для выхода из станка ПP должен последовательно выполнять перемещение x 2 0r r  и 02 hhz  . Поворот вокруг оси Z на угол 1 осу- ществляется только по дуге радиусом r0 и на уровне h0 (исход ное положение); вход в рабочую зону станка – последовательно в обратном порядке, работа с накопителями – аналогично в со- ответствии с их расположением. 5 h 1 В 2   r2  r1 r0  В Г   r2  А Бr0 r1 Д Д 1 Г Б В А lB lГ lД Б Г А Д h 0 h 2 lБ lА H Рис. 1.1. Базовые компоновочные схемы РТК механообработки: 1 – круговая компоновка с групповым ПР напольного типа; 2 – линейная компоновка с групповым ПР портального типа 6 h 1 h 0 h 2 r0 r1 r2 x z 1 2 1 3 1 2 1 2 3 3 S3 1 2 1 23 в) б) а) Рис. 1.2. Рабочие зоны РТК механообработки при использовании ПР, рабо- тающих в различных системах координат: а – напольный ПР в цилиндри- ческой системе координат; б – в сферической; в – в угловой 7 ПР со сферической системой координат (рис. 1.2, б) для выхода из станка в исходное положение должен последова- тельно выполнить перемещение 2 23 2 0 2 0( ) (S h h r r     ) и поворот на требуемый угол φ″2; вход в рабочую зону станка – последовательно в обратном порядке. При необходимости воспользоваться пристаночным накопителем, ПР последова- тельно выполняет поворот на требуемый угол φ ′2 и переме- щение 23 1 0 1 0( ) (S h h r r     2) . Значения перемещение φ ′2 и φ″2 легко получить геометрическим построением плана пере- мещений в вертикальной плоскости, принимая во внимание, что длины звеньев l1 = 1050 мм и l2 = l3 = 850 мм. Поворот от станка к станку вокруг оси Z на угол 1 осуществляется ана- логично ПР, работающему в цилиндрической системе коор- динат. Все необходимые траектории ПР в РТК получаются комбинированием полученных перемещений при изменении угла 1 . Робот с угловой системой координат (рис. 1.2, в) может вы- полнять перемещение звеньев 2 и 3 на углы φ″2 и φ″3 для выхода из станка в исходное положение с последующим по- воротом вокруг оси Z на требуемый угол 1 . Если принять, что длины звеньев l1 = 1050 мм и l2 = l3 = 850 мм, то построе- нием плана перемещений не трудно оценить значения углов φ″2 и φ″3. Аналогично получают значения углов поворота φ ′2 и φ ′3 , требуемых для взаимодействия с накопителем. Все не- обходимые траектории ПP в РТК получают комбинированием полученных значений 1 , 2 и 3 . Следует отметить также, что для реализации полного цикла загрузки-разгрузки станков ПP должен осуществить некото- рые ориентирующие движения как в рабочей зоне станка, так и в рабочей зоне накопителей. Например, ориентацию и ввод заготовки в патрон станка, переориентацию сдвоенного схвата при перегрузке станка, поиск свободной ячейки и укладка де- 8 тали в накопитель и т.д. Чтобы не перегружать исходные дан- ные, для расчета можно принять условно, что любое элемен- тарное вспомогательное движение осуществляется за время tВСП = 0,2 мин. Если перемещения включают несколько эле- ментарных движений, время необходимо просуммировать в соответствии с количеством элементов движения. Отдельно с помощью величин tЗАЖ = 0,1 мин и tЗАХВ = 0,1 мин оценивается время на закрепление (зажим) заготовки в патро- не станка и раскрепление (захват) обработанной детали соот- ветственно. Величину tЗАХВ можно использовать также при оценке загрузки-выгрузки накопителей. Приведенные здесь допущения следует использовать и при анализе компоновок РТК с ПР портального типа. ПР портальной компоновки, работающий в угловой систе- ме координат (рис. 1.3, а), должен выполнить поворот звеньев 2 и 3 на углы φ″2 и φ″3 соответственно для выхода из станка в исходное положение с последующим линейным перемещени- ем по оси Y на требуемое расстояние. Для взаимодействия с пристаночным накопителем выполняется поворот звеньев 2 и 3 на углы φ ′2 и φ ′3 . Если принять Н = 2,6 м; l1 = 0,4 м; l2 = l3 = 0,85 м, то построением плана перемещений не трудно получить искомые значения углов 2 и 3 . Портальный ПР, работающий в декартовой системе (рис. 1.3, б), осуществляет выход из зоны станка в исходное по- ложение вертикальным перемещением по оси Z до уровня h0, т. е. . Для выхода в рабочую зону пристаночного на-20 hhz  копителя помимо вертикальных перемещений 0z h h1  требу- ются линейные перемещения по оси X на расстояние x = lA. Об- щая зона обслуживания формируется сочетанием перемещений по всем трем осям. После определения геометрических параметров ПР опреде- ляют допустимые скорости перемещения заготовки или дета- ли при обеспечении заданной точности позиционирования. 9 y 1 2 3 x z б) y 1 2 1 2 3 H h0 h1h2 а) Рис. 1.3. Портальный ПР: а – в угловой системе координат; б – в декартовой 10 Для определения скорости линейного позиционирования по координате X в диапазоне перемещений LX = 0,05–0,8 м мо- жет быть использована эмпирическая формула 3 42 M lLV XX  , где – погрешность линейного позиционирования, мм; l М – масса объекта манипулирования, кг. С дальнейшим увеличением LX возможности увеличения VX уменьшаются и при LX = 0,8–2 м используется формула 3 46,1 M lLV XX  . Аналогично, с учетом диапазона перемещений определя- ются скорости линейного позиционирования по координате Y. Рассчитанные значения скоростей линейного позициониро- вания по соответствующим координатам, превышающие зна- чения скоростей, указанных в паспортных данных выбранного ПР, принимаются в соответствии с техническими характери- стиками ПР. Скорость вертикального перемещения схвата можно рас- считать по формуле 3 4 M lLa V ZZZ  , где aZ – коэффициент, зависящий от конструкции привода: – при гидравлическом приводе aZ = 3; – при электромеханическом приводе aZ = 3,5; – при пневматическом приводе aZ = 4; LZ – длина пути при вертикальном перемещении, м. 11 Для определения допустимой быстроходности устройств поворота может быть использована формула  3 4 2 5,0 KL  , где – угловая скорость, с-1;   – угол поворота руки, рад; LK – вылет консоли руки робота, м;  – погрешность углового позиционирования, с. Для определения погрешности углового позиционирования используют формулу ,3600180   KL l где – погрешность линейного позиционирования, м; l LK – вылет консоли руки робота, м. Далее определяют время перемещения. В большинстве ПР используется закон изменения скорости движения, близкий к трапецеидальному. При трапецеидаль- ном законе изменения скорости время Т отдельного движения может быть определено по формуле   LaV LaVK a LT K K K / /1 2 , где L – длина перемещения по соответствующей координате, м; aK – ускорение при торможении-разгоне, м/с2; K – коэффициент, зависящий от соотношения ускорений при разгоне и торможении; V – скорость установившегося движения, м/с. 12 На практике установлено, что оптимальные скорости пере- мещения исполнительных устройств достигались при ускорении aK = 4–5 м/с2. Целесообразно также принять K = 1, т.е. модули ускорения при разгоне и торможении принять одинаковыми. Если вращательное движение рассматривать приведенным к определенному радиусу, то данную расчетную формулу мож- но использовать и для вращательного движения. Таким обра- зом, время отдельного вращательного движения может быть определено по формуле      K K K K T 2 1 , где – угол поворота руки, рад;  K – коэффициент, зависящий от соотношения ускорений при разгоне и торможении (K = 1);  – угловая скорость, с-1; K – угловое ускорение при торможении-разгоне, с-2. Угловое ускорение определяется по формуле K K K L a , где aK – ускорение при торможении-разгоне, м/с2; LK – вылет консоли руки робота, м. На основе полученных расчетных значений геометриче- ских и кинематических параметров можно построить цикло- грамму работы РТК, а также провести анализ и оценку произ- водительности. 13 2. РАСЧЕТ ЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА Расчет механических захватных устройств включает нахо- ждение сил, действующих в местах контакта заготовки и гу- бок; определение усилий привода; проверку отсутствия по- вреждений поверхности детали при захватывании; расчет на прочность деталей захватных устройств. Последний ведется по обычным методикам расчета деталей машин. Расчет сил, действующих в местах контакта захватного устройства; с объектами манипулирования, ведется по форму- лам табл. 2.2. Различают следующие схемы удержания объектов в меха- ническом захватном устройстве: – деталь поддерживается губкой захватного устройства, си- лы трения мало влияют или не влияют совсем на механизм удержания детали (схемы 5, 6, 7 в табл. 2.2); – деталь удерживается благодаря запирающему действию губок при ограниченном влиянии сил трения (схемы 2 и 3 в табл. 2.2); – деталь удерживается силами трения (схемы 1 и 4 в табл. 2.2). На практике обычно встречается сложное нагружение захват- ных устройств, при котором имеет место комбинация описан- ных случаев. При этом в процессе манипулирования объектом характер и схемы удержания детали могут изменяться. Поэтому расчет необходимо вести для критического случая нагружения. Расчет усилий привода ведется по формулам табл. 2.1, где рассмотрены примеры применения клиновых, рычажных и реечных передаточных механизмов. Рычажные передаточные механизмы получили наибольшее распространение, поскольку обеспечивают выигрыш в усилии зажима детали. По сравне- нию с рычажными реечные передачи имеют меньшие габа- ритные размеры, обеспечивают большее раскрытие губок, но не дают выигрыша в усилии зажима объекта. 14 Расчет удерживающих моментов привода захватных уст- ройств ведется по формулам, приведенным в табл. 2.3. Параметры, задаваемые разработчиком (см. табл. 2.1): ai, ci – расстояния от точки поворота губок до i-ой точки контакта; b – размер рычага; α – угол рычага. Определение напряжений на поверхностях контакта за- хватного устройства с объектом манипулирования может по- требоваться как при расчете устройства, так и при установле- нии возможности повреждения объекта при его захватывании и удержании. В ряде случаев, особенно при удержании детали благодаря силам трения, усилия, действующие в местах кон- такта с захватным устройством, бывают значительными. Это может привести к повреждению поверхности детали, что не- допустимо при чистовой обработке, или к повреждению за- жимных губок захватного устройства. Предлагаемые варианты заданий представлены в табл. 3.2. 15 Таблица 2.1 Формулы для расчета усилий привода передаточных механизмов захватных устройств № п/п Схема передаточного механизма Расчетные формулы 1 2 3 1 N2N1  a b с2 M2 M1 P А N3 с1 ;tg 2 1    p j j b M P 88,07,0 p – при осях на подшипниках скольжения; 65,051,0 p – при осях на подшипниках скольжения;  84 2 2N1 А N3 a d P M2M1 b  3 N2 N1 А N3 a P M1 M2 с1 d b  95,09,0η ;αcosη 2 1     p p j j b M P 16 Окончание табл. 2.1 № п/п Схема передаточного механизма Расчетные формулы 1 2 3 4 N2 N1 с1 a 2 N3M1 M2 А P 5 тр2 Fтр1 с1 a d с2 M1 M2 P N2N1 N3А 6 N2 N1 N3 А a P с1 2 M2M1 ; cc 2 1 p j j zm M P    mc – модуль сектора; zc – полное число зубьев сектора; 0,96–92,0p 17 Таблица 2.2 Формулы для расчета сил, действующих в местах контакта заготовки и элементов захвата для различных вариантов исполнения части А (см. таблицу 2.1) Расчетная схема № п/п Варианты исполнения губок захвата Расчетные формулы 1 2 3 1 P N2 N1 Fтр2 Fтр1 2 ; 2 21 21 PFF f PNN тртр   2 P N1 Fтр1 N2 N3 Fтр3 Fтр2 2 )sin1(2 ; sin1 sin ; )sin1(2 ; )sin1( sin 32 1 32 1       PFF PF f PNN f PN тртр тр 3 P N3 N4 Fтр4 Fтр3 22 21 N2 N1Fтр1 Fтр2 )sin(sin2 sin ; )sin(sin2 sin ; )sin(sin2 sin ; )sin(sin2 sin 21 1 43 21 2 21 21 1 43 21 2 21         PFF PFF f PNN f PNN тртр тртр 18 Окончание табл. 2.2 Расчетная схема № п/п Варианты исполнения губок захвата Расчетные формулы 1 2 3 4 N2 N1 P  Fтр2 Fтр1 2 cos ;sin 2 cos ; 2 cos 21 2 1    PFF P f PN f PN тртр 5 N1 P 2 N3                        при ; 2sin )sin( при ;0 ; при ; 2sin )sin( при; cos cos ; при ;0 при ; cos )sin( 3 2 1 PN P P N P N 6 N2N1 2      cos )sin( ; cos cos 2 1 PN PN 7 P 21 22N1  N3                       2 2 2 2 3 2 2 2 2 21 2 2 2 2 21 2 1 при ; 2sin )sin( при ;0 ; при ; 2sin )sin( при; )sin( )sin( ; при ;0 при ; )sin( )sin( PN P P N P N 19 Таблица 2.3 Формулы для расчета удерживающих моментов привода захватных устройств Вариант исполне- ния губок захвата (по табл. 2.2) Исполнение передаточно- го механизма (по табл. 2.1) Удерживающий момент 1, 2, 3, 4, 6 2,1 где ;  iaNM ii 1 5 2,1 где ;)2(  idcFaNM iтрiii 1, 2, 3, 4, 6 )cossin( )cossin( ; 23 222 11    caN caNM aNM 2 5 )2)(( sinsinM ;)2( 232 322 1111 dсFF aNaN dcFaNM тртр тр    1, 2, 3, 4, 6 )cossin( )cossin( );cossin( )cossin( 2224 22232 1112 11111     caN caNM caN caNM 3 5 )2)(( sinsin );2)(( sinsin 243 24232 121 12111 dсFF aNaNM dcFF aNaNM тртр тртр     1, 2, 3, 4, 6 2,1 где ;)2(  idcFaNM iтрiii 4 5 2,1 где ;  iaNM ii 1, 2, 3, 4, 6 )cossin( )cossin( ; 23 222 11    caN caNM aNM 5 5   sin)( ; 322 11 NNaM aNM 1, 2, 3, 4, 6 aNM caNM 22 111 );cossin(   6 5 aNM aNM 22 11 ;sin   1, 2, 3, 4, 6 )cossin( )cossin( );cossin( 2223 22222 11111    caN caNM caNM 7 5 2322 111 sin)( ;sin   NNaM aNM 20 3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Исходные данные в соответствии с вариантом задания вы- бираются из табл. 3.1 и табл. 3.2. Римскими цифрами (I или II) в строке задания обозначена базовая компоновка – круговая или линейная (см. рис 1.1). Индекс рядом с римской цифрой означает емкость пристаночного накопителя (а – одномест- ный, в – двухместный). Заглавная буква в строке задания – тип системы координат ПР (Ц – цилиндрическая, С – сфери- ческая, У – угловая, Д – декартовая). Кроме того, для всех ва- риантов следует принять следующие исходные параметры: емкость входного (выходного) накопителя – 10 шт.; время ус- тановки (tЗАЖ), снятия (tЗАХВ) детали – 0,1 мин; время вспомо- гательных движений (tВСП) – 0,2 мин; расстояние от портала ПР до линии расположения накопителей (LA) – 0,8 м; высота портала (Н) – 2,6 м. Остальные параметры обозначены следующим образом: М – масса заготовки, кг; l – погрешность линейного позиционирования, мм;  ,,, – углы расположения оборудования, градусы; 210 ,, rrr – радиусы расположения исходной позиции, нако- пителей и оборудования соответственно, м; lA, lБ, lВ, lГ, lД – линейные параметры компоновочной схе- мы, м; h0, h1, h2 – уровни расположения исходной позиции, нако- пителей и оборудования соответственно, м; tБ, tВ, tГ – время на обработку на позициях Б, В, Г соответ- ственно, мин. Маршрут обработки задан в виде последовательности по- зиций. 21 Таблица 3.1 Параметры РТК и условия обработки Углы расположения, градусы Радиусы расположения, м Линейные пара- метры, м Уровни распо- ложения, м Время обра- ботки, мин Н о м е р в а р . К о м п о - н о в к а С и с т . к о о р д . М, кг ,l мм     r0 r1 r2 lБ lВ lГ lД h0 h1 h2 tБ tB tГ Маршрут обработки 1 Ц 2 С 3 Ia У 5 0,1 60 90 90 60 0,6 0,8 1,2 – – – – 1,2 0,65 1,4 4,2 3,8 3,6 АБВГД 4 У 5 I I a Д 10 0,2 – – – – – – – 2,8 6,0 6,0 4,2 2,2 1,0 1,4 6,4 5,2 4,8 –//– 6 Ц 7 С 8 Ia У 10 0,2 60 60 60 60 0,6 0,8 1,4 – – – – 1,0 0,65 1,4 4,8 3,6 3,2 АБГВД 9 У 10 I I a Д 20 0,3 – – – – – – – 2,0 5,0 5,0 3,0 2,0 1,0 1,4 6,8 3,6 3,6 –//– 11 Ц 12 С 13 Ia У 15 0,5 30 90 90 60 0,6 1,2 1,4 – – – – 0,8 0,65 1,4 3,8 3,4 3,4 АВБГД 14 У 15 I I a Д 30 0,3 – – – – – – – 2,8 5,6 5,6 3,2 1,8 1,0 1,4 5,8 5,2 5,2 –//– 16 Ц 17 С 18 Ia У 20 0,5 60 90 90 30 0,4 1,0 1,2 – – – – 1,2 0,65 1,4 6,0 3,8 3,6 АВГБД 19 У 20 I I a Д 40 1,0 – – – – – – – 2,0 6,0 6,0 3,2 2,2 1,0 1,4 4,6 4,4 4,4 –//– 21 Ц 22 С 23 Ia У 25 0,5 45 90 90 45 0,6 0,8 1,2 – – – – 1,0 0,65 1,4 4,0 3,6 3,4 АГВБД 24 У 25 I I a Д 30 1,0 – – – – – – – 2,8 6,2 6,2 2,8 2,0 1,0 1,4 5,2 5,0 4,8 –//– 22 Окончание табл. 3.1 Углы расположения, градусы Радиусы расположения, м Линейные пара- метры, м Уровни распо- ложения, м Время обра- ботки, мин Н о м е р в а р . К о м п о - н о в к а С и с т . к о о р д . М, кг ,lмм     r0 r1 r2 lБ lВ lГ lД h0 h1 h2 tБ tB tГ Маршрут обработки 26 Ц 27 С 28 Ia У 15 0,5 30 90 90 30 0,6 1,0 1,2 – – – – 0,8 0,65 1,4 2,8 2,6 2,0 АГБВД 29 У 30 I I a Д 25 1,0 – – – – – – – 3,2 6,0 6,0 4,6 1,8 1,0 1,4 5,0 4,2 4,2 –//– 31 Ц 32 С 33 Iв У 15 0,2 60 60 60 60 0,6 1,2 1,4 – – – – 1,2 0,65 1,6 3,8 4,2 3,6 АБВГД 34 У 35 I Iв Д 40 1,0 – – – – – – – 2,0 5,0 5,0 3,0 2,2 1,0 1,6 6,4 4,8 5,2 –//– 36 Ц 37 С 38 Iв У 10 0,3 60 90 90 60 0,8 1,2 1,4 – – – – 1,0 0,65 1,6 3,2 3,6 4,8 АБГВД 39 У 40 I Iв Д 30 0,5 – – – – – – – 2,8 6,0 6,0 4,2 2,0 1,0 1,6 3,6 6,8 3,6 –//– 41 Ц 42 С 43 Iв У 5 0,2 60 90 90 30 0,8 1,0 1,4 – – – – 0,8 0,65 1,6 3,4 4,0 3,8 АВБГД 44 У 45 I Iв Д 20 0,5 – – – – – – – 2,0 6,0 6,0 3,2 1,8 1,0 1,6 5,2 5,2 5,8 АВБГД 46 Ц 47 С 48 Iв У 15 1,0 30 90 90 60 0,6 1,0 1,4 – – – – 1,2 0,65 1,6 3,6 3,8 6,0 АВГБД 49 У 50 I Iв Д 10 0,3 – – – – – – – 2,8 5,6 5,6 3,2 2,2 1,0 1,6 4,4 4,4 4,8 –//– 23 24 Таблица 3.2 Параметры захватного устройства Вариант Параметр 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Схема передаточ- ного меха- низма по таблице 2.1 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 Вариант исполне- ния губок захвата по таблице 2.2 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 Диаметр заготов- ки, мм 50 55 60 70 80 75 65 60 80 90 75 70 80 100 110 85 90 95 120 125 90 100 85 100 105 Масса заготовки, кг 5 5 5 10 10 10 10 10 20 20 15 15 15 30 30 20 20 20 40 40 25 25 25 30 30 Угол приз- мы 2 (первой призмы 21), ° – 90 120 – 60 90 120 – 120 90 – 90 120 60 – 120 90 – 60 90 120 – 90 60 – 24 Продолжение табл. 3.2 Вариант Параметр 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Угол вто- рой приз- мы 22, ° – – 60 – – – 90 – – 60 – – – 120 – – 120 – – – 120 – – 60 – Угол пово- рота плос- кости разъема захвата , ° – – – 15 0 45 60 – – – 0 45 60 15 – – – 45 60 15 30 – – – 60 Модуль сектора mc, мм – – – 1,5 1,5 1,5 – – – 2,5 2 3 – – – 3 2 3 – – – 2,5 2 2,5 – Число зубьев сектора zc – – – 17 19 21 – – – 21 19 17 – – – 17 19 21 – – – 19 17 21 – Коэффици- ент трения, f 0,3 0,15 0,3 0,1 – – – 0,1 0,1 0,15 0,3 – – – 0,35 0,3 0,1 0,1 – – – 0,1 0,15 0,15 0,3 25 24 Продолжение табл. 3.2 Вариант Параметр 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Схема передаточ- ного меха- низма по таблице 2.1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 Вариант исполнения губок захва- та по табли- це 2.2 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 Диаметр заготов- ки, мм 70 80 65 85 100 75 65 80 130 115 75 70 80 140 130 45 55 35 85 90 70 65 75 55 50 Масса заготовки, кг 15 15 15 25 25 15 15 15 40 40 10 10 10 30 30 5 5 5 20 20 15 15 15 10 10 Угол приз- мы 2 (первой призмы 21), ° 60 90 120 – 120 90 – 60 90 120 – 120 60 – 90 120 90 – 60 60 – 90 120 120 – 26 24 Окончание табл. 3.2 Вариант Параметр 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Угол вто- рой призмы 22, ° – – 60 – – 60 – – – 90 – – 120 – – – 120 – – 90 – – – 60 – Угол пово- рота плос- кости разъема захвата , ° 10 20 30 – – – 40 50 60 0 – – – 20 30 0 50 – – – 30 0 10 40 – Модуль сектора mc, мм – – 2,5 3,5 1,5 – – – 3 2 2 – – – 2,5 3 2 – – – 2,5 2,5 3 – – Число зубьев сектора zc – – 21 17 19 – – – 17 21 19 – – – 17 21 19 – – – 21 17 17 – – Коэффици- ент трения, f – – – 0,1 0,3 0,15 0,3 – – – 0,3 0,35 0,3 0,1 – – – 0,1 0,35 0,1 0,15 – – – 0,3 27 4. СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА В курсовом проекте требуется провести сравнительный анализ производительности РТК для случаев использования ПР с одним и со сдвоенным схватами, а также в вариантах с использованием пристаночного накопителя (одно- или двух- местного) и без него. Курсовой проект содержит следующие разделы: 1. Введение. 2. Анализ компоновочной схемы РTK. Выбор моделей ме- таллорежущих станков и ПР. 3. Алгоритм функционирования РТК. 4. Расчет геометрических и кинематических параметров. Построение циклограммы работы РТК. 5. Анализ и оценка производительности РТК. Поиск опти- мального алгоритма функционирования РТК. 6. Расчет коэффициентов загрузки оборудования и ПР. 7. Расчет захватного устройства ПР. 8. Заключение. Раздел 2 должен содержать пример реализации заданной компоновки РТК в механообработке с использованием кон- кретных моделей металлорежущих станков и ПР. Форма представления циклограммы проекта РТК может быть произвольной. Курсовой проект выполняется в виде пояснительной запис- ки на 30–35 страницах текста формата А4, включая рисунки, схемы, таблицы. Графическая часть проекта должна содер- жать: компоновочную схему РТК, общий вид выбранного ПР с указанием его технических характеристик, схемы захватного устройства ПР (схему передаточного механизма и схему губок захвата), схему алгоритма функционирования РТК, цикло- грамму работы РТК. Курсовой проект должен включать в ука- занной последовательности титульный лист, задание на кур- совой проект, аннотацию (краткое содержание выполненной 28 работы, сведения о ее объеме, количестве рисунков, таблиц, библиографических источников), оглавление, основную часть проекта, заключение, список литературы, приложения. По указанию руководителя курсового проекта в объем мо- жет быть включен пункт по научно-исследовательской или учебно-методической работе с выполнением графической час- ти до одного листа формата A1. Выполненный курсовой проект подписывается студентом и руководителем и представляется на защиту в комиссию, на- значенную заведующим кафедрой. При определении оценки учитывается ритмичность и качество выполнения проекта, а также фактический уровень инженерной подготовки студента. 29 ЛИТЕРАТУРА 1. Проектирование автоматизированного производственно- го оборудования / М.М. Кузнецов, Б.А. Уcов, В.С. Староду- бов. – М.: Машиностроение, 1987. – 288 c. 2. Механика промышленных роботов: учебное пособие для втузов: в 3 кн. / под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. – М.: Высшая школа, 1989. – Кн. 3: Основы конструирования / Е.И. Воробьев [и др.]. – 383 с. 3. Кузнецов, М.М. Автоматизация производственных про- цеccов / М.М. Кузнецов, Л.И. Волчкевич, Ю.П. Замчалов; под ред. Т.А. Шаумяна. – М.: Высшая школа, 1978. – 431 с. 4. Макаров, И.М. Робототехника и гибкие автоматизирован- ные производства: в 9 кн. / И.М. Макаров. – М.: Высшая школа, 1986. – Кн. 7: Гибкие автоматизированные производства в от- раслях промышленности / И.М. Макаров [и др.]. – 176 с. 5. Бурдаков, С.Ф. Проектирование манипуляторов про- мышленных роботов и роботизированных комплексов / С.Ф. Бурдаков, В.А. Дьяченко, А.Н. Тимофеев. – М.: Высшая школа, 1986. – 264 с. 6. Козырев, Ю.Г. Промышленные роботы: справочник / Ю.Г. Козырев. – М.: Машиностроение, 1983. – 376 с. 7. Асфаль, Р. Роботы и автоматизация производства / Р. Асфаль; пер. с англ. М.Ю. Евстигнеева. – М.: Машино- строение, 1989. – 448 с. 8. Андреенко, С.Н. Проектирование приводов манипулято- ров / С.Н. Андреенко, М.С. Ворошилов, Б.А. Петров. – Л.: Машиностроение, 1975. – 312 с. 30 СОДЕРЖАНИЕ 1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2. РАСЧЕТ ЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА . . . . . . . . . . . . 14 3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4. СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА . . 28 ЛИТЕРАТУРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 31 Учебное издание АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РОБОТИЗИРОВАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МЕХАНООБРАБОТКИ Задания и методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Автоматизация производственных процессов» для студентов специальностей 1-36 01 01 «Технология машиностроения», 1-36 01 04 «Оборудование и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов» С о с т а в и т е л и : РОМАНЧУК Сергей Иванович СУХОЦКИЙ Павел Геннадьевич ФРОЛОВ Игорь Станиславович КУРЧ Леонид Витальевич Редактор Т.А. Подолякова Компьютерная верстка А.С. Жук Подписано в печать 19.04.2010. Формат 60841/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 1,86. Уч.-изд. л. 1,45. Тираж 100. Заказ 1209. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009. Проспект Независимости, 65. 220013, Минск. 32